DE102018205246A1

DE102018205246A1 - Setting unit for a punch riveting device and punch riveting device

Info

Publication number: DE102018205246A1
Application number: DE102018205246.8A
Authority: DE
Inventors: Florian Woelke; Armin Karle; Friedhelm Guenter; Steven Maul; Reiner Ramsayer; Christoph Kauth; Martin Dieterle; Andre Philipskoetter; Patrick Nickel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-10-10
Also published as: EP3552731B1; EP3552731A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Setzeinheit (70) für eine Stanznietvorrichtung (10), in welcher Setzeinheit ein Niet (20) gehalten werden kann, mit einem Stempel (15), mittels welchem der in einem Mundstück (72) der Setzeinheit angeordnete Niet (20) mit Kraft (F) beaufschlagbar und während eines Nietvorgangs in wenigstens ein Bauteil (11, 12) einbringbar ist, wobei eine Nietführungseinrichtung (71) und eine Nietzuführungseinheit (75) vorgesehen sind, durch welche der Niet (20) von außerhalb in die Nietführungseinrichtung (71) einbringbar ist, wobei der Niet (20) in der Nietführungseinrichtung (71) mit einer Richtungskomponente in eine Fügerichtung (R) der Setzeinheit (70) geführt in das Mundstück (72) bewegbar ist, sowie eine Stanznietvorrichtung (10) mit einer solchen Setzeinheit (70).The invention relates to a setting unit (70) for a punch rivet device (10), in which setting unit a rivet (20) can be held, with a punch (15), by means of which the rivet (20) arranged in a mouthpiece (72) of the setting unit with force (F) and during a riveting operation in at least one component (11, 12) can be introduced, wherein a rivet guide means (71) and a rivet feed unit (75) are provided, through which the rivet (20) from outside into the Nietführungseinrichtung ( 71) can be introduced, wherein the rivet (20) in the rivet guide device (71) with a direction component in a joining direction (R) of the setting unit (70) guided in the mouthpiece (72) is movable, and a punch rivet device (10) with such Setting unit (70).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Setzeinheit für eine Stanznietvorrichtung sowie eine Stanznietvorrichtung mit einer solchen SetzeinheitThe present invention relates to a setting unit for a punch riveting apparatus and a punch riveting apparatus with such a setting unit

Stand der TechnikState of the art

Verfahren und Vorrichtungen zum Stanznieten dienen zum Verbinden wenigstens zweier in einem Verbindungsbereich insbesondere eben ausgebildeter Bauteile. Ein Stanznietverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Vorlochen der miteinander zu verbindenden Bauteile nicht erforderlich ist. Vielmehr wird ein Niet mittels eines Stempels oder eines Stempelwerkzeugs in die wenigstens zwei Bauteile eingedrückt, wobei durch einen entsprechend geformten Gegenhalter, bspw. in Form einer Matrize, der mit dem Stempelwerkzeug zusammenwirkt, sichergestellt ist, dass der Niet sich in einer bestimmten Art und Weise innerhalb der miteinander zu verbindenden Bauteile verformt, um eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen den Bauteilen herzustellen und gleichzeitig ein Durchdringen des dem Niet abgewandten Bauteils zu vermeiden.Methods and devices for punch riveting serve for connecting at least two in a connecting region in particular flat trained components. A punch riveting method is characterized in that a pre-punching of the components to be joined together is not required. Rather, a rivet is pressed by means of a punch or a punch tool in the at least two components, being ensured by a correspondingly shaped counter-holder, for example. In the form of a die, which cooperates with the punch tool, that the rivet in a certain way deformed within the components to be joined together to produce a positive and positive connection between the components while avoiding penetration of the component facing away from the rivet.

Weiterhin sind bspw. aus der EP 2 318 161 B1 oder der DE 10 2014 203 357 A1 sog. Ultraschall-Stanznietverfahren bzw. -vorrichtungen bekannt, bei denen ein Schwingungserzeuger, wie beispielsweise ein Ultraschall-Generator verwendet wird, um ein oder mehrere Komponenten beim Verbinden der Bauteile in Schwingung zu versetzen. Durch diese Schwingung wird beispielsweise die aufzuwendende Kraft zum Eindrücken des Niets reduziert.Furthermore, for example, from the EP 2 318 161 B1 or the DE 10 2014 203 357 A1 so-called ultrasonic punch riveting methods or devices are known in which a vibration generator, such as an ultrasonic generator is used to enable one or more components in connecting the components in vibration. By this vibration, for example, the force to be applied for pressing the rivet is reduced.

Bei Nietverfahren ist es für einen automatisierten Betrieb in der Regel nötig, eine Zuführung der Niete, und insbesondere eine einfache Aufnahme dieser Niete in die Nietvorrichtung zu gewährleisten. Aus der DE 699 06 308 T2 sind beispielsweise verschiedene Möglichkeiten der Nietzuführung bei einer herkömmlichen Stanznietvorrichtung bekannt.In riveting, it is usually necessary for automated operation, to ensure a supply of rivets, and in particular a simple inclusion of these rivets in the riveting device. From the DE 699 06 308 T2 For example, various possibilities of rivet feeding in a conventional punch riveting known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden eine Setzeinheit für eine Stanznietvorrichtung sowie eine Stanznietvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a setting unit for a punch riveting apparatus and a punch riveting apparatus with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Die Erfindung geht aus von einer Setzeinheit, die für eine Stanznietvorrichtung vorgesehen ist bzw. die zur Verwendung mit einer Stanznietvorrichtung dient. In dieser Setzeinheit kann ein Niet gehalten werden und sie weist einen Stempel auf, mittels welchem der in einem Mundstück der Setzeinheit angeordnete Niet mit Kraft beaufschlagbar und während eines Nietvorgangs in wenigstens ein Bauteil, vorzugsweise wenigstens zwei Bauteile, einbringbar ist. Eine solche Setzeinheit wird mitunter auch als Fügewerkzeug bezeichnet oder sie kann Teil eines Fügewerkzeugs sein. Bei der Anordnung in einer Stanznietvorrichtung kann die Setzeinheit beispielsweise mittels eines Antriebs an einem Rahmen befestigt sein, wie dies später noch näher erläutert wird.The invention is based on a setting unit which is provided for a punch riveting device or which serves for use with a punch riveting device. In this setting unit, a rivet can be held and it has a stamp, by means of which arranged in a mouthpiece of the setting unit rivet can be acted upon with force and during a riveting operation in at least one component, preferably at least two components, can be introduced. Such a setting unit is sometimes also referred to as a joining tool or it can be part of a joining tool. When arranged in a punch riveting apparatus, the setting unit can be fastened to a frame, for example by means of a drive, as will be explained in more detail later.

Eine Möglichkeit der Zuführung und Aufnahme des Niets in die Setzeinheit bzw. in das Mundstück, auch bei manueller Verarbeitung, ist nun beispielsweise die Verwendung eines Gurts oder Ähnlichem, in dem mehrere Niete in einer vordefinierten Position gehalten werden und in einer Reihe angeordnet sind. Ein solcher Gurt kann dann entsprechend durch die Setzeinheit geführt werden, sodass beispielsweise nach jedem Nietvorgang ein neuer Niet vor dem Stempel platziert wird. Eine Gurtnachführung kann dabei beispielsweise mit der Bewegung der Setzeinheit gekoppelt oder auch separat vorgenommen werden.One way of feeding and receiving the rivet in the setting unit or in the mouthpiece, even with manual processing, is now, for example, the use of a belt or the like, in which a plurality of rivets are held in a predefined position and arranged in a row. Such a belt can then be guided in accordance with the setting unit, so that, for example, after each riveting a new rivet is placed in front of the stamp. A Gurtnachführung can be coupled, for example, with the movement of the setting unit or made separately.

Eine weitere Möglichkeit, insbesondere bei größeren Serien und bei automatischer Verarbeitung, ist die Zuführung der Niete über einen Profilschlauch oder Ähnlichem. In einem solchen Profilschlauch können Niete in einer vordefinierten Ausrichtung geführt werden. Der Profilschlauch kann dann an einer geeigneten Stelle in der Setzeinheit angekoppelt sein, sodass für einen Nietvorgang jeweils ein Niet in der gewünschten Position zugeführt bzw. in die Setzeinheit eingesetzt werden kann. Üblich ist hierbei, dass der Niet direkt in das Mundstück eingebracht wird, und zwar derart, dass der Niet - in Fügerichtung gesehen - direkt vor dem Stempel platziert wird. Ein Niet kann hierzu aus dem Profilschlauch über eine Nietzuführungseinheit an dem Mundstück eingebracht werden.Another possibility, especially for larger series and automatic processing, is the supply of rivets on a profile hose or the like. In such a profile tube rivets can be performed in a predefined orientation. The profile hose can then be coupled to a suitable location in the setting unit, so that in each case a rivet can be fed into the desired position or inserted into the setting unit for a riveting operation. It is customary in this case that the rivet is introduced directly into the mouthpiece, in such a way that the rivet - as seen in the joining direction - is placed directly in front of the stamp. For this purpose, a rivet can be introduced from the profile hose via a rivet feed unit to the mouthpiece.

Nachdem der Niet in die Setzeinheit eingebracht wurde, ist es in der Regel nötig, den Niet auch in der Setzeinheit zu halten, bis der Niet beim anschließenden Nietvorgang auf ein Bauteil aufsetzt. Die Setzeinheit bzw. das Fügewerkzeug weist hierbei neben dem Stempel in der Regel einen sog. Niederhalter auf, der den Stempel umgibt und der Führung des Niets beim Nietvorgang dient. Der Niederhalter setzt dabei in der Regel auf dem Bauteil auf, während der Stempel relativ zum Niederhalter bewegt wird, um den Niet in die Bauteile einzudrücken. Das erwähnte Mundstück ist dabei in der Regel Teil eines solchen Niederhalters.After the rivet has been introduced into the setting unit, it is generally necessary to hold the rivet in the setting unit until the rivet touches a component during the subsequent riveting operation. In addition to the stamp, the setting unit or the joining tool generally has a so-called hold-down, which surrounds the stamp and serves to guide the rivet during the riveting process. The hold-down is usually on the component, while the punch is moved relative to the hold-down to press the rivet into the components. The mentioned mouthpiece is usually part of such a hold-down.

Problematisch kann bei dieser Art der Nietzuführung jedoch die Zugänglichkeit zu Bauteilen sein, die durch die Anordnung der Nietzuführungseinheit am Mundstück und damit sehr nahe an den zu verbindenden Bauteilen mitunter stark eingeschränkt wird. Besonders stark tritt diese Problematik bei den erwähnten Stanznietvorrichtungen mit Schwingungseinkopplung, insbesondere sog. Ultraschall-Stanznietvorrichtungen, auf, da dort aufgrund der nötigen Länge bzw. Ausdehnung des Schwingsystems in Fügerichtung ohnehin sehr wenig freier Raum für die Nietzuführung vorhanden ist.The problem with this type of rivet feeding, however, the accessibility to components, which is sometimes severely limited by the arrangement of the rivet feeding unit on the mouthpiece and thus very close to the components to be joined. Particularly strong this problem occurs in the mentioned punch riveting with vibration coupling, especially so-called. Ultrasonic punch riveting, on, because there is anyway very little free space for the rivet feed due to the necessary length or extent of the vibration system in the joining direction.

Erfindungsgemäß sind bei der Setzeinheit eine Nietführungseinrichtung und eine Nietzuführungseinheit vorgesehen, durch welche der Niet von außerhalb, z.B. aus einem Profilschlauch, in die Nietführungseinrichtung einbringbar ist, wobei der Niet in der Nietführungseinrichtung mit einer Richtungskomponente in eine Fügerichtung der Setzeinheit geführt in das Mundstück bewegbar ist.According to the invention, a rivet guide device and a rivet feed unit are provided in the setting unit, through which the rivet is adapted from outside, e.g. from a profile tube into which rivet guide device can be introduced, wherein the rivet in the rivet guide device is guided with a direction component in a joining direction of the set unit into the mouthpiece.

Die Nietzuführungseinheit, an der beispielsweise ein Profilschlauch oder dergleichen ankoppelbar ist, ist damit nicht mehr direkt am Mundstück angeordnet, sondern davon entgegen der Fügerichtung beabstandet (d.h. oberhalb bei beispielsweiser vertikaler Ausrichtung mit Fügerichtung von oben nach unten) und ist mit dem Mundstück durch die Nietführungseinrichtung verbunden. Insbesondere kann die Nietzuführungseinheit also in Fügerichtung gesehen auf Höhe eines Bereichs (bzw. eines Abschnitts) des Stempels angeordnet sein. Die Zugänglichkeit zu Bauteilen wird damit deutlich erhöht, da keine oder nur noch geringe Störkonturen im Fügebereich, in dem die zu verbindenden Bauteile anzuordnen sind, vorhanden sind. Der Niet kann dabei beispielsweise in der Setzeinheit - bzw. der Nietführungseinrichtung als Teil davon - geführt werden.The rivet feed unit, to which, for example, a profile hose or the like can be coupled, is thus no longer located directly on the mouthpiece, but spaced therefrom against the joining direction (ie above for example vertical alignment with joining direction from top to bottom) and is connected to the mouthpiece by the rivet guide device connected. In particular, the rivet feed unit can thus be arranged in the joining direction at the level of a region (or a portion) of the stamp. The accessibility to components is thus significantly increased, since no or only small interfering contours in the joint area, in which the components to be joined are present. The rivet can be guided, for example, in the setting unit - or the rivet guide device as part of it.

Vorzugsweise ist das Mundstück dabei Teil eines den Stempel zumindest teilweise umgebenden Niederhalters, wobei die Nietführungseinrichtung Teil des Niederhalters ist. Damit ist eine besonders kompakte Ausgestaltung der Setzeinheit möglich.In this case, the mouthpiece is preferably part of a hold-down at least partially surrounding the hold-down, wherein the rivet guide device is part of the hold-down. For a particularly compact design of the setting unit is possible.

Vorteilhafterweise weist die Nietführungseinrichtung eine Schiene, insbesondere eine Profilschiene, zur Führung des Niets auf, die sich von der Nietzuführungseinheit zum Mundstück erstreckt. Damit ist eine Führung des Niets besonders einfach und stabil, insbesondere auch in korrekter Ausrichtung, möglich.Advantageously, the rivet guidance device has a rail, in particular a profile rail, for guiding the rivet, which extends from the rivet supply unit to the mouthpiece. For a guide of the rivet is particularly simple and stable, especially in the correct orientation, possible.

Die Schiene ist dabei bevorzugt derart angeordnet, dass der Niet vollständig innerhalb des Niederhalters geführt bewegbar ist. Damit sind die Niete besonders geschützt. Alternativ ist es bevorzugt, wenn die Schiene derart angeordnet und in den Niederhalter integriert ist, dass der Niet teilweise außerhalb des Niederhalters geführt bewegbar ist. Die Schiene kann hierzu beispielsweise als ein Teil des Niederhalters gebildet sein, in dem der Niederhalter eine entsprechend gestaltete, längliche Öffnung oder Aussparung aufweist. Damit kann die Setzeinheit besonders kompakt und leicht ausgestaltet werden.The rail is preferably arranged such that the rivet is completely guided guided within the hold-down. This rivets are specially protected. Alternatively, it is preferred if the rail is arranged and integrated in the hold-down device such that the rivet is partially guided outside the hold-down device. For this purpose, the rail can be formed, for example, as a part of the hold-down, in which the hold-down has a correspondingly shaped, elongated opening or recess. Thus, the setting unit can be made very compact and lightweight.

Es ist von Vorteil, wenn die Setzeinheit derart ausgebildet ist, dass der Niet aktiv von der Nietzuführungseinheit in das Mundstück bewegbar ist. Insbesondere kann der dabei Niet mittels Druckluft und/oder mittels in der Nietführungseinrichtung sich einander berührend angeordneter Niete aktiv von der Nietzuführungseinheit in das Mundstück bewegbar sein. Damit ist insbesondere auch bei einer Verwendung der Setzeinheit bzw. der entsprechenden Stanznietvorrichtung „über Kopf“ die Nietzuführung sichergestellt. Denkbar ist jedoch auch die Führung bzw. Bewegung des Niets in der Nietführungseinrichtung mittels Schwerkraft, insbesondere dann, wenn keine Verwendung „über Kopf“ vorgesehen ist.It is advantageous if the setting unit is designed such that the rivet is actively movable from the rivet feeding unit into the mouthpiece. In particular, the rivet can be actively moved from the rivet supply unit into the mouthpiece by means of compressed air and / or by means of rivets arranged touching one another in the rivet guiding device. Thus, the rivet feed is ensured even when using the setting unit or the corresponding punch riveting "overhead". It is also conceivable, however, the leadership or movement of the rivet in the rivet guide means by gravity, especially if no use is provided "overhead".

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Stempel eine Komponente eines Schwingsystems bildet, das derart mit einem Schwingungserzeuger koppelbar ist, dass dieses beim Eindrücken des Niets in das wenigstens eine Bauteil in Schwingung versetzbar ist. Bei dieser Art von Setzeinheit bzw. zugehöriger Stanznietvorrichtung sind die Probleme bzgl. der Zugänglichkeit bislang besonders groß, wie erwähnt, weshalb hier die vorgeschlagene Nietführungseinrichtung besonders vorteilhaft ist. Hinsichtlich einer näheren Erläuterung des Schwingsystems sei auf die noch folgenden Ausführungen zur Stanznietvorrichtung verwiesen, die hier entsprechend gelten.It is particularly preferred if the punch forms a component of a vibration system which can be coupled to a vibration generator in such a way that it can be set into vibration when the rivet is pressed into the at least one component. In the case of this type of setting unit or associated punch riveting device, the problems with regard to accessibility have hitherto been particularly great, as mentioned, which is why the proposed rivet guide device is particularly advantageous here. With regard to a more detailed explanation of the vibration system, reference is made to the following comments on the punch riveting device, which apply accordingly here.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Stanznietvorrichtung zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile mittels eines Niets, mit einer erfindungsgemäßen Setzeinheit und einem Gegenhalter, zwischen welchen (bzw. insbesondere zwischen dem Stempel und dem Gegenhalter) die wenigstens zwei Bauteile und der Niet anordenbar sind, und mit einem Antrieb mittels dessen eine Kraft auf den Stempel in Fügerichtung ausübbar ist.The invention further provides a punch riveting apparatus for connecting at least two components by means of a rivet, with a setting unit according to the invention and a counter-holder, between which (or in particular between the punch and the counter holder) the at least two components and the rivet can be arranged, and with a Drive by means of which a force on the punch in the joining direction is exercised.

Der Antrieb kann insbesondere an einem Rahmen der Stanznietvorrichtung angeordnet sein. Falls die Stanznietvorrichtung ein Schwingsystem aufweist, so kann dieses insbesondere an dem Antrieb befestigt und mittels des Antriebs relativ zu dem Rahmen bewegbar sein. Das Schwingsystem umfasst dabei den Stempel, welcher insbesondere wiederum als Teil einer in dem Schwingsystem verwendeten Sonotrode ausgebildet sein kann. Diese Sonotrode kann dabei auch den Stempel bilden bzw. als Stempel dienen. Das Schwingsystem kann insbesondere auch einen Schwingungskonverter, beispielsweise einen elektro-mechanischen Wandler wie einen Piezo-Konverter, aufweisen, an den der Schwingungserzeuger gekoppelt werden kann oder gekoppelt ist und der mit der Sonotrode verbunden ist. Insbesondere kann auch noch ein Booster (d.h. ein Amplitudenverstärker) vorgesehen sein, über den der Schwingungskonverter mit der Sonotrode verbunden ist. Weiterhin kann das Schwingsystem derart mit einem Schwingungserzeuger gekoppelt oder koppelbar sein, dass dieses beim Eindrücken des Niets in die wenigstens zwei Bauteile in Schwingung versetzbar ist. Bei dem Schwingungserzeuger kann es sich vorzugsweise um einen Frequenz- bzw. Schall-Generator, insbesondere einen Ultraschall-Generator, insbesondere als Funktionsgenerator, handeln.The drive can in particular be arranged on a frame of the punch riveting device. If the punch riveting device has a vibration system, this can in particular be attached to the drive and be movable relative to the frame by means of the drive. The oscillating system in this case comprises the stamp, which in turn may in particular be formed as part of a sonotrode used in the oscillating system. This sonotrode can also form the stamp or serve as a stamp. In particular, the vibration system can also have a vibration converter, for example an electro-mechanical converter such as a piezo converter, to which the vibration generator can be coupled or is coupled and which is connected to the sonotrode. In particular, a booster (ie, an amplitude amplifier) can also be provided, via which the Vibration converter is connected to the sonotrode. Furthermore, the oscillating system can be coupled or coupled to a vibration generator in such a way that it can be set into oscillation when the rivet is pressed into the at least two components. The vibration generator may preferably be a frequency or sound generator, in particular an ultrasound generator, in particular a function generator.

Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltungen und Vorteile der Stanznietvorrichtung sei auf die Ausführungen zur Setzeinheit verwiesen, die hier entsprechend gelten.With regard to the further refinements and advantages of the punch riveting apparatus, reference is made to the statements concerning the setting unit, which apply correspondingly here.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically by means of exemplary embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Figurenlistelist of figures

1 shows simplified and schematically a manufacturing device with a punch riveting device according to the invention.
2 schematically shows a punch rivet device not according to the invention.
3 schematically shows a setting unit according to the invention in a preferred embodiment.
4 schematically shows a setting unit according to the invention in a further preferred embodiment.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In 1 ist vereinfacht und schematisch eine Fertigungseinrichtung 100 gezeigt. Bei der Fertigungseinrichtung 100 kann es sich beispielsweise um einen Industrieroboter in einer Fertigungshalle, beispielsweise für einen automobilen Karosseriebau, handeln.In 1 is simplified and schematically a manufacturing facility 100 shown. At the manufacturing facility 100 it may, for example, be an industrial robot in a production hall, for example for an automobile body shop.

Die Fertigungseinrichtung 100 weist dabei eine auf einem Boden angeordnete Trägerstruktur 3 und zwei daran angeordnete, miteinander verbundene und bewegliche Arme 4 und 5 auf. Am Ende des Armes 5 ist eine erfindungsgemäße Stanznietvorrichtung 10 in einer bevorzugten Ausführungsform angeordnet, welche hier nur schematisch gezeigt und nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird.The manufacturing facility 100 in this case has a support structure arranged on a floor 3 and two arms connected and movable thereon 4 and 5 on. At the end of the arm 5 is a punch riveting device according to the invention 10 arranged in a preferred embodiment, which is shown here only schematically and will be described in more detail below.

Weiterhin ist eine Recheneinheit 80 gezeigt, bei der es sich beispielsweise um eine Steuereinheit der Stanznietvorrichtung 10 handelt. Die Recheneinheit 80 kann zudem auch als Steuereinheit für die gesamte Fertigungseinrichtung, d.h. neben der Stanznietvorrichtung insbesondere auch für die Ansteuerung der beweglichen Arme vorgesehen sein. Weiterhin sind Anzeigemittel 81, beispielsweise ein Display, vorgesehen, auf denen beispielsweise aktuelle Betriebsparameter der Stanznietvorrichtung angezeigt werden können. Es kann sich bei dem Element 81 auch um ein kombiniertes Anzeige-/Eingabemittel, z.B. einen Touchscreen, handeln.Furthermore, a computing unit 80 shown, which is for example a control unit of the punch riveting device 10 is. The arithmetic unit 80 can also be provided as a control unit for the entire manufacturing facility, ie in addition to the punch riveting especially for the control of the movable arms. Furthermore, display means 81 , For example, a display provided on which, for example, current operating parameters of Stanznietvorrichtung can be displayed. It may be at the element 81 also a combined display / input means, such as a touchscreen act.

In 2 ist schematisch eine erfindungsgemäße Stanznietvorrichtung 10 dargestellt. Die Stanznietvorrichtung 10 weist einen Rahmen 60 auf, der vorzugsweise in Form eines C-Rahmens oder C-Bügels vorliegt, an welchem die einzelnen Komponenten bei einer Stanznietvorrichtung in der Regel angeordnet sind, um die gewünschte Position zueinander einnehmen zu können. Über den Rahmen 60 kann die Stanznietvorrichtung 10 beispielsweise an einem Arm wie in 1 gezeigt befestigt sein, insbesondere auch drehbar bzw. schwenkbar.In 2 schematically is a punch riveting device according to the invention 10 shown. The punch riveting device 10 has a frame 60 on, which is preferably in the form of a C-frame or C-bracket, on which the individual components are arranged in a punch riveting usually in order to take the desired position to each other can. About the frame 60 can the punch rivet device 10 for example, on an arm like in 1 be shown attached, in particular also rotatable or pivotable.

Die Stanznietvorrichtung 10 weist eine Setzeinheit 70 auf, welche wiederum einen Stempel (bzw. eine Sonotrode) 15 aufweist, beispielhaft mit einem runden Querschnitt. In der Setzeinheit 70 ist ein Niet 20 angeordnet, insbesondere in einem Mundstück 72 der Setzeinheit 70. Das Mundstück 72 wiederum ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Teil eines Niederhalters 16 ausgebildet. Über eine Nietzuführungseinheit 75, an die beispielsweise ein Profilschlauch 90 angekoppelt werden kann, kann ein Niet in die Setzeinheit 70 von außerhalb eingebracht und dort über eine Nietführungseinrichtung 71 in die gezeigte Position im Mundstück 72 verbracht werden. Für eine detaillierte Erläuterung der hier nur schematisch gezeigten Setzeinheit 70 hierzu sei auf die noch folgenden Figuren mit zugehöriger Beschreibung verwiesen.The punch riveting device 10 has a setting unit 70 on which in turn a stamp (or a sonotrode) 15 has, by way of example with a round cross-section. In the setting unit 70 is a rivet 20 arranged, in particular in a mouthpiece 72 the setting unit 70 , The mouthpiece 72 Again, in the embodiment shown as part of a hold-down 16 educated. Via a rivet feed unit 75 , to the example, a profile hose 90 can be coupled, a rivet in the setting unit 70 introduced from outside and there via a Nietführungseinrichtung 71 in the position shown in the mouthpiece 72 be spent. For a detailed explanation of the set unit shown here only schematically 70 For this purpose, reference is made to the following figures with associated description.

Der Stempel 15 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel von dem (hülsenförmigen) Niederhalter 16 radial umgeben und relativ zu diesem in Längsrichtung beweglich angeordnet. Der Niederhalter ist hierbei vorzugsweise an einem sog. Nullamplitudendurchgang des Stempels, d.h. einer Position des Stempels, an der Schwingungsamplituden Null oder zumindest möglichst gering sind, mittels einer Feder befestigt. Insbesondere ist der Stempel 15 und damit die Setzeinheit 70 mit einem Antrieb 50 gekoppelt, der dazu dient, eine zum Eindrücken des Niets 20 in die beiden Bauteile 11, 12 benötigte Kraft F in Fügerichtung R aufzubringen. Der Antrieb 50 kann beispielsweise mittels der Recheneinheit 80 gesteuert werden. Dabei kann die Kraft F beispielsweise über einen Sollwert vorgegeben und als Istwert erfasst werden.The Stamp 15 is in the illustrated embodiment of the (sleeve-shaped) hold-down 16 radially surrounded and arranged movable relative to this in the longitudinal direction. In this case, the hold-down device is preferably fastened to a so-called zero-amplitude passage of the punch, ie a position of the punch at which oscillation amplitudes are zero or at least as low as possible, by means of a spring. In particular, the stamp 15 and thus the setting unit 70 with a drive 50 coupled, which serves to one for pressing in the rivet 20 in the two components 11 . 12 Required force F in jointing direction R apply. The drive 50 can for example by means of the arithmetic unit 80 to be controlled. In this case, the force F can be predetermined, for example, via a desired value and recorded as an actual value.

Ebenfalls sind der Niederhalter 16 bzw. das Mundstück 72 dazu eingerichtet, gegen die Oberfläche des dem Stempel 15 zugewandten Bauteils 11 mit einer Niederhaltekraft zu drücken. Hierzu kann beispielsweise ein eigener Antrieb vorgesehen sein. Jedoch kann der Niederhalter auch (wie hier gezeigt) an den Antrieb des Stempels oder an den Stempel selbst gekoppelt sein, beispielsweise mittels einer Feder.Also are the hold down 16 or the mouthpiece 72 set up against the surface of the stamp 15 facing component 11 with a hold down force. For this purpose, for example, a separate drive can be provided. However, the hold-down may also be coupled (as shown here) to the drive of the punch or to the punch itself, for example by means of a spring.

Auf der der Setzeinheit 70 gegenüberliegenden Seite der beiden Bauteile 11, 12 ist ein Gegenhalter in Form einer Matrize 18 angeordnet. Der Stempel 15 und die Matrize 18 sind in vertikaler Richtung, wie auch der Niederhalter 16, angeordnet und relativ zueinander bewegbar, wobei die Matrize 18 selbst in der Regel nicht beweglich ist. Der Niederhalter 16 und die Matrize 18 dienen dazu, die beiden Bauteile 11, 12 zwischen dem Niederhalter 16 und der Matrize 18 während der Bearbeitung durch den Stempel 15 einzuspannen bzw. zusammenzudrücken.On the set unit 70 opposite side of the two components 11 . 12 is a counterholder in the form of a die 18 arranged. The Stamp 15 and the matrix 18 are in the vertical direction, as well as the hold-down 16 , arranged and movable relative to each other, wherein the die 18 itself is usually not movable. The hold down 16 and the matrix 18 serve to the two components 11 . 12 between the hold down 16 and the matrix 18 during processing by the stamp 15 clamp or compress.

Der Niet 20, hier beispielhaft ein Halbhohlstanzniet, besteht bevorzugt aus einem gegenüber den Werkstoffen der beiden Bauteile 11, 12 härteren Material, zumindest im Bereich eines Nietschafts. Die dem Bauteil 11 abgewandte, ebene Oberseite des Niets ist in Wirkverbindung mit dem Stempel 15 angeordnet, der an der Oberseite des Niets 20 flächig anliegt.The rivet 20 , here by way of example a Halbhohlstanzniet, preferably consists of a relation to the materials of the two components 11 . 12 harder material, at least in the area of a rivet shaft. The component 11 facing away, flat top of the rivet is in operative connection with the stamp 15 Arranged at the top of the rivet 20 lies flat.

Der Stempel 15 ist als Teil eines Schwingsystems 39 mit einem (elektro-mechanischen) Schwingungskonverter 30, beispielsweise einem Piezokonverter, wirkverbunden. Der Schwingungskonverter 30 wiederum ist mit einem (elektrischen) Schwingungserzeuger 32, beispielsweise einem Ultraschallgenerator, insbesondere Funktionsgenerator, verbunden. Auf diese Weise können Schwingungen bzw. Vibrationen erzeugt und auf den Stempel, und damit den Niet eingekoppelt werden. Insbesondere werden mittels des Schwingungserzeugers 32 Ultraschallschwingungen mit einer Schwingweite (Abstand zwischen maximaler positiver und negativer Amplitude einer Schwingung, insbesondere gemessen an der Schnittstelle zwischen Stempel und Niet) zwischen 10 µm und 110 µm (entspricht einer Amplitude von 5 µm bis 55 µm) und einer Frequenz zwischen 15 kHz und 35 kHz oder ggf. auch höher erzeugt. Der Schwingungserzeuger 32 ist an die Recheneinheit 80 angebunden (oder kann auch Teil der Recheneinheit sein) und kann von dieser angesteuert werden.The Stamp 15 is as part of a vibration system 39 with an (electro-mechanical) vibration converter 30 , For example, a piezo converter, operatively connected. The vibration converter 30 in turn is with an (electric) vibrator 32 , For example, an ultrasonic generator, in particular function generator, connected. In this way vibrations or vibrations can be generated and coupled to the stamp, and thus the rivet. In particular, by means of the vibrator 32 Ultrasonic vibrations with a vibration amplitude (distance between maximum positive and negative amplitude of a vibration, in particular measured at the interface between the punch and rivet) between 10 .mu.m and 110 .mu.m (corresponding to an amplitude of 5 .mu.m to 55 .mu.m) and a frequency between 15 kHz and 35 kHz or possibly higher generated. The vibrator 32 is to the arithmetic unit 80 connected (or can also be part of the arithmetic unit) and can be controlled by this.

Bei dem Antrieb 50 kann es sich beispielsweise um einen Antrieb mit Kugel-, Rollen-, Planetengewinde- oder Gewinderollenschraubtrieb oder dergleichen handeln, der dazu geeignet ist, eine Kraft F zum Eindrücken des Niets 20 in die Bauteile 11, 12 aufzubringen. An dem Antrieb 50 ist eine Haltevorrichtung 35, beispielsweise in Form eines Rahmens oder eines Gestells, angebracht. An der Haltevorrichtung 35 ist die Setzeinheit 70 bzw. das Schwingsystem 39, das vorliegend den Schwingungskonverter 30, einen Booster (Amplitudenverstärker) 31 sowie den Stempel bzw. die Sonotrode 15 sowie den Niederhalter 16 umfasst, angeordnet.At the drive 50 it may be, for example, a ball, roller, planetary thread or threaded roller screw drive or the like which is capable of providing a force F for pushing in the rivet 20 into the components 11 . 12 applied. At the drive 50 is a holding device 35 , For example, in the form of a frame or a frame attached. On the holding device 35 is the setting unit 70 or the vibration system 39 , the present case the vibration converter 30 , a booster (Amplitude Amplifier) 31 as well as the stamp or the sonotrode 15 as well as the hold-down 16 includes, arranged.

In 3 ist schematisch eine erfindungsgemäße Setzeinheit 70 in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Dabei kann es sich beispielsweise um die bereits in 2 gezeigte Setzeinheit handeln bzw. die Setzeinheit 70 kann mit der dort gezeigten Stanznietvorrichtung verwendet werden.In 3 schematically is a setting unit according to the invention 70 shown in a preferred embodiment. These may be, for example, those already in 2 act shown setting unit or the setting unit 70 can be used with the punch riveting apparatus shown there.

In dem Niederhalter 16 ist in der in der Figur links gezeigten Seitenwand eine als Profilschiene ausgebildete Nietführungseinrichtung 71 integriert. Der Profilschlauch 90 ist an eine an der Setzeinheit 70 bzw. dem Niederhalter 16 angeordnete Nietzuführungseinheit 75 gekoppelt, sodass Niete 20 der Setzeinheit 70 zugeführt werden können. Von dem Profilschlauch 90 ausgegebene Niete können dabei in der Nietzuführungseinheit 75 zunächst gedreht und dann in die Profilschiene 71 überführt werden.In the hold down 16 is in the side wall shown in the figure on the left a trained as a profile rail rivet guide device 71 integrated. The profile hose 90 is to one on the setting unit 70 or the hold-down 16 arranged rivet feed unit 75 coupled, so rivets 20 the setting unit 70 can be supplied. From the profile hose 90 spent rivets can in the rivet feed unit 75 first turned and then into the rail 71 be transferred.

Dort können die Niete 20 dann in Richtung Mundstück 72 bewegt werden, wobei sie teilweise außerhalb des Niederhalters geführt sind bzw. derart angeordnet sind, dass sie teilweise - hier mit einem Ende des Nietschafts - außerhalb des Niederhalters 16 gelegen sind. Dort kann die Profilschiene 71 dann derart ausgestaltet sein, dass die Niete wiederum gedreht werden, sodass sie in gewünschter Position bzw. Lage vor den Stempel 15 angeordnet werden können. An dem Stempel 15 kann ein Niet 20 dann beispielsweise mittels Magnetkraft in Position gehalten werden.There can be the rivets 20 then towards the mouthpiece 72 are moved, wherein they are partially out of the hold-down or are arranged such that they partially - here with one end of the rivet shank - outside the hold-down 16 are located. There can be the rail 71 be designed so that the rivets are rotated again so that they in the desired position or position in front of the stamp 15 can be arranged. On the stamp 15 can be a rivet 20 then held in position, for example by means of magnetic force.

Weiterhin ist schematisch ein Druckluftanschluss 76 gezeigt, über den Druckluft in die Nietzuführungseinheit 75 bzw. die Nietführungseinrichtung 71 eingebracht werden kann, um einen Niet aktiv von der Nietzuführungseinheit 75 entlang der Nietführungseinrichtung bzw. Profilschiene 71 in die gewünschten Position im Mundstück 72 zu bewegen bzw. zu verbringen. Hierzu können die Niete jeweils einzeln von der Nietzuführungseinheit 75 zum Mundstück 72 verbracht werden.Furthermore, schematically a compressed air connection 76 shown, via the compressed air in the rivet feed unit 75 or the rivet guide device 71 can be introduced to a rivet active from the rivet feed unit 75 along the rivet guide device or profile rail 71 in the desired position in the mouthpiece 72 to move or spend. For this purpose, the rivets can each individually from the rivet feed unit 75 to the mouthpiece 72 be spent.

In 4 ist schematisch eine erfindungsgemäße Setzeinheit 70' in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt, die beispielsweise ebenfalls in der in 2 gezeigten Stanznietvorrichtung verwendet werden kann.In 4 schematically is a setting unit according to the invention 70 ' in a further preferred embodiment, which, for example, also in the in 2 shown punch riveting can be used.

In dem Niederhalter 16 ist in der in der Figur links gezeigten Seitenwand eine als Profilschiene ausgebildete Nietführungseinrichtung 71 integriert. Der Profilschlauch 90 ist an eine an der Setzeinheit 70' bzw. dem Niederhalter 16 angeordnete Nietzuführungseinheit 75 gekoppelt, sodass Niete 20 der Setzeinheit 70' zugeführt werden können. In dem Profilschlauch 90 geführte Niete können dabei bereits derart ausgerichtet sein, dass sie in der Nietzuführungseinheit 75 nicht mehr gedreht, sondern nur noch in die Profilschiene 71 überführt werden. In the hold down 16 is in the side wall shown in the figure on the left a trained as a profile rail rivet guide device 71 integrated. The profile hose 90 is to one on the setting unit 70 ' or the hold-down 16 arranged rivet feed unit 75 coupled, so rivets 20 the setting unit 70 ' can be supplied. In the profile hose 90 Guided rivets can already be aligned in such a way that they are in the rivet feed unit 75 no longer turned, but only in the rail 71 be transferred.

Dort können die Niete 20 dann in Richtung Mundstück 72 bewegt werden, wobei sie hier vollständig innerhalb des Niederhalters geführt sind. Dort kann die Profilschiene 71 dann derart ausgestaltet sein, dass die Niete wiederum gedreht werden, sodass sie in gewünschter Position bzw. Lage vor dem Stempel 15 angeordnet werden können. An dem Stempel 15 kann ein Niet 20 dann beispielsweise mittels Magnetkraft in Position gehalten werden.There can be the rivets 20 then towards the mouthpiece 72 be moved, where they are completely guided here within the hold-down. There can be the rail 71 be designed so that the rivets are rotated again so that they in the desired position or position in front of the stamp 15 can be arranged. On the stamp 15 can be a rivet 20 then held in position, for example by means of magnetic force.

Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel kann ein Niet 20 aktiv von der Nietzuführungseinheit 75 entlang der Nietführungseinrichtung bzw. Profilschiene 71 mit einer Richtungskomponente in Fügerichtung R in die gewünschte Position im Mundstück 72 bewegt bzw. verbracht werden, indem er durch sich einander berührend angeordnete Niete geschoben wird. Durch die Zuführung eines weiteren Niets in die Nietzuführungseinheit 75 kann so beispielsweise ein am anderen Ende der Nietführungseinrichtung bzw. Profilschiene 71 gelegener Niet in die gewünschte Position bzw. Lage vor dem Stempel 15 verbracht werden.In the embodiment shown here, a rivet 20 active from the rivet feed unit 75 along the rivet guide device or profile rail 71 with a directional component in the joining direction R in the desired position in the mouthpiece 72 moved or spent by being pushed by touching each other arranged rivet. By feeding a further rivet into the rivet feed unit 75 Thus, for example, one at the other end of the rivet guide device or rail 71 located rivet in the desired position or position in front of the stamp 15 be spent.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2318161 B1 [0003]
DE 102014203357 A1 [0003]
DE 69906308 T2 [0004]

Claims

Setting unit (70, 70 ') for a punch rivet device (10), in which setting unit a rivet (20) can be held, with a punch (15), by means of which arranged in a mouthpiece (72) of the setting unit rivet (20) Force (F) can be acted upon and during a riveting operation in at least one component (11, 12) can be introduced, characterized by a Nietführungseinrichtung (71) and a rivet feed unit (75) through which the rivet (20) from outside into the Nietführungseinrichtung (71) can be introduced, wherein the rivet (20) in the Nietführungseinrichtung (71) with a direction component in a joining direction (R) of the setting unit (70, 70 ') guided into the mouthpiece (72) is movable.

Setting unit (70, 70 ') after Claim 1 wherein the mouthpiece (72) is part of a hold-down (16) at least partially surrounding the punch (15), and wherein the rivet guide means (71) is part of the hold-down (16).

Setting unit (70, 70 ') after Claim 1 or 2 in that the rivet guidance device (71) has a rail, in particular a profile rail, for guiding the rivet (20), which extends from the rivet supply unit (75) to the mouthpiece (72).

Setting unit (70) after Claim 3 wherein the rail is arranged such that the rivet (20) is fully guided guided within the hold-down (16).

Setting unit (70 ') after Claim 3 wherein the rail is arranged and integrated in the hold-down device (16) such that the rivet (20) is partially movable outside the hold-down (16).

Setting unit (70, 70 ') according to one of the preceding claims, wherein the rivet feed unit (75) in the joining direction (R) seen at the level of a portion of the punch (15) is arranged.

The setting unit (70, 70 ') according to any one of the preceding claims, which is designed such that the rivet (20) is actively movable from the rivet feeding unit (75) into the mouthpiece (72).

Setting unit (70, 70 ') after Claim 7 in that the rivet (20) is actively movable from the rivet feed unit (75) into the mouthpiece (72) by means of compressed air and / or by means of rivets arranged in contact with each other in the rivet guiding device (70 ').

Setting unit (70, 70 ') according to one of the preceding claims, wherein the punch (15) forms a component of a vibration system (39) which can be coupled to a vibration generator (32) in such a way that it is pressed into the groove when the rivet (20) is pressed in at least one component (11, 12) is set into oscillation.

Punch riveting device (10) for connecting at least two components (11, 12) by means of a rivet (20), with a setting unit (70, 70 ') according to one of the preceding claims and a counter holder (18) between which the at least two components (11 , 12) and the rivet (20) can be arranged, and with a drive (50) by means of which a force on the punch (15) in the joining direction (R) is exercisable.

Punch riveting device (10) after Claim 10 , with a vibrating system (39) for displacing at least one component (11, 12, 15, 18, 20) involved in connecting the at least two components (11, 12) by means of the rivet (20) into oscillation.