DE102018205621A1

DE102018205621A1 - Punching rivet with feeding unit for rivets

Info

Publication number: DE102018205621A1
Application number: DE102018205621.8A
Authority: DE
Inventors: Reiner Ramsayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2019-10-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stanznietvorrichtung (300) zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile (11, 12) mittels eines Niets (20), mit einem Fügewerkzeug (70), das einen Stempel (15) aufweist, und einem Gegenhalter (18), zwischen welchen die wenigstens zwei Bauteile (11, 12) und der Niet (20) anordenbar sind, mit einem Antrieb (50), mittels dessen das Fügewerkzeug (70) und damit der Stempel (15) und der Gegenhalter (18) relativ zueinander bewegbar sind, um einen zwischen dem Stempel (15) und einem dem Stempel zugewandten Bauteil (11) der wenigstens zwei Bauteile angeordneten Niet (20) unter Aufbringung einer Kraft (F) mittels des Stempels (15) in die wenigstens zwei Bauteile (11, 12) einzudrücken, und mit einer Zuführeinheit (90) zur Zuführung eines Niets (20) zwischen den Stempel (15) und den Gegenhalter (15), die relativ zu dem Stempel (15) bewegbar angeordnet ist, wobei der Stempel (15) mittels des Antriebs (50) relativ zu der Zuführeinheit (90) bewegbar ist.

The invention relates to a punch rivet device (300) for connecting at least two components (11, 12) by means of a rivet (20), a joining tool (70) having a punch (15), and a counter holder (18) between which at least two components (11, 12) and the rivet (20) can be arranged, with a drive (50), by means of which the joining tool (70) and thus the punch (15) and the counter-holder (18) are movable relative to each other to press a rivet (20) arranged between the punch (15) and a component (11) of the at least two components facing the punch, by applying a force (F) by means of the punch (15) into the at least two components (11, 12), and with a feed unit (90) for feeding a rivet (20) between the punch (15) and the counter holder (15), which is arranged movable relative to the punch (15), wherein the punch (15) by means of the drive (50 ) is movable relative to the feed unit (90).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stanznietvorrichtung mit einer Zuführeinheit für Niete.The present invention relates to a punch rivet apparatus having a rivet feed 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, beispielsweise 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, which is 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 manner within deformed the components to be joined together to produce a positive and positive connection between the components while avoiding penetration of the rivet facing away from the component.

Aus der DE 10 2009 049 616 A1 ist beispielsweise eine Stanznietvorrichtung bekannt, die zwei Zangenarme aufweist, wobei an einem davon der Stempel angeordnet ist. An diesem Zangenarm ist zudem eine Zuführeinheit zur Zuführung eines Niets angebracht. Mittels eines an dem Zangenarm angeordneten zusätzlichen Antriebs kann die Zuführeinheit dabei relativ zu dem Stempel bewegt werden.From the DE 10 2009 049 616 A1 For example, a punch riveting apparatus is known, which has two tong arms, wherein the punch is arranged on one of them. At this gun arm also a feed unit for supplying a rivet is attached. By means of an arranged on the gun arm additional drive, the feed unit can be moved relative to the punch.

Weiterhin sind beispielsweise 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.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Stanznietvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a punch rivet device with the features of patent claim 1 is proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Die Erfindung geht aus von einer Stanznietvorrichtung zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile mittels eines Niets, mit einem Fügewerkzeug, das einen Stempel aufweist, und einem Gegenhalter, zwischen welchen die wenigstens zwei Bauteile und der Niet anordenbar sind. Außerdem weist die Stanznietvorrichtung einen Antrieb auf, mittels dessen das Fügewerkzeug und damit der Stempel und der Gegenhalter relativ zueinander bewegbar sind, um einen zwischen dem Stempel und einem dem Stempel zugewandten Bauteil der wenigstens zwei Bauteile angeordneten Niet unter Aufbringung einer Kraft bzw. Fügekraft mittels des Stempels in die wenigstens zwei Bauteile einzudrücken. Außerdem weist die Stanznietvorrichtung eine Zuführeinheit zur Zuführung eines Niets zwischen den Stempel und den Gegenhalter auf, die relativ zu dem Stempel bewegbar angeordnet ist. Bei der Zuführeinheit handelt es sich damit insbesondere um eine Einheit, die zwischen dem Stempel und dem Gegenhalter bzw. den zu verbindenden Bauteilen vorgesehen ist, um den Niet wunschgemäß zu positionieren.The invention is based on a punch riveting device for connecting at least two components by means of a rivet, with a joining tool having a punch, and a counter-holder, between which the at least two components and the rivet can be arranged. In addition, the punch riveting device has a drive, by means of which the joining tool and thus the punch and the counter-holder are movable relative to each other to a between the punch and a punch facing component of the at least two components arranged rivet by applying a force or joining force by means of Push stamp in the at least two components. In addition, the punch riveting apparatus has a feed unit for feeding a rivet between the punch and the counter-holder, which is arranged to be movable relative to the punch. The feed unit is thus in particular a unit which is provided between the punch and the counter holder or the components to be connected, in order to position the rivet as desired.

Nachteilig bei bekannten solchen Stanznietvorrichtungen, wie beispielsweise der in der DE 10 2009 049 616 A1 beschriebenen Stanznietvorrichtung, ist jedoch, dass die Zuführeinheit mittels eines separaten Antriebs an beispielsweise einem Arm der Stanznietvorrichtung bewegbar angeordnet ist, da dann zum einen insgesamt zumindest zwei Antriebe - ein Antrieb für die Bewegung des Stempels relativ zu dem Gegenhalter und ein weiterer Antrieb zur Bewegung der Zuführeinheit relativ zu dem Stempel - nötig sind, und zum anderen der zusätzliche Antrieb durch die spezifische Anordnung innerhalb der Stanznietvorrichtung ungünstige Gewichtsverhältnisse mit sich bringt. Insbesondere - aber nicht nur - bei sog. Ultraschall-Stanznietvorrichtungen bzw. Stanznietvorrichtungen mit Schwingungseinkopplung, die im Vergleich zu herkömmlichen Stanznietvorrichtungen aufgrund des nötigen Schwingsystems ohnehin ein erhöhtes Gewicht aufweisen, führt dies zu ungünstiger Gewichtsverteilung, zumal eine Stanznietvorrichtung in der Regel am Ende eines Roboterarms oder dergleichen angeordnet wird. Die Bewegungsmöglichkeiten können dadurch mitunter erheblich eingeschränkt werden.A disadvantage of known such punch riveting, such as in the DE 10 2009 049 616 A1 Punching device described is, however, that the feed unit is movably arranged by means of a separate drive on, for example, an arm of the punch riveting since then for a total of at least two drives - a drive for the movement of the punch relative to the anvil and another drive for moving the Feeding unit relative to the punch - are necessary, and on the other hand brings the additional drive by the specific arrangement within the punch riveting unfavorable weight ratios. In particular - but not only - in so-called. Ultrasonic punch riveting or punch riveting with vibration coupling, which in comparison to conventional punch riveting due to the necessary vibration system already have an increased weight, this leads to unfavorable weight distribution, especially a punch riveting usually at the end of a robot arm or the like is arranged. The possibilities of movement can sometimes be considerably reduced.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass der Stempel mittels des Antriebs - mit dem also schon das Fügewerkzeug und damit der Stempel und der Gegenhalter relativ zueinander bewegbar sind - relativ zu der Zuführeinheit bewegbar ist. Damit ist es also insbesondere möglich, dass die Zuführeinheit an einer Komponente der Stanznietvorrichtung angeordnet ist, relativ zu welcher Komponente der Stempel bewegbar angeordnet ist. Die bislang mittels des zusätzlichen Antriebs vorgenommene relative Bewegung zwischen Stempel und Zuführeinheit, welche nötig ist, um den Niet ordnungsgemäß zuzuführen, kann also nunmehr durch den Antrieb, mit dem der Stempel bislang bewegt wird und mit dem die nötige Fügekraft aufgebracht wird, vorgenommen werden. Damit ist nicht notwendigerweise mehr ein zusätzlicher Antrieb nötig. Nichtsdestotrotz kann weiterhin ein zusätzlicher Antrieb vorgesehen sein, wie nachfolgend noch erläutert wird, dann allerdings mit einer Anordnung innerhalb der Stanznietvorrichtung, die zu einer deutlich verbesserten Gewichtsverteilung führt.According to the invention it is therefore provided that the punch by means of the drive - with which thus already the joining tool and thus the punch and the counter-holder are movable relative to each other - relative to the feed unit is movable. Thus, it is thus possible in particular for the feed unit to be arranged on a component of the stamped riveting device, relative to which component the stamp is movably arranged. The previously made by means of the additional drive relative movement between the punch and feed unit, which is necessary to supply the rivet properly, so now can be made by the drive with which the stamp is moved so far and with the necessary joining force. This does not necessarily require an additional drive. Nevertheless, an additional drive can still be provided, as will be explained below, but then with one Arrangement within the punch rivet, which leads to a significantly improved weight distribution.

Vorzugsweise ist die Zuführeinheit mittels eines Tragarms schwenkbar an der Komponente angeordnet. Ein solcher Tragarm - oder auch Schwenkarm - führt dabei zu einer besonders einfachen Anbindung und Bewegung der Zuführeinheit.Preferably, the feed unit is pivotally mounted on the component by means of a support arm. Such a support arm - or swing arm - leads to a particularly simple connection and movement of the feed unit.

Bevorzugt ist es, wenn die Zuführeinheit mittels eines weiteren, an dem Tragarm angeordneten Antriebs relativ zu der Komponente bewegbar ist. Dieser weitere bzw. zusätzliche Antrieb ist damit, wie schon erwähnt, insbesondere derart innerhalb der Stanznietvorrichtung angeordnet, dass die Gewichtsverteilung möglichst günstig beeinflusst wird. So kann dieser weitere Antrieb - insbesondere durch die Verwendung des Tragarms - besonders nahe an einer Anbindung bzw. einem Flansch, an dem die Stanznietvorrichtung an einen Roboterarm oder dergleichen angebunden ist, angeordnet sein.It is preferred if the feed unit is movable relative to the component by means of a further, arranged on the support arm drive. This further or additional drive is thus, as already mentioned, in particular arranged within the punch riveting device such that the weight distribution is influenced as favorably as possible. Thus, this further drive - in particular by the use of the support arm - particularly close to a connection or a flange, on which the punch riveting is connected to a robot arm or the like, be arranged.

Alternativ ist es bevorzugt, wenn die Zuführeinheit mittels eines an dem Tragarm angeordneten Federelements relativ zu der Komponente bewegbar gehalten ist. Ein solches Federelement kann beispielsweise anstelle des zuvor erwähnten, weiteren Antriebs verwendet und auch an der gleichen oder zumindest einer ähnlichen Position angeordnet werden. Da die relative Bewegung zwischen Stempel und Zuführreinheit mittels des ohnehin vorhandenen Antriebs erfolgt, ist - wie schon erwähnt - der zusätzliche Antrieb nicht mehr nötig. Durch das Federelement wird dann jedoch zumindest eine gewisse Beweglichkeit der Zuführeinheit sichergestellt, die nötig ist, um die ordnungsgemäße Positionierung von Niet und Stempel beim Eindrücken des Niets in die Bauteile zu ermöglichen.Alternatively, it is preferred if the feed unit is held movably relative to the component by means of a spring element arranged on the support arm. Such a spring element may for example be used instead of the aforementioned further drive and also be arranged at the same or at least a similar position. Since the relative movement between the punch and the feed unit takes place by means of the already existing drive, as already mentioned, the additional drive is no longer necessary. However, the spring element then ensures at least a certain mobility of the feed unit, which is necessary in order to enable the correct positioning of rivet and punch when the rivet is pressed into the components.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Stanznietvorrichtung zwei mittels eines Drehgelenks verbundene Zangenarme aufweist, wobei das Fügewerkzeug (und damit der Stempel) an einem der Zangenarme und der Gegenhalter an dem anderen der Zangenarme angeordnet sind. Bei einer solchen Stanznietvorrichtung, wie sie vom grundlegenden Aufbau her auch in der DE 10 2009 049 616 A1 gezeigt ist, führt die vorgeschlagene Möglichkeit, dass der Stempel mittels des Antriebs relativ zu der Zuführeinheit bewegbar ist, dazu, dass der Zangenarm mit dem Fügewerkzeug nicht mehr mit dem zusätzlichen Antrieb ausgestattet werden muss. Neben der besseren Gewichtsverteilung führt dies beispielsweise auch zu einer erhöhten Zugänglichkeit zu den zu verbindenden Bauteilen.It is particularly preferred if the punch riveting device has two pliers arms connected by means of a rotary joint, wherein the joining tool (and thus the plunger) is arranged on one of the pliers arms and the counter holder on the other of the plier arms. In such a punch riveting apparatus, as they are the basic structure also in the DE 10 2009 049 616 A1 is shown, the proposed possibility that the punch is movable relative to the feed unit by means of the drive, to the fact that the pliers arm with the joining tool no longer has to be equipped with the additional drive. In addition to the better weight distribution, this leads, for example, to increased accessibility to the components to be joined.

Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang auch, wenn das Drehgelenk die Komponente, an welcher die Zuführeinheit angeordnet und relativ zu welcher der Stempel bewegbar angeordnet ist, bildet. In diesem Fall gibt es also zwei Arme, den Zangenarm mit dem Fügewerkzeug und den Tragarm mit der Zuführeinheit, die an einem gemeinsamen Gelenk angeordnet sind. Damit kann eine besonders kompakte Bauweise erreicht werden. Denkbar ist beispielsweise eine Anordnung der beiden Arme nebeneinander oder ineinander, wie später in Bezug auf die Figuren noch näher erläutert werden soll.In this context, it is also particularly preferred if the rotary joint forms the component on which the feed unit is arranged and relative to which the punch is movably arranged. In this case, there are two arms, the pliers arm with the joining tool and the support arm with the feed unit, which are arranged on a common joint. This allows a particularly compact design can be achieved. It is conceivable, for example, an arrangement of the two arms next to each other or into each other, as will be explained in more detail later with respect to the figures.

Alternativ zu der Ausbildung der Stanznietvorrichtung mit den zwei Zangenarmen ist es bevorzugt, wenn das Fügewerkzeug mittels des Antriebs in einer linearen Bewegung relativ zu dem Gegenhalter und der Komponente bewegbar ist. Insbesondere kann die Komponente dann als Rahmen der Stanznietvorrichtung ausgebildet sein, beispielsweise als C-Rahmen oder Bügel bzw. in Bügelform. Damit ist auch bei dieser Art von Stanznietvorrichtung, bei der also das Fügewerkzeug nicht über einen Arm bewegt wird, sondern vorzugsweise direkt mittels des Antriebs, ebenfalls eine besonders gute Gewichtsverteilung möglich. Die Zuführeinheit ist dabei vorzugswiese mittels eines Federelements relativ zu der Komponente bewegbar, insbesondere linear bewegbar, gehalten.As an alternative to the design of the punch rivet device with the two tong arms, it is preferable if the joining tool is movable by means of the drive in a linear movement relative to the counter-holder and the component. In particular, the component can then be designed as a frame of the punch riveting device, for example as a C-frame or bow or in bow form. This is also in this type of punch riveting, in which therefore the joining tool is not moved over an arm, but preferably directly by means of the drive, also a particularly good weight distribution possible. The feed unit is preferably movable by means of a spring element relative to the component, in particular linearly movable held.

Besonders bevorzugt weist das Fügewerkzeug ein Schwingsystem auf, welches wiederum den Stempel und einen (elektro-mechanischen) Schwingungskonverter aufweist, der mit einem Schwingungserzeuger derart gekoppelt oder koppelbar ist, dass das Schwingsystem zum Schwingen anregbar ist. Der Schwingungserzeuger ist dabei vorzugsweise als Frequenzgenerator, insbesondere als Schallgenerator, insbesondere als Ultraschall-Generator, ausgebildet. Wie schon erwähnt, führt das Merkmal, dass der Stempel mittels des Antriebs relativ zu der Zuführeinheit bewegbar ist, insbesondere bei einem Fügewerkzeug mit Schwingsystem zu einer besseren Gewichtsverteilung bzw. auch zu einer Gewichtsreduktion, da auch das Schwingsystem selbst schon ein gewisses Gewicht aufweist.Particularly preferably, the joining tool on a vibrating system, which in turn has the punch and an (electro-mechanical) vibration converter, which is so coupled or coupled with a vibration generator that the vibrating system can be excited to vibrate. The vibration generator is preferably designed as a frequency generator, in particular as a sound generator, in particular as an ultrasonic generator. As already mentioned, the feature that the punch is movable by means of the drive relative to the feed unit, especially in a joining tool with oscillating system for a better weight distribution and also to a weight reduction, since even the vibration system itself already has a certain weight.

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.

Figurenliste list of figures

1 shows simplified and schematically a manufacturing device with a punch riveting device according to the invention.
2 schematically shows a punch riveting apparatus according to the invention in a preferred embodiment.
3 schematically shows a punch riveting apparatus according to the invention in a further preferred embodiment.
4 shows a part of the punch riveting 3 in plan view.
5 schematically shows a punch riveting apparatus 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 200 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 200 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 200 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 200 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 200 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, wie sie beispielsweise auch in der Fertigungseinrichtung 100 gemäß 1 verwendet werden kann.In 2 schematically is a punch riveting device according to the invention 200 represented in a preferred embodiment, as for example, in the manufacturing facility 100 according to 1 can be used.

Die Stanznietvorrichtung 200 weist zwei Zangenarme 60 und 65 auf, die über ein Gelenk bzw. Drehgelenk 63 miteinander verbunden und darüber auch relativ zueinander bewegbar sind. An dem Zangenarm 65 ist ein Fügewerkzeug 70 angebracht, das hier ein Schwingsystem 39 aufweist. Das Schwingsystem 39 wiederum umfasst einen Stempel 15, einen Booster (Amplitudenverstärker) 31 und einen (elektro-mechanischen) Schwingungskonverter 30, beispielsweise einen Piezokonverter, der auf diese Weise mit dem Stempel 15 wirkverbunden ist. Der Stempel 15 dient damit auch als sog. Sonotrode.The punch riveting device 200 has two pliers arms 60 and 65 on, over a joint or swivel joint 63 connected to each other and are also movable relative to each other. On the pliers arm 65 is a joining tool 70 attached, this is a vibrating system 39 having. The vibration system 39 in turn includes a stamp 15 , a booster (Amplitude Amplifier) 31 and an (electro-mechanical) vibration converter 30 , For example, a piezo converter, in this way with the stamp 15 is actively connected. The Stamp 15 thus serves as a so-called sonotrode.

Der Schwingungskonverter 30 wiederum ist mit einem (elektrischen) Schwingungserzeuger 32, beispielsweise einem Frequenz- bzw. Ultraschallgenerator, verbunden. Eine entsprechend nötige Leitung, die hier nur schematisch angedeutet ist, kann beispielsweise auch entlang des Zangenarms 65 verlegt sein.The vibration converter 30 in turn is with an (electric) vibrator 32 , For example, a frequency or ultrasonic generator connected. A correspondingly necessary line, which is indicated here only schematically, for example, along the gun arm 65 be misplaced.

Auf diese Weise können Schwingungen bzw. Vibrationen erzeugt und auf den Stempel 15, und damit einen Niet 20 eingekoppelt werden. Insbesondere werden mittels des Schwingungserzeugers 32 und des Schwingungskonverters 30 mechanische Ultraschallschwingungen mit einer Schwingweite (Abstand zwischen maximaler positiver und negativer Amplitude einer Schwingung, vorzugsweise 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.In this way vibrations or vibrations can be generated and applied to the stamp 15 , and with it a rivet 20 be coupled. In particular, by means of the vibrator 32 and the vibration converter 30 mechanical ultrasonic vibrations having an amplitude (distance between maximum positive and negative amplitude of a vibration, preferably 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 produced. 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.

An dem Zangenarm 60, der eine Schnittstelle bzw. einen Flansch 61 zur Befestigung der Stanznietvorrichtung 200 an einem Roboterarm oder dergleichen, wie beispielswiese in 1 gezeigt, aufweist, ist ein Gegenhalter 18 in Form einer Matrize vorgesehen.On the pliers arm 60 , which is an interface or a flange 61 for fastening the punch riveting device 200 on a robot arm or the like, such as in 1 shown, is a counterhold 18 provided in the form of a die.

Weiterhin ist ein Antrieb 50, beispielsweise ein linearer Antrieb, vorgesehen, mittels dessen die beiden Zangenarme 60 und 65 relativ zueinander bewegt werden können. Auf diese Weise kann eine Kraft auf den Niet 20, der zwischen dem Stempel 15 und zwei Bauteilen 11, 12, die auf dem Gegenhalter 18 platziert werden können, angeordnet ist, aufgebracht werden, um den Niet 20 in die Bauteile einzudrücken.Furthermore, there is a drive 50 , For example, a linear drive, provided by means of which the two gun arms 60 and 65 can be moved relative to each other. In this way, a force can be applied to the rivet 20 that is between the stamp 15 and two components 11 . 12 on the counterhold 18 can be placed, placed, applied to the rivet 20 to press into the components.

Weiterhin ist eine Zuführeinheit 90 zur Zuführung des Niets 20 zwischen den Stempel 15 und den Gegenhalter 18 vorgesehen. Hierzu ist an der Zuführeinheit 90 beispielhaft ein Profilschlauch 95 angebracht, über den Niete in die Zuführeinheit 90 gelangen bzw. verbracht werden können. Die Zuführeinheit 90 ist zudem mittels eines Tragarms 91 an dem Gelenk 63 als Komponente schwenkbar angeordnet.Furthermore, a feed unit 90 for feeding the rivet 20 between the stamps 15 and the backstop 18 intended. This is the feed unit 90 for example, a profile hose 95 attached, over the rivet in the feeder unit 90 arrive or can be spent. The feeder unit 90 is also by means of a support arm 91 at the joint 63 arranged as a component pivotable.

Der Tragarm 91 wiederum ist mittels eines weiteren Antriebs 51, beispielsweise ebenfalls eines linearen Antriebs, an dem Zangenarm 60 befestigt und damit relativ dazu bewegbar. Damit kann also der Stempel 15 bzw. das Fügewerkezug 70 mittels des Antriebs 50 relativ zu der Zuführeinheit 90 bewegt werden, die Zuführeinheit 90 selbst kann jedoch ebenfalls aktiv bewegt werden. The support arm 91 in turn is by means of another drive 51 , For example, also a linear drive, on the tong arm 60 attached and thus relatively movable. Thus, the stamp can 15 or the joining train 70 by means of the drive 50 relative to the feeder unit 90 to be moved, the feed unit 90 however, it can also be actively moved.

Im Rahmen eines Nietvorgangs, bei dem die Stanznietvorrichtung 200 insbesondere mittels der Recheneinheit 80 gesteuert werden kann, kann dann bei geöffneten Zangenarmen zunächst ein Niet 20 in die Zuführeinheit 90 verbracht werden. Die Zuführeinheit kann dann mittels des weiteren Antriebs 51 in Richtung des Stempels 15 bewegt werden, um den Niet 20 vor dem Stempel 15 zu positionieren und zugleich mehr Platz für die Bauteile 11, 12 zu schaffen. Dann kann die Stanznietvorrichtung 200 entsprechend an den zu verbindenden Bauteilen 11, 12 positioniert werden. Mittels des Antriebs 50 können die Zangenarme dann geschlossen werden, um den Niet 20 mittels des Stempels 15 in die Bauteile einzudrücken, und zwar während Schwingungen in den Niet 20 eingekoppelt werden.As part of a riveting operation, in which the punch riveting device 200 in particular by means of the arithmetic unit 80 can be controlled, then with open tong arms first a rivet 20 in the feeder unit 90 be spent. The feed unit can then by means of the further drive 51 in the direction of the stamp 15 be moved to the rivet 20 in front of the stamp 15 to position and at the same time more space for the components 11 . 12 to accomplish. Then the punch riveting device 200 according to the components to be joined 11 . 12 be positioned. By means of the drive 50 The pliers arms can then be closed to the rivet 20 by means of the stamp 15 into the components, during vibrations in the rivet 20 be coupled.

In 3 ist schematisch eine erfindungsgemäße Stanznietvorrichtung 300 in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Die Stanznietvorrichtung 300 entspricht im Wesentlichen der Stanznietvorrichtung 200 gemäß 2, jedoch ist das Fügewerkzeug 70 bzw. das Schwingsystem 39 nicht direkt, sondern mittels einer Halterung 35 an dem Zangenarm 65 angebracht.In 3 schematically is a punch riveting device according to the invention 300 represented in a further preferred embodiment. The punch riveting device 300 essentially corresponds to the punch riveting device 200 according to 2 but the joining tool is 70 or the vibration system 39 not directly, but by means of a holder 35 on the pliers arm 65 appropriate.

Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass weniger Vibrationen vom Schwingsystem in den Zangenarm übertragen werden. Eine solche Halterung könnte auch bei der Stanznietvorrichtung 200 gemäß 2 verwendet werden.This can be achieved, for example, that less vibrations are transmitted from the vibrating system in the gun arm. Such a holder could also in the punch riveting 200 according to 2 be used.

Weiterhin ist neben dem Antrieb 50 - im Vergleich zu der Stanznietvorrichtung 200 gemäß 2 - kein zusätzlicher bzw. weiterer Antrieb für den Tragarm 91 vorgesehen. Stattdessen ist ein Federelement 52 vorgesehen, mittels dessen der Tragarm 91 an den Zangenarm 60 angebunden ist. Damit ist zwar die Zuführeinheit 90 nicht aktiv bewegbar, jedoch kann die nötige relative Bewegung von Stempel 15 und Zuführeinheit 90 zur Positionierung des Niets 20 durch den Antrieb 50 erreicht werden.Furthermore, next to the drive 50 - compared to the punch riveting device 200 according to 2 - No additional or additional drive for the support arm 91 intended. Instead, a spring element 52 provided by means of which the support arm 91 to the pliers arm 60 is connected. This is indeed the feed unit 90 not actively movable, however, can the necessary relative movement of stamp 15 and feeding unit 90 for positioning the rivet 20 through the drive 50 be achieved.

Durch das Federelement 52 wird die Zuführeinheit 90 nicht nur in Position gehalten, sondern es wird auch ermöglicht, dass sich die Zuführeinheit 90 während des Nietvorgangs beispielsweise in Richtung des Stempels 15 und/oder in Richtung des Gegenhalters 18 (jeweils insbesondere relativ gesehen) bewegen kann, falls nötig. Zudem kann ein Anschlag 92 vorgesehen sein, um eine Bewegung des Tragarms 91 und damit der Zuführeinheit 90 in Richtung des Stempels 15 zu begrenzen. Im Übrigen sei auf die Beschreibung zur 2 verwiesen, die hier entsprechend gilt.By the spring element 52 becomes the feeder unit 90 not only held in position, but it also allows the feed unit 90 during the riveting process, for example in the direction of the punch 15 and / or in the direction of the counter-holder 18 (in each case in particular relatively speaking) can move, if necessary. In addition, a stop 92 be provided to a movement of the support arm 91 and thus the feed unit 90 in the direction of the stamp 15 to limit. Incidentally, please refer to the description of 2 referenced, which applies here accordingly.

In 4 ist ein Teil der Stanznietvorrichtung 300 aus 3 in Draufsicht dargestellt. Hierbei ist insbesondere zu sehen, dass der Zangenarm 65 zwei Komponenten aufweist, die voneinander beabstandet sind bzw. die einen Zwischenraum aufweisen. In diesem Zwischenraum ist der Tragarm 91 vorgesehen, um so die Zuführeinheit 90 entsprechend bewegen zu können. Die hier gezeigte Ausbildung von Zangenarm 65 und Tragarm 91 kann entsprechend auch für die Stanznietvorrichtung 200 gemäß 2 verwendet werden.In 4 is a part of the punch riveting device 300 out 3 shown in plan view. It can be seen in particular that the pliers arm 65 has two components which are spaced apart or have a gap. In this space is the support arm 91 provided so as to feed the unit 90 to move accordingly. The training shown here of pliers arm 65 and support arm 91 can also be used for the punch riveting device 200 according to 2 be used.

In 5 ist schematisch eine erfindungsgemäße Stanznietvorrichtung 400 in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Im Vergleich zu den Stanznietvorrichtungen gemäß 2 und 3 sind hier keine zwei drehbar miteinander verbundenen Zangenarme vorgesehen, sondern ein Rahmen 64, der zwei Schenkel aufweist. Dabei ist an dem unteren Schenkel der Gegenhalter 18 angeordnet.In 5 schematically is a punch riveting device according to the invention 400 represented in a further preferred embodiment. Compared to the punch riveting devices according to 2 and 3 Here, no two rotatably connected tong arms are provided, but a frame 64 which has two legs. Here, on the lower leg of the counter-holder 18 arranged.

An dem oberen Schenkel ist eine Führungseinrichtung 66 ausgebildet, in welcher das Fügewerkzeug 70 bzw. das Schwingsystem 39 in mittels der Halterung 35 führbar und linear bewegbar angeordnet ist. Zur Bewegung des Fügewerkzeugs 70 ist hier der Antrieb 50 als Linearantrieb ausgebildet.On the upper leg is a guide device 66 formed, in which the joining tool 70 or the vibration system 39 in by means of the holder 35 is arranged feasible and linearly movable. For moving the joining tool 70 Here is the drive 50 designed as a linear drive.

Die Zuführeinheit 90 ist mittels eines Federelements 53 an dem Rahmen 60 ebenfalls linear beweglich angeordnet bzw. befestigt. Auch hier kann die relative Bewegung zwischen Stempel 15 und Zuführeinheit 90 mittels des Antriebs 50 erfolgen, ein weiterer Antrieb ist nicht nötig.The feeder unit 90 is by means of a spring element 53 on the frame 60 also arranged linearly movable or fixed. Again, the relative movement between stamp 15 and feeding unit 90 by means of the drive 50 done, another drive is not necessary.

Durch das Federelement 53 wird auch hier die Zuführeinheit 90 nicht nur in Position gehalten, sondern es wird auch ermöglicht, dass sich die Zuführeinheit 90 während des Nietvorgangs beispielsweise in Richtung des Stempels 15 und/oder in Richtung des Gegenhalters 18 (jeweils insbesondere relativ gesehen) bewegen kann, falls nötig. Im Übrigen sei auf die Beschreibung zu den 2 und 3 verwiesen, die hier entsprechend gilt.By the spring element 53 Here is the feed unit 90 not only held in position, but it also allows the feed unit 90 during the riveting process, for example in the direction of the punch 15 and / or in the direction of the counter-holder 18 (in each case in particular relatively speaking) can move, if necessary. Incidentally, please refer to the description of the 2 and 3 referenced, which applies here accordingly.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009049616 A1 [0003, 0007, 0012]
EP 2318161 B1 [0004]
DE 102014203357 A1 [0004]

Claims

Punch riveting apparatus (200, 300, 400) for connecting at least two components (11, 12) by means of a rivet (20), with a joining tool (70) having a punch (15), and a counter holder (18) between which at least two components (11, 12) and the rivet (20) can be arranged, with a drive (50), by means of which the joining tool (70) and thus the punch (15) and the counter-holder (18) are movable relative to each other to press a rivet (20) arranged between the punch (15) and a component (11) of the at least two components facing the punch, by applying a force (F) by means of the punch (15) into the at least two components (11, 12), and with a feed unit (90) for feeding a rivet (20) between the punch (15) and the counter - holder (15), which is arranged movable relative to the punch (15), characterized in that the punch (15) by means of Drive (50) relative to the feed unit (90) is movable.

Punch riveting device (200, 300, 400) after Claim 1 wherein the feed unit (90) is disposed on a component of the punch riveting apparatus relative to which component the punch (15) is movably arranged.

Punch riveting device (200, 300) after Claim 2 wherein the feed unit (90) is pivotally mounted to the component by means of a support arm (91).

Punch riveting device (200) according to Claim 3 wherein the feed unit (90) is movable relative to the component by means of a further drive (51) arranged on the support arm (91).

Punch riveting device (300) according to Claim 3 wherein the feed unit (90) is held movable relative to the component by means of a spring element (52) arranged on the support arm (91).

A punch riveting apparatus (200, 300) according to any one of the preceding claims, comprising two tong arms (60, 65) connected by a pivot (63), said joining tool (70) being disposed on one of said tong arms and said backstop (18) on the other of said tong arms are.

Punch riveting device (200, 300) after Claim 6 and after one of the Claims 2 to 5 wherein the hinge (63) forms the component.

Punch riveting device (400) after Claim 2 wherein the joining tool (70) is movable by means of the drive (50) in a linear movement relative to the counter-holder (18) and the component.

Punch riveting device (400) after Claim 8 wherein the component is designed as a frame (64) of the punch riveting device.

Punch riveting device (400) after Claim 8 or 9 , wherein the feed unit (90) by means of a spring element (53) is held relative to the component movable, in particular linearly movable.

A punch riveting apparatus (200, 300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein the joining tool (70) comprises a vibrating system (39) which in turn comprises the punch (15) and a vibration converter (30) provided with a vibrator (32) is coupled or coupled, that the oscillating system (39) can be excited to vibrate.

Punch riveting device (200, 300, 400) after Claim 11 , wherein the vibration generator (32) as a frequency generator, in particular as a sound generator, in particular as an ultrasonic generator is formed.