DE10326430A1 - Verfahren zum Verbinden von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen - Google Patents
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Abstract
Um ein Verfahren zum Verbinden von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (1, 2), insbesondere Blechen, in einem mechanischen Fügeprozess ohne Vorloch, mit Hilfe eines Halbhohlniets (5) als Fügeteil hinsichtlich des Einsatzes von Vorrichtungen zu vereinfachen und es dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Steuerung von Robotern bei einseitigem Nieten mit einer geringeren Genauigkeit auskommt, dringt der Halbhohlniet (5) mit einer Anfangseindringgeschwindigkeit von wenigstens 50 m/s in die sich überlappenden Bauteile (1, 2) ein und stützen sich die überlappenden Bauteile (1, 2) an der dem eindringenden Halbhohlniet (5) gegenüberliegenden Seite (14) gegen eine ebene, leicht gewölbte oder leicht konkave Fläche ab.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen mit Hilfe von Halbhohlnieten als Fügeteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- In der letzten Zeit werden miteinander vernietete Bleche wieder verstärkt im Fahrzeugbau verwendet. Dieses ist auch dadurch bedingt, dass unterschiedliche Materialien miteinander zu Baugruppen verbunden werden. Darüber hinaus kann das Verbinden mittels Nieten durch Kleben ergänzt werden.
- Für den vorbeschriebenen Einsatzfall werden bevorzugt mechanische Fügeprozesse ohne Vorloch eingesetzt. Für derartige Fügeprozesse haben sich Halbhohlniete als Fügeteile bewährt.
- Üblicherweise werden zum Nieten Nietzangen eingesetzt, bei denen der Niettreiber und der Gegenhalter an den Enden eines gemeinsamen U-förmigen Bügels angebracht werden. Diese Nietzangen werden von Hand oder auch von einem Roboter geführt. Tendenziell wird jedoch auch bereits einseitig mit Robotern genietet. Dazu müssen jedoch aufwändige Gegenhaltekonstruktionen eingesetzt werden. Darüber hinaus ist dann eine sehr genaue Robotersteuerung erforderlich. Diese hohe Steuergenauigkeit an den Robotern muss noch erhöht werden, wenn als Gegenhalteteil Dornmatrizen zum Einsatz kommen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Fügeverfahren hinsichtlich des Einsatzes von Vorrichtungen zu vereinfachen und es dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Steuerung von Robotern bei einseitigem Nieten mit einer geringeren Genauigkeit auskommt.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben.
- Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass ein sicheres Vernieten von zwei sich teilweise überlappenden Bauteilen, vorzugsweise Blechen, mittels eines Halbhohlniets als Fügeteil erreicht wird. Dabei ist ein einseitiges Nieten möglich, ohne dass die Nietvorrichtung übermäßig genau geführt werden muss. Auch die Auflagekonstruktion an der dem Niet entgegen liegenden Seite muss nicht so genau ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Verfahren weist darüber hinaus besonders den Vorteil auf, dass das Verfahren sicher in einer großen Variationsbreite hinsichtlich Nietkraft, Werkstoffstreuung und Werkstoffkombination eingesetzt werden kann. Darüber hinaus ergibt sich eine weniger zerklüftete Form an der Innenseite der miteinander zu verbindenden Bauteile.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
-
1 die schematische Darstellung einer Nietvorrichtung, -
2 einen vergrößerten Schnitt durch eine Nietverbindung nach dem heute üblichen Stand der Technik und -
3 einen Schnitt durch eine Nietverbindung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. - Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden teilweise überlappende Bauteile, insbesondere Bleche, mittels Halbhohlnieten als Fügeteil miteinander verbunden. Dazu ist es nicht erforderlich, die Bauteile mit einem Vorloch zu versehen. Halbhohlniete gra ben sich aufgrund ihrer Form durch das obere Bauteil und in das untere Bauteil ein. Das Vernieten erfolgt über einen einseitig vor die zu verbindenden Bauteile angesetzten Nietsetzer. Auf der anderen Seite ist ein Gegenhalter angebracht. Nietsetzer und Gegenhalter können über eine Zange miteinander verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, dass mehrere Gegenhalter an einer Auflagekonstruktion angeordnet sind und ein Nietsetzer beispielsweise über einen Roboter an die jeweiligen Nietpunkte geführt und dann die Nietung ausgelöst wird.
-
1 stellt diesen Aufbau einer Nietvorrichtung schematisch dar. Zwei Bauteile1 ,2 , im Ausführungsbeispiel Bleche, liegen teilweise überlappend aufeinander. Sie werden im Ausführungsbeispiel von einem Gegenhalter3 getragen. Über eine nicht näher dargestellte Führungseinheit wird der Nietsetzer4 mit dem eingelegten Halbhohlniet5 über den Nietpunkt geführt. Dieses kann im einfachsten Fall auch von Hand erfolgen. Bei der Ausbildung des Nietsetzers4 nach dem Schussprinzip wird ein Schussbolzen6 in einem Führungsrohr7 über eine Beschleunigungsstrecke8 beschleunigt und trifft mit seiner Endgeschwindigkeit auf den Kopf des Halbhohlniets5 . Die Beschleunigung des Schutzbolzens6 erfolgt durch eine nur schematisch dargestellte Beschleunigungseinheit9 . Die Beschleunigung des Schussbolzens6 kann in verschiedenster Weise erfolgen, beispielsweise über Luftdruck, mechanisch über eine Feder oder auch elektromagnetisch. - Mit dem Auftreffen des Schussbolzens
6 auf den Kopf des Halbhohlniets5 gräbt sich dieser mit seiner Schneide10 durch das obere Bauteil1 und in das untere Bauteil2 . Um sicherzustellen, dass der Halbhohlniet5 sich durch das obere Bauteil1 und bis in das untere Bauteil2 eingräbt, gehört es zum Stand der Technik, wie in2 gezeigt, als Gegenhalter eine Dornmatrize zu verwenden, deren Dorn11 etwa zentral unterhalb der Bohrung12 des Halbhohlniets5 angeordnet sein muss, um eine sichere Vernietung zu gewährleisten. Bereits aus der Darstellung in2 ist erkennbar, dass hier sehr hohe Genauigkeiten zwischen der Lage des Dorns11 der Dornmatrize und der Lage des den Halbhohlniet5 führenden Nietsetzers4 erforderlich ist. Von daher ist ein freies Nietsetzen nur von außen mit hohen Risiken hinsichtlich der Qualität der Nietverbindung verbunden. Es werden Nietzangen mit entsprechend hohem Gewicht benötigt oder aber bei freiem Setzen von außen Roboter mit einer höchsten Positionierungsgenauigkeit. Die in den2 und3 vergrößert dargestellten Halbhohlniete5 haben einen Schaftdurchmesser von 3 bis 8 mm. - Erst nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine sichere Vernietung von zwei Bauteilen
1 ,2 gemäß3 möglich. Voraussetzung für eine derartige Vernietung ist, dass der Halbhohlniet5 mit einer Anfangseindringgeschwindigkeit von wenigstens 50 m/s in die sich überlappenden Bauteile eindringt. Bei einer derartig hohen Anfangseindringgeschwindigkeit wird es möglich, die Bauteile1 ,2 an der der Eindringseite13 gegenüber liegenden Seite14 gegen eine ebene, leicht gewölbte oder leicht konkave Fläche am Gegenhalter3 abzustützen. - Erst mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dann eine relativ ebene Innenfläche, wie sie in
3 gezeigt ist, erzielt und trotzdem sichergestellt, dass das obere Bauteil 1 vom Halbhohlniet5 durchdrungen und bis in das untere Bauteil2 eingedrungen ist. - Überraschenderweise wird die in
3 dargestellte Vernietung sicher über einen großen Streubereich hinsichtlich Eindringgeschwindigkeit des Halbhohlniets5 und Streuung von Qualität und Wandstärke der Bauteile1 ,2 erreicht. Selbstverständlich muss beim erfindungsgemäßen Verfahren keine so hohe Genauigkeit mehr zwischen der Position des Nietsetzers4 und dem Gegenhalter3 eingehalten werden, da der Gegenhalter3 einen Gegenhalt über eine große Fläche gewährleistet. -
- 1.
- Bauteil
- 2.
- Bauteil
- 3.
- Gegenhalter
- 4.
- Nietsetzer
- 5.
- Halbhohlniet
- 6.
- Schussbolzen
- 7.
- Führungsrohr
- 8.
- Beschleunigungsstrecke
- 9.
- Beschleunigungseinheit
- 10.
- Schneide
- 11.
- Dorn
- 12.
- Bohrung
- 13.
- Eindringseite
- 14.
- Seite
Claims (8)
- Verfahren zum Verbinden von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (
1 ,2 ), insbesondere Blechen, in einem mechanischen Fügeprozess ohne Vorloch, mit Hilfe eines Halbhohlniets (5 ) als Fügeteil, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbhohlniet (5 ) mit einer Anfangseindringgeschwindigkeit von wenigstens 50 m/s in die sich überlappenden Bauteile (1 ,2 ) eindringt und sich die überlappenden Bauteile (1 ,2 ) an der dem eindringenden Halbhohlniet (5 ) gegenüber liegenden Seite (14 ) gegen eine ebene, leicht gewölbte oder leicht konkave Fläche abstützen. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbhohlniet (
5 ) mit einer Anfangseindringgeschwindigkeit von 80 m/s bis 200 m/s in die sich überlappenden Bauteile (1 ,2 ) eindringt. - Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbhohlniet (
5 ) mittels einer Impulsfügevorrichtung beschleunigt wird. - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfügevorrichtung den Halbhohlniet (
5 ) mittels Druckluft beschleunigt. - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfügevorrichtung den Halbhohlniet (
5 ) elektromagnetisch beschleunigt. - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfügevorrichtung den Halbhohlniet (
5 ) mechanisch, beispielsweise mittels einer sich entspannenden Feder beschleunigt. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbhohlniet (
5 ) unter Verwendung eines Schussbolzens (6 ) beschleunigt wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfügevorrichtung mittels eines Roboters gehalten und/oder positioniert wird.
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