DE19718576A1 - Vorrichtung und Verfahren für mechanische Fügetechniken - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren für mechanische FügetechnikenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für mechanische Fügetechniken.
Mechanische Fügetechniken wie beispielsweise die Stanzniet- und Durchsetzfügetechnik
gewinnen im Leichtbau von Karosserien, Maschinen und sonstigen aus Einzelteilen zu
sammengesetzten Geräten und Gegenständen gegenüber dem bisher weit verbreiteten Wider
standspunktschweißen immer mehr an Bedeutung, denn sie erfüllen die Anforderungen
hinsichtlich Reproduzierbarkeit der Verbindungsqualität, einfacher Handhabung und Automa
tisierbarkeit.
Das Durchsetzfügen gewinnt zunehmend an Bedeutung, da es mit diesem Verfahren möglich
ist, Bleche ohne die Verwendung zusätzlicher Hilfsfügeteile zu verbinden. Beim Durch
setzfügen werden die Fügeelemente unmittelbar aus dem Werkstoff bzw. den Werkstoffen
der zu verbindenden Bleche gebildet. Durch einen lokalen Umformgang mit einem genau
aufeinander abgestimmten Stempel- und Matrizenpaar entsteht eine kraft- und formschlüssige
Verbindung. Bei den Durchsetzfügeverfahren kann man unterscheiden zwischen Durch
setzfügen mit Schneidanteil und ohne Schneidanteil und Fügevorgängen mit einstufigen oder
mehrstufigen Schritten. Beispielhafte Fachbegriffe für Durchsetzfügeverfahren sind S- oder
H-druckfügen, stitchen, punktfügen, Lance-N-loc, clinchen, O- oder R-druckfügen,
Tog-L-loc, toxen, oder Spot-clinchen.
Das Stanznieten eignet sich für Anwendungen in für das Widerstandspunktschweißen schwie
rigen Materialien wie beispielsweise lackierten oder beschichteten Blechen oder für Ver
bindungen von unterschiedlichen Materialien, wie Stahl/Aluminium. Weitere Vorteile des
Stanznietens sind geringe schädliche Emissionen wie Qualm oder Lärm sowie der prozeßbe
dingt geringe Energieverbrauch. Beim Stanznieten wird ein Hilfsfügeteil, wie beispielsweise
ein Vollniet oder Halbhohlniet, gleichzeitig als Schneidstempel verwendet. Somit können
Bleche ohne vorheriges Vorlochen miteinander verbunden werden. Im Verfahrensablauf des
Stanznietens erhält das Hilfsfügeteil typischerweise im plastisch durch die Matrize umgeform
ten Werkstoff der zu vernietenden Teile über eine Kragenbildung seinen Schließkopf. Der
aus dem oberen Blech ausgestanzte Butzen füllt dabei den hohlen Nietschaft auf und wird
dort so umgeformt, daß er nicht herausfallen kann.
Bei beiden beschriebenen Verfahrene ist es bekannt, neben dem Stempel zum Stanznieten und
Durchsetzfügen einen mit Federkraft beaufschlagten Niederhalter einzusetzen. Der Niederhal
ter wird zusammen mit dem Stempel auf die Fügeteile zugefahren, aufgesetzt, durch die
Federkraft auf dem Fügeteil gehalten und zusammen mit dem zurückfahrenden Stempel
wieder abgehoben. Bei zu geringen Niederhalterkräften kann beispielsweise ein Verzug der
Fügeteile auftreten, zu hohe Niederhalterkräfte können im Extremfall aber auch Fügeteile
und Werkzeuge beschädigen. Da die Niederhalter regelmäßig durch Federn kraftbeaufschlagt
sind, unterliegt ihre Kraft, die sie auf das oder die Fügeteile aufbringen, einer linearen
Beziehung oder zumindest einer Beziehung, die durch eine einzige mathematische Beziehung
beschreibbar ist. Während des Fügevorgangs besteht keine Möglichkeit, einen Einfluß auf die
Niederhaltekraft auszuüben. Durch den Austausch von Federn kann das Kraftverhalten des
Niederhalters verändert werden, es bleibt jedoch bei einem linearen Kraftverlauf der Feder
kennlinie. Auch ist es bekannt, eine Setzeinheit für ein Fügesystem mit einem hydraulischen
Antrieb für die Niederhalterkraft zu versehen, wobei die Antriebskraft jedoch zeitlich konstant
ohne jede Regelung aufgebracht wird.
Bei den mechanischen Fügetechniken ergibt sich insbesondere im Vergleich zum Wider
standspunktschweißen der Nachteil, daß die mechanischen Fügetechniken nicht in alle
Belastungsrichtungen eine ausreichende Festigkeit aufweisen. Wünschenswert ist es ins
besondere, die Werte für die Halsdicke und den Hinterschnitt der mechanischen Fügever
bindungen zu verbessern. Je nach Ausgestaltung der mechanischen Fügeverbindung, den
zusammengefügten Teilen, der Geometrie der Fügeverbindung und der Teile, der eingesetz
ten Werkstoffe, der Aufnahme von Belastungen der Fügeteile oder anderen Einflußgrößen
kann diese in einzelnen Belastungsrichtungen, wie beispielsweise Kopfzug, Schwächen
aufweisen. Bisher wurde versucht, die Festigkeitsoptimierung durch Variation der Werkzeug
geometrien beim Durchsetzfügen und Stanznieten und der Nietgeometrie und -härte beim
Stanznieten voranzutreiben. Die diesbezüglichen Optimierungen haben jedoch nicht in vollem
Umfang ausgereicht, für alle Anwendungen eine ausreichende Festigkeit von mechanischen
Fügeverbindungen sicherzustellen.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zu
schaffen, die es bei mechanischen Fügetechniken ermöglicht, die Festigkeit der Fügever
bindung in bestimmten Belastungsrichtungen zu erhöhen.
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein oder mehrere Fügestempel, Niederhalter und/oder
Matrizen in ihrer Bewegung und/oder Kraft in zumindest einer Richtung über einen Aktor
mittels Regelvorrichtungen steuer- und/oder regelbar sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltun
gen der Erfindung sind in den Merkmalen der Unteransprüche beschrieben. Die erfindungs
gemäße Vorrichtung sowie das entsprechende Verfahren erlauben es, eine Fügestempel-, eine
Niederhalter- und/oder Matrizenkraft nach beliebig vielen mathematischen Beziehungen
aufzubringen. Durch eine Steuerung und Regelung des Fügestempels, der Niederhalter
und/oder Matrizenkraft kann die Materialbewegung der Füge- und Hilfsfügeteile positiv
beeinflußt und dadurch eine Vergrößerung der Halsdicke und des Hinterschnitts als wichtige
Einflußgrößen für die erzielte Festigkeit einer mechanischen Fügeverbindung erreicht
werden. Durch eine gesteuerte oder geregelte Fügestempel-, Niederhalter- bzw. Matrizen
kraft kann zudem das stempel- oder matrizenseitige Nachführen von Material beeinflußt und
dadurch zusätzlich die Qualität der Festigkeit einer mechanischen Fügeverbindung positiv
beeinflußt werden. Auch ist es möglich, die Aufgabe durch Werkzeuge zu lösen, die wäh
rend des Fügevorgangs einen Bewegungsimpuls erzeugen und dadurch gezielt Material in den
Bereich der Fügestelle nachführen.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer dem Stand der Technik entsprechenden
Vorrichtung zum Durchsetzfügen sowie deren Arbeitsablauf,
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung einer dem Stand der Technik entsprechenden
Vorrichtung zum Stanznieten sowie deren Arbeitsablauf,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Durchsetzfügen,
Fig. 4 eine vorteilhafte Ausgestaltung der Niederhalter- und Stempelkräfte beim
Durchsetzfügen,
Fig. 5 eine vorteilhafte Ausgestaltung der Niederhalter- und Stempelkraft beim
Stanznieten.
In Fig. 1a) ist ein oberes Fügeteil 2 und ein unteres Fügeteil 4 zu erkennen, die zur Her
stellung einer mechanischen Fügeverbindung, im gezeigten Beispiel für eine Durchsetzfüge
verbindung, aufeinander in einer Vorrichtung zum Durchsetzfügen liegen. Ein Fügestempel
6 befindet sich zusammen mit einem zugehörigen Niederhalter 8 in seiner Ausgangsposition
oberhalb der Fügeteile 2, 4. Unter den Fügeteilen 2, 4 befindet sich eine Matrize 10 in der
Ausgangsstellung. Der Matrize 10 ist außerdem ein Abstreifer 12 zugeordnet. Beim Durch
setzfügevorgang (1b)-d)) fährt der Fügestempel 6 nach unten, nimmt dabei den Niederhal
ter 8 mit, setzt auf die Oberfläche des oberen Fügeteils 2 auf, drückt dieses in seinem
Wirkbereich zusammen mit dem unteren Fügeteil 4 nach unten in den Freiraum der Matrize
10 hinein (Fig. 1b)), drückt das Material des unteren Fügeteils 4 in den Ringkanal 14
hinein (Fig. 1c)), um dann zusammen mit dem Niederhalter 8 wieder hochzufahren in die
Ausgangsposition (Fig. 1d)). Die Matrize 10 wird entweder nach unten bewegt oder die nun
verbundenen Fügeteile 2, 4 werden aus der Matrize 10 ausgehoben. Die Durchsetzfügever
bindung ist fertig hergestellt. Insbesondere beim Vergleich der Fig. 1b) und 1c) ist zu
erkennen, daß die aus dem Stand der Technik bekannten Federn zur Übertragung der
Niederhaltekraft auf den Niederhalter 8 zu Beginn des Durchsetzfügevorgangs (Fig. 1b))
nur eine relativ geringe Kraft auf den Niederhalter 8 aufbringen, während die von den
Federn 16 aufgebrachte Niederhaltekraft zum Ende des Durchsetzfügevorgangs ihr Maximum
erreichen.
Ähnlich ist die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung zum Stanznieten. Auch hier finden sich ein
oberes Fügeteil 2, ein unteres Fügeteil 4, ein Fügestempel 6, ein Niederhalter 8, eine
Matrize 10 und zusätzlich ein Nietelement 18. Das Nietelement 18 wird vom Stempel 6
zunächst in das obere Fügeteil 2 hineingedrückt (Fig. 2b)), bis es dieses durchschnitten hat
und in das Material des unteren Fügeteils 4 eindringt (Fig. 2c)). Im Verlauf des Ein
dringens in die Fügeteile 2, 4, weitet sich der Schaft des Nietelements 18 auf und hinter
schneidet das zuvor durchdrungene Material der oberen und unteren Fügeteile 2, 4. In Fig.
2d) ist die fertige Stanznietverbindung zu sehen. Während des Stanznietvorganges wird der
Niederhalter 8 auf nicht näher dargestellte Weise von der Kraft F(NH) auf die Oberfläche
des oberen Fügeteils 2 gedrückt.
In Fig. 3 ist nun eine Vorrichtung zum Durchsetzfügen zu sehen, die in erfinderischer
Weise verbessert ist. Sie kann aber in leicht abgewandelter Weise auch zum Stanznieten
eingesetzt oder an sonstige mechanische Fügetechniken angepaßt werden. In der beschriebe
nen Ausführung ist als Aktor 50 ein hydraulischer Antrieb mit zwei Zylinderräumen 52 und
54, bei dem beispielsweise eine Kolbenstange 56 die Niederhalterbewegung und eine Kolben
stange 58 die Stempelbewegung bewirkt, vorhanden. Als Aktor 50 können erfindungsgemäß
aber auch elektromotorische, pneumatische oder andere Antriebsmittel eingesetzt werden.
Auch kann die Ausgestaltung des hydraulischen Antriebs von der beschriebenen Ausführung
abweichen. Die Erläuterung anhand des beschriebenen hydraulischen Antriebs ist also nur als
beispielhaft zu verstehen. Durch die voneinander getrennten Zylinderräume 52, 54 des
Aktors 50 können die Bewegungen des Niederhalters 8 und des Fügestempels 6 unabhängig
voneinander gesteuert werden. Die Bewegung der Kolbenstangen 56, 58 wird von einer
geeigneten Sensorik 60, beispielsweise Wegsensoren, unabhängig voneinander gemessen. Die
Bewegung des Niederhalters 8 wird durch die Befüllung und Entleerung des Druckraumes im
Zylinderraum 54 mit einer hydraulisch wirkenden Flüssigkeit, wie einem Hydrauliköl,
bewirkt. Die Befüllung und Entleerung des Zylinderraums 54 wird über die Leitungen 62
vom Hydraulikventil 64 gesteuert. In gleicher Weise wird die Bewegung des Fügestempels
6 über die Befüllung und Entleerung des Zylinderraums 52 über die Leitungen 66 und das
Hydraulikventil 68 bewirkt. Die Hydraulikventile 64, 68 können als einfache Ventile oder
auch als Proportionalventile ausgebildet sein. Die Hydraulikventile 64, 68 verfügen über
jeweils eine integrierte oder separate Regelungsvorrichtung 70, 72, die mittels einer integrier
ten Sensorik 74 die Druckverhältnisse ermitteln und die Zufuhr der hydraulisch wirkenden
Flüssigkeit zu den Zylinderräumen 52, 54 über die Hydraulikventile 64, 68 regeln. Wenn die
Regelungsvorrichtungen nicht über eine Sensorik 74 verfügen und auch nicht an eine Aus
wertelektronik 80 angeschlossen sind, so ist es möglich, die Hydraulikventile 64, 68 über
reine Memory-Programme ohne begleitende Kontrolle des Fügeprozesses durch die Rege
lungsvorrichtungen 70, 72 zu steuern. Für einfachere Anwendungen, die nicht eine höchste
Verbindungsqualität verlangen, kann auch schon eine solch vergleichsweise einfache Vor
richtung durchaus zufriedenstellende Resultate liefern. Für Fügeverbindungen, die höhere
Ansprüche erfüllen sollen, kann die Zufuhr der hydraulisch wirkenden Flüssigkeit für die
Verfahrwege und Kräfte des Niederhalter 8 und des Fügestempels 6 unabhängig voneinander
geregelt werden. Die Regelungsvorrichtungen 70, 72 sind dann neben der wahlweisen
Sensorik 74 an eine Auswerteelektronik 80 angeschlossen, die die Sensordaten der Sensoren
60 und eventuell auch 74 abfragt, mittels einer geeigneten Software auswertet und daraus un
mittelbar oder unter Rückgriff auf abgespeicherte Kennfelder ein Sollsignal ableitet, das die
Auswerteelektronik 80 dann als Soll-Stellsignal an die Regelungsvorrichtungen 70, 72
zurückübermittelt. Die Steuerung und Regelung der Kraft und/oder Bewegung der Niederhal
ter 8 oder des Fügestempels 6 kann jedoch erfindungsgemäß auch erfolgen, wenn die
Auswerteelektronik 80 nur die Daten der Sensoren 60 oder 74 allein auswertet und die
Steuerungssoftware entsprechend angepaßt ist. Diese Beschreibung der in Fig. 3 gezeigten
Steuerungs- und Regelvorrichtung bezieht sich auf die Steuerung und Regelung von Füge
stempel 6 und Niederhalter 8. Diese Vorrichtung kann in gleicher Weise zur alternativen
oder additiven Steuerung und/oder Regelung einer Matrize 10 und/oder den zugehörigen
Abstreifern 12 eingesetzt werden.
Durch eine weitere Abwandlung ist es möglich, die jeweiligen Werkzeuge Niederhalter 8,
Matrize 10 und Abstreifer 12 ganz oder bei geteilten Werkzeugen teilweise in weiteren
Bewegungsrichtungen zu bewegen, beispielsweise neben der vertikalen auch in eine horizon
tale Richtung. Die Sensorik 60, 72 kann auch ausgelegt sein zur Überwachung der Arbeits
geschwindigkeit der Werkzeuge 6, 8, 10 und 12. Bei bestimmten mechanischen Fügetechni
ken und bei der Verwendung bestimmter Werkstoffe oder Werkstoffkombinationen kann es
vorteilhaft sein, mit variablen Arbeitsgeschwindigkeiten zu arbeiten. So kann beispielsweise
ein Stanzniet zunächst mit hoher Geschwindigkeit in das obere Fügeteil 2 eingetrieben
werden, um schnell und ohne großen Materialeinzug das obere Fügeteil zu durchstoßen, und
anschließend mit niedrigerer Geschwindigkeit aufgespreizt werden, um ein hohes Maß an
Hinterschnitt zu erzielen.
Zur Steuerung und Regelung der Vorrichtung und des Verfahrens für mechanisches Fügen
können je nach Art der mechanischen Fügetechnik und den gewünschten Parametern der
Fügeverbindung individuelle Steuerungs- und Regelungsstrategien in den Softwareprogram
men bzw. durch eine entsprechende Auslegung der Regelungsvorrichtungen 70, 72 mit
beispielsweise mechanischen Komponenten, die ein vergleichbares Arbeitsergebnis liefern,
verfolgt werden.
So ist es beispielsweise für mechanische Fügeverbindungen, die mittels Durchsetzfügen
hergestellt werden, vorteilhaft, wenn zunächst nur eine geringe Niederhalterkraft auf die
Fügeteile aufgebracht wird, die lediglich Aufwerfungen verhindern soll und einen möglichst
ungebremsten stempelseitigen Werkstofffluß in die Matrize 10 ermöglicht bzw. diesen
unterstützt. Im letzten Prozeßstadium, vorzugsweise während der letzten 10% des Arbeits
hubes, sollte die Niederhalterkraft deutlich erhöht werden, um so einen Planiereffekt zu
erzielen und das Nachfließen des matrizenseitigen Werkstoffes vollständig zu unterdrücken.
Fig. 4 zeigt den hier vorgeschlagenen Verlauf der Stempel- und Niederhalterkräfte über den
Stempelweg, wobei mit X der Stempelweg und Y die eingesetzte Kraft darstellen. Die Kurve
100 zeigt den Verlauf der Niederhaltekraft, die Kurve 102 die Stempelkraft.
Für Stanznietverbindungen ist es vorteilhaft, wenn zunächst sehr hohe Niederhalterkräfte von
beispielsweise größer 12 kN eingesetzt werden, bis die Schneidphase abgeschlossen ist.
Durch die hohen Niederhalterkräfte im Schneidvorgang wird der Einzug des matrizenseitigen
Bleches minimiert. Auf diese Weise steht mehr Matrizenvolumen für die Füllung durch den
Niet und den matrizenseitigen Werkstoff zur Verfügung. Danach ist eine Reduzierung der
Kraft bis auf einen Wert von bis zu 0 kN und eine abschließende Erhöhung im allerletzten
Bereich der Stauchphase zum Planieren vorteilhaft. Dieser vorgeschlagene Verlauf ist in
Fig. 5 dargestellt.
Diese beispielhaften Erläuterungen der Steuerungs- und Regelungsstrategien in den Software
programmen bzw. in den Regelungsvorrichtungen 70, 72 sollen einem Fachmann als Hilfe
dienen, für seinen Anwendungsfall nach Bedarf eine eigene Steuerungs- und Regelungs
strategie zu entwickeln, die optimale Resultate der mechanischen Fügeverbindung gewähr
leistet und je nach individuellen Anforderungen an die Fügeverbindung auch von den
vorgeschlagenen Parametern abweichen kann.
Eine eine den gewünschten Ergebnissen angepaßte Strukturierung, Beschichtung und/oder
Profilierung der Niederhalteflächen beziehungsweise der matrizenseitigen Auflageflächen
oder der Abstreifer unterstützt die Wirkung der geregelten Niederhalter maßgeblich. Hierzu
sollte etwa beim Durchsetzfügen eine polierte Niederhalterfläche eingesetzt werden, die das
Gleiten des stempelseitigen Werkstoffes zuläßt, während die matrizenseitige Auflagefläche
so bearbeitet sein sollte, daß ein Nachfließen des matrizenseitigen Werkstoffes behindert
wird. Auch teilweise oder vollflächige Beschichtungen der Werkzeugoberflächen können sich
vorteilhaft auf das Arbeitsergebnis auswirken. So kann beispielsweise eine Teflonbeschich
tung das Nachfließen von Werkstoff erleichtern. Grenzen einer Strukturierung oder Profilie
rung von Oberflächen, beispielsweise durch Laserstrukturieren, können sich durch das
optische Erscheinungsbild der fertigen Fügestelle ergeben. Diese vorgeschlagene Kom
bination unterstützt die Ausbildung einer Fügestelle mittels Durchsetzfügen, die Anfor
derungen an eine hohe Festigkeit der Verbindung erfüllen kann. Beim Stanznieten sollte die
umgekehrte Ausgestaltung der Bearbeitungsoberflächen gewählt werden. Der Niederhalter
sollte strukturiert bzw. profiliert sein, damit das Nachfließen des stempelseitigen Werkstoffes
behindert wird. Ein Fließen des matrizenseitigen Werkstoffes wird durch das Polieren der
matrizenseitigen Auflageflächen unterstützt. Auch diese Erläuterungen soll dem Fachmann
dazu dienen, eine ggfls. von diesen Vorschlägen abweichende, jedoch seinen Anforderungen
gerecht werdende Auslegung seiner Werkzeuge zu erzielen.
Um die Maschinen für die Herstellung der Fügeverbindungen vielfältig einsetzen zu können,
ist es vorteilhaft, wenn die Niederhalter 8 und evtl. auch die Matrizen 10 zur Herstellung
anderer Fügeverbindungen leicht austauschbar sind. Auch für Reparaturen und verschleißbe
dingten Ersatz ist eine schnelle Austauschbarkeit vorteilhaft. Die Niederhalter 8 und Matrizen
10 sollten bevorzugt über eine aufgedruckte Kennung verfügen, die es der Auswerteelek
tronik 80 ermöglicht, automatisch bei einem Werkzeugwechsel die Art der eingesetzten
Werkzeuge zu erkennen und das dazu passende Steuerungsprogramm auszuwählen.
Außerdem ist eine stempel- und/oder matrizenseitige Nachführung von Material in die
Fügeverbindung dazu geeignet, die gewünschten Eigenschaften der Fügeverbindung positiv
zu beeinflussen. Bei einem gezielten Nachführen von Material beim Durchsetzfügen wird bei
geeigneter Werkzeugauswahl eine Vergrößerung der Halsdicke und der Hinterschneidung
erzielt, indem mehr Material zur Verfügung steht und sich die durchsetzbedingte Ausdünnung
der Fügeteile im Bereich der Fügestelle verringert. Bei einem gezielten Nachführen von
Material beim Stanznieten wird das Material matrizenseitig nachgeführt, um hier eine
möglichst große Hinterschneidung, also eine Verklammerung des Nietes im matrizenseitigen
Blech, zu erzielen. Bei hohen Niederhalterkräften im Schneidvorgang wird der Einzug des
matrizenseitigen Bleches minimiert. Dadurch steht dann mehr Matrizenvolumen für die
Füllung durch Niet und matrizenseitigen Werkstoff zur Verfügung, was durch das nach
gefügte Material ausfüllbar ist und welches die Verbindungseigenschaften verbessern helfen
kann.
Eine Vorrichtung, die ein gezieltes Nachführen von Material in den Bereich der Fügestelle
erlaubt, ist beispielhaft in Fig. 6 für einen Durchsetzfügevorgang gezeigt. Das Nachführen
geschieht, indem gezielt benachbart zur Fügestelle befindliches Material zur Fügestelle
hinbewegt wird. Die Bewegung kann durch eine auf die Fügeteile 2, 4 übertragene Bewegung
der Niederhalter 8, der Matrize 10 oder zusätzlicher Werkzeuge geschehen, oder es wird
seitlich eine Kraft F(B) in die Fügeteile eingeleitet, die sich bis zur Fügestelle fortsetzt und
so eine Materialbewegung bewirkt. Technisch kann der Vorgang beispielsweise durch
Hebelgetriebe 150 nach dem Scherenprinzip, auf das eine Kraft F einwirkt und über die
Bewegung in die Kraft F(B) umwandelt, durch Keil-/Konussysteme oder andere Antriebs
formen realisiert werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung des sog. Kraftformer
prinzips. Hier werden in gummielastischer Masse eingebettete kraftübertragende Elemente für
gezielte Streck- und Stauchvorgänge eingesetzt. Die Verwendung solcher Elemente als
Niederhalter beziehungsweise als matrizenseitige Auflage führt zu dem erwünschten Nachfüh
ren des Werkstoffes. In Fig. 6 ist beispielhaft eingezeichnet, daß eine Bewegungsenergie
F(B) in Niederhalter 8, in die geteilte Matrize 10, in Abstreifer 12 und seitlich in die
Fügeteile 2, 4 selbst eingeracht werden kann, um die durch die Pfeile angedeutete Bewegung
von Material in den Bereich der Fügestelle zu erzielen. Für die Realisierung des Antriebs zur
Erzeugung der Kraft F(B) in den Fügeteilen 2, 4 oder den Werkzeugen 6, 8, 10, 12 stehen
dem Fachmann aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von an sich bekannten Möglichkei
ten zur Verfügung. Die Erzeugung der Kraft F(B) kann für sich wieder auf die vorstehend
beschriebene Art und Weise gesteuert und/oder geregelt oder aber auf ungesteuerte oder
ungeregelte Art und Weise erfolgen. Wichtig ist, daß die Fügestelle durch zusätzlich gezielt
hinzugeführtes Material aufgabengemäß verbessert ist.
Claims (11)
1. Vorrichtung für mechanische Fügetechniken, bestehend aus einem Stempel, einem
Niederhalter und/oder Abstreifer, einer Matrize und einem Antrieb zur Bewegung von
Stempel und Niederhalter,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere Fügestempel (6), Niederhalter (8) und/oder Matrizen (10) in
ihrer Bewegung und/oder Kraft in mindestens einer Richtung über einen Aktor (50)
mittels Regelungsvorrichtungen (70, 72) steuer- und/oder regelbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegung und/oder die Kraft des Aktors (50) von einer Sensorik (60, 74)
überwacht wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß über eine Sensorik (60, 74) die Bewegung und/oder Kraft zumindest eines
Niederhalters (8) überwacht, die von der Sensorik (60, 74) ermittelten Sensordaten an
eine Auswerteelektronik (80) übermittelt wird, die Auswerteelektronik (80) die
Sensordaten auswertet und ein Stellsignal an einen Aktor (50) ausgibt, der die Bewe
gung und/oder die Kraft zumindest eines Niederhalters (8) beeinflußt.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsfläche zumindest eines Niederhalters (8), einer Matrize (10) und/oder
Abstreifers (12) geeignet strukturiert, beschichtet und/oder profiliert ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Niederhalter (8) und/oder die Matrizen (10) austauschbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Niederhalter (8) und/oder die Matrizen (10) über eine elektronisch auswert-
und/oder lesbare Kennung verfügen und die Auswerteelektronik (80) die Aktorik (50)
in Abhängigkeit von dieser Kennung steuert und/oder regelt.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich zum Niederhalter (8) und/oder der Matrize (10) auch die Kraft und/oder
die Bewegung des Fügestempels (6) von einer Sensorik (60, 74) erfaßt und zur
Steuerung und Regelung eines Aktors (50) von der Auswerteelektronik (80) ausge
wertet wird.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest eines der Werkzeuge (6, 8, 10, 12) in seiner Arbeitsgeschwindigkeit
gesteuert und/oder geregelt ist.
9. Vorrichtung für mechanische Fügetechniken, bestehend aus einem Stempel, einem
Niederhalter und/oder Abstreifer, einer Matrize und einem Antrieb zu Bewegung von
Stempel und Niederhalter,
dadurch gekennzeichnet,
daß während des Fügevorgangs mittels einen Bewegungsimpuls erzeugender Werk
zeuge gezielt Material in den Bereich der Fügestelle nachführbar ist.
10. Verfahren zum mechanischen Fügen von Fügeteilen, wobei ein Fügestempel und ein
Niederhalter in Richtung der Fügeteile (2, 4) zu Herstellung einer Fügeverbindung
bewegt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Niederhalter (8) im Verhältnis zum laufenden Fügeprozeß in seiner Bewegung
und/oder seiner Niederhalter von Regelungsvorrichtungen (70, 72) und/oder
einer Auswerteelektronik (80) gesteuert und/oder geregelt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelungsvorrichtungen (70) und/oder die Auswerteelektronik (80)
mittels einer Sensorik (60, 74) den Prozeßverlauf überwachen und aus den Prozeß
daten der Sensoren (60, 74) Soll-Stellsignale zu Steuerung und/oder Regelung der
Bewegung und/oder Kraft der Niederhalter und/oder Fügestempel ableiten.
Priority Applications (2)
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EP (1) | EP0876861A1 (de) |
DE (1) | DE19718576A1 (de) |
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