JP2001179468A - 機械的な接合のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 接合力の大きさ、ホルダフレームの保持力、
振動システムの固有周波数、衝突質量体の質量、絶縁ば
ねおよび絶縁緩衝部材の強さ等に応じて接合装置を調節
することができること。 【解決手段】 薄板結合材等を接合工具４によって機械
的に接合するための装置であって、前記接合工具４は力
発生手段によって接合部分２に向かって移動可能であっ
て、接合工具４の力の作用によって、接合部分の間の接
合結合部２を形成することができ、この場合に所要の接
合力は、接合工具４が短期間で連続的に複数回当接する
ことにより、形成すべき接合結合部２に加えられ、少な
くとも１つの接合工具４は保持装置６を介して装置の保
持フレーム１４に結合されており、前記接合力の振動を
絶縁するための及び／又は振動を消去するための手段が
設けられている形式のものにおいて、衝突質量体８を、
１つの接合工具４の保持装置６の側の、前記接合工具４
が配置されている方向とは反対の側に取り付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄板、プロフィー
ル、及び／又は複数の薄板結合材を接合工具によって機
械的に接合するための装置および方法であって、前記接
合工具は力発生手段によって接合部分に向かって移動可
能であって、接合工具の力の作用によって、接合部分の
間の接合結合部を形成することができ、この場合に所要
の接合力は、接合工具が短期間で連続的に複数回当接す
ることにより、または所定の励起周波数でパルス化され
て、形成すべき接合結合部に加えられ、少なくとも１つ
の接合工具は保持装置を介して装置の保持フレームに結
合されており、前記接合力を少なくとも部分的に振動絶
縁するまたは振動消去する形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】機械的な接合装置は例えば欧州特許公開
第０８９０３９７号明細書に開示されている。接合工具
を扱い易くし、接合結合のための使用多様性を広げるた
めに接合過程の反力を減じることが提案されている。こ
のために一方の接合工具によって、反対側に位置する接
合工具の固有振動数を越える所定の励磁周波数の接合力
が接合結合部に付与され、少なくとも１つの接合工具の
支承が振動絶縁的に行われている。この振動絶縁装置
は、励起される接合工具にまたは接合部分に限定的にま
たは補足的に配置することもできる。接合力はすなわち
パルスまたは振動として導入され、僅かな準静的な基本
負荷と重畳してまたは重畳せずに、接合させたい構成部
分に作用する。しかしながらパルス状の力を導入するこ
とにより、調整装置質量の有効な減少は殆ど得られな
い。従って基本構造の動的な強度に対する高い要求がこ
の調節装置によって課せられ、打撃効率を良好にするた
めにも保持されるマトリックスの質量は大きくなければ
ならない。

【０００３】従って他方では動力学的に最も大きな力
が、適当に調節された振動可能なばね・質量体システム
によって基本構造体から遮断される。基本構造体はこの
ような手段によって、接合個所に作用する接合力の中断
部分でしか負荷されない。同時にこのような調節によ
り、マトリックスはポンチとは反対方向で振動し、ひい
てはマトリックス質量が僅かである場合でも高い打撃効
率が得られる。この方法および装置の作用能力はこのよ
うに証明されている。

【０００４】しかしながら、大きな手間をかけて回避す
るしかない欠点も明らかである。即ち、振動可能なマト
リックス質量体の正確なガイドのために大きな手間がか
かるのである。このために必要な構成部分は相応の精度
で製造しなければならない。運転中には関連工具部分の
摩擦特性が摩耗に基づき変化する恐れがあり、このこと
は懸吊部の振動特性および接合工程自体にも影響を与え
る恐れがある。準静的な工程の力は接合工具の振動絶縁
ばねに作用し、従ってばねの最小強さを必要とする。こ
のことはさらに、システムを有効な固有振動数範囲に保
持するために、接合工具懸吊部を最小質量を要すること
になる。これにより、アクセス性を損なうような不都合
な妨害輪郭を有した比較的大きな構成部分が必要とな
る。打撃工具およびマトリックス質量体の懸吊部が柔軟
であるならば、侵入深さを監視するのは困難になる。ど
んなパルスのもとでも接合工具が確実に、接合したい構
成部分に当接するためには、小さな絶縁質量体が大きな
動力学的な変位を行う場合には特に、極めて正確なシス
テムの調節が必要となる。振動システムが最良の固有振
動数から逸れた場合には、接合工具の支持作用が悪化
し、このことは、接合エレメントを形成する際に形状的
なずれにつながり、相応に強度も損なわれることにな
る。これら全ての点は技術的に改善可能であるが、不都
合な輪郭と製造精度に関する高い要求が生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、冒頭で述べた形式の装置および方法を改良して、上
記欠点が接合過程を妨害しないようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、衝突質量体が、１つの接合工具の
保持装置の側の、前記接合工具が配置されている方向と
は反対の側に取り付けられているようにした。

【０００７】

【発明の効果】このような配置において力が動力学的
に、特にパルスとして、接合部分および接合工具にもた
らされ、接合工具自体が不動に保持装置に固定されてい
るならば、不都合なパルス力は減じられるかまたは、装
置の保持フレームから完全に遮断される。この場合、こ
の力は質量体によってパルスを誘導する運動によって吸
収される。このような装置では基本構造体は、接合力に
よるパルス負荷をかけられていない。力発生手段によっ
て生ぜしめられる連続的な衝突、またはパルス化された
接合力は、どこに力発生手段が取り付けられているかに
応じて、ポンチと、接合部分と、場合によっては存在す
る接合補助部分と、マトリックスと、マトリックスホル
ダとを通ってこの方向でまたは逆の方向で、最終的に
は、マトリックスが、または逆の力の方向では、ポンチ
が装置のホルダフレームに固定されている保持装置に到
る。この保持装置が固有振動数で振動し始められる前に
接合力が衝突質量体に加えられ、この衝突質量体を動か
す。衝突質量体は即ち力のパルスによって変位される。
衝突質量体のエネルギ吸収により、衝突質量体が相応に
設計され、配置されているならば、装置は通常、不都合
なパルス負荷から解放される。衝突質量体が支持されて
いるばねの極めて僅かな反力だけが装置に作用する。衝
突質量体のガイド精度に関する要求はごく僅かなもので
ある。本発明による装置の相応の実施例により、冒頭で
述べた欠点はほぼ回避される。

【０００８】本発明のさらに有利な構成は請求項２以下
に記載されている。

【０００９】本発明の別の構成では、振動システムの固
有振動数が、打撃工具の打撃周波数の３５〜６５％の範
囲であって、有利にはほぼ５０％である。打撃工具の打
撃周波数と、振動システムの固有振動数との調整は、衝
突質量体が一方では、この衝突質量体の中に蓄えられた
運動エネルギを次の打撃のために再び結合部に与え、他
方では再び次のパルスの吸収のために基礎構造体に当接
するように行われる。

【００１０】本発明の有利な構成では、衝突質量体が少
なくとも１つの撓みばねによってガイドされている。撓
みばねは、ガイド作用とばね作用を同時に受け持ってい
る。さらに、衝突質量体の打撃面が幾分、球状に形成さ
れていることが提案されている。さらに、絶縁ばねもし
くは撓みばねのプレロード及び／又は緊定長さが変更可
能であってよい。振動システムの固有振動数が適当な調
整装置及び調節装置によって変更可能である。マトリッ
クス側の衝突質量体緩衝装置が、ポンチ側の振動絶縁装
置または振動消去装置と組み合わされている。本発明に
よる方法は、本発明による装置の請求項２以下に記載の
特徴と組み合わせることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に図面につき本発明の実施の形
態を詳しく説明する。

【００１２】図１には接合部分２が示されている。これ
らの接合部分２の下側にはマトリックスホルダ４が位置
している。このマトリックスホルダ４は接続部材を介し
て保持装置６に結合されている。保持装置６の下側には
衝突質量体８が配置されている。この衝突質量体８は図
示した矢印方向で運動可能である。衝突質量体８の運動
は一方では絶縁ばね１０と絶縁緩衝部材１２とを介して
吸収し減衰することができる。衝突質量体８はガイドケ
ーシング１４内に支承されている。このガイドケーシン
グ１４内には衝突質量体８と、絶縁ばね１０と、絶縁緩
衝部材１２とが配置されている。接合結合部を形成する
ために接合力が接合部分２にポンチによってかけられる
と、この接合力はマトリックスホルダ４内に配置された
マトリックス（図示せず）を介してマトリックスホルダ
４に伝わる。この力はさらに接続部材を介して保持装置
６に伝わる。ここからこの力は、このホルダの領域で減
衰されず、完全に補償されないならば、装置のホルダフ
レーム１６に作用する。減衰あるいは補償は衝突質量体
８の運動を介して行われる。パルス状の力は保持装置６
から衝突質量体８に伝わり、運動に変換される。衝突質
量体８は絶縁ばね１０と絶縁緩衝部材１２の力に抗して
運動する。ばねに蓄えられた力は衝突質量体８を制動
し、この衝突質量体８を再び出発位置に戻す。衝突質量
体のこのような運動のために必要な力は、もはやホルダ
フレーム１６によって吸収する必要はないので、このホ
ルダフレーム１６は相応により軽量に形成することがで
きる。

【００１３】このような基本原理に従って、その構成成
分を互いに任意に調整することができる振動システムを
改良することができる。接合力の大きさ、ホルダフレー
ムの保持力、振動システムの固有周波数、衝突質量体の
質量、絶縁ばねおよび絶縁緩衝部材の強さ等に応じて接
合装置を調節することができる。この接合装置は理想的
には使用者の必要性に合わせて規定されている。

【００１４】図２には、衝突質量体８がどのように案内
されるのかが例示されている。衝突質量体８のガイド精
度の必要性は極めて少ない。極めて簡単な、従って有利
な実施例では、ガイド精度は滑動するまたは転動する部
分なしに相応に形成されたばねもしく撓みばね１８によ
って得られる。湾曲した矢印で示した方向で衝突質量体
８がパルスを誘導するように変位する場合には、撓みば
ね１８が曲げられる。この撓みばねはこの場合、この変
位の間、衝突質量体８をガイドし、その運動エネルギを
吸収する。この運動エネルギは、衝突質量体８を再び出
発位置に戻すために必要なものである。ガイドとばね支
承は摩耗することなく、長期の運転期間にわたって振動
特性を損なわずに行われる。撓みばね１８は極めて簡単
に、撓みばね１８の緊定長さを変化させることにより、
衝突質量体８の別の固有振動数に合わせて調節すること
ができる。このような緊定長さの変更は撓みばね１８
が、摺動可能な緊定装置２０と定置の緊定装置２２とに
よって保持されていることにより可能である。摺動可能
な緊定装置２０を摺動させることにより、この装置を種
々異なる打撃周波数を有する打撃工具に適合させること
ができる。従ってこの原理によれば、形成される打撃工
具は極めて普遍的である。適当な調整および調節装置と
組み合わせることにより、衝突質量体緩衝部材の固有振
動数の変更が簡単に、接合過程中であっても行うことが
できる。このことは過程進行における新たな可能性を示
している。

【００１５】打撃工具の押圧力または押さえ力のような
いわば準静的な力は基本構造によって吸収され、振動可
能なシステムを負荷することはない。ばね定数は従っ
て、限定的な準静的な要求とは無関係に選択することが
できる。さらに、衝突質量体の大きな動的な変位は、接
合過程に影響を与えない。従って大きな変位が許容され
るならば、衝突質量体を小さく選択することができる。
図３には２つの撓みばね１８を有した実施例が示されて
いる。

【００１６】衝突質量体８の打撃面は、図２に示したも
のと選択的に、質量体への常に確実なパルス伝達を保証
するために幾分、球状に形成することもできる。しかし
ながら打撃面がマトリックスホルダの下側横断面よりも
小さいべきではない。何故ならば、さもないと不都合な
反射が生じる恐れがあり、パルスは完全に衝突質量体に
伝えられない恐れがあるからである。このことは基本構
造への動的な負荷につながる。

【００１７】本発明は選択された実施例によって制限さ
れるものではない。この実施例は本発明を説明するため
だけのものであり、当業者は本発明を使用例によっては
必要に応じて変更することができる。このために当業者
は、本願発明の手段のエレメントを互いに任意に組み合
わせる、及び／又は公知のエレメントで補うことができ
る。また当業者には、リベット結合の形成のために記載
された装置および方法を、別の機械的な接合結合、例え
ば貫通結合、予め孔を有したまたは有さないめくらリベ
ット結合または、機能支持体の取り付けのようなものに
難なく適合させることができる。また、力の流れも、ポ
ンチからマトリックスの方向への代わりに異なるように
行われてもよい。この場合、本発明による衝突質量体
は、ポンチの保持装置に固定されている。衝突質量体は
本発明によれば、ポンチ側の保持装置にも、マトリック
ス側の保持装置にも取り付けることができる。

【００１８】しかしながらポンチ側に配置された打撃工
具の励起は、マトリックスの励起よりも優れていおら
ず、振動可能な衝突質量体をポンチ側に同様に装着する
のは、振動絶縁または振動消去の公知の原理により、打
撃工具を懸吊するものよりも有利ではない。マトリック
ス側に配置された衝突減衰体と組み合わせられた、打撃
工具の懸吊の有利な構成は図４および図５に示されてい
る。送りユニット２４がポンチ３４を接合結合個所に向
かって動かす。この送り運動の間に、打撃工具３０はパ
ルス状の力を生ぜしめ、この力はポンチホルダ３２を介
してポンチ３４に伝えられる。図４に示した振動絶縁装
置の場合には、パルス状の力は、絶縁ばね２６と緩衝装
置２８を介してフレームに対して絶縁されている絶縁質
量体３６を介してフレームへの力の導入が防止されてい
る。図５に示した振動消去装置の場合には、打撃工具３
０からの振動は、所定の振動数で振動する、同様にばね
２６と緩衝部材２８とによって支持されている消去質量
体３８によってフレームに伝わらないように保持され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本原理を概略的に示す図である。

【図２】撓みばねを備えた構成を示す図である。

【図３】２つの撓みばねを備えた構成を示す図である。

【図４】打撃工具の、振動絶縁する懸吊装置の構成を示
す図である。

【図５】打撃工具の、振動消去する懸吊装置の構成を示
す図である。

【符号の説明】

２ 接合部分、 ３ マトリックスホルダ、 ４ 保持
装置、 ６ 保持装置、 ８ 衝突質量体、 １０ 絶
縁ばね、 １２ 絶縁緩衝部材、 １４ ガイドケーシ
ング、 １６ ホルダフレーム、 １８ 撓みばね、
２０，２２ 緊締装置、 ２４ 送りユニット、 ２６
絶縁ばね、 ２８ 緩衝部材、 ３０打撃工具、 ３
２ ポンチホルダ、 ３４ ポンチ、 ３６ 絶縁質量
体、３８ 消去質量体

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄板、プロフィール、及び／又は複数の
   薄板結合材を接合工具によって機械的に接合するための
   装置であって、前記接合工具は力発生手段によって接合
   部分に向かって移動可能であって、接合工具の力の作用
   によって、接合部分の間の接合結合部を形成することが
   でき、この場合に所要の接合力は、接合工具が短期間で
   連続的に複数回当接することにより、または所定の励起
   周波数でパルス化されて、形成すべき接合結合部に加え
   られ、少なくとも１つの接合工具は保持装置を介して装
   置の保持フレームに結合されており、前記接合力の振動
   を絶縁するための及び／又は振動を消去するための手段
   が設けられている形式のものにおいて、 衝突質量体（８）が、１つの接合工具（４）の保持装置
   （６）の側の、前記接合工具（４）が配置されている方
   向とは反対の側に取り付けられていることを特徴とす
   る、機械的に接合するための装置。
2. 【請求項２】 振動システムの固有振動数が、打撃工具
   の打撃周波数の３５〜６５％の範囲であって、有利には
   ほぼ５０％である、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 衝突質量体（８）が少なくとも１つの撓
   みばね（１８）によってガイドされている、請求項１ま
   たは２記載の装置。
4. 【請求項４】 衝突質量体の打撃面が幾分、球状に形成
   されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の
   装置。
5. 【請求項５】 絶縁ばね（１０）もしくは撓みばね（１
   ８）のプレロード及び／又は緊定長さが変更可能であ
   る、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 【請求項６】 振動システムの固有振動数が適当な調整
   装置及び調節装置によって変更可能である、請求項５記
   載の装置。
7. 【請求項７】 マトリックス側の衝突質量体緩衝装置
   が、ポンチ側の振動絶縁装置または振動消去装置と組み
   合わされている、請求項１から６までのいずれか１項記
   載の装置。
8. 【請求項８】 薄板、プロフィール、及び／又は複数の
   薄板結合材を接合工具によって機械的に接合するための
   方法であって、前記接合工具を力発生手段によって接合
   部分に向かって移動させることができ、接合工具の力の
   作用によって、接合部分の間の接合結合部を形成するこ
   とができ、この場合に所要の接合力を、接合工具を短期
   間で連続的に複数回当接させることにより、または所定
   の励起周波数でパルス化して、形成すべき接合結合部に
   加え、少なくとも１つの接合工具は保持装置を介して装
   置の保持フレームに結合されており、前記接合力を少な
   くとも部分的に振動絶縁するための及び／又は振動消去
   する形式のものにおいて、 衝突質量体（８）を、１つの接合工具（４）の保持装置
   （６）の側の、前記接合工具（４）が配置されている方
   向とは反対の側に取り付けることを特徴とする、機械的
   に接合するための方法。
9. 【請求項９】 請求項２から７までのいずれか１項の特
   徴部を方法的に実現することができる、請求項８記載の
   方法。