SE505793C2

SE505793C2 - Device for joining plates or the like with frictional and / or profile-dependent engagement

Info

Publication number: SE505793C2
Application number: SE9201741A
Authority: SE
Inventors: Josef-Gerhard Tuenkers
Original assignee: Tuenkers Maschinenbau Gmbh
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1997-10-13
Also published as: ES2058016B1; SE9201741D0; FR2677718B1; SE9201741L; ES2058016A2; ES2058016R; FR2677718A1

Abstract

The invention relates to a device for assembling metal sheets or the like using shapewise fitting, or mechanically, in which device: - an assembly unit is composed of a punch (20) and of a die (24), in which - the punch (20) can be urged, via an actuating device (14) in the direction for moving closer to and docking against the die (24) and is arranged so that it can free itself therefrom, - the die (24) is positioned movably in a housing (32), coaxially with respect to the direction of displacement of the punch (20), and - is guided on a pivot bearing (36) at its opposite end from the punch (20). Application: Robots for automatic assembly of components for car bodywork. <IMAGE>

Description

505 793 2 Urtaget för dynan är företrädesvis anordnat vid den fria änden av en arm vars andra ände är fast monterad i huset. Den fasta monteringen i huset kan göras på den tillhörande hanterings- anordningen, men företrädesvis är armens med huset förbundna ände fäst i kolvcylinderenhetens cylinder. Armen kan därvid vara pàflänsad eller fastskruvad på cylindern, men kan även vara utformad i ett stycke med cylindern. 505 793 2 The recess for the cushion is preferably arranged at the free end of an arm whose other end is permanently mounted in the house. The fixed mounting in the housing can be done on the associated handling the device, but preferably the end of the arm connected to the housing is fixed in the piston-cylinder unit cylinder. The arm can then be flanged or screwed onto the cylinder, but can also be formed in one piece with the cylinder.

Genom att armen fästs pà cylindern kan den göras kompakt och utrymmesbesparande.By attaching the arm to the cylinder, it can be made compact and space-saving.

En tillförlitlig styrning av dynan koaxiellt med stämpelns rörelseriktning kan säkerställas genom att de samverkande ytorna i urtaget och på dynan antingen består av ett material med goda glidegenskaper eller är försedda med en smörjfilm. Dynan styrs företrädesvis utan glapp i urtaget.Reliable control of the pad coaxially with the direction of movement of the piston can be ensured in that the cooperating surfaces in the recess and on the cushion either consist of a material with good sliding properties or are provided with a lubricating film. The pad is preferably controlled without play in the recess.

Svänglagret anordnas företrädesvis vid den fria änden av en bygel, vars andra ände också kan vara fast monterad i huset. Även i detta fall är det lämpligt att anordna den i huset fast anordnade änden pà cylindern.The pivot bearing is preferably arranged at the free end of a stirrup, the other end of which is also can be permanently mounted in the house. Even in this case, it is advisable to arrange it in the house firmly arranged the end of the cylinder.

Bygelns i huset fasta ände kan vara gaffelformigt delad, varvid tvà svängaxlar för två svänglager anordnas på cylindem med de tillhörande svängaxlarna diametralt motstående för lagring av de motsvarande partierna av gaffeln.The fixed end of the stirrup in the housing can be fork-shaped, with two pivot shafts for two pivot bearings are arranged on the cylinder with the associated pivot axes diametrically opposite storage of the corresponding portions of the fork.

Svängaxlarna är därvid riktade vinkelrätt mot stämpelns rörelseriktning.The pivot axes are then directed perpendicular to the direction of movement of the piston.

Svänglagret som tar upp krafterna och momenten som skall överföras fràn dynan kan i det enklaste utförandet vara kalottformigt, sà att dynan stödjer mot ett rundat parti av svänglagret.The pivot bearing that absorbs the forces and moments that are to be transmitted from the cushion can be in it simplest design be cap-shaped, so that the cushion supports against a rounded portion of the pivot bearing.

Ytan är företrädesvis sfärisk.The surface is preferably spherical.

Enligt en annan utföringsform har svänglagret vid bygelns fria ände en svängaxel, pà vilken dynan sitter. Även denna svängaxel är företrädesvis vinkelrät mot stämpelns rörelseriktning.According to another embodiment, the pivot bearing at the free end of the yoke has a pivot shaft, on which the cushion sits. This pivot axis is also preferably perpendicular to the direction of movement of the piston.

Bygeln kan i likhet med armen vara C-formig. I detta fall omger bygeln armen.The jumper, like the arm, can be C-shaped. In this case, the jumper surrounds the arm.

En friktions- och/eller materialförenande förbindning mellan två plåtar àstadkommes nu på följande sätt: De pà varandra liggande plàtarna förs in mellan den tillbakadragna stämpeln och dynan.A friction and / or material joining connection between two plates is now provided on the following way: The superimposed plates are inserted between the retracted piston and the pad.

Med hjälp av den pneumatiskt eller hydrauliskt drivna kolvcylinderenheten förs stämpeln därefter fram i riktning mot dynan. Plàtarna kläms nu först fast mellan stämpelns fria ände och dynans ovansida.Vid den fortsatta frammatningen av stämpeln mot dynan (som har en till formen pà stämpelns fria ände anpassad fördjupning) tillformas plåtama in idynans fördjupningar. Materialet i plåtarna tvingas då att flyta ut.Using the pneumatically or hydraulically driven piston-cylinder unit, the piston is then moved forward in the direction of the cushion. The plates are now first clamped between the free end of the stamp and the cushion top.With the continued feeding of the stamp against the pad (which has one to the shape of the recess of the free end of the piston) is formed into the recesses of the cushion. The material in the plates is then forced to flow out.

Den därvid bildade friktions- och/eller materialförenande förbindningen mellan de bàda plàtama understöds om fördjupningarna i dynan är utförda med underskärningar i vilka plåt- materialet kan flyta ut.The resulting friction and / or material joining connection between the two the plates are supported if the depressions in the pad are made with undercuts in which the plates the material may flow out.

Resultatet blir en knappliknande förbindning mellan plåtarna, eller en "clinch-" förbindning.The result is a button-like connection between the plates, or a "clinch" connection.

Vid sammanfogningen förskjuts dynan pà grund av de utövade tryckkrafterna i tryckets riktning längs urtaget. Krafterna tas upp av svänglagret vid bygelns fria ände. Belastningen får 505 793 bygeln att öppna sig något, och vid den första utföringsformen glider ovansidan av lagrets kalott ett kort stycke längs dynans undersida. Dynans position ändras inte av detta. Vid den andra utföringsformen (svänglager med svängaxel) uppstår en liknande öppning av bygeln, som nu kan röra sig fritt kring sin svängaxel. Även i detta fall bibehålls dynans läge oförändrat vertikalt.When joining, the pad is displaced due to the applied compressive forces in the pressure direction along the recess. The forces are absorbed by the pivot bearing at the free end of the stirrup. The load gets 505 793 the jumper to open slightly, and in the first embodiment the top of the bearing cap slides a short distance along the underside of the cushion. The position of the cushion is not changed by this. At the other In the embodiment (pivot bearing with pivot shaft), a similar opening of the yoke occurs, which is now possible move freely around its pivot axis. Even in this case, the position of the pad remains unchanged vertically.

Krafterna och momenten som överförs till bygeln på detta sätt ger samtidigt en motsvarande kraft- och momentfördelning vid bygelns motstående lager och tas upp på samma sätt vid detta.The forces and torques transmitted to the jumper in this way simultaneously provide a corresponding force and torque distribution at the bracket's opposite bearings and is taken up in the same way at this.

Den beskrivna utformningen av anordníngen har således den viktiga fördelen att armen i vars fria ände dynan är glidande styrd är i det närmaste fri från mekaniska påkänningar, samtidigt som den dock åstadkommer en exakt styrning av dynan koaxiellt med stämpeln, medan dynans lagring är förlagd till en från armen skild bygel och går via det beskrivna svänglagret.The described design of the device thus has the important advantage that the arm in whose free end pad is slidably steered is substantially free of mechanical stresses, at the same time however, it provides precise control of the pad coaxially with the piston while the pad storage is located in a jumper separated from the arm and goes via the described pivot bearing.

Anordningen är således kompakt. Detaljerna kan göras av relativt lätta material, till exempel plastmaterial med fiberarmering. Anordningen blir på så sätt som helhet relativt lätt och kan utan 3 problem användas i hanteringsmaskiner.The device is thus compact. The details can be made of relatively light materials, for example plastic material with fiber reinforcement. The device as a whole becomes relatively light and can do without 3 problems used in handling machines.

Den kompakta uppbyggnaden gör anordníngen mer rörlig, så att den till exempel kan användas som en del av en robot vid sammanfogning av plåtdetaljer vid sammansättning av karosser för fordon.The compact construction makes the device more mobile, so that it can, for example be used as part of a robot when joining sheet metal details when assembling bodies for vehicles.

Uppfinningen kommer nu att förklaras närmare med ledning av två utföringsexempel. De båda ritningsfigurerna visar var sin hopfogningsmaskin enligt uppfinningen i sidovy.The invention will now be explained in more detail with reference to two embodiments. The both drawing figures each show their joining machine according to the invention in side view.

Figur 1: Den i fig 1 visade hopfogningsanordningen betecknas som helhet med hänvisnings- siffran 10. Den har en cylinder 12 i en kolvcylinderenhet 14, vars kolv (kolvstång) 16 skjuter ut nedåt ur cylindern 12. En stämpelhållare 18 som uppbär en stämpel 20 är fastsatt i kolvstångens 16 fria ände. Stämpeln 20 skjuter ut nedåt ur stämpelhållaren 18 och uppbär så som framgår av figuren ett stämpelhuvud 22 i sin fria ände.Figure 1: The joining device shown in Figure 1 is designated as a whole with reference the number 10. It has a cylinder 12 in a piston-cylinder unit 14, whose piston (piston rod) 16 projects downwards from the cylinder 12. A piston holder 18 carrying a piston 20 is fixed in the piston rod 16 free end. The piston 20 protrudes downwards from the piston holder 18 and carries as shown the figure shows a piston head 22 at its free end.

En av en dynhållare 26 och en insats 28 bestående dyna 24 är anordnad under stämpeln 20 koaxiellt med denna.A pad 24 consisting of a pad holder 26 and an insert 28 is arranged below the stamp Coaxial with it.

Dynan 24 har väsentligen cylindrisk form. lnsatsens 28 ändyta innehåller en cylindrisk fördjupning 30, som är något större än stämpelns huvud 22.The pad 24 has a substantially cylindrical shape. The end face of the insert 28 contains a cylindrical recess 30, which is slightly larger than the head 22 of the stamp.

Dynan 24 och dynhållaren 26 är längsrörligt glidande anordnade i ett urtag 32 i en arm 34.The pad 24 and the pad holder 26 are longitudinally slidably arranged in a recess 32 in an arm 34.

Armen 34 är väsentligen C-formig och är fast förbunden med cylindern 12 vid sin andra ände 34b.The arm 34 is substantially C-shaped and is fixedly connected to the cylinder 12 at its other end 34b.

Urtaget 32 har en innerdiameter som är avpassad till dynhållarens 26 ytterdiameter, så att dynan 24 kan röra sig i urtaget 32 exakt koaxiellt med stämpeln 20.The recess 32 has an inner diameter which is adapted to the outer diameter of the pad holder 26, so that the pad 24 can move in the recess 32 exactly coaxially with the piston 20.

Dynan 24 skjuter ut ur urtaget 32 undertill och anligger på detta ställe mot ett svänglager 36, som i sin tur är anordnat på den fria änden 40a av en bygel 40, som går runt armen 34 parallellt med denna och på samma sätt som armen 34 är fäst i cylindern 12 vid sin motsatta ände 40b.The pad 24 projects from the recess 32 below and abuts at this point against a pivot bearing 36, which in turn is arranged on the free end 40a of a bracket 40, which goes around the arm 34 parallel to this and in the same way as the arm 34 is attached to the cylinder 12 at its opposite end 40b.

Svänglagret 36 bildas av en halvklotformig kalott 37, som buktar ut i riktning mot dynan 24. 505 793 - 4 Av figuren framgår vidare att det finns ett litet mellanrum mellan armen 34 och bygeln 40.The pivot bearing 36 is formed by a hemispherical cap 37, which bulges out in the direction of the pad 24. 505 793 - 4 The figure further shows that there is a small gap between the arm 34 and the yoke 40.

Anordningen 10 fästs i en icke visad manípulatori en icke heller visad hanteringsanordning, till exempel en industrirobot, och ansluts elektriskt och pneumatiskt och/eller hydrauliskt.The device 10 is fixed in a manipulator (not shown) and a handling device (not shown), for example, an industrial robot, and is connected electrically and pneumatically and / or hydraulically.

Anordningen fungerar påföljande sätt: Den hydrauliskt drivna kolvstången 16 drivs i riktning mot dynan 24 när plåtarna som skall förbindas med varandra förts in (vinkelrätt mot ritningens plan). Stämpeln 20 rör sig först så långt i riktning mot dynan 24 att plåtarna som skall förbindas med varandra kläms fast mellan stämpelhuvudets 22 ändyta och ändytan på dynans 24 insats 28.The device operates as follows: The hydraulically driven piston rod 16 is driven in direction against the pad 24 when the plates to be connected to each other are inserted (perpendicular to the drawing plan). The piston 20 first moves so far in the direction of the pad 24 that the plates to be connected with each other clamped between the end surface of the piston head 22 and the end surface of the insert 24 of the pad 28.

Vid fortsatt tryckhöjning (fortsatt förflyttning av kolven 16) trycks stämpelhuvudet 22 in i plåtmaterialet och trycker detta nedåt in i fördjupningen 30. Båda plåtarna tillformas därigenom samtidigt och likformigt. Fogningsförfarandet leder till att plåtarna varaktigt förbinds friktions- och profilbetingat med varandra vid tillformningsstället.In the event of a continued increase in pressure (continued movement of the piston 16), the piston head 22 is pushed into the sheet material and pushes it downwards into the recess 30. Both sheets are thereby formed simultaneously and uniformly. The joining procedure leads to the plates being permanently connected to friction and profile-dependent with each other at the shaping site.

De höga tryckkrafter som behövs för att åstadkomma tillformningen och förbindningen (uppåt 100 kN eller däröver) medför att dynan 24 trycks iväg nedåt längs urtaget 32 under fogningsförloppet. Storleken av dynans 24 förflyttning beror självfallet av bygelns 40 kraftöver- föring. Vid så höga krafter som nämnts ovan kan det emellertid inte undvikas att de via stämplen 20 tillförda krafterna även vid användning av höghållfasta material i bygeln 40 blir så stora att bygeln 40 och svänglagret 36 trycks undan ett kort stycke nedåt och/eller åt sidan. Detta får emellertid ingen inverkan på dynans 24 riktningsinställning i urtaget 32 eftersom dynan 24 kan justera sig längs svänglagret 36 och tack vare den passningsnoggranna styrningen i urtaget 32 hålls ständigt koaxiell med stämpeln 20.The high compressive forces needed to achieve the shaping and connection (upwards of 100 kN or more) causes the pad 24 to be pushed downwards along the recess 32 below the joining process. The magnitude of the displacement of the pad 24 depends, of course, on the power transmission of the yoke 40. leadership. At such high forces as mentioned above, however, it can not be avoided that they via the pistons The applied forces even when using high-strength materials in the jumper 40 become so large that the jumper 40 and the pivot bearing 36 are pushed away a short distance downwards and / or to the side. This gets however, no effect on the directional setting of the pad 24 in the recess 32 because the pad 24 can adjust along the pivot bearing 36 and thanks to the fitting guide in the recess 32 is kept constantly coaxial with the stamp 20.

Om bygeln 40 utför en svängrörelse kan dynans 24 undersida glida längs kalotten, så att armen 34 går fri från mekanisk belastning. Dynan 24 hålls på så sätt ständigt i korrekt vertikalt läge.If the stirrup 40 performs a pivoting movement, the underside of the pad 24 can slide along the cap, so that the arm 34 is free from mechanical load. The pad 24 is thus kept constantly in the correct vertical location.

Förfarandet säkerställer att ingen kantring eller fastkilning mellan stämpeln och dynan kan uppkomma under sammanfogningen, utan plåtarna kan tas ut efter att stämpeln 20 Iossats genom tillbakadragning av kolven 16, och exempelvis förbindas med varandra på samma sätt på ett annat ställe.The procedure ensures that no overturning or wedging between the piston and the pad can occur during joining, but the plates can be removed after the stamp 20 has been released by retraction of the piston 16, and for example connected to each other in the same way another place.

Figur 2: Utföringsexemplet motsvarar till sin grundprincip exemplet enligt tig 1. Utförandet skiljer sig dock på följande punkter.Figure 2: The embodiment example corresponds in its basic principle to the example according to Fig. 1. The embodiment differs, however, in the following points.

Dynan 24 är lagrad i ett svänglager 36 med en svängaxel 38.The pad 24 is mounted in a pivot bearing 36 with a pivot shaft 38.

Bygeln 40 är gaffelformigt delad vid sin ände 40b. De båda gaffelarmarna griper om cylin- dern 12 och är lagrade på svängaxlar 42. Dessa ingår i svänglager 44, som är diametralt motstå- ende anordnade på cylindern 12.The jumper 40 is fork-shaped at its end 40b. The two forks grip the cylindrical 12 and are mounted on pivot shafts 42. These are included in pivot bearings 44, which are diametrically arranged on the cylinder 12.

Av figuren framgår att de båda svängaxlarna 38, 42 är vinkelräta mot ritningens plan, och därmed vinkelräta mot stämpelns 20 rörelseriktning (pil B).The figure shows that the two pivot axes 38, 42 are perpendicular to the plane of the drawing, and thereby perpendicular to the direction of movement of the piston 20 (arrow B).

Vid kraftbelastning av dynan 24 utjämnar svänglagret 36 med svängaxeln 38 den friaWhen force is applied to the pad 24, the pivot bearing 36 with the pivot shaft 38 equalizes the free one

Claims

5,505,793 offset of the shackle end 40a. In other respects, the device according to Fig. 2 corresponds to the device shown in Fig. 1. Thanks to the described construction, the device becomes compact, and thus easily movable. The joints can thus be manufactured with a high working frequency, and the individual joints have very high dimensional accuracy. Patent claims

Device with a joining unit consisting of a piston (20) and a pad (24) for joining plates or the like lying against each other with frictional and / or profile-related engagement. wherein the piston (20) of an actuating device (14) can be advanced towards the pad (24) and removed again therefrom and the pad (24) is arranged in a recess (32) in such a way that it can be displaced coaxially with the piston (20) direction of movement, characterized in that the pad (24) is guided against a pivot bearing (36) at its end facing away from the piston (20).

Device according to claim 1, characterized in that the actuating device (14) for the piston (20) is a hydraulically or pneumatically driven piston-cylinder unit.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the recess (32) is formed at the free end of an arm (34), the other end (34b) of which is fixedly mounted in a housing in the device.

Device according to claim 3, characterized in that the fixedly mounted end (34b) of the arm (34) is fixed in the cylinder (12) of the piston-cylinder unit (14).

Device according to claim 3, characterized in that the fixedly mounted end of the arm is formed in one piece with the cylinder of the piston-cylinder unit.

Device according to one of Claims 3 to 5, characterized in that the arm (34) is approximately C-shaped.

Device according to one of Claims 1 to 6, characterized in: in that the pivot bearing (36) is formed at the free end (40a) of a bracket (40), the other end (40b) of which is mounted in a housing in the device.

Device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the pivot bearing (36) is formed by a cap-shaped area (37) with thicker material.

Device according to Claim 8, characterized in that the cap-shaped area (37) has a hemispherical shape projecting towards the pad (24).

Device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the pivot bearing (36) has a pivot axis (38) which extends substantially perpendicular to the direction of movement of the piston (20) and which passes through the free end (40a) of the yoke.

Device according to one of Claims 7 to 10, characterized in that the other end (40b) of the yoke (40) is guided by at least one further pivot bearing (44) arranged in a housing in the device. whose pivot shaft or shafts (42) run parallel to the pivot shaft (38) of the first pivot bearing (36).

Device according to claim 11, characterized in that the end (40b) of the yoke (40) connected to the housing is fork-shaped and is pivotally guided on pivot shafts (42) which are diametrically opposed arranged on the cylinder (12) of the piston-cylinder unit (14). .

Device according to one of Claims 7 to 12, characterized in that the stirrup (40) is approximately C-shaped.

Device according to claim 13, characterized in that the stirrup (40) is approximately parallel to the arm (34) and surrounds it.

Device according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the arm (34) consists of a light metal material or a plastic.