SE540747C2

SE540747C2 - Method and apparatus for a rivet process, use of a production plant and use of the method

Info

Publication number: SE540747C2
Application number: SE1550163A
Authority: SE
Inventors: Koenig Jens; Lukosz Harald; Woelke Florian; Engler Sebastian
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2018-10-30
Also published as: GB201503009D0; GB2524654B; GB2524654A; SE1550163A1; DE102014203757A1; DE102014203757B4

Abstract

Uppfinningen avser ett förfarande för förbindande av åtminstone två komponenter (11, 12) i ett nitförfarande, vid vilket de åtminstone två komponenterna (11, 12) anordnas mellan en stans (15) och en mothållare (18), varpå en nit (20) intrycks medelst stansen (15) i de åtminstone två komponenterna (11, 12) och de åtminstone två komponenterna (11, 12) förbinds kraft- eller formslutet med varandra. Enligt uppfinningen är det förutsett, att under intryckningen av niten (20) försätts niten (20) och/eller de åtminston två komponenterna (11, 12) i svängningar medelst en anordning (30).The invention relates to a method for connecting at least two components (11, 12) in a rivet method, in which the at least two components (11, 12) are arranged between a punch (15) and an abutment holder (18), whereupon a rivet (20) is pressed by means of the punch (15) in the at least two components (11, 12) and the at least two components (11, 12) are connected to each other by force or form. According to the invention, it is provided that during the depression of the rivet (20) the rivet (20) and / or the at least two components (11, 12) are set in oscillations by means of a device (30).

Description

Förfarande och anordning för ett nitförfarande, användning av en produktionsanläggning och användning av förfarandet. Method and apparatus for a riveting process, use of a production plant and use of the process.

Teknikens ståndpunkt Uppfinningen avser ett förfarande för förbindande av åtminstone två komponenter i ett nitförfarande enligt ingressen till patentkravet 1. Vidare avser uppfinningen en anordning för genomförande av nitförfarandet, en produktionsanläggning med en anordning enligt uppfinningen samt användningen av ett förfarande enligt uppfinningen. BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a method for connecting at least two components in a rivet method according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the rivet method, a production plant with a device according to the invention and the use of a method according to the invention.

Ett förfarande enligt ingressen till patentkravet 1 är redan känt från praktiken och tjänar till förbindande av åtminstone två i ett förbindningsområde i synnerhet plant utformade komponenter. Nitförfarandet utmärker sig genom att man inte behöver förstansa komponenterna som skall förbindas med varandra. Snarare intrycks en nit medelst ett stansverktyg in i de åtminstone två komponenterna, varvid det genom en motsvarande formad mothållare i form av en matris, säkerställs att niten formas på ett specifikt sätt inom de med varandra för förbindande avsedda komponenterna, för att frambringa en kraft- och formsluten förbindning mellan komponenterna samtidigt som man undviker en genomträngning av den bort från niten vända komponenten. Nitförfarandet har exempelvis jämfört med ett svetsförfa rande fördelen att artfrämmande material kan förbindas med varandra och att förbindningen är relativt korrosionsokänslig, eftersom den möjliggör en tät komponentförening. Typiska användningsfall för nitförfarandet finner man exempelvis inom karosserikonstruktioner, varvid en anordning för genomförandet av nitförfarandet exempelvis är fäst på en rörligt konstruerad robotarm. Genom att inte någon förstansning av komponenterna erfordras, erfordras relativt höga intryckningskrafter för niten, och niten måste bestå av speciella material, som uppvisar i synnerhet relativt höga hållfasthetsvärden. Vidare kan visserligen principiellt artfrämmande komponenter förbindas med varandra, i synnerhet är användningen vid fiberförstärkta, relativt spröda komponenter dock problematisk med det kända nitförfarandet, då dessa vid intryckning av niten tenderar att brista och gå sönder. Vidare ses det som en nackdel att på grund av relativt stora erforderliga intryckningskrafter är drivanordningarna för stansverktyget relativt stora och kostnadskrävande konstruerade och tenderar således även att uppvisa en relativt hög vikt. Detta leder till nackdelar med avseende på strukturen, på vilken en anordning för genomförandet av nitförfarandet är anordnad, exempelvis en robotarm. Denna måste då vara motsvarande stabil respektive insatskrävande konstruerad för att kunna bära den relativt tunga anordningen. A method according to the preamble of claim 1 is already known from practice and serves to connect at least two components in a connecting area, in particular flat-shaped ones. The riveting method is distinguished by the fact that it is not necessary to punch the components to be connected to each other. Rather, a rivet is pushed into the at least two components by means of a punching tool, whereby a correspondingly shaped retainer in the form of a matrix ensures that the rivet is formed in a specific manner within the interconnected components, in order to produce a force. and form-fitting connection between the components while avoiding penetration of the component facing away from the rivet. The rivet method has, for example, compared with a welding method the advantage that non-species materials can be connected to each other and that the connection is relatively corrosion-sensitive, since it enables a tight component connection. Typical use cases for the rivet method are found, for example, in body constructions, wherein a device for carrying out the rivet method is attached, for example, to a movably constructed robot arm. Because no punching of the components is required, relatively high compressive forces are required for the rivet, and the rivet must consist of special materials which have particularly high strength values. Furthermore, although in principle alien components can be connected to each other, in particular the use of fiber-reinforced, relatively brittle components is problematic with the known rivet method, as these tend to rupture and break when the rivet is pressed. Furthermore, it is seen as a disadvantage that due to relatively large required pressing forces, the drive devices for the punching tool are relatively large and costly constructed and thus also tend to have a relatively high weight. This leads to disadvantages with regard to the structure on which a device for carrying out the rivet method is arranged, for example a robot arm. This must then be correspondingly stable or effort-intensive designed to be able to carry the relatively heavy device.

Strukturens relativt höga vikt leder i sin tur till att även en insatskrävande drivanordning för manövrering av robotarmen erfordras. Totalt resulterar det följaktligen i relativt höga investeringskostnader för en motsvarande produktionsanläggning. The relatively high weight of the structure in turn leads to the fact that an effort-requiring drive device for maneuvering the robot arm is also required. In total, this consequently results in relatively high investment costs for a corresponding production facility.

Därutöver är från teknikens ståndpunkt det så kallade ultraljudssvetsförfarandet känt, vid vilket komponenter, vilka består av termoplastiska plaster eller metalliska material, förbinds med varandra. Vid metalliska material användes framför allt aluminium, koppar och legeringarna därav. Den erforderliga värmen vid ultraljudssvetsning alstras genom en högfrekvent mekanisk svängning, vilken bildas mellan komponenterna genom molekyläroch gränsytfriktion. In addition, from the state of the art, the so-called ultrasonic welding process is known, in which components, which consist of thermoplastic plastics or metallic materials, are connected to each other. In metallic materials, aluminum, copper and their alloys were mainly used. The required heat in ultrasonic welding is generated by a high-frequency mechanical oscillation, which is formed between the components by molecular and interfacial friction.

Beskrivning av uppfinningen Utgående från framställningen enligt teknings ståndpunkt ligger uppgiften till grund för uppfinningen ett vidareutveckla ett förfarande för förbindande av åtminstone två komponenter i ett nitförfarande enligt ingressen till patentkravet 1 på så sätt, att de ovan nämnda nackdelarna åtminstone delvis övervinns. Denna uppgift löses enligt uppfinningen vid ett förfarande med kriterierna enligt patentkravet 1, genom att under intryckningen av niten försätts niten och/eller de åtminston två komponenterna i svängningar medelst en (vibrations-)anordning, företrädesvis i form av ett effektultraljudssystem. Ett sådant förfarande enligt uppfinningen leder till ett flertal fördelar. I synnerhet reduceras därigenom de erforderliga intrycknings- respektive sättningskrafterna för niten. Såsom belystes ovan resulterar detta i en rad fördelar, i synnerhet en i byggnadsstorlek respektive i vikt reducerad drivanordning för stansverktyget. Detta leder i sin tur vid användningen av en industrirobot till att industriroboten respektive dess bärarstruktur kan utrustas enklare och således lättare och till låga driftkostnader. Den enklare och exempelvis ett mindre tvärsnitt uppvisande armen tillhörande industriroboten leder då i sin tur till att hittills med konventionella industrirobotar vid nitförfarandet otillgängliga områden hos komponenterna likaledes kan förbindas med varandra medelst nitförfarandet. Med avseende på den egentliga förbindningen leder användningen av en vibrationsanordning, beroende på amplituden och dess frekvens, till att kompletterande till den utformande kraft- och formslutna förbindningen kan eventuellt en materialsluten förbindning av typen av en ultraljudssvetsförbindning mellan nit- och fogparterna utvecklas. Som ytterligare fördel skall ses att exempelvis en till svängningar initierad nit bidrar till en förbättrad och friktionsreducerad materialseparering. Detta är fördelaktigt i snitt- respektive skjuvfasen i nitprocessen, i synnerhet vid spröda lättmetaller, fiberkompositplaster, men även vid klassiska stål- eller aluminiummaterial. Dessutom är det känt att vid en ultraljudsöverlagring, vilken företrädesvis användes som vibrationssvängningar, leder det till en reducering av flytspänningarna vid omformning. Även denna effekt leder till en reducering av sättnings- respektive intryckningskrafterna av niten och eventuellt till ett förbättrat utspärrningsförhållande hos niten. Dessutom kan även exempelvis spröda, svårnitbara material förbindas med varandra medelst förfarandet enligt uppfinningen. Här kan genom svängningarna ett undvikande av möjliga sprickor i stans- eller matrissidiga fogparter (komponent) hos nitförbindningen till följd av förhöjningen av den plastiska formförändringsförmågan hos materialen uppnås. En reduktion av den erforderliga intryckningskraften för niten leder dessutom till att nya nitmaterial kan användas, vilka kan uppvisa mindre hållfastheter och/eller nya nitgeometrier. Därigenom är exempelvis användningen av korrosionsbeständiga ädelstålstansnitar, vilka jämfört med värmebehandlade seghärdningsståler besitter betydligt lägre flytgränser, möjlig. Description of the invention Based on the production according to the prior art, the object of the invention is to further develop a method for connecting at least two components in a rivet method according to the preamble of claim 1 in such a way that the above-mentioned disadvantages are at least partially overcome. This object is solved according to the invention in a method with the criteria according to claim 1, by during the pressing of the rivet the rivet and / or the at least two components are set in oscillations by means of a (vibration) device, preferably in the form of an power ultrasound system. Such a method according to the invention leads to a number of advantages. In particular, this reduces the required pressing and setting forces for the rivet. As illustrated above, this results in a number of advantages, in particular a drive size for the punching tool and reduced in weight, respectively. This in turn leads to the use of an industrial robot so that the industrial robot and its carrier structure can be equipped more easily and thus more easily and at low operating costs. The simpler and for example a smaller cross-section having the arm belonging to the industrial robot then in turn leads to hitherto with conventional industrial robots in the riveting process inaccessible areas of the components can likewise be connected to each other by means of the riveting method. With regard to the actual connection, the use of a vibration device, depending on the amplitude and its frequency, leads to a material-closed connection of the type of an ultrasonic welding connection between the rivet and joint parts possibly being developed in addition to the forming force- and form-fitted connection. As a further advantage, it should be seen that, for example, a rivet initiated for oscillations contributes to an improved and friction-reduced material separation. This is advantageous in the cutting and shearing phases of the riveting process, in particular for brittle light metals, fiber composite plastics, but also for classic steel or aluminum materials. In addition, it is known that in the case of an ultrasonic overlay, which is preferably used as vibration oscillations, it leads to a reduction of the yield stresses during transformation. This effect also leads to a reduction of the setting and depressing forces of the rivet and possibly to an improved cut-out ratio of the rivet. In addition, for example, brittle, difficult-to-rivet materials can be connected to each other by means of the method according to the invention. Here, due to the oscillations, a avoidance of possible cracks in punch or matrix-side joint parts (component) of the rivet connection due to the increase in the plastic deformability of the materials can be achieved. In addition, a reduction in the required pressing force for the rivet means that new rivet materials can be used, which can have smaller strengths and / or new rivet geometries. As a result, for example, the use of corrosion-resistant stainless steel punch rivets, which have significantly lower yield strengths compared to heat-treated toughening steels, is possible.

Fördelaktiga vidareutvecklingar av förfarandet enligt uppfinningen är anförda i beroendekraven. Advantageous further developments of the method according to the invention are set out in the dependent claims.

Som särskilt fördelaktigt har det visat sig när svängningarna uppvisar en svängningsvidd (härvid skall förstås summan av höjden av amplituden i positiv och negativ svängningsriktning) mellan 10 ?m och 100 ?m, vid en frekvens av svängningarna mellan 15 kHz och 40 kHz. Det rör sig därmed om ett frekvensområde, vilket vanligen motsvarar ultraljudssvängningar. It has been found to be particularly advantageous when the oscillations have a oscillation width (this is to be understood as the sum of the height of the amplitude in the positive and negative oscillation direction) between 10? M and 100? M, at a frequency of the oscillations between 15 kHz and 40 kHz. This is a frequency range, which usually corresponds to ultrasonic oscillations.

Med avseende på inkopplingsriktningen av sådana (ultraljud-)svängningar i niten respektive komponenterna är olika varianter tänkbara: i en första utformning av förfarandet är det förutsett att svängningarna åtminstone huvudsakligen inkopplas parallellt med nitens fogriktning i niten och/eller i de minst två komponenterna. I detta fall erfordras särskilt låga intrycknings- respektive inpressningskrafter för niten. With regard to the direction of coupling of such (ultrasonic) oscillations in the rivet and components respectively, different variants are conceivable: in a first design of the method it is provided that the oscillations are at least substantially connected in parallel with the joint direction in the rivet and / or in the at least two components. In this case, particularly low pressing and pressing forces are required for the rivet.

Allt efter använda komponenter respektive nitgeometri kan det dock även vara fördelaktigt om svängningarna, åtminstone huvudsakligen, inkopplas vinkelrätt mot nitens fogriktning i niten och/eller i de åtminstone två komponenterna. Depending on the components and rivet geometry used, however, it can also be advantageous if the oscillations, at least mainly, are connected perpendicular to the joint direction of the rivet in the rivet and / or in the at least two components.

I en alternativ utformning kan det vara förutsett att svängningarna inkopplas i en sned vinkel mot nitens fogriktning i niten och/eller i de åtminstone två komponenterna. In an alternative design, it may be provided that the oscillations are engaged at an oblique angle to the joint direction of the rivet in the rivet and / or in the at least two components.

I en ytterligare alternativ utformning kan det vara förutsett att svängningarna inkopplas åtminstone huvudsakligen i nitens omfångsriktning i niten och/eller i de åtminstone två komponenterna. In a further alternative design, it may be provided that the oscillations are engaged at least substantially in the circumferential direction of the rivet in the rivet and / or in the at least two components.

En ytterligare fördelaktig utformning av förfarandet enligt uppfinningen föreslår att slaget och/eller frekvensen av svängningarna förändras under fogprocessen. Exempelvis kan ett relativt kraftigt slag vara förutsett i början av fogprocessen, vilket reduceras med tilltagande intrycknings- respektive inpressningsdjup av niten. A further advantageous design of the method according to the invention proposes that the stroke and / or the frequency of the oscillations change during the joint process. For example, a relatively strong stroke may be foreseen at the beginning of the jointing process, which is reduced with increasing indentation and indentation depths of the rivet, respectively.

Uppfinningen innefattar även en anordning för förbindande av åtminstone två komponenter i ett nitförfarande, i synnerhet medelst det ovannämnda beskrivna förfarandet enligt uppfinningen. Därvid innefattar anordningen ett stanselement för intryckning av en nit i åtminstone två komponenter och en med stanselementet under mellanläge av de minst två komponenterna anordningsbar mothållare. Enligt uppfinningen är det förutsett att anordningen uppvisar en anordning för alstrande av svängningar, vilken är anordnad i aktiv anslutning med stansen och/eller de minst två komponenterna. The invention also comprises a device for connecting at least two components in a rivet method, in particular by means of the above-described method according to the invention. In this case, the device comprises a punching element for depressing a rivet in at least two components and a counter-holder which can be arranged with the punching element during the intermediate position of the at least two components. According to the invention, it is provided that the device has a device for generating oscillations, which is arranged in active connection with the punch and / or the at least two components.

I föredragen utformning av anordningen, vilken avser det förutsedda svängningsviddrespektive frekvensområdet av vibrationerna, är det förutsett att vibrationsanordningen är utformad som ultraljudssvängningsalstrare. In the preferred design of the device, which refers to the predicted oscillation range or frequency range of the vibrations, it is provided that the vibration device is designed as an ultrasonic oscillation generator.

Företrädesvis är det förutsett att vibrationsanordningen är anordnad på den bort från niten vända sidan av stansen. En sådan anordning av vibrationsanordningen vid stansen har i synnerhet den fördelen att vibrationerna omedelbart kan inbringas via niten in i komponenternas förbindningsområde, och att anordningen är särskilt enkelt utformad. Preferably, it is provided that the vibrating device is arranged on the side of the punch facing away from the rivet. Such a device of the vibrating device at the punch has in particular the advantage that the vibrations can be introduced immediately via the rivet into the connecting area of the components, and that the device is particularly simply designed.

Vidare innefattar uppfinningen en produktionsanläggning, innefattande en bärarstruktur med en på bärarstrukturen anordnad anordning enligt uppfinningen. Med en produktionsanordning i enlighet med uppfinningen skall därvid exempelvis, och inte begränsande, förstås en industrirobot med en robotarm, vilket utformar bärarstrukturen, på vilken anordningen enligt uppfinningen är anordnad. På grund av användningen av vibrationsanordningen blir det därvid möjligt att, på grund av reducerade sättningsrespektive intryckskrafter för niten, den erforderliga drivanordningen för stansen kan uppvisa en relativt ringa massa, så att också bärarstrukturen strukturellt sett kan utformas relativ enkelt respektive med ringa tvärsnitt. Detta resulterar i synnerhet i relativt låga investerings- respektive framställningskostnader för produktionsanläggningen. Vid användning av en robot kan därigenom t ex konstruktioner med ringa bärarlaster användas, då även mindre fogkrafter behöver överföras respektive upptas. The invention further comprises a production plant, comprising a carrier structure with a device according to the invention arranged on the carrier structure. By a production device in accordance with the invention is meant, for example, and not limiting, an industrial robot with a robot arm, which forms the carrier structure, on which the device according to the invention is arranged. Due to the use of the vibrating device, it then becomes possible that, due to reduced settling or pressing forces for the rivet, the required drive device for the punch can have a relatively small mass, so that also the support structure can be structurally relatively simple or with small cross-sections. This results in particular in relatively low investment and production costs for the production plant. When using a robot, for example constructions with small carrier loads can thereby be used, as even smaller joint forces need to be transmitted or absorbed.

Till sist innefattar uppfinningen användningen av ett förfarande enligt uppfinningen för förbindande av komponenter som består av sprött material, i synnerhet lättmetaller eller fiberkompositmaterial. Finally, the invention comprises the use of a method according to the invention for connecting components consisting of brittle material, in particular light metals or fibrous composite materials.

Ytterligare fördelar, kriterier och detaljer avseende uppfinningen framgår av den nedan följande beskrivningen av föredragna utföringsexempel samt med hjälp av ritningarna. Dessa visar i: Fig. 1 en förenklad framställning av en industrirobot med en på en bärararm anordnad anordning enligt uppfinningen för förbindande av åtminstone två komponenter i ett nitförfarande och Fig. 2 till Fig. 5 ett delområde av anordningen enligt uppfinningen under olika, tidsmässigt efter varandra följande steg vid en nitning av två komponenter, i samtliga fall i längdskärning. Further advantages, criteria and details regarding the invention appear from the following description of preferred embodiments and with the aid of the drawings. These show in: Fig. 1 a simplified representation of an industrial robot with a device according to the invention arranged on a carrier arm for connecting at least two components in a riveting method and Fig. 2 to Fig. 5 a sub-area of the device according to the invention during different, successive steps in a riveting of two components, in all cases in longitudinal cutting.

Likadana element respektive element med samma funktion är i figurerna försedda med samma hänvisningssiffra. The same elements and elements with the same function are provided in the figures with the same reference numeral.

I fig. 1 är kraftigt förenklat en produktionsanläggning 100 i form av en industrirobot 1 visad. Industriroboten 1 innefattar en bärarstruktur 2 med en pelare 3 och två ledat med varandra förbundna armar 4, 5, varvid på den bort från armen 4 vända sidan av armen 5 är en anordning 10 enligt uppfinningen anordnad för förbindande av åtminstone två komponenter 11, 12 i nitförfarandet. Genom den ledade anordningen av armarna 4, 5 på pelaren 3 blir det på brukligt sätt möjligt att produktionsanläggningen 100 respektive industriroboten 1 huvudsakligen kan uppnå varje inom räckvidden av armarna 4, 5 befintlig punkt i rummet med anordningen 10. In Fig. 1, a production plant 100 in the form of an industrial robot 1 is greatly simplified. The industrial robot 1 comprises a carrier structure 2 with a pillar 3 and two articulated arms 4, 5, wherein on the side of the arm 5 facing away from the arm 4 a device 10 according to the invention is arranged for connecting at least two components 11, 12 in rivet procedure. Through the articulated arrangement of the arms 4, 5 on the column 3, it becomes possible in the usual way that the production plant 100 and the industrial robot 1, respectively, can substantially reach each point within the reach of the arms 4, 5 in the room with the device 10.

Vid de bägge i fig. 2 till 5 urskiljbara komponenterna 11, 12 rör det sig i synnerhet, dock inte begränsande, om komponenter, såsom de användes i bilkarosserikonstruktioner. Som material för komponenterna 11, 12 kommer därvid i synnerhet metalliska komponenter respektive plåtar eller fiberkompositmaterial i fråga. The two distinguishable components 11, 12 in Figs. 2 to 5 are in particular, but not limited to, components such as those used in car body constructions. The materials for the components 11, 12 are in particular metallic components or sheets or fiber composite materials.

Anordningen 10 uppvisar en stans 15, vilken i det visade utföringsexemplet har ett runt tvärsnitt. Stansen 15 är radiellt omgiven av en hylsformig nedhållare 16 och i längdriktning rörligt anordnad i relation till denna. I synnerhet är stansen 15 kopplad med en ej visad drivanordning, företrädesvis en hydraulisk eller pneumatisk drivanordning, vilken tjänar till att uppbringa en för intryckning av en nit 20 i de bägge komponenterna 11, 12, erfordrad inpressningskraft F. Likaledes är nedhållaren 16 kopplad med en (likaledes ej visad) drivanordning, vilken tjänar till att trycka nedhållaren 16 mot ytan av den mot stansen 15 vända komponenten 11 med en nedhållningskraft. Alternativt är det även tänkbart att realisera nedhållarens 16 funktion genom en mekanisk fjäder. Därvid avgrenas nedhållningskraften från stansens 15 stanskraft. Därigenom är inte någon separat drivanordning för nedhållaren 16 erforderlig. The device 10 has a punch 15, which in the embodiment shown has a round cross-section. The punch 15 is radially surrounded by a sleeve-shaped holder 16 and longitudinally movably arranged in relation thereto. In particular, the punch 15 is coupled to a drive device (not shown), preferably a hydraulic or pneumatic drive device, which serves to provide a pressing force F required for pressing a rivet 20 into the two components 11, 12. Likewise, the holder 16 is coupled to a (also not shown) drive device, which serves to press the retainer 16 against the surface of the component 11 facing the punch 15 with a retaining force. Alternatively, it is also conceivable to realize the function of the holder 16 through a mechanical spring. In this case, the holding force is branched off from the punching force of the punch 15. As a result, no separate drive device for the holder 16 is required.

På den mot stansen 15 och nedhållaren 16 mittemot liggande sidan av de bägge komponenterna 11, 12 är en som mothållare verkande matris 18 anordnad. Matrisen 18 är likaledes höj- och sänkbar i riktning av en längdaxel 19, i vars riktning även stansen 15 och nedhållaren 16 är rörligt anordnade. I synnerhet kan det vara förutsett att drivanordningen till nedhållaren 16 och till matrisen 18 är kopplade med varandra. Nedhållaren 16 och matrisen 18 tjänar till att inspänna och trycka ihop de bägge komponenterna 11, 12 mellan nedhållaren 16 och matrisen 18 under bearbetningen genom stansen 15. On the opposite side of the two components 11, 12 lying against the punch 15 and the holder 16, a matrix 18 acting as a counter is arranged. The matrix 18 can likewise be raised and lowered in the direction of a longitudinal axis 19, in the direction of which the punch 15 and the holder 16 are also movably arranged. In particular, it may be provided that the drive device for the holder 16 and for the matrix 18 are connected to each other. The retainer 16 and the die 18 serve to clamp and compress the two components 11, 12 between the retainer 16 and the die 18 during machining through the punch 15.

Matrisen 18 uppvisar på den mot komponenten 12 vända sidan en plan ovansida 21, från vilken två urholknings- respektive kulformiga urtagningar 22, 23 utgår. I synnerhet är urtagningarna 22, 23 anordnade liggande i linje med de på niten 20 anordnade, i det visade utföringsexemplet stiftformiga utsprången 24, 25. The matrix 18 has on the side facing the component 12 a flat upper side 21, from which two hollow and spherical recesses 22, 23 emanate. In particular, the recesses 22, 23 are arranged lying in line with the pin-shaped projections 24, 25 arranged on the rivet 20, in the embodiment shown.

Det kan även vara förutsett att en enda, ringform ig urtagning utgår från matrisens 18 ovansida 21, och att flera, i likformiga vinkelavstånd till varandra anordnade utsprång är utformade på niten 20, vilka ligger i linje med den motsvarande urtagningen. It can also be provided that a single, annular recess emanates from the upper side 21 of the matrix 18, and that several projections arranged at uniform angular distances from each other are formed on the rivet 20, which are in line with the corresponding recess.

Niten 20 består av ett jämfört med de bägge komponenternas material 11, 12 hårdare material, åtminstone i området av utsprången 24, 25. Den bort från komponenten 11 vända, plana ovansidan 26 är anordnad i aktiv anslutning med stansen 15, vilken plant ligger an mot nitens 20 ovansida 26. The rivet 20 consists of a harder material compared to the material 11, 12 of the two components, at least in the area of the projections 24, 25. The flat upper side 26 facing away from the component 11 is arranged in active connection with the punch 15, which plane abuts against rivet 20 top 26.

Enligt uppfinningen är det förutsett att stansen 15 är anordnad i aktiv anslutning med en anordning 30 för alstrande av svängningar respektive vibrationer. I synnerhet alstras medelst anordningen 30 ultraljudssvängningar med en svängningsvidd (avstånd mellan maximalt positiv och negativ amplitud av en svängning) mellan 10 ?m och 100 ?m och en frekvens mellan 15 kHz och 40 kHz. Dessa svängningar inkopplas från anordningen 30 via stansen 15 in i niten 20. Inkopplingsriktningen av vibrationerna av anordningen 30 kan antingen ske parallellt med längdaxeln 19, det vill säga parallellt med nitens 20 fogriktning in i komponenterna 11, 12, vinkelrätt mot längdaxeln 19 i längdaxelns 19 omfångsriktning, eller också i en lutande vinkel mot längdaxeln 19. According to the invention, it is provided that the punch 15 is arranged in active connection with a device 30 for generating oscillations and vibrations, respectively. In particular, by means of the device 30 ultrasonic oscillations are generated with an oscillation range (distance between maximum positive and negative amplitude of an oscillation) between 10 μm and 100 μm and a frequency between 15 kHz and 40 kHz. These oscillations are engaged from the device 30 via the punch 15 into the rivet 20. The direction of engagement of the vibrations of the device 30 can either take place parallel to the longitudinal axis 19, i.e. parallel to the joint direction of the rivet 20 into the components 11, 12, perpendicular to the longitudinal axis 19 of the longitudinal axis 19. circumferential direction, or also at an inclined angle to the longitudinal axis 19.

Kompletterande kan nämnas att i en alternativ utformning av uppfinningen kan det vara förutsett att anordningen 30 (eller en extra anordning 30) antingen är anordnad kompletterande i aktiv anslutning med de bägge komponenterna 11, 12, för att inleda motsvarande svängningar företrädesvis endast i förbindningsområdet av de bägge komponenterna 11, 12 in i dessa, eller också att anordningen 30 uteslutande inkopplar motsvarande svängningar i komponenterna 11, 12. In addition, it may be mentioned that in an alternative embodiment of the invention it may be provided that the device 30 (or an additional device 30) is either arranged complementary in active connection with the two components 11, 12, in order to initiate corresponding oscillations, preferably only in the connecting area of the both components 11, 12 into them, or also that the device 30 exclusively engages corresponding oscillations in the components 11, 12.

Figur 2 visar början av nitförfarandet, vid vilket utsprången 24, 25 kommer i aktiv anslutning med komponentens 11 ovansida. Därvid trycks stansen 15 med inpressningskraften F mot den mot stansen 15 vända komponenten 11. 1 det fortsatta förloppet under understödjande av de in i komponenterna 11, 12 inkopplade svängningarna skär respektive stansar utsprången 24, 25 först sig in i komponenten 11. Därvid bearbetas plastiskt de bägge komponenteran 11, 12, varvid den mot urtagningarna 22, 23 vända komponenten 12 intrycks i de motsvarande områdena i urtagningarna 22, 23. Under den fortsatta rörelsevägen respektive den fortsatta nedåtrörelsen av niten 20 motsvarande fig. 4 utspärras utsprången 24, 25 i området av urtagningarna 22, 23 utåt, varigenom de bägge komponenterna 11, 12 förbinds i axialriktning på ett säkert kraftslutet sätt med varandra. Därvid är det väsentligt att motsvarande fig. 5, som visar slutpositionen för niten 20, utsprången 24, 25 inte skjuter ut från komponenten 12 respektive inte fullständigt genomtränger denna. Figure 2 shows the beginning of the riveting process, in which the projections 24, 25 come into active connection with the upper side of the component 11. In this case, the punch 15 is pressed with the pressing force F against the component 11 facing the punch 15. both components 11, 12, the component 12 facing the recesses 22, 23 being pressed into the corresponding areas of the recesses 22, 23. During the continued path of movement and the continued downward movement of the rivet 20 corresponding to Fig. 4, the projections 24, 25 in the area of the recesses 22, 23 outwards, whereby the two components 11, 12 are connected in the axial direction to each other in a safe force-closed manner. In this case, it is essential that the corresponding Fig. 5, which shows the end position of the rivet 20, the projections 24, 25 do not protrude from the component 12 and do not completely penetrate it, respectively.

Efter att niten 20 har uppnått den i fig. 5 visade (axiella) slutpositionen, vid vilken ovansidan 26 hos niten 20 tillsluter åtminstone ungefär i samma plan med ovansidan av komponenten 11, förflyttas därefter stansen 15 åter från komponenterna 11, 12 i motsatt riktning uppåt. Vidare avlägsnas nedhållaren 16 och matrisen 18 från varandra, för att frige de bägge med varandra förbundna komponenterna 11, 12. After the rivet 20 has reached the (axial) end position shown in Fig. 5, at which the top 26 of the rivet 20 closes at least approximately in the same plane with the top of the component 11, the punch 15 is then moved again from the components 11, 12 in the opposite direction upwards. . Furthermore, the holder 16 and the matrix 18 are removed from each other, in order to release the two interconnected components 11, 12.

Det så långt beskrivna nitförfarandet med minst två komponenter 11, 12 samt produktionsanläggningen 100 kan varieras respektive modifieras på många sätt och vis utan att avvika från uppfinningstanken. The rivet method so far described with at least two components 11, 12 and the production plant 100 can be varied or modified in many ways without departing from the inventive concept.

Claims

Patent claims

A method for connecting at least two components (11, 12), in a rivet method, in which the at least two components (11, 12) are arranged between a punch (15) and an anvil (18), whereupon a rivet (20) is pressed by means of the punch (15) in the at least two components (11, 12) and the at least two components (11, 12), the forces or the form-fitting are connected to each other, characterized in that during the pressing of the rivet (20) the rivet (20) and / or the at least two components (11, 12) in oscillations by means of a device (30) designed as ultrasonic oscillation generators, wherein projections (24, 25) arranged on the rivet (20) do not completely penetrate the component (12) at the abutment holder (18).

Method according to claim 1, characterized in that the oscillation range of the oscillations is between 10 μm and 100 μm and the frequency of the oscillations is between 15 kHz and 40 kHz.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the oscillations are connected at least substantially parallel to the joint direction of the rivet (20) in the rivet (20) and / or in the at least two components (11, 12).

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the oscillations are connected at least substantially perpendicular to the joint direction of the rivet (20) in the rivet (20) and / or in the at least two components (11, 12).

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the oscillations are at least substantially engaged in the circumferential direction of the rivet (20) in the rivet (20) and / or in the at least two components (11, 12).

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the oscillations are engaged at least substantially at an oblique angle to the joint direction of the rivet (20) in the rivet (20) and / or in the at least two components (11, 12).

Method according to one of Claims 2 to 6, characterized in that the pitch and / or the frequency of the oscillations change during the jointing process.

Method according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the rivet (20) consists of corrosion-resistant stainless steel.

Device (10) for connecting at least two components (11, 12), in a rivet method, in particular by means of a method according to any one of claims 1 to 8, to a punch (15) for depressing a rivet (20) in the at least two components (11, 12) and a counter-holder (18) which can be arranged with the punch (15) in the intermediate position of the at least two components (11, 12), characterized in that a device (30) designed as an ultrasonic oscillation generator is provided for generating ultrasonic oscillations. is arranged in active connection with the punch (15) and / or the at least two components (11, 12), for connecting the components, wherein projections (24, 25) arranged on the rivet (20) do not completely penetrate the component (12) at the counter holder (18).

Device according to Claim 9, characterized in that the device (30) is arranged on the side of the punch (15) facing away from the rivet (20).

Use of a production plant (100), comprising a carrier structure (2) having a device (10) arranged on the carrier structure, according to any one of claims 9 or 10, for connecting the components (11, 12), wherein projections (24, 25) arranged on the rivet (20) does not completely penetrate the component (12) at the counter holder (18).

Use of a production plant according to claim 11, characterized in that the carrier structure (2) is designed to move (10) the device in the room.

Use of a method according to any one of claims 1 to 8 for connecting components (11, 12), which consist of brittle material, in particular light metals or fibrous composite materials.