衝鉚裝置和利用輔助衝制力的振動進行衝壓鉚接的衝鉚方法與流程

2023-06-04 23:56:06 6

本發明關於衝鉚裝置和用於利用輔助衝制力的振動來衝壓鉚接的衝鉚方法，該振動尤其是超聲波振動。

背景技術：

衝鉚裝置用於將至少一個構件與衝鉚相連。在此，構件的兩個端部藉助於一個衝鉚或多個衝鉚彼此貼靠地緊固。作為備選方案，能夠利用衝鉚也將兩個或者更多個構件彼此貼靠地緊固。

分別按照所述一個或多個構件的材料，在衝壓鉚接時施加很高的過程力，以便正確地設置所述衝鉚。這點帶來了對有待使用的設備的高的要求。此外，從中得到了在所述設備運行時的較高的能量需求，這對於設備的運行者造成高的運行費用。

為了在衝壓鉚接時降低必要的過程力，在若干情況中與此同時在衝壓鉚接時使用超聲波輔助。從中得到許多優點。例如，通過超聲波輔助，使得在衝壓鉚接時更加輕易地和更好地能夠接近所述衝鉚裝置。此外，導致切割過程的改善、在衝壓鉚接時的纖維複合材料的層離的減少並且能夠擴展能夠鉚接的材料種類。此外，得到了成本優勢，例如對於衝鉚裝置的運行者利用超聲波輔助進行的較小的能耗成本。

因此，在許多製造工藝中需要使用帶有超聲波輔助的衝壓鉚接。

在實踐中，對於發明人示出的是，為了記錄經實施的衝鉚連接的品質，在需要時設置檢查機制。這樣的檢查機制卻應該花費時間少和由此在花費上有利、在很大程度上能夠再現、在操作中和在實踐中可靠以及簡單。在此，應該最大程度地避免不被希望的和高花費的設備靜止狀態。

技術實現要素：

因而本發明的任務是，提供衝鉚裝置和用於利用輔助衝制力的振動來衝壓鉚接的衝鉚方法，利用它們能夠解決先前所提到的問題。尤其，應該提供這樣的衝鉚裝置和用於利用輔助衝制力的振動來衝壓鉚接的衝鉚方法，在其中，實現了花費時間少的和由此在花費上有利的在很大程度上能夠再現的、在操作中和在實踐中有待實施的可靠的以及簡單的檢查機制。

該任務通過按照本發明所述的用於利用輔助衝制力的振動來衝壓鉚接的衝鉚裝置。所述衝鉚裝置具有：振動發生設備，以便產生輔助衝制力的振動，以用於將衝鉚設置到至少一個構件中；用於在設置所述衝鉚時承受衝制力和輔助所述衝制力的振動的模具；以及檢查設備，以便利用由振動發生設備所產生的檢查振動來檢查利用所述衝鉚所產生的鉚連接部的機械的品質。

在衝鉚裝置中，利用所述檢查設備保證的是，本來就存在的設備能夠用於在衝壓鉚接時產生振動，也額外地還用於無損的檢查。由此，基於所述檢查不產生明顯的硬體附加成本。

利用所述衝鉚裝置，在利用振動所輔助的、尤其經超聲波輔助的衝壓鉚接時，在遵守到目前為止的衝壓頻率的情況下，在花費上有利、在很大程度上能夠再現、在操作中和在實踐中可靠以及簡單地實施地檢查利用衝鉚所實施的鉚連接部的品質。由此，能夠很有利地滿足對快速地實施所述鉚連接部的要求以及對所實施的鉚連接部的品質的記錄的要求。

在優選實施例和其它實施例中說明所述衝鉚裝置的有利的其它的設計方案。

按照一個實施變體方案，檢查設備能夠被構造用於：檢查利用所述衝鉚所產生的鉚連接部，在被設置到構件中的衝鉚從所述振動發生設備和所述模具中解除之前。

按照另一個實施變體方案，檢查設備能夠被構造用於：

直接在設置所述衝鉚後利用檢查振動來加載利用所述衝鉚所產生的鉚連接部。按照另一個實施變體方案，所述檢查設備能夠被構造用於：把被產生用於設置所述衝鉚的振動用作檢查振動。

在一個有利的設計方案中，所述振動發生設備布置在衝制頭處，該衝制頭構造用於產生衝制力。作為備選方案或附加方案，所述檢查設備能夠具有測定單元，該測定單元布置在模具中以便測定所述檢查振動。作為備選方案或附加方案，所述檢查設備能夠具有比較單元，該比較單元被構造用於：將檢查結果振動與基準振動進行比較，該檢查結果振動在利用所述檢查振動進行的利用所述衝鉚所產生的鉚連接部的檢查時被測定。

同樣可行的是，所述檢查設備還構造了評估單元，以便評估所述比較單元的關於所述至少一個構件的改變的比較結果，所述衝鉚被設置到該構件中。

優選地，輔助衝制力的振動是超聲波振動。作為備選方案或附加方案，能夠如此地布置所述衝鉚裝置，即衝鉚裝置的位置在空間中可變。作為備選方案或附加方案，為了進行手動運行，所述衝鉚裝置也能夠構造有電池組。

有利地，所述衝鉚裝置還具有存儲設備，以便對於每個衝鉚和/或至少一個基準振動來存儲檢查結果振動，該檢查結果振動在利用檢查振動進行的利用所述衝鉚所產生的鉚連接部的檢查時被測定。 由此，對於每個鉚連接部能夠記錄振動走勢。

之前所描述的衝鉚裝置能夠是設備的一部分，該設備被設置用於加工對象。在此，所述衝鉚裝置能夠被設置用於至少一個構件的衝壓鉚接，其被設置用於加工所述對象中的至少之一。

可能地，所述設備被構造用於製造作為對象的車輛車身或電的器件。

該任務還通過按照本發明所述的用於利用輔助衝制力的振動來衝壓鉚接的衝鉚方法來解決。衝鉚方法具有步驟：利用振動發生設備產生輔助衝制力的振動，以用於將衝鉚設置到至少一個構件中；利用模具在設置所述衝鉚時承受衝制力和輔助所述衝制力的振動；以及利用檢查設備，藉助由振動發生設備所產生的檢查振動來檢查利用所述衝鉚所產生的鉚連接部的機械的品質。

所述衝鉚方法獲得與之前在所述衝鉚裝置方面所提到的相同的優點。

在優選實施例和其它實施例中說明了衝鉚方法的有利的另外的構造方案。

在利用檢查設備進行的檢查時，能夠直接在設置所述衝鉚後利用所述檢查振動來加載利用所述衝鉚所產生的鉚連接部。作為備選方案或附加方案，在利用檢查設備進行的檢查時，能夠把為設置所述衝鉚所產生的振動用作檢查振動。

同樣可行的是，利用所述衝鉚所產生的鉚連接部的品質檢查的結果被連接特定地和/或構件特定地藉助於資料庫存儲在存儲設備中。

本發明的其它可能的施行方案也包括對此前或此後關於所述實施例描述的特徵或實施方式的隱含的結合。在此，本領域技術人員也將單個方面作為對本發明的相應的基本形式的改進方案或者補充方案而進行附加。

附圖說明

接下來，參照所附的附圖並且藉助於實施例來具體地描述本發明。圖示：

圖1至圖4分別是在利用按照第一實施例的衝鉚裝置執行衝鉚方法時的在設備中的不同的過程狀態的示意圖；

圖5是示意的框圖，以便表明按照第一實施例的鉚連接部的機械的品質的檢查；

圖6是流程圖，以便表明利用按照第一實施例的衝鉚方法進行的鉚連接部的品質的檢查；

圖7至圖10分別是在利用按照第二實施例的衝鉚裝置執行衝鉚方法時的在設備中的不同的過程狀態的示意圖；以及

圖11是示意的框圖，以便表明按照第二實施例的鉚連接部的機械的品質的檢查。

具體實施方式

在所述附圖中，只要沒有另外說明，相同的或者功能相同的元件就配有同樣的附圖標記。

圖1很示意示出了帶有衝鉚裝置2的設備1。設備1能夠例如是用於對象4、例如車輛、家具、電動器件等的製造設備。

衝鉚裝置2用於將衝鉚5設置到相疊地支託在模具10上的第一構件6中和第二構件7中。因為所述第二構件7支託在第一構件6上，則所述第一構件6也被稱為基礎構件，並且第二構件7被稱為蓋構件。在將所述衝鉚5設置到第一和第二構件6、7中後，所述衝鉚5將第一和第二構件6、7相連。所述衝鉚5產生了第一和第二構件6、7的鉚連接部。第一和第二構件6、7能夠是所述對象4的構件。正如之前所描述的那樣，當然也能夠利用至少一個衝鉚5僅將相同的構件6的兩個邊緣彼此相連。

在模具10中設置了檢查設備15，該檢查設備被構造用於檢查利用所述衝鉚5所產生的鉚連接部。檢查設備15在下文更加準確地參照圖5被說明。

在圖1中，為了將所述衝鉚5設置到第一和第二構件6、7中，設置了帶有振動發生設備21的衝制頭20。衝制頭20導引在壓緊裝置30中。衝制頭20藉助驅動設備40驅動，從而衝制力F作用至衝制頭20，該衝制力尤其是衝制壓力。此外，設置了轉換器50，該轉換器初始化輔助所述衝制力F的振動S。振動S藉助於衝制頭20的振動發生設備21被提供給衝鉚5和由此構件6、7。振動發生設備21能夠例如是超聲波發生器（Sonotrode），該超聲波發生器產生超聲波作為輔助所述衝制力F的振動。

在圖1中示出了由衝鉚裝置2所實施的衝鉚方法的狀態，在該狀態中，所述衝鉚5布置在所述衝制頭20和第二構件7之間。接下來，利用衝制頭20能夠將衝制力F向著衝鉚5的方向並且利用振動發生設備21將輔助所述衝制力F的振動S在例如15 kHz至20 kHz的範圍中和在例如5至50 μm的幅值中施加到衝鉚5上。振動S在構件6、7中具有壓縮空氣錘效果，通過該效果使得構件6、7的材料軟化。

因此，衝鉚5首先切割到或衝壓到構件7、6中，正如在圖2中表明的那樣。在繼續持續的衝制力F和輔助所述衝制力F的振動S中，所述衝鉚5在構件6、7中通過模具10的反壓而鼓脹，正如在圖3中所示那樣。此外，在衝鉚5處，從構件6、7中造形出餘料8。

在當前的實施例中，當衝鉚5被設置到構件6、7中時（正如在圖4中所示那樣），才關斷所述衝制力F和輔助所述衝制力F的振動S。此後直接地，接通檢查振動P，該檢查振動能夠被檢查設備15測定和評估，正如在圖4中示意地表明和參照圖5更加準確地說明那樣。

所述衝鉚裝置2於是能夠再次移動到用於衝壓鉚接的初始位置中，在圖1中示出了該初始位置。此後，能夠將接下來的衝鉚5設置到構件6、7中或其它的構件中。

正如在圖5中所示那樣，所述檢查設備15具有用於測定檢查振動P的測定單元151、比較單元152和評估單元153。所述測定單元151布置在模具10處，而比較單元152和評估單元153獨立於所述模具10布置，即在此實施例中，作為示例布置在所述鉚接裝置2的控制設備55中。

檢查設備15與存儲設備60相連，在該存儲設備中存儲有基準振動61和/或檢查結果振動62、63和/或評估結果64、65。基準振動61是在檢查利用衝鉚5所產生的鉚連接部時所測定到的振動或振動走勢，該鉚連接部具有無瑕疵的機械的品質。能夠為使用者在鉚接裝置2的顯示設備70上顯示所述評估結果64、65。對於基準振動61，能夠在存儲設備60中也包括公差帶，以便估計所述實時的鉚連接部的品質。

按照圖6，在由鉚接裝置2實施的衝鉚方法中，在所述方法開始後，示出步驟S1。

在步驟S1中（正如在圖1至圖3中所示那樣），利用振動發生設備20產生振動S，該振動輔助所述衝制力F，以便將所述衝鉚5設置到構件6、7中。之後，所述流程進一步到步驟S2。

在步驟S2中，所述衝制力F和輔助所述衝制力F的振動S利用模具10在設置所述衝鉚5時被承受，直到設置了所述衝鉚5，正如在圖4中所示那樣。之後，所述流程進一步到步驟S3。

在步驟S3中，在在圖4中所示的狀態中、也即在將衝鉚5設置到構件6、7中後，利用檢查設備15來檢查所述利用衝鉚5所產生的鉚連接部的機械的品質。為此，由振動發生設備21所產生的檢查振動P被施加到衝鉚5上，並且從中得到的檢查結果振動62存儲在存儲設備60中。由此，在將衝鉚5裝進所述構件6、7中後，將檢查振動P發送至衝鉚5，該檢查振動穿過經完成的鉚連接部，其中，實現所述經完成的鉚連接部的波傳播（Durchschallung）。檢查振動P由在模具10中的測定單元151承接或接收。之後，所述流程進一步到步驟S4。

在步驟S4中，比較單元152把在步驟S3中存儲在存儲設備60中的檢查結果振動62和存儲在存儲設備60中的基準振動61進行比較。之後，所述流程進一步到步驟S5。

在步驟S5中，評估單元153評估的是，是否在步驟S4中所實施的比較得到的是，利用所述衝鉚5所產生的鉚連接部具有好的品質或差的品質。在這裡，「好的」品質表示：鉚連接部等同於所述基準振動61或者僅在公差帶的範圍中偏離於所述基準振動61。據此，「差的」品質表示：所述鉚連接部不等同於基準振動61或位於所述基準振動61的公差帶的範圍的外部。從所述評估中得到的評估結果64、利用所述衝鉚5所產生的鉚連接部的品質檢查的結果被同樣存儲在存儲設備60中。優選地，所述評估結果64連接特定地（例如鋁/鋼板、衝鉚的大小等）和/或構件特定地（例如車輛部件、車輛種類等）存放在存儲設備60的資料庫中。以這種方式，隨時能夠補充檢查的是，是否利用所述衝鉚5所產生的鉚連接部在品質上可以，或者所述鉚連接部位於所述公差帶內的何處等。這點尤其在車輛製造中、例如汽車製造、飛機製造中等是很有利的功能，以便能夠也在責任問題方面始終地和簡單地證實所設立的高的品質要求。之後，所述流程進一步到步驟S6。

在步驟S6中，利用顯示設備70為使用者例如光學地和/或聲學地顯示評估結果64。此後，用於設置衝鉚5的衝鉚方法結束。

所述衝鉚方法能夠此後再度啟動被用於設置另外的衝鉚5。在這裡，在此所獲取的檢查結果振動63和對於到目前為止所存儲的檢查結果振動62和從屬的評估結果64的從屬的評估結果65能夠添加在存儲設備60中。

由此，衝鉚裝置2設有衝制頭20和作為對向保持件的模具10，以便將衝鉚5藉助於衝制頭20壓進至少一個構件6、7中，辦法是：衝制頭20藉助于振動發生設備21能夠被置入振動中，從而衝鉚5藉助於壓進振動能夠壓進所述至少一個構件6、7中。在這裡設置的是，檢查利用所述衝鉚5所產生的鉚連接部的機械的品質，辦法是：在振動S後，檢查振動P藉助振動發生設備21產生並且被機械地測定，其中，利用此檢查振動P加載所述鉚連接部。

由此，在衝鉚裝置2中設置了經集成的無損的檢查。在這裡，模具10具有測定單元151，該測定單元例如構造為超聲波接收器或超聲波反射器，其評估作為檢查振動P的被用於衝壓的超聲波，以便實現藉助於尤其相同的信號所建立的鉚連接部的無損的檢查。

也就是說，檢查振動P在當前的實施例的特別的構造方案中也能夠是與振動S相同的信號。

圖7至圖10示出了帶有按照第二實施例的鉚接裝置3的設備1。鉚接裝置3在廣泛的部分中以與參照前述的實施例所說明的相同的方式實施。

正如在圖7至圖10中所示那樣，不同於前述的實施例，所述檢查振動P卻已經連同振動S被施加，該振動被設置用於在設置所述衝鉚5時輔助所述衝制力F。

據此，在按照當前的實施例的衝鉚方法中，所述檢查振動P在步驟S1中就已經作為對振動S的附加的振動進行施加並且在步驟S3中才被施加，正如在前述的實施例中所述那樣。由此，共同地測定和評估所述檢查振動P和振動S。

除此以外，按照當前的實施例的衝鉚裝置3以與按照前述的實施例的衝鉚裝置2的相同的方式進行構建。

按照第三實施例，不同於先前的實施例，僅施加所述振動S（該振動被設置用於在設置所述衝鉚5時輔助所述衝制力F）作為壓進振動，以用於將所述衝鉚5壓進到構件6、7中並且用於利用檢查設備15實施品質檢查。

據此，在按照當前的實施例的衝鉚方法中，不施加單獨的檢查振動P。所述振動S由此被用於兩個不同的目的。因此，在這裡，利用測定單元151測定並且在檢查設備15中評估所述振動S。

除此以外，按照當前的實施例的衝鉚裝置以與按照第一實施例的衝鉚裝置2的相同的方式進行構建。

按照利用圖11所表明的第四實施例，在所述衝鉚裝置2中，不僅檢查設備15的測定單元151布置在模具10中，作為其取代方案，在當前的實施例中，比較單元152和評估單元153也布置在所述模具10中。由此，獲得了尤其緊湊的檢查設備15。但是在該情況中確保的是，所述比較單元152和評估單元153不被在模具10中的振動S和檢查振動P損傷。必要時，當關斷了在模具10中的振動S和檢查振動P時，也才實施所述比較單元152的和評估單元153的功能。

除此以外，按照所述當前的實施例的衝鉚裝置2以與按照第一實施例的衝鉚裝置2的相同的方式進行構建。

按照第五實施例，所述顯示設備70是能夠被保持在使用者的手中的設備，該設備也能夠稱為手持式裝置。在利用先前所說明的衝鉚裝置2、3之一實施所述衝鉚方法時，把能夠被保持在手中的顯示設備70設定用於：能夠挑選所述至少一個有待鉚接的構件6、7和/或衝鉚5以用於建立鉚連接部。作為附加方案，所述顯示設備70能夠從存儲設備60、尤其從被存儲在存儲設備60中的資料庫調出所述鉚連接部的經記錄的品質。為此，所述顯示設備70能夠例如無線地經過WLAN、無線電、藍牙等例如調出尤其在衝鉚方法中所求取的對於鉚連接部的品質的測量曲線的圖形展示。

據此，在構件6、7中的至少一個處也能夠設置代碼、例如矩陣碼、條形碼、QR碼等，該代碼被能夠被保持在手中的顯示設備70掃描。所述代碼識別所述構件6、7，並且能夠被保持在手中的顯示設備70全自動地接觸資料庫並且調取優選地包括品質數據在內的構件特定的數據作為基準數據61，該基準數據對於利用所述代碼所識別的構件6、7被記錄並且存儲在存儲設備60中。

所有的之前所描述的設備1、衝鉚裝置2、3、檢查設備15和衝鉚方法的設計方案能夠單個地或者在所有可能的組合方案中進行應用。尤其，之前所描述的實施例的所有特徵和/或功能能夠任意地組合。作為附加方案，能夠尤其設想下述的變型方案。

在圖中示出的部件被示意性地示出且可以在準確的設計方案中不同於在圖中示出的形式，只要其之前所說明的功能得到確保。

檢查設備15的結構方面的實施方案能夠任意地被變型，只要總共實現了所述鉚連接部的機械的品質的檢查的功能，正如之前所描述的那樣。

同樣可行的是，僅振動S、也即壓進振動被用於將衝鉚5壓進所述至少一個構件6、7中。

也能夠考慮的是，在圖2的或圖3的狀態中才接通所述檢查振動。

所述測定單元151能夠構造作為振動接收器。作為附加方案或備選方案，所述測定單元151也能夠作為用于振動S和/或檢查振動P的反射器。據此，所述檢查設備15作為測定單元151能夠用於發送和/或接收所述振動S、P的發送器/接收單元。在該情況中，所述振動發生設備21的朝向所述衝鉚5的面能夠在將所述衝鉚5設置到所述至少一個構件6、7中後和由此建立所述鉚連接部後用作用於由模具10輸出的檢查信號P的反射面，該檢查信號再次被在模具10中的接收器接收。

結合比較單元152和評估單元153所實施的檢查設備15的功能能夠作為軟體被實施。

所有實施例的衝鉚裝置2、3也能夠是帶有懸置部的衝鉚裝置，該懸置部能夠由使用者操作，以便尤其能夠按照需要改變所述衝鉚裝置2、3的水平的位置。所述懸置部也能夠豎直地或在高度中能夠調節所有實施例的衝鉚裝置2、3。非常一般地，能夠在空間中改變所有實施例的衝鉚裝置2、3的位置。

在一個有利的變型方案中，使用者能夠在能夠被保持在手中的顯示設備70處藉助於關於鉚連接部的表徵的特性的濾波器標準，利用濾波器特定的特性，針對性地求取特定的連接部，並且藉助於能夠被保持在手中的顯示設備70來將該連接部可視化。例如，粗的濾波器可以、不可以，精的濾波器對於鉚連接部的表徵的特性可行。在這裡，能夠考慮由使用者能夠預先設定的公差範圍等。

此外可行的是，為了手動運行，所有實施例的衝鉚裝置2、3構造有電池組、尤其能夠重複充電的電池組。