DE102016009505B4

DE102016009505B4 - Method for joining at least two components by means of a nail

Info

Publication number: DE102016009505B4
Application number: DE102016009505.9A
Authority: DE
Inventors: Daniel Kohl
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2020-10-29
Anticipated expiration: 2036-08-05
Also published as: DE102016009505A1

Abstract

Verfahren zum Fügen wenigstens zweier Bauteile (12, 14), bei welchem die Bauteile (12, 14) mittels wenigstens eines Nagels (16) gefügt werden, welcher mittels einer Vorrichtung (10) eingetrieben wird, welche aufweist:- ein Mundstück (28), welches einen Endbereich (30) mit einer Stirnseite (32) aufweist, welche beim Fügen an einer der Vorrichtung (10) beim Fügen zugewandten Oberfläche (26) eines der Bauteile (12, 14) abstützbar ist; und- einen translatorisch relativ zu dem Mundstück (28) bewegbaren Stempel (34) zum Eintreiben des Nagels (16) in die Bauteile (12, 14), wobei sich der an der Stirnseite (32) endende Endbereich (30) zu der Stirnseite (32) hin verjüngt, so dass die Auflagefläche der Stirnseite (32) auf der Oberfläche (26) möglichst klein ist und sich möglichst nah an einem Kopf (24) des Nagels (16) befindet, dadurch gekennzeichnet, dassein Weg, den der Nagel (16) beim Eintreiben zurücklegt, anhand wenigstens eines Messpunkts erfasst wird, wobei der Messpunkt in einem Kontaktbereich liegt, in welchem die Stirnseite (32) an der Oberfläche (26) abgestützt wird.Method for joining at least two components (12, 14), in which the components (12, 14) are joined by means of at least one nail (16) which is driven in by means of a device (10) which has: a mouthpiece (28) which has an end region (30) with an end face (32) which during joining can be supported on a surface (26) of one of the components (12, 14) facing the device (10) during joining; and a punch (34) which can be moved translationally relative to the mouthpiece (28) for driving the nail (16) into the components (12, 14), the end region (30) ending at the end face (32) extending towards the end face ( 32) tapers so that the bearing surface of the end face (32) on the surface (26) is as small as possible and is as close as possible to a head (24) of the nail (16), characterized in that a path that the nail ( 16) during driving in, is detected using at least one measuring point, the measuring point being in a contact area in which the end face (32) is supported on the surface (26).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen wenigstens zweier Bauteile mittels eines Nagels gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Fügen wenigstens zweier Bauteile gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 3.The invention relates to a method for joining at least two components by means of a nail according to the preamble of patent claim 1 and a method for joining at least two components according to the preamble of patent claim 3.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fügen wenigstens zweier Bauteile mittels eines Nagels sind beispielsweise der DE 10 2006 002 237 B4 als bekannt zu entnehmen. Die Vorrichtung weist dabei ein Mundstück auf, welches einen Endbereich mit einer Stirnseite aufweist. Die Stirnseite ist beim Fügen an einer der Vorrichtung beim Fügen zugewandten Oberfläche eines der Bauteile abstützbar. Mit anderen Worten werden die Stirnseite und somit das Mundstück über die Stirnseite an einer Oberfläche eines der Bauteile abgestützt, wobei beim Fügen die Oberfläche der Vorrichtung zugewandt ist. Die Vorrichtung umfasst ferner einen translatorisch relativ zu dem Mundstück bewegbaren Stempel zum Eintreiben des Nagels in die Bauteile. Dies bedeutet, dass der zumindest mittelbar an dem Stempel abgestützte Nagel mittels des Stempels in die Bauteile eingetrieben wird, indem der Stempel translatorisch relativ zu dem Mundstück bewegt und dabei insbesondere in Richtung der Oberfläche bewegt, d.h. auf die Oberfläche zubewegt wird.A device and a method for joining at least two components by means of a nail are, for example DE 10 2006 002 237 B4 as known. The device has a mouthpiece which has an end region with an end face. During joining, the end face can be supported on a surface of one of the components which faces the device during joining. In other words, the end face and thus the mouthpiece are supported via the end face on a surface of one of the components, the surface facing the device during joining. The device further comprises a punch that can be moved translationally relative to the mouthpiece for driving the nail into the components. This means that the nail supported at least indirectly on the punch is driven into the components by means of the punch by moving the punch translationally relative to the mouthpiece and in particular moving it in the direction of the surface, ie moving it towards the surface.

Die DE 44 33 746 A1 offenbart eine Nagelpistole zum Eintreiben eines Nagels in ein zu befestigendes Teil, mit einem Hauptkörper und mit einer Antriebsspitze, die zum Eintreiben des Nagels in axialer Richtung bewegbar ist.The DE 44 33 746 A1 discloses a nail gun for driving a nail into a part to be fastened, having a main body and having a drive tip which is movable in the axial direction for driving the nail.

Aus der CH 563 842 A ist eine Nageleinrichtung bekannt, bestehend aus einem Nagel-Schießapparat sowie einer Maske zum Ausmachen der Schussstellen.From the CH 563 842 A a nailing device is known, consisting of a nail gun and a mask for making out the shooting points.

Außerdem ist aus der DE 10 2015 007 295 B3 eine Setzvorrichtung zum Fügen mindestens zweier Fügepartner mittels einer Fügezange bekannt.In addition, from the DE 10 2015 007 295 B3 a setting device for joining at least two joining partners by means of joining pliers is known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren bereitzustellen, mittels welchen wenigsten zwei Bauteile mittels wenigstens eines Nagels besonders prozesssicher gefügt werden können.The object of the present invention is to provide methods by means of which at least two components can be joined in a particularly reliable manner by means of at least one nail.

Diese Aufgabe wird durch h ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method with the features of patent claim 1 and by a method with the features of patent claim 3. Advantageous refinements with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Bauteile besonders prozesssicher gefügt werden können, ist es bei einem ersten Aspekt der Erfindung erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich der an der Stirnseite endende Endbereich zu der Stirnseite hin verjüngt. Hintergrund der Erfindung ist, dass die Vorrichtung beispielsweise in Abhängigkeit von einem Fügeweg betrieben wird, sodass der Nagel in Abhängigkeit von dem Fügeweg in die Bauteile eingetrieben wird. Mit anderen Worten wird der Nagel mittels der Vorrichtung, insbesondere mittels des Stempels, in Abhängigkeit von dem Fügeweg relativ zu den Bauteilen bewegt und dabei in die Bauteile eingetrieben. Der Fügeweg ist ein Weg, den der Nagel beim Eintreiben in die Bauteile zurücklegt. Das Fügen der Bauteile wird auch als Fügevorgang oder Fügeprozess bezeichnet, wobei die Bauteile im Rahmen des Fügeprozesses miteinander, insbesondere mechanisch, verbunden, d.h. gefügt werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung in Abhängigkeit von dem Fügeweg gesteuert oder geregelt wird.In order to further develop a method of the type specified in the preamble of claim 1 in such a way that the components can be joined in a particularly reliable manner, a first aspect of the invention provides that the end region ending at the end face tapers towards the end face. The background of the invention is that the device is operated, for example, as a function of a joining path, so that the nail is driven into the components depending on the joining path. In other words, the nail is moved relative to the components by means of the device, in particular by means of the stamp, as a function of the joining path and is thereby driven into the components. The joining path is a path that the nail covers when it is driven into the components. The joining of the components is also referred to as a joining process or joining process, the components being connected to one another, in particular mechanically, during the joining process, i.e. be joined. In particular, it is provided that the device is controlled or regulated as a function of the joining path.

Beispielsweise wird die Vorrichtung in Abhängigkeit von dem Fügeweg abgeschaltet. Darunter ist zu verstehen, dass beispielsweise das Eintreiben des Nagels in Abhängigkeit von dem Fügeweg gestoppt, d.h. beendet wird, sodass beispielsweise das Eintreiben beendet wird bzw. der Nagel angehalten bzw. gestoppt wird, wenn der Fügeweg einen vorgebbaren Wert erreicht bzw. einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet. Somit wird der Fügeprozess beispielsweise in Abhängigkeit von dem Fügeweg überwacht. Dabei wird der Fügeweg selbst überwacht, insbesondere erfasst. Mit anderen Worten ist es beispielsweise vorgesehen, dass der Fügeweg, insbesondere mittels einer Erfassungseinrichtung, erfasst bzw. gemessen wird. Beispielsweise wird der Nagel mittels einer Bewegungseinrichtung, welche den Stempel umfassen kann, in die Bauteile eingetrieben. Insbesondere kann die Bewegungseinrichtung einen Roboter, insbesondere einen Industrieroboter, umfassen oder als ein Roboter ausgebildet sein, mittels welchem der Nagel in die Bauteile eingetrieben wird.For example, the device is switched off as a function of the joining path. This means that, for example, the driving in of the nail is stopped as a function of the joint path, i.e. is ended, so that, for example, the driving is ended or the nail is stopped or stopped when the joining path reaches a predefinable value or exceeds a predefinable threshold value. The joining process is thus monitored depending on the joining path, for example. The joining path itself is monitored, in particular recorded. In other words, it is provided, for example, that the joining path is detected or measured, in particular by means of a detection device. For example, the nail is driven into the components by means of a movement device which can include the punch. In particular, the movement device can comprise a robot, in particular an industrial robot, or be designed as a robot by means of which the nail is driven into the components.

Beim Eintreiben des Nagels wird der Fügeweg erfasst. Die Bewegungseinrichtung wird dabei beispielsweise solange, insbesondere in Richtung der Oberfläche, bewegt, bis der erfasste Fügeweg den vorgebbaren Wert erreicht. Ferner ist es denkbar, dass beispielsweise der genannte Roboter so programmiert wird, dass eine Koordinate im Raum, bei welcher der Roboter stoppt und somit das Eintreiben des Nagels beendet, genau die Koordinate ist, bei deren Erreichen der Nagel eine vorgebbare bzw. gewünschte Position einnimmt. Dabei umfasst der Nagel üblicherweise einen Schaft und einen mit dem Schaft verbundenen Kopf. Die zuvor genannte Position ist vorzugsweise eine solche Position, bei welcher der Kopf des Nagels, welcher auch als Tack bezeichnet wird, genau auf der Oberfläche aufliegt und mit einer kleinen Kraft auf die Oberfläche drückt. Diese Position wird auch als Kopfauflage bezeichnet.When driving in the nail, the joining path is recorded. In this case, the movement device is moved, for example, in particular in the direction of the surface, until the detected joining path reaches the predefinable value. It is also conceivable that, for example, the named robot is programmed in such a way that a coordinate in space at which the robot stops and thus ends the driving of the nail is exactly the coordinate at which the nail assumes a predeterminable or desired position when it is reached . The nail usually comprises a shaft and a head connected to the shaft. The aforementioned position is preferably such a position in which the head of the nail, which is also referred to as the tack, rests precisely on the surface and with it a small force on the surface. This position is also known as the head rest.

Wird der Nagel nur unzureichend in die Bauteile eingetrieben, insbesondere eingedrückt, so steht der Kopf über, sodass der Kopf die Oberfläche nicht berührt. Dies wird auch als Kopfüberstand bezeichnet. Wird der Nagel jedoch zu weit in die Bauteile eingetrieben, so kommt es zu einem sogenannten Durchschlag. Dabei ist es wünschenswert, sowohl den Kopfüberstand als auch den Durchschlag zu vermeiden, da es ansonsten zu einer nur unzureichenden Haltekraft zum Fügen der Bauteile kommt. Daher ist das präzise Stoppen des Fügeprozesses vorteilhaft.If the nail is only insufficiently driven into the components, in particular pressed in, the head protrudes so that the head does not touch the surface. This is also known as head overhang. However, if the nail is driven too far into the component, what is known as a penetration occurs. It is desirable to avoid both head overhang and penetration, since otherwise the holding force for joining the components is insufficient. It is therefore advantageous to stop the joining process precisely.

Wird der Roboter nun auf die zuvor beschriebene Weise programmiert, insbesondere eingelernt, und ist die Oberfläche beispielsweise gegenüber einer Soll-Lage etwas vor- oder zurückversetzt, so kann es zu einem Fehlerfall kommen, sodass es zu einem Kopfüberstand oder zu einem Durchschlag kommen kann. Ist die Oberfläche vor- oder zurückversetzt, so weicht die Oberfläche von der gewünschten Soll-Lage ab, auf die sich die Koordinate bezieht. Dann wird der Fügeprozess zu früh oder zu spät gestoppt. Die Oberfläche kann dabei beispielsweise aus Fertigungsgründen, d.h. aufgrund von fertigungsbedingten Toleranzen gegenüber der Soll-Lage vor- oder zurückversetzt sein. Alternativ oder zusätzlich kann dies beispielsweise durch Bauteil-, Geometrie- oder Dickentoleranzen und/oder durch ungenaue Passungen zustande kommen. Ferner kann es zum Fehlerfall beispielsweise deswegen kommen, da eine Halterung zum Halten der Bauteile verändert wurde.If the robot is now programmed, in particular learned, in the manner described above, and if the surface is, for example, slightly set back or forwards from a target position, an error can occur, so that a head overhang or a breakdown can occur. If the surface is set forward or backward, the surface deviates from the desired target position to which the coordinate relates. Then the joining process is stopped too early or too late. The surface can be used for manufacturing reasons, i.e. due to manufacturing-related tolerances, be set back or forward from the target position. Alternatively or additionally, this can come about, for example, due to component, geometry or thickness tolerances and / or due to inaccurate fits. Furthermore, errors can occur, for example, because a holder for holding the components has been changed.

Üblicherweise wird der Roboter durch ein sogenanntes Einlernen des Roboters programmiert, wobei die Lage des Kopfs relativ zur Oberfläche eingelernt wird. Dieses Einlernen muss sehr präzise erfolgen, da es ansonsten zu dem Kopfüberstand bzw. dem Durchschlag kommt. Das präzise Einlernen ist jedoch sehr zeit- und kostenaufwendig. Ferner erfolgt das Einlernen bezüglich der Soll-Lage. Nehmen die Bauteile beim Fügen eine von der Soll-Lage abweichende Ist-Lage ein, so kann es trotz eines sehr präzise durchgeführten Einlernen zum Fehlerfall, das heißt zum Kopfüberstand oder zum Durchschlag kommen.Usually the robot is programmed by so-called teaching-in of the robot, with the position of the head relative to the surface being taught-in. This teaching-in must take place very precisely, otherwise the head overhang or breakdown occurs. However, the precise teaching is very time-consuming and costly. Furthermore, the teaching-in takes place with regard to the target position. If, during joining, the components assume an actual position that deviates from the target position, errors can occur, i.e. head overhang or breakdown, despite a very precise teaching-in.

Alternativ oder zusätzlich zum Einlernen ist es möglich, den Fügeweg zu messen. Hierbei wird beispielsweise der Fügeweg in Abhängigkeit von wenigstens einem Messpunkt gemessen, wobei dieser Messpunkt beispielsweise auf der Oberfläche des Bauteils angeordnet ist. Dabei besteht jedoch üblicherweise das Problem, dass es, insbesondere bei einer nur geringen Steifigkeit der Bauteile, zu einer sogenannten Trichterbildung im Bereich einer Fügestelle kommen kann, an welcher der Nagel in die Bauteile eingetrieben wird. Ist der Messpunkt nicht hinreichend nahe an der Fügestelle angeordnet, so kann diese Trichterbildung das Messen des Fügewegs beeinträchtigen, da dann der Messpunkt beispielsweise an einer Stelle angeordnet ist, an welcher es nicht zur Trichterbildung kommt. Kommt es jedoch an der Fügestelle zur Trichterbildung, so weicht der gemessene Fügeweg von dem tatsächlichen Fügeweg, den der Nagel beim Eintreiben tatsächlich zurücklegt, ab.As an alternative or in addition to teaching-in, it is possible to measure the joining distance. Here, for example, the joining path is measured as a function of at least one measuring point, this measuring point being arranged, for example, on the surface of the component. In this case, however, there is usually the problem that what is known as a funnel formation can occur in the area of a joint at which the nail is driven into the components, especially if the components are only slightly rigid. If the measuring point is not arranged sufficiently close to the joint, this funnel formation can impair the measurement of the joining path, since the measuring point is then arranged, for example, at a point at which funnel formation does not occur. If, however, a funnel formation occurs at the joint, the measured joint path deviates from the actual joint path that the nail actually covers when it is driven in.

Die zuvor genannten Nachteile und Probleme können mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden werden, da die sich verjüngende Ausgestaltung des Mundstücks eine besonders präzise Messung des Fügewegs des Nagels erlaubt. Durch die sich verjüngende Ausgestaltung des Mundstücks kann der Messpunkt, auf dessen Basis der Fügeweg gemessen wird, besonders nahe an der Fügestelle bzw. an dem als Fügeelement verwendeten Nagel positioniert werden, sodass der Fügeweg auch bei einer etwaig auftretenden Trichterbildung präzise gemessen werden kann. In der Folge kann die Vorrichtung in Abhängigkeit von dem gemessenen Fügeweg besonders präzise betrieben werden, sodass der Fügeprozess insgesamt in Abhängigkeit von dem Fügeweg präzise und prozesssicher durchgeführt werden kann. Insbesondere ist es denkbar, den Fügeweg zwischen der Oberfläche des Bauteils und dem Nagel (Fügeelement) und/oder einem sich beim Fügen mit dem Nagel mitbewegenden Bauelement der Vorrichtung zu messen. Hierzu kommt beispielsweise der zuvor beschriebene Messpunkt als erster Messpunkt zum Einsatz. Ferner kann ein zweiter Messpunkt verwendet werden, auf dessen Basis der Fügeweg gemessen wird. Der zweite Messpunkt ist beispielsweise auf dem Nagel oder auf dem Bauelement angeordnet. Durch die sich verjüngende Ausgestaltung des Mundstücks ist es nun möglich, den ersten Messpunkt besonders nahe an der Fügestelle bzw. am Nagel anzuordnen, wobei gegebenenfalls auch eine Messung von der Seite denkbar ist. Insbesondere kann eine berührungslose Messung erfolgen. Die Punkte sind beispielsweise Referenzpunkte, auf der Basis der Fügeweg präzise gemessen werden kann. Somit könne die Bauteile besonders prozesssicher gefügt werden.The aforementioned disadvantages and problems can be avoided by means of the device according to the invention, since the tapering design of the mouthpiece allows a particularly precise measurement of the joining path of the nail. Due to the tapering design of the mouthpiece, the measuring point, on the basis of which the joining path is measured, can be positioned particularly close to the joint or to the nail used as the joining element, so that the joining path can be measured precisely even if a funnel formation occurs. As a result, the device can be operated particularly precisely as a function of the measured joining path, so that the joining process as a whole can be carried out precisely and reliably depending on the joining path. In particular, it is conceivable to measure the joining path between the surface of the component and the nail (joining element) and / or a component of the device that moves along with the nail during joining. For example, the previously described measuring point is used as the first measuring point. Furthermore, a second measuring point can be used, on the basis of which the joining distance is measured. The second measuring point is arranged, for example, on the nail or on the component. As a result of the tapering design of the mouthpiece, it is now possible to arrange the first measuring point particularly close to the joint or on the nail, with a measurement from the side also being conceivable if necessary. In particular, a contactless measurement can take place. The points are, for example, reference points on the basis of which the joining path can be precisely measured. This means that the components can be joined in a particularly reliable manner.

Dabei liegt der Erfindung ferner die Erkenntnis zugrunde, dass es üblicherweise zu einer Verformung zumindest eines der Bauteile, insbesondere des die Oberfläche aufweisenden Bauteils, kommt, wenn der Nagel eingetrieben wird. Der auf dem Bauteil bzw. auf der Oberfläche angeordnete erste Messpunkt ist jedoch abhängig von der insbesondere lokalen Verformung der Bauteile. Wird der erste Messpunkt jedoch besonders nahe an dem Nagel positioniert, sodass der Fügeweg besonders nahe an dem Nagel gemessen werden kann, kann die Relativlage des Nagels zur Oberfläche sehr exakt bestimmt werden, sodass dadurch der Fügeweg exakt bestimmt werden kann.The invention is also based on the knowledge that there is usually a deformation of at least one of the components, in particular the component having the surface, when the nail is driven in. The first measuring point arranged on the component or on the surface is, however, dependent on the particular local deformation of the components. However, if the first measuring point is positioned particularly close to the nail, so that the joining path can be measured particularly close to the nail, the position of the nail relative to the surface can be determined very precisely so that the joining path can be precisely determined.

Beispielsweise wird der Fügeweg intern, d.h. in der als Fügewerkzeug ausgebildeten Vorrichtung gemessen. Da nun das Mundstück verjüngt ist und der erste Messpunkt besonders nah an dem Nagel angeordnet werden kann, entspricht der intern gemessene Fügeweg dem tatsächlich zurückgelegten Fügeweg des Nagels und der interne Fügeweg ist immer identisch, wenn der Nagel gleichweit eingetrieben ist. Dadurch kann der Fügeprozess prozesssicher in Abhängigkeit von dem Fügeweg gesteuert oder geregelt werden.For example, the joining path is internal, i.e. measured in the device designed as a joining tool. Since the mouthpiece is now tapered and the first measuring point can be arranged particularly close to the nail, the internally measured joint path corresponds to the joint path actually covered by the nail and the internal joint path is always identical if the nail is driven in the same distance. As a result, the joining process can be controlled or regulated reliably depending on the joining path.

Um die Bauteile besonders fest miteinander zu fügen, ist zumindest in einem Teilbereich zwischen den Bauteilen ein Klebstoff angeordnet, mittels welchem die Bauteile verklebt werden, wobei die Fügestelle vorzugsweise in dem Teilbereich angeordnet ist. Somit wird beispielsweise der Nagel durch den Klebstoff hindurchgetrieben.In order to join the components together particularly firmly, an adhesive is arranged between the components at least in a partial area, by means of which the components are glued, the joint preferably being arranged in the partial area. Thus, for example, the nail is driven through the adhesive.

Um besonders nahe an dem Fügeelement bzw. an der Fügestelle zu messen, ist es bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Verjüngung des Endbereichs erst an der Stirnseite endet. Somit läuft beispielsweise der Endbereich spitz zu, sodass der Fügeweg auch bei einer Bauteilverformung, insbesondere einer Trichterbildung, präzise gemessen werden kann.In order to measure particularly close to the joining element or at the joint, it is provided in an advantageous embodiment of the invention that the tapering of the end region does not end until the end face. Thus, for example, the end area tapers so that the joining path can be precisely measured even in the event of a component deformation, in particular a funnel formation.

Erfindungsgemäß wird ein Weg, den der Nagel beim Eintreiben zurücklegt, anhand wenigstens eines Messpunkts erfasst, wobei der Messpunkt in einem Kontaktbereich liegt, in welchem die Stirnseite an der Oberfläche an der Oberfläche abgestützt wird. Dieser Weg ist der zuvor beschriebene Fügeweg, wobei der Messpunkt der zuvor beschriebene erste Messpunkt auf der Oberfläche des Bauteils ist. Somit ist es möglich, den Fügeprozess in Abhängigkeit von dem Fügeweg prozesssicher durchzuführen und beispielsweise die Vorrichtung in Abhängigkeit von dem Fügeweg präzise zur regeln oder zu steuern.According to the invention, a path that the nail travels during driving is recorded using at least one measuring point, the measuring point being in a contact area in which the face on the surface is supported on the surface. This path is the previously described joining path, the measuring point being the previously described first measuring point on the surface of the component. It is thus possible to carry out the joining process reliably as a function of the joining path and, for example, to regulate or control the device precisely depending on the joining path.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen wenigstens zweier Bauteile mittels einer ein Mundstück und einen translatorisch relativ zu dem Mundstück bewegbaren Stempel aufweisenden Vorrichtung. Bei einem ersten Schritt des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird das Mundstück der Vorrichtung mittels einer beispielsweise als Roboter ausgebildeten oder wenigstens einen Roboter umfassenden Bewegungseinrichtung in Stützanlage mit einer der Vorrichtung beim Fügen zugewandten Oberfläche eines der Bauteile bewegt, sodass eine Stirnseite eines Endbereichs des Mundstücks an der Oberfläche abgestützt wird. Das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung umfasst ferner einen zweiten Schritt, bei welchem die Bauteile durch Eintreiben eines Nagels in die Bauteile gefügt, d.h. miteinander verbunden werden. Hierzu wird mittels der Bewegungseinrichtung, insbesondere mittels des Roboters, der Stempel, an welchem der Nagel zumindest mittelbar abgestützt ist, translatorisch relativ zu dem Mundstück in Richtung der Oberfläche bewegt, d.h. auf die Oberfläche zubewegt.A second aspect of the invention relates to a method for joining at least two components by means of a device having a mouthpiece and a punch that can be moved translationally relative to the mouthpiece. In a first step of the method according to the third aspect of the invention, the mouthpiece of the device is moved by means of a movement device designed, for example, as a robot or at least one robot comprising movement device in support system with a surface of one of the components facing the device during joining, so that an end face of an end region of the Mouthpiece is supported on the surface. The method according to the third aspect of the invention further comprises a second step in which the components are joined by driving a nail into the components, i. be connected to each other. For this purpose, the punch, on which the nail is at least indirectly supported, is moved in a translatory manner relative to the mouthpiece in the direction of the surface by means of the movement device, in particular by means of the robot, i.e. moved towards the surface.

Um die Bauteile besonders prozesssicher fügen zu können, erfolgen das Bewegen des Mundstücks in Stützanlage mit der Oberfläche und das Bewegen des Stempels in Richtung der Oberfläche in einem einzigen Hub der Bewegungseinrichtung, insbesondere des Roboters, welche bzw. welcher im Zuge bzw. im Rahmen des Hubs zumindest teilweise auf die Oberfläche zubewegt, d.h. in Richtung der Oberfläche bewegt wird. Das Eintreiben des Nagels und das Bewegen des Mundstücks in Stützanlage mit der Oberfläche sind somit eine vorzugsweise zumindest im Wesentlichen kontinuierliche Bewegung des Roboters, insbesondere eines Endeffektors des Roboters, wodurch die Bauteile besonders prozesssicher gefügt werden können.In order to be able to join the components in a particularly process-reliable manner, the movement of the mouthpiece in support system with the surface and the movement of the punch in the direction of the surface take place in a single stroke of the movement device, in particular of the robot, which is carried out in the course of or as part of the Hubs at least partially moved towards the surface, ie is moved towards the surface. Driving in the nail and moving the mouthpiece in support system with the surface are thus preferably at least substantially continuous movements of the robot, in particular of an end effector of the robot, whereby the components can be joined in a particularly reliable manner.

Erfindungsgemäß weist das Mundstück einen Endbereich mit einer Stirnseite auf, welche beim Fügen an einer der Vorrichtung beim Fügen zugewandten Oberfläche eines der Bauteile abgestützt wird, wobei sich der an der Stirnseite endende Endbereich zu der Stirnseite hin verjüngt, sodass die Auflagefläche der Stirnseite auf der Oberfläche möglichst klein ist und sich möglichst nah an einem Kopf des Nagels befindet.According to the invention, the mouthpiece has an end region with an end face, which is supported during joining on a surface of one of the components facing the device during joining, the end region ending at the end face tapering towards the end face so that the contact surface of the end face on the surface is as small as possible and as close as possible to a head of the nail.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn zunächst das Mundstück in Stützanlage mit der Oberfläche bewegt und daran anschließend der Nagel in die Bauteile eingetrieben wird. Somit fungiert das Mundstück als vorauseilender Niederhalter, insbesondere als dem Stempel vorauseilender Niederhalter, welcher im Zuge des Hubs auf die Oberfläche zubewegt und in Stützanlage mit der Oberfläche bewegt wird, woraufhin, vorzugsweise ohne dass die Bewegung der Bewegungseinrichtung bzw. des Roboters in Richtung der Oberfläche unterbrochen wird, der Nagel in die Bauteile eingetrieben wird. Durch die Verwendung des Mundstücks als vorauseilender bzw. vorlaufender oder vorauslaufender Niederhalter werden die Bauteile vor dem eigentlichen Fügen zusammengedrückt und insbesondere beim Eintreiben des Nagels zusammengedrückt gehalten, sodass beispielsweise der zuvor genannte Klebstoff zwischen den Bauteilen verpresst wird.It has been shown to be particularly advantageous if the mouthpiece is first moved in support of the surface and the nail is then driven into the components. Thus, the mouthpiece functions as a holding-down device that runs ahead, in particular as a hold-down device that runs ahead of the punch, which is moved towards the surface in the course of the stroke and in support contact with the surface, whereupon, preferably without the movement of the movement device or the robot in the direction of the surface interrupted, the nail is driven into the components. By using the mouthpiece as a leading or leading or leading hold-down device the components are pressed together before the actual joining and, in particular, are kept pressed together when the nail is driven in, so that, for example, the aforementioned adhesive is pressed between the components.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird beim Eintreiben des Nagels eine Federeinrichtung, an welcher das Mundstück an dem Stempel zumindest mittelbar abgestützt ist, komprimiert. Dadurch werden die Bauteile vor dem eigentlichen Eintreiben des Nagels besonders effektiv zusammengedrückt und insbesondere zusammengedrückt gehalten, während der Nagel in die Bauteile eingetrieben wird.In a further embodiment of the invention, when the nail is driven in, a spring device on which the mouthpiece is at least indirectly supported on the punch is compressed. As a result, the components are particularly effectively pressed together before the nail is actually driven in and, in particular, kept pressed together while the nail is being driven into the components.

Ferner hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Mundstück mittels der Bewegungseinrichtung, insbesondere des Roboters, in Stützanlage mit der Oberfläche gehalten wird, während der Nagel in die Bauteile eingetrieben wird. Mittels des vorauslaufenden Niederhalters werden die Bauteile in einer vorteilhaften Position gehalten, wobei die Bauteile insbesondere in der Position gehalten werden, während der Nagel in die Bauteile eingetrieben wird. Dadurch kann eine unerwünschte Relativbewegung zwischen den Bauteilen vermieden werden, sodass die Bauteile prozesssicher gefügt werden können.Furthermore, it has been shown to be particularly advantageous if the mouthpiece is held in support system with the surface by means of the movement device, in particular the robot, while the nail is being driven into the components. The components are held in an advantageous position by means of the leading hold-down device, the components being held in particular in that position while the nail is being driven into the components. As a result, undesired relative movement between the components can be avoided, so that the components can be joined in a process-reliable manner.

Vorteilhafterweise ist das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung gemäß dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgestaltet. Mit anderen Worten sind Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.The method according to the third aspect of the invention is advantageously designed according to the method according to the second aspect of the invention. In other words, advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the third aspect of the invention, and vice versa.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Zeichnung zeigt in:

1 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zum Fügen wenigstens zweier Bauteile, wobei die Vorrichtung ein Mundstück mit einem sich verjüngenden Endbereich aufweist;
2 ausschnittsweise eine weitere schematische Seitenansicht der Vorrichtung;
3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Fügen wenigstens zweier Bauteile, bei welchem die Bauteile mittels eines vorauslaufenden Niederhalters zusammengepresst werden; und
4 eine weitere schematische Darstellung des Verfahrens.

Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without the scope of the Invention to leave. The drawing shows in:

1 a partial schematic side view of a device according to a first embodiment for joining at least two components, the device having a mouthpiece with a tapering end region;
2 a detail of a further schematic side view of the device;
3 a schematic representation of a method for joining at least two components, in which the components are pressed together by means of a leading hold-down device; and
4th another schematic representation of the process.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.

1 und 2 zeigen jeweils ausschnittsweise in einer schematischen Seitenansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Vorrichtung zum Fügen wenigstens zweier Bauteile 12 und 14, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die Vorrichtung 10 ist eine Fügevorrichtung, welche genutzt wird, um ein Verfahren zum Fügen des ersten Bauteils 12 mit dem zweiten Bauteil 14 durchzuführen. Im Rahmen des genannten Verfahrens wird das erste Bauteil 12 mit dem zweiten Bauteil 14 mittels wenigstens eines als Nagel 16 ausgebildeten Fügeelements gefügt und somit verbunden, indem der Nagel 16 mittels der Vorrichtung 10 relativ zu den Bauteilen 12 und 14 bewegt und insbesondere an einer Fügestelle 18 in die Bauteile 12 und 14 eingetrieben wird. 1 and 2 each show a section in a schematic side view of a device designated as a whole by 10 for joining at least two components 12 and 14th especially for a motor vehicle such as a passenger car. The device 10 is a joining device that is used to create a method for joining the first component 12 with the second component 14th perform. As part of the process mentioned, the first component 12 with the second component 14th by means of at least one as a nail 16 formed joining element joined and thus connected by the nail 16 by means of the device 10 relative to the components 12 and 14th moves and especially at a joint 18th in the components 12 and 14th is driven.

Um die Bauteile 12 und 14 miteinander zu fügen, werden die Bauteile relativ zueinander derart angeordnet, dass sich die Bauteile 12 und 14 zumindest in jeweiligen Teilbereichen 20 gegenseitig überlappen. Dabei ist die Fügestelle 18 in den sich gegenseitig überlappenden Teilbereichen 20 angeordnet, sodass der Nagel 16 in die sich gegenseitig überlappenden Teilbereiche 20 eingetrieben wird. Darunter ist zu verstehen, dass der Nagel 16 mittels der Vorrichtung 10 derart relativ zu den Bauteilen 12 und 14 bewegt wird, dass der Nagel 16 an der Fügestelle 18 durch die Bauteile 12 und 14 hindurchgetrieben, insbesondere hindurchgedrückt, wird, sodass das Fügeelement (Nagel 16) die Bauteile 12 und 14 durchdringt. Dadurch wird ein Fügeprozess durchgeführt, in dessen Rahmen die Bauteile 12 und 14 miteinander verbunden werden. Dieser Fügeprozess ist beispielsweise Clinchen bzw. Durchsetzfügen, wobei der Nagel 16 auch als Bolzen oder Setzbolzen bezeichnet wird. 1 zeigt dabei die Vorrichtung 10 und die Bauteile 12 und 14 vor dem Eintreiben des Nagels 16, wobei gemäß 2 der Nagel 16 bereits in die Bauteile 12 und 14 eingetrieben ist und somit die Bauteile 12 und 14 durchdringt.To the components 12 and 14th To join together, the components are arranged relative to one another in such a way that the components 12 and 14th at least in the respective sub-areas 20th overlap each other. Here is the joint 18th in the mutually overlapping sub-areas 20th arranged so that the nail 16 in the mutually overlapping sub-areas 20th is driven. This means that the nail 16 by means of the device 10 so relative to the components 12 and 14th that moves the nail 16 at the joint 18th through the components 12 and 14th is driven through, in particular pressed through, so that the joining element (nail 16 ) the components 12 and 14th penetrates. As a result, a joining process is carried out in which the components 12 and 14th be connected to each other. This joining process is, for example, clinching or clinching, whereby the nail 16 is also referred to as a bolt or setting bolt. 1 shows the device 10 and the components 12 and 14th before driving the nail 16 , according to 2 the nail 16 already in the components 12 and 14th is driven and thus the components 12 and 14th penetrates.

Aus 1 und 2 ist erkennbar, dass der Nagel 16 einen Schaft 22 und einen sich daran anschließenden Kopf 24 aufweist, wobei der Schaft 22 beispielsweise einstückig mit dem Kopf 24 ausgebildet ist. Im Rahmen des Fügeprozesses ist es wünschenswert, den Nagel 16 derart in die Bauteile 12 und 14 einzubringen, d.h. einzutreiben, dass der Kopf 24 nach dem Fügen genau auf einer der Vorrichtung 10 beim Eintreiben des Nagels 16 zugewandten Oberfläche 26 des der Vorrichtung 10 beim Fügen bzw. insbesondere beim Eintreiben zugewandten Bauteils 12 anliegt bzw. aufliegt. Bei des Fügeprozesses soll vermieden werden, dass der Kopf 24 von der Oberfläche 26 beabstandet ist, was auch als Kopfüberstand bezeichnet wird. Kommt es zu einem solchen Kopfüberstand, so hat die Vorrichtung 10 den Fügeprozess zu früh gestoppt bzw. das Fügeelement nicht weit genug durch die Bauteile 12 und 14 hindurchgetrieben. Ferner ist ein sogenannter Durchschlag zu vermeiden. Zu einem solchen Durchschlag kommt es, wenn mittels der Vorrichtung 10 der Nagel 16 zu weit in die Bauteile 12 und 14 eingetrieben wird, wobei der Fügeprozess zu spät gestoppt wurde.Out 1 and 2 can be seen that the nail 16 a shaft 22nd and an adjoining head 24 having, the shaft 22nd for example in one piece with the head 24 is trained. As part of the joining process, it is desirable to use the nail 16 so in the components 12 and 14th bring in, that is, drive in that head 24 after joining exactly on one of the devices 10 when driving the nail 16 facing surface 26th of the device 10 when joining or especially when driving the facing component 12 rests or rests. During the joining process, it should be avoided that the head 24 from the surface 26th spaced is what is also called Is called head overhang. If such a head overhang occurs, the device has 10 the joining process stopped too early or the joining element did not penetrate the components far enough 12 and 14th driven through. A so-called breakdown must also be avoided. Such a breakdown occurs when by means of the device 10 the nail 16 too far into the components 12 and 14th is driven in, whereby the joining process was stopped too late.

Die Vorrichtung 10 umfasst dabei ein Mundstück 28, welches einen Endbereich 30 mit einer Stirnseite 32 aufweist, welche beim Fügen der Bauteile 12 und 14 an der der Vorrichtung 10 beim Fügen zugewandten Oberfläche 26 des Bauteils abstützbar ist bzw. abgestützt wird. Ferner umfasst die Vorrichtung 10 einen translatorisch relativ zu dem Mundstück 28 bewegbaren Stempel 34, an welchem der Nagel 16 zumindest mittelbar abgestützt wird. Mittels des Stempels 34 wird der Nagel 16 in die Bauteile 12 und 14 eingetrieben, indem der Stempel 34 und mittels dieses der Nagel 16 auf die Oberfläche 26 zubewegt, d.h. in Richtung der Oberfläche 26 bewegt werden.The device 10 includes a mouthpiece 28 , which has an end area 30th with one face 32 has which when joining the components 12 and 14th on the device 10 surface facing when joining 26th of the component can be or is supported. The device further comprises 10 one translationally relative to the mouthpiece 28 movable stamp 34 on which the nail 16 is supported at least indirectly. By means of the stamp 34 becomes the nail 16 in the components 12 and 14th driven by the stamp 34 and by means of this the nail 16 on the surface 26th moved towards the surface 26th be moved.

Um nun die Bauteile 12 und 14 besonders prozesssicher fügen zu können, verjüngt sich der an der Stirnseite 32 endende Endbereich 30 zur Stirnseite 32 hin. Dabei endet die Verjüngung des Endbereichs 30 erst an der Stirnseite 32 und nicht etwa vorher.To now the components 12 and 14th to be able to join with particular process reliability, the one tapers on the front side 32 ending end area 30th to the front 32 down. The tapering of the end area ends 30th only at the front 32 and not before.

Um die Bauteile 12 und 14 beispielsweise besonders robust und prozesssicher fügen zu können und somit die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einem Durchschlag oder zu einem Kopfüberstand kommt, besonders gering zu halten, ist im Rahmen eines mittels der Vorrichtung 10 durchführbaren Verfahrens zum Fügen der Bauteile 12 und 14 vorgesehen, dass mittels einer Erfassungseinrichtung ein Weg, den der Nagel 16 beim Fügen relativ zu wenigstens einem der Bauteile 12 und 14 zurücklegt, erfasst wird, wobei die Vorrichtung 10 in Abhängigkeit von dem erfassten Weg betrieben wird. Der Weg wird auch als Fügeweg bezeichnet, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Nagel 16 mittels der Vorrichtung 10 in Abhängigkeit von dem erfassten Fügeweg bewegt wird. Somit erfolgt beispielsweise eine Regelung oder eine Steuerung bzw. eine Überwachung des Fügeprozesses auf Basis des Fügewegs.To the components 12 and 14th For example, to be able to join particularly robustly and reliably and thus to keep the probability of a breakdown or a head overhang particularly low, is within the scope of a means of the device 10 feasible method for joining the components 12 and 14th provided that by means of a detection device a path that the nail 16 when joining relative to at least one of the components 12 and 14th travels, is detected, the device 10 is operated depending on the recorded path. The path is also referred to as a joining path, whereby it is preferably provided that the nail 16 by means of the device 10 is moved depending on the detected joining path. Thus, for example, regulation or control or monitoring of the joining process takes place on the basis of the joining path.

Zum Erfassen des Fügewegs umfasst die Erfassungseinrichtung beispielsweise wenigstens ein Erfassungselement, welches beispielsweise als Sensor, insbesondere als berührungsempfindlicher bzw. als berührender Sensor, ausgebildet ist. Insbesondere kann das Erfassungselement als sogenannter Taster oder Wegtaster ausgebildet sein. Hierbei umfasst das Erfassungselement beispielsweise ein Gehäuse und einen filigranen Taststab, welcher beispielsweise in engen Grenzen relativ zu dem Gehäuse bewegbar ist.To detect the joining path, the detection device comprises, for example, at least one detection element, which is designed, for example, as a sensor, in particular as a touch-sensitive or a touching sensor. In particular, the detection element can be designed as a so-called button or path button. In this case, the detection element comprises, for example, a housing and a filigree probe rod which, for example, can be moved relative to the housing within narrow limits.

Die Erfassung bzw. Messung des Fügewegs erfolgt beispielsweise auf Basis wenigstens eines ersten Messpunkts, welcher auf der Oberfläche 26 positioniert wird bzw. ist. Ferner ist es denkbar, dass der Fügeweg in Abhängigkeit von wenigstens einem zweiten Messpunkt erfasst wird, wobei sich der zweite Messpunkt beispielsweise mit dem Nagel 16 mitbewegt und dabei insbesondere auf den Nagel 16 oder auf einem sich beim Fügen mit dem Nagel 16 mitbewegenden Bauelement der Vorrichtung 10 positioniert wird. Da nun der Endbereich 30 sich verjüngend ausgestaltet ist, kann der erste Messpunkt besonders nah an dem Nagel 16 bzw. an der Fügestelle 18 angeordnet werden, sodass der Fügeweg besonders prozesssicher und präzise erfasst werden kann. In der Folge kann der Fügeprozess besonders prozesssicher durchgeführt werden.The detection or measurement of the joining path takes place, for example, on the basis of at least one first measuring point, which is on the surface 26th is or is positioned. It is also conceivable that the joining path is recorded as a function of at least one second measuring point, the second measuring point being, for example, with the nail 16 moved along and especially on the nail 16 or on one while joining with the nail 16 moving component of the device 10 is positioned. Now there is the end area 30th is designed to be tapered, the first measuring point can be particularly close to the nail 16 or at the joint 18th can be arranged so that the joining path can be recorded particularly reliably and precisely. As a result, the joining process can be carried out particularly reliably.

Beispielsweise kommt der zuvor beschriebene Taststab an dem ersten Messpunkt in Kontakt mit der Oberfläche 26. Da sich nun der Endbereich 30 verjüngt, können der erste Messpunkt und somit der Taststab besonders nahe an der Fügestelle 18 bzw. an den Nagel 16 angeordnet werden. Beim Eintreiben des Nagels 16 erfolgt beispielsweise eine Relativbewegung zwischen den Messpunkten. Da der erste Messpunkt nun besonders nahe an der Fügestelle 18 auf der Oberfläche 26 angeordnet ist, kann der Fügeweg besonders präzise erfasst werden.
Aus 1 und 2 ist besonders gut erkennbar, dass es insbesondere im Bereich der Fügestelle 18 zu einer Verformung der Bauteile 12 und 14 kommen kann, da beim Eintreiben des Nagels 16 in die Bauteile 12 und 14 eine hohe Kraft auf die Bauteile 12 und 14 wirkt. Diese Verformung hängt insbesondere von der Steifigkeit der Bauteile 12 und 14 ab und wird auch als Trichterbildung bezeichnet, da die Bauteile 12 und 14 zumindest im Bereich der Fügestelle 18 zumindest vorübergehend infolge der Umformung trichterförmig sind. Aufgrund dieser Trichterbildung ist es vorteilhaft, den ersten Messpunkt so nah wie möglich an dem Nagel 16 und somit an der Fügestelle 18 anzuordnen. Durch die Möglichkeit, den ersten Messpunkt besonders nahe an der Fügestelle 18 anordnen zu können, kann der erste Messpunkt beispielsweise im Bereich der Trichterbildung angeordnet werden, sodass die Erfassung des Fügewegs nicht durch die Trichterbildung beeinträchtigt wird.For example, the probe rod described above comes into contact with the surface at the first measuring point 26th . There is now the end area 30th tapered, the first measuring point and thus the probe rod can be particularly close to the joint 18th or on the nail 16 to be ordered. When driving the nail 16 there is, for example, a relative movement between the measuring points. Because the first measuring point is now particularly close to the joint 18th on the surface 26th is arranged, the joining path can be recorded particularly precisely.
Out 1 and 2 it is particularly easy to see that it is particularly in the area of the joint 18th deformation of the components 12 and 14th can come because when driving the nail 16 in the components 12 and 14th a high force on the components 12 and 14th works. This deformation depends in particular on the rigidity of the components 12 and 14th and is also referred to as funnel formation because the components 12 and 14th at least in the area of the joint 18th are at least temporarily funnel-shaped as a result of the deformation. Because of this funnel formation, it is advantageous to place the first measuring point as close as possible to the nail 16 and thus at the joint 18th to arrange. With the option of having the first measuring point particularly close to the joint 18th To be able to arrange, the first measuring point can for example be arranged in the area of the funnel formation so that the detection of the joining path is not impaired by the funnel formation.

Wird beispielsweise mittels der Erfassungseinrichtung auf die beschriebene Weise erfasst, dass der Fügeweg einen vorgebbaren Wert erreicht, so wird die beispielsweise als Roboter ausgebildete oder wenigstens einen Roboter umfassende Vorrichtung 10 abgeschaltet bzw. das Eintreiben des Nagels 16 und somit der Fügeprozess werden gestoppt. Dadurch unterbleibt eine weitere Bewegung des Nagels 16, sodass dieser in einer vorteilhaften Lage, in der es weder zu einem Durchschlag noch zu einem Kopfüberstand gekommen ist, zum Stehen kommt.If, for example, it is detected by means of the detection device in the manner described that the joining path has reached a predeterminable value, the device, which is designed as a robot or includes at least one robot, is used 10 switched off or driving in the nail 16 and thus the joining process is stopped. This prevents further movement of the nail 16 so that it comes to a standstill in an advantageous position in which there was neither a breakdown nor a head overhang.

Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen berührenden Messung des Fügewegs ist eine berührungslose Messung denkbar. Hierzu kommt beispielsweise als Erfassungselement ein berührungsloser Sensor, insbesondere ein optischer Sensor, zum Einsatz. Als ein solcher berührungsloser Sensor kommt beispielsweise ein Lasersensor zum Einsatz, sodass eine Lasermessung des Fügewegs erfolgt. Auch hierbei geschieht die Messung des Fügewegs vorzugsweise auf Basis des ersten Messpunkts und somit besonders nahe am Nagel 16.As an alternative or in addition to such a contact measurement of the joining path, a contactless measurement is conceivable. For example, a contactless sensor, in particular an optical sensor, is used as the detection element. A laser sensor, for example, is used as such a contactless sensor, so that a laser measurement of the joining path takes place. Here, too, the joining path is preferably measured on the basis of the first measuring point and therefore particularly close to the nail 16 .

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Fügen der Bauteile 12 und 14. Dabei umfasst die Vorrichtung 10 eine als Roboter 36 ausgebildete Bewegungseinrichtung, wobei das Mundstück 28 und der Stempel 34 beispielsweise ein Setzwerkzeug 38 bilden bzw. Bestandteile des Setzwerkzeugs 38 sind. Mittels des Roboters 36 wird das Setzwerkzeug 38 relativ zu den Bauteilen 12 und 14 bewegt. Über das Setzwerkzeug 38 wird der Nagel 16 mittels des Roboters 36 in die Bauteile 12 und 14 eingetrieben. Wie in Bezug auf 1 und 2 geschildert, ist der Nagel 16 zumindest mittelbar ab dem Stempel 34 abgestützt und wird mittels des Stempels 34 in die Bauteile 12 und 14 eingetrieben, indem der Stempel 34 beispielsweise mittels des Roboters 36 bewegt und dabei insbesondere in Richtung der Oberfläche 26 bewegt wird. 3 shows a schematic representation of a method for joining the components 12 and 14th . The device includes 10 one as a robot 36 trained movement device, wherein the mouthpiece 28 and the stamp 34 for example a setting tool 38 form or components of the setting tool 38 are. By means of the robot 36 becomes the setting tool 38 relative to the components 12 and 14th emotional. Via the setting tool 38 becomes the nail 16 by means of the robot 36 in the components 12 and 14th driven in. As in relation to 1 and 2 portrayed is the nail 16 at least indirectly from the stamp 34 and is supported by means of the stamp 34 in the components 12 and 14th driven by the stamp 34 for example by means of the robot 36 moves and especially in the direction of the surface 26th is moved.

Im Rahmen des in 3 veranschaulichten Verfahrens wird das Mundstück 28 mittels des Roboters 36 in Stützanlage mit der Oberfläche 26 bewegt, sodass die Stirnseite 32 des Endbereichs 30 des Mundstücks 28 an der Oberfläche 26 abgestützt wird. Durch Eintreiben des Nagels 16 in die Bauteile 12 und 14 werden die Bauteile 12 und 14 gefügt, indem mittels des Roboters 36 der Stempel 34 und der Nagel 16 translatorisch relativ zu dem Mundstück 28 in Richtung der Oberfläche 26 bewegt, d.h. auf die Oberfläche 26 zubewegt werden. Dabei ist es im Rahmen der Verfahrens vorgesehen, dass das Bewegen des Mundstücks 28 in Stützanlage mit der Oberfläche 26 und das Bewegen des Stempels 34 in Richtung der Oberfläche 26 in einem einzigen Hub des Roboters 36 erfolgen, welcher im Zuge des Hubs zumindest teilweise auf die Oberfläche 26 zubewegt wird. Beispielsweis ist das Setzwerkzeug 38 an einem Endeffektor des Roboters 36 gehalten. Im Rahmen des genannten Hubs wird der Endeffektor auf die Oberfläche 26 zubewegt, d.h. in Richtung der Oberfläche 26 bewegt. Hierdurch werden auch das Mundstück 28 und der Stempel 34 auf die Oberfläche 26 zubewegt.As part of the in 3 illustrated method is the mouthpiece 28 by means of the robot 36 in support system with the surface 26th moved so that the face 32 of the end area 30th of the mouthpiece 28 on the surface 26th is supported. By driving the nail in 16 in the components 12 and 14th are the components 12 and 14th joined by means of the robot 36 The Stamp 34 and the nail 16 translationally relative to the mouthpiece 28 towards the surface 26th moved, ie on the surface 26th to be moved. It is provided within the scope of the method that moving the mouthpiece 28 in support system with the surface 26th and moving the punch 34 towards the surface 26th in a single stroke of the robot 36 take place, which in the course of the stroke at least partially on the surface 26th is moved. An example is the setting tool 38 at an end effector of the robot 36 held. As part of the said stroke, the end effector is applied to the surface 26th moved towards the surface 26th emotional. This will also make the mouthpiece 28 and the stamp 34 on the surface 26th moved towards.

Dabei kann beispielsweise zunächst das Mundstück über die Stirnseite 32 in Stützanlage mit der Oberfläche 26 kommen, bevor der Nagel 16 in die Oberfläche eingetrieben wird. Zeitlich nachdem die Stirnseite 32 in Stützeinlage mit der Oberfläche 26 gekommen ist, wird der Nagel 16 in die Bauteile 12 und 14 eingetrieben, indem der Endeffektor weiter in Richtung der Oberfläche 26 bewegt wird. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Roboter 36 bzw. der Endeffektor nach einem Zeitpunkt, zu welchem die Stirnseite 32 in Stützanlage mit der Oberfläche 26 kommt, und vor dem eigentlichen Eintreiben des Nagels 16 in die Bauteile 12 und 14 nicht angehalten, sondern einfach weiterbewegt wird, um dadurch den Nagel - nachdem die Stirnseite 32 in Stützanlage mit der Oberfläche 26 gekommen ist - im Zuge des Hubs in die Bauteile 12 und 14 einzutreiben.In this case, for example, the mouthpiece can initially be placed over the face 32 in support system with the surface 26th come before the nail 16 is driven into the surface. In time after the front side 32 in support insert with the surface 26th came, the nail will 16 in the components 12 and 14th driven in by moving the end effector further towards the surface 26th is moved. It is preferably provided that the robot 36 or the end effector according to a point in time at which the end face 32 in support system with the surface 26th comes, and before actually driving the nail 16 in the components 12 and 14th not stopped, but simply moved on, thereby removing the nail - after the face 32 in support system with the surface 26th has come - in the course of the hub in the components 12 and 14th to collect.

Das zuvor genannte Erfassungselement zum Erfassen des Fügewegs ist in 3 schematisch dargestellt und mit 40 bezeichnet. Das Erfassungselement 40 ist dabei in das Setzwerkzeug 38 integriert, sodass eine interne bzw. werkzeuginterne Messung des Fügewegs durchgeführt wird. In 3 sind unterschiedliche Werte des Fügewegs mit x₁, x₂, x₃, x₄ und x₅ bezeichnet.The aforementioned detection element for detecting the joining path is shown in FIG 3 shown schematically and denoted by 40. The capture element 40 is in the setting tool 38 integrated so that an internal or tool-internal measurement of the joining path is carried out. In 3 different values of the joining path are designated with x ₁ , x ₂ , x ₃ , x ₄ and x ₅ .

Nachdem die Stirnseite 32 in Stützanlage mit der Oberfläche 26 gekommen ist, unterbleibt eine weitere Bewegung des Mundstücks 28 in Richtung der Oberfläche 26. Da jedoch der Stempel 34 mittels des Roboters 36 in Richtung der Oberfläche 26 weiterbewegt wird, um dadurch den Nagel 16 in die Bauteile 12 und 14 einzutreiben, wird der Roboter 36, insbesondere der Endeffektor, weiter in Richtung der Oberfläche 26 bewegt, sodass es zu einer Relativbewegung zwischen dem Roboter 36, insbesondere dem Endeffektor, und dem Mundstück 28 kommt. Insbesondere kommt es zu einer Relativbewegung zwischen sich mit dem Nagel 16 mitbewegenden Bauelementen und dem Mundstück 28, wobei es sich bei diesen Bauelementen um Bauelemente der Vorrichtung 10 handeln kann. Beispielsweise ist der Stempel 34 ein solches, sich mit dem Nagel 16 mitbewegendes Bauelement. Diese Relativbewegung wird zum Erfassen des Fügewegs mittels des Erfassungselements 40 genutzt. Infolge der Relativbewegung kommt es zu einem Relativweg, um welchen der Roboter 36 und mit diesem der Stempel 34 und somit der Nagel 16 relativ zum Mundstück 28 bewegt werden. Dieser Relativweg wird mittels des Erfassungselements 40 erfasst.After the end face 32 in support system with the surface 26th no further movement of the mouthpiece occurs 28 towards the surface 26th . But there the stamp 34 by means of the robot 36 towards the surface 26th is moved to thereby the nail 16 in the components 12 and 14th drive in, the robot will 36 , especially the end effector, further towards the surface 26th moves so that there is relative movement between the robot 36 , especially the end effector, and the mouthpiece 28 comes. In particular, there is a relative movement between them and the nail 16 moving components and the mouthpiece 28 , these components being components of the device 10 can act. For example, the stamp is 34 one such to deal with the nail 16 moving component. This relative movement is used to detect the joining path by means of the detection element 40 used. As a result of the relative movement, there is a relative path by which the robot 36 and with this the stamp 34 and thus the nail 16 relative to the mouthpiece 28 be moved. This relative path is determined by means of the detection element 40 detected.

Da sich nun der Endbereich 30 verjüngt und somit über die Stirnseite 32 im Bereich der Trichterbildung auf der Oberfläche 26 abgestützt ist, entspricht der erfasste Relativweg dem tatsächlichen Fügeweg, um welchen der Nagel 16 beim Eintreiben in die Bauteile 12 und 14 bewegt wird. Somit wird der Fügeweg mittels des Erfassungselements 40 erfasst, wobei die Trichterbildung die Erfassung des Fügewegs nicht beeinträchtig. Erreicht der Relativweg bzw. der Fügeweg den vorgebbaren Wert, so wird die durch den Roboter 36 bewirkte Bewegung des Stempels 34 gestoppt, wodurch auch die Bewegung des Nagels 16 relativ zu den Bauteilen 12 und 14 gestoppt wird. Dann weist der Nagel 16 eine vorteilhafte Lage auf, in welcher der Kopf 24 auf der Oberfläche 26 aufliegt.There is now the end area 30th tapered and thus over the front side 32 in the area of the funnel formation on the surface 26th is supported, the detected relative path corresponds to the actual joining path by which the nail 16 when driving into the components 12 and 14th is moved. Thus, the joining path is determined by means of the detection element 40 detected, whereby the funnel formation does not impair the detection of the joining path. If the relative path or the joining path reaches the value that can be specified, the robot 36 caused movement of the punch 34 stopped, also reducing the movement of the nail 16 relative to the components 12 and 14th is stopped. Then the nail points 16 an advantageous position in which the head 24 on the surface 26th rests.

Das Setzwerkzeug 38 wird beispielsweise entlang einer Bewegungsrichtung mittels des Roboters 36 auf die Oberfläche 26 zubewegt. Vorzugsweise ist das Mundstück 28 als vorauseilendes bzw. vorauslaufendes Mundstück ausgebildet, sodass das Mundstück 28 als vorauseilender oder vorauslaufender Niederhalter verwendet wird. Dabei kommt das Mundstück 28 in Stützanlage mit der Oberfläche 26, bevor der Nagel 16 in die Bauteile 12 und 14 eingetrieben wird. Werden die Bauteile 12 und 14 beispielsweise mittels eines zwischen den Bauteilen 12 und 14 angeordneten Klebers verklebt, so können die Bauteile mittels des vorauslaufenden Niederhalters vor dem eigentlichen Eintreiben des Nagels 16 zusammengepresst werden, sodass der Kleber, welcher auch als Klebstoff bezeichnet wird, zwischen den Bauteilen 12 und 14 verpresst wird. Dadurch kommen die Bauteile 12 und 14 in eine vorteilhafte Position, in welcher sie mittels des Nagels 16 gefügt werden. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Mundstück 28, insbesondere mittels des Roboters 36, in Stützanlage mit der Oberfläche 26 gehalten und insbesondere gegen die Oberfläche 26 gedrückt wird, während der Nagel 16 in die Bauteile 12 und 14 eingetrieben wird. Dadurch könne unerwünschte Relativbewegungen zwischen den Bauteilen 12 und 14 beim Eintreiben des Nagels 16 vermieden werden.The setting tool 38 is for example along a direction of movement by means of the robot 36 on the surface 26th moved towards. Preferably the mouthpiece is 28 designed as a leading or leading mouthpiece, so that the mouthpiece 28 is used as a leading or leading hold-down device. This is where the mouthpiece comes in 28 in support system with the surface 26th before the nail 16 in the components 12 and 14th is driven. Will the components 12 and 14th for example by means of an between the components 12 and 14th arranged adhesive is glued, so the components can by means of the leading hold-down before the actual driving of the nail 16 are pressed together so that the adhesive, which is also known as glue, between the components 12 and 14th is pressed. This is how the components come 12 and 14th in an advantageous position in which you can use the nail 16 be joined. It is preferably provided that the mouthpiece 28 , in particular by means of the robot 36 , in support of the surface 26th held and especially against the surface 26th is pressed while the nail 16 in the components 12 and 14th is driven. This can cause undesirable relative movements between the components 12 and 14th when driving the nail 16 be avoided.

4 zeigt das Verfahren gemäß 3, wobei die Bauteile 12 und 14 gemäß 4 eine höhere Steifigkeit als gemäß 3 aufweisen. Aufgrund dieser höheren Steifigkeit kommt es bei dem Verfahren gemäß 4 nicht oder nur geringfügig zu der Trichterbildung. 4th shows the method according to 3 , with the components 12 and 14th according to 4th a higher rigidity than according to 3 exhibit. Because of this higher rigidity, the method according to FIG 4th not or only slightly to the funnel formation.

Da der Endbereich 30 sich verjüngend ausgebildet ist, wird der Fügeweg auch bei der Trichterbildung zumindest auf Basis des ersten Messpunkts ermittelt, welcher besonders nahe an der Fügestelle 18 angeordnet ist. Insbesondere ist der erste Messpunkt im Bereich der Trichterbildung angeordnet, sodass die Trichterbildung die Erfassung des Fügewegs nicht beeinträchtigt. Der erste Messpunkt ist beispielsweise in einem Kontaktbereich angeordnet, in welchem die Stirnseite 32 an der Oberfläche 26 abgestützt wird. Beispielsweise wird der erste Messpunkt bei dem in 3 und 4 veranschaulichten Verfahren durch die Stirnseite 32 gebildet, welche auf der Oberfläche 26 abgestützt wird. Der zweite Messpunkt ist beispielsweise an dem Nagel 16 und/oder an einem sich beim Eintreiben des Nagels 16 mit dem Nagel 16 mitbewegenden Bauelement der Vorrichtung 10, insbesondere an dem Stempel 34, angeordnet Somit kommt es beim Eintreiben des Nagels 16 zu einer Relativbewegung zwischen den Messpunkten, sodass sich die Messpunkte um den zuvor beschriebenen Relativweg relativ zueinander bewegen. Dieser Relativweg wird auf die beschriebene Weise erfasst, wobei der Relativweg dem Fügeweg zumindest im Wesentlichen entspricht.Because the end area 30th is designed to be tapered, the joining path is also determined when the funnel is formed, at least on the basis of the first measuring point, which is particularly close to the joint 18th is arranged. In particular, the first measuring point is arranged in the area of the funnel formation, so that the funnel formation does not impair the detection of the joining path. The first measuring point is arranged, for example, in a contact area in which the end face 32 on the surface 26th is supported. For example, the first measurement point for the in 3 and 4th illustrated method through the face 32 which formed on the surface 26th is supported. The second measuring point is on the nail, for example 16 and / or on one driving the nail 16 with the nail 16 moving component of the device 10 , especially on the stamp 34 , arranged Thus it occurs when driving the nail 16 to a relative movement between the measuring points, so that the measuring points move relative to one another by the previously described relative path. This relative path is recorded in the manner described, the relative path at least essentially corresponding to the joining path.

Da die Vorrichtung 10, insbesondere der Roboter 36, in Abhängigkeit von dem Fügeweg betrieben, insbesondere geregelt oder gesteuert, wird, und da der Fügeweg besonders präzise erfasst werden kann, kann der Fügeprozess besonders prozesssicher durchgeführt werden.As the device 10 , especially the robot 36 , is operated, in particular regulated or controlled, as a function of the joining path, and since the joining path can be recorded particularly precisely, the joining process can be carried out particularly reliably.

Claims

Method for joining at least two components (12, 14), in which the components (12, 14) are joined by means of at least one nail (16) which is driven in by means of a device (10) which has: a mouthpiece (28) which has an end region (30) with an end face (32) which during joining can be supported on a surface (26) of one of the components (12, 14) facing the device (10) during joining; and - a punch (34) that can be moved translationally relative to the mouthpiece (28) for driving the nail (16) into the components (12, 14), the end region (30) ending at the end face (32) extending towards the end face ( 32) tapers so that the bearing surface of the end face (32) on the surface (26) is as small as possible and is as close as possible to a head (24) of the nail (16), characterized in that a path that the nail (16) covered during driving, is detected using at least one measuring point, the measuring point being in a contact area in which the end face (32) is supported on the surface (26).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the tapering of the end region (30) ends at the end face (32).

Method for joining at least two components (12, 14) by means of a device (10) having a mouthpiece (28) and a stamp (34) movable in translation relative to the mouthpiece (28), with the following steps: - By means of a movement device (36) of the device (10): moving the mouthpiece (28) of the device in support system with a surface (26) of one of the components (12, 14) facing the device (10) during joining, so that an end face (32) of an end region (30) the mouthpiece (28) is supported on the surface (26); - Joining of the components (12, 14) by driving a nail (16) into the components (12, 14) by means of the movement device (36) of the stamp (34) on which the nail (16) is supported, translationally relative to the mouthpiece (28) is moved towards the surface (26), moving the mouthpiece (28) in support of the surface (26) and moving the punch (34) towards the surface (26) in a single stroke the movement device (36), which is moved at least partially towards the surface (26) in the course of the stroke, characterized in that the mouthpiece (28) has an end region (30) with an end face (32) which, when joined, is at a of the device (10) when joining the surface (26) facing one of the components (12, 14) is supported, the end region (30) ending at the end face (32) tapers towards the end face (32) so that the bearing surface the end face (32) on the surface (26) is as small as possible and is as close as possible to a head (24) of the nail (16).

Procedure according to Claim 3 , characterized in that first the mouthpiece (28) is moved into support contact with the surface (26) and then the nail (16) is driven into the components (12, 14).

Procedure according to Claim 4 , characterized in that when the nail (16) is driven in, a spring device, via which the mouthpiece (28) is at least indirectly supported on the punch (34), is compressed.

Method according to one of the Claims 3 to 5 , characterized in that the mouthpiece (28) is held in support contact with the surface (26) by means of the movement device (36) while the nail (16) is driven into the components (12, 14).