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Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind, wie in der
EP 1 269 029 B1 beschrieben, ein Verfahren zum Setzen eines Blindniets bekannt. Der Blindniet besteht aus einem eine Sollbruchstelle aufweisenden Nietdorn, einem Nietkopf, einem becher- oder hülsenförmig ausgebildeten Nietschaft, einem auf der Sollbruchstellenseite des Nietdorns befindlichen Stangenkopf und einem Nietkopfkragen zur Anlage an ein Werkstück. Das Setzen des Blindniets erfolgt mittels einer dafür geeigneten Vorrichtung, durch welche die auf den Nietdorn in Setzrichtung wirkenden Kräfte der Vorrichtung in Richtung und entlang der Nietdornmittelachse geleitet werden, so dass der angetriebene Blindniet nietschaftseitig voran ein oder mehrere zu verbindende Werkstücke bis zum Anschlag durchbohrt, um dann im nächsten Verfahrensschritt bei gleichzeitiger Gegenhaltung des Nietkopfes den Nietdorn entgegen der Setzrichtung zu ziehen, wobei sich bis zur Abtrennung des Nietdorns aufgrund der Überschreitung der für die Sollbruchstelle vorgegebenen Kraft auf der dem Nietkopf gegenüberliegenden Seite des Nietschaftes eine verbindungsschaffende Aufweitung bildet.
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Des Weiteren wird in der
DE 10 2016 210 115 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung eines Faserverbundbauteils beschrieben. Ein erstes Bauteil, welches einen Faserverbundwerkstoff enthält, wird in einem Überlappstoß mit einem zweiten Bauteil positioniert. Durch Laserstrahlbohren wird ein gemeinsames Durchgangsloch zumindest in dem ersten Bauteil erzeugt. Ein Niet wird in das Durchgangsloch eingesetzt. Der Niet wird mit dem ersten und mit dem zweiten Bauteil befestigt.
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Aus der
DE 41 14377 A1 ist ein Handgerät zum Setzen eines selbstbohrenden Blindnietbefestigers bekannt, der eine Antriebsvorrichtung und ein an diese ankuppelbares Gehäuse umfasst.
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Aus der
WO 2015107350 A1 ist ein Verfahren zum Einsetzen eines Niets in ein Werkstück bekannt. Der Niet wird beim Kontakt zum Werkstück relativ zum Werkstück um seine Längsachse gedreht. Die Geschwindigkeit dieser Drehung oder die Geschwindigkeit der Bewegung entlang der Längsachse des Niets wird mindestens einmal geändert, bevor das Eintreiben des Niets in das Werkstück abgeschlossen ist.
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Die
DE 10 2017 114 560 A1 offenbart einen Niet mit einem im Wesentlichen zylindrischen oder konischen Schaft und einem Kopf, der auf der zum Schaft hin befindlichen Oberfläche des Kopfes eine Beschichtung mit thermoplastischem Material aufweist, und die restliche Oberfläche des Niets im Wesentlichen frei von einer Beschichtung mit thermoplastischem Material ist.
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Die
DE 10 2021 121 084 A1 beschreibt eine Fügewerkzeugeinheit mit einem Niederhalter und einem linear bewegbaren Werkzeug und einem Werkzeuggegenelement, wobei der Niederhalter und das Werkzeuggegenelement sich gegenüberliegend vorhanden sind. Der Niederhalter weist ein Lichtleitungssystem auf, das einen Lichtstrahl auf die Fügestelle des Werkstücks leitet. Das Lichtleitungssystem ist derart am Niederhalter angeordnet, dass der Lichtstrahl ausschließlich in einem Winkel größer 0° zu einer Bewegungsachse des linear bewegbaren Werkzeugs auf die Fügestelle einstrahlt.
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Aus der
DE 11 2007 001 331 B4 ist ein Verfahren zum Verbinden von Elementen bekannt, welches das Verbessern der Formbarkeit mindestens eines Abschnitts mindestens eines der Elemente unter Verwendung eines Lasers umfasst. Das Verbinden der Elemente erfolgt unter Verwendung eines selbstdurchstoßenden Niets, wobei die Laserstrahlerzeugungseinrichtung in einem Abstand von den zu verbindenden Elementen angeordnet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Anordnung und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Fügen von Bauteilen anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung zum Fügen von Bauteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 6.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Anordnung zum Fügen von Bauteilen mittels mindestens eines Fügeelementes weist eine Fügevorrichtung auf. Die Fügevorrichtung weist ein aktorisch angetriebenes Fügewerkzeug auf, welches ausgebildet ist zum Eintreiben des Fügeelementes an einer Fügestelle in die zu fügenden Bauteile, d. h. insbesondere in ein Bauteilmaterial der zu fügenden Bauteile. Des Weiteren weist die Fügevorrichtung eine Laserstrahlerwärmungsvorrichtung oder Plasmastrahlerwärmungsvorrichtung auf, welche ausgebildet ist zum Erwärmen der Fügestelle vor dem Eintreiben des Fügeelementes.
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In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Fügen von Bauteilen mittels dieser Anordnung wird die Fügestelle mittels der Laserstrahlerwärmungsvorrichtung oder Plasmastrahlerwärmungsvorrichtung erwärmt und anschließend wird das Fügeelement mittels des Fügewerkzeugs an der Fügestelle in die zu fügenden Bauteile eingetrieben, d. h. insbesondere in das erwärmte Bauteilmaterial der zu fügenden Bauteile eingetrieben.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht insbesondere ein automatisiertes Fügen von Bauteilen.
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Durch das Eintreiben des Fügeelementes ist es nicht erforderlich, zunächst ein Loch in die Bauteile einzubringen, diese danach aufwändig exakt übereinander zu positionieren, so dass sich die Löcher in den Bauteilen überdecken, und dann das Fügeelement in die Löcher einzuführen.
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Durch das erfindungsgemäße Erwärmen der Fügestelle und somit des Bauteilmaterials wird das Bauteilmaterial duktiler und somit umformbarer. Dadurch wird das darauf folgende Eintreiben des Fügeelementes erheblich erleichtert. Beispielsweise wird es dadurch auch ermöglicht, Bauteile aus höherfestem, insbesondere hochfestem oder höchstfestem, Material, auf die beschriebene Weise zu fügen. Beispielsweise können Bauteile aus höchstfestem Stahl und/oder Bauteile aus sprödem Aluminiumdruckguss auf die beschriebene Weise gefügt werden. Bei dem spröden Aluminiumdruckguss bestünde bei einem Eintreiben des Fügeelementes in das kalte Material die Gefahr von Abplatzungen am Bauteil. Auch hier hat die Erwärmung einen positiven Einfluss auf die Umformeigenschaften, so dass diese Gefahr vermieden oder zumindest erheblich reduziert wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht somit insbesondere das Fügen von Bauteilen aus Materialien, die im kalten Zustand, d. h. insbesondere bei Raumtemperatur, aufgrund physikalischer Grenzen bei einer Anlagetechnik und beim verwendeten Fügeelement nicht mittels Eintreiben des Fügeelementes gefügt werden können, so dass stets vor dem Fügen das Einbringen eines Lochs für das Fügeelement in das jeweilige Bauteil, das exakte Positionieren der Löcher der Bauteile übereinander und das Einführen des Fügeelementes in die Löcher erforderlich wäre. Dies ist jedoch insbesondere im Fahrzeugbau zu aufwändig und kostenintensiv.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird dies vermieden, so dass die erfindungsgemäße Lösung sich insbesondere zum einseitigen Fügen von Bauteilen im Fahrzeugkarosseriebau eignet, insbesondere zum Fügen von artfremden Verbindungen, beispielsweise zum Fügen eines Bauteils aus Stahl und eines Bauteils aus Aluminium. Dies wird auch als Mischbau bezeichnet.
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Dabei ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung das Fügen von Bauteilen aus höherfesten Materialien und somit das Erschließen neuer Leichtbaupotentiale. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden insbesondere Anpassungen, Veränderungen und Umkonstruktionen von Bauteilen vermieden, die bisher nicht einseitig gefügt werden konnten und daher geändert werden mussten, um andere Fügeverfahren zu ermöglichen. Solche Anpassungen, Veränderungen und Umkonstruktionen von Bauteilen sind nachteilig hinsichtlich der Anforderungen an den Leichtbau und somit nachteilig hinsichtlich eines Fahrzeuggewichts, und zudem nachteilig hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit. Die mittels der erfindungsgemäßen Lösung ermöglichte Erhöhung des realisierbaren Leichtbaus ermöglicht eine Gewichtsreduktion und somit eine Reduktion eines Energieverbrauchs des Fahrzeugs.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht insbesondere
- - das einseitige Fügen der Bauteile,
- - das Fügen ins Volle, d. h. das Eintreiben des Fügeelementes und somit das Vermeiden des Einbringens eines Vorlochs für das Fügeelement,
- - ausschließlich lineare Bewegungen während des Fügens und somit das Vermeiden überlagerter Drehbewegungen, wie dies beispielsweise beim Schrauben erfolgen würde, und somit eine Komplexitätsreduktion in der Anlagentechnik,
- - vorteilhafterweise ein Heranziehen der zu fügenden Bauteile aneinander, um Spalte zwischen den Bauteilen zu vermeiden, insbesondere durch die im Folgenden beschriebene Verwendung eines Blindniets als Fügeelement,
- - das Fügen von höherfesten oder höchstfesten Stählen von beispielsweise größer als 600MPa sowie
- - das Fügen von sprödem Guss, welcher beispielsweise einen Biegewinkel von kleiner als 60° aufweist, d. h. insbesondere das Fügen von spröden Aluminium-Druckgusslegierungen.
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Für die erfindungsgemäße Lösung ist zudem keine Lärmschutzkabine erforderlich, welche für einige aus dem Stand der Technik bekannte Fügeverfahren erforderlich ist. Dadurch wird eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erreicht, denn eine solche Lärmschutzkabine ist mit hohen Kosten verbunden und verringert zudem eine Flexibilität einer Gestaltung einer Fertigungshalle im Fahrzeugbau.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine Vergrößerung des Verfahrensbereichs, da nun auch Bauteile auf die beschriebene Weise einseitig gefügt werden können, bei denen dies bisher nicht oder nur mit wesentlich größerem Aufwand möglich war.
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Wie bereits erwähnt, ist das mindestens eine Fügeelement insbesondere als ein Blindniet ausgebildet, wobei ein Nietdornkopf eines Nietdorns des Blindnietes spitz ausgebildet ist. D. h. dasjenige Ende des Nietdorns, welches beim Eintreiben in die Bauteile zuerst in diese eindringt, ist als Spitze ausgebildet. Dadurch wird das Eindringen in die Bauteile und somit das Eintreiben des als Blindniet ausgebildeten Fügeelementes erleichtert, da ein geringerer Kraftaufwand erforderlich ist. Zudem wird dadurch eine Richtungsstabilität während des Eintreibens erreicht. Des Weiteren wird dadurch, insbesondere in Verbindung mit dem vorhergehenden Erwärmen des Fügebereichs, eine Deformation der Bauteile verringert.
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Das Fügewerkzeug ist dann insbesondere als eine aktorisch angetriebene Blindnietzange ausgebildet oder weist eine solche aktorisch angetriebene Blindnietzange auf.
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Im Verfahren ist dann insbesondere vorgesehen, dass als Fügeelement der Blindniet an der Fügestelle in die zu fügenden Bauteile eingetrieben wird, wobei der spitze Nietdornkopf von einer Vorderseite bis zu einer Rückseite der Fügestelle durch die zu fügenden Bauteile hindurchgetrieben wird und der Blindniet derart weit eingetrieben wird, bis ein auch als Nietkopf bezeichneter Setzkopf des Blindniets an der Vorderseite der Fügestelle anliegt und anschließend ein an der Rückseite der Fügestelle überstehender Bereich eines auch als Niethülse bezeichneten Nietschaftes des Blindniets durch Ziehen des Nietdorns mittels der Blindnietzange verformt wird. Das Ziehen des Nietdorns mittels der Blindnietzange erfolgt insbesondere bis zu einem Abbrechen eines von der Blindnietzange ergriffenen Abschnitts des Nietdorns an einer im Nietdorn ausgebildeten Sollbruchstelle.
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Die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung ist seitlich neben dem Fügewerkzeug und/oder seitlich neben einer Führung für das Fügewerkzeug angeordnet. Dabei weist die Anordnung, insbesondere die Fügevorrichtung und/oder die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung, insbesondere mindestens einen Umlenkspiegel zum Umlenken eines Laserstrahls der Laserstrahlerwärmungsvorrichtung in Richtung der Fügestelle auf. Die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung weist insbesondere eine Laserquelle und ein Faserkabel zum Führen des Laserstrahls von der Laserquelle zum Umlenkspiegel oder zumindest in Richtung des Umlenkspiegels auf.
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Die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung ist derart angeordnet, dass eine Strahlrichtung des Laserstrahls bis zum Umlenkspiegel, zumindest im Wesentlichen, parallel zu einem Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs verläuft oder, zumindest im Wesentlichen, senkrecht zum Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs verläuft.
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Der Umlenkspiegel ist beispielsweise außerhalb des Fügebewegungsweges des Fügewerkzeugs fest angeordnet und derart ausgerichtet, dass der Laserstrahl in Richtung der Fügestelle umlenkbar ist. Dies betrifft insbesondere die Ausführungsform, bei welcher die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung derart angeordnet ist, dass die Strahlrichtung des Laserstrahls bis zum Umlenkspiegel, zumindest im Wesentlichen, parallel zum Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs verläuft. Bei dieser Ausführungsform ist der Umlenkspiegel somit vorteilhafterweise stationär und örtlich stets gleichbleibend an der Fügevorrichtung angeordnet. Er ist somit insbesondere fest und unbeweglich an der Fügevorrichtung installiert.
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Der Laserstrahl wird bei dieser Ausführungsform seitlich um eine den Fügebewegungsweg definierende Fügeachse und somit seitlich um den Fügebewegungsweg geführt. Er wird mittels des Umlenkspiegels insbesondere schräg in Richtung der Fügestelle umgelenkt. Bei dieser Ausführungsform ist die Fügevorrichtung, insbesondere die Führung für das Fügewerkzeug, beispielsweise etwas breiter als bei einer herkömmlichen Blindnietvorrichtung, da die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung und der Umlenkspiegel seitlich daran angeordnet sind.
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Alternativ ist der Umlenkspiegel beispielsweise derart schwenkbar angeordnet, dass er zum Umlenken des Laserstrahls in Richtung der Fügestelle in den Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs schwenkbar ist und aus dem Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs herausschwenkbar ist. Der Umlenkspiegel ist beispielsweise schwenkbar an einer Seitenwand der Führung für das Fügewerkzeug angeordnet und aus dem Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs heraus in eine Aufnahmeausnehmung in der Seitenwand schwenkbar. Dies betrifft insbesondere die Ausführungsform, bei welcher die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung derart angeordnet ist, dass die Strahlrichtung des Laserstrahls bis zum Umlenkspiegel, zumindest im Wesentlichen, senkrecht zum Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs verläuft. Der Umlenkspiegel ist bei dieser Ausführungsform somit beweglich und, insbesondere durch Schwenken, örtlich veränderbar angeordnet. Dadurch wird es ermöglicht, den Laserstrahl mittels des Umlenkspiegels in die Fügeachse, d. h. in den Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs, hinein umzulenken, so dass er senkrecht auf die Fügestelle auftreffen kann.
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Bei dieser Ausführungsform muss die Fügevorrichtung, insbesondere die Führung für das Fügewerkzeug, nicht breiter sein als eine herkömmliche Blindnietvorrichtung, da die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung beispielsweise separat davon angeordnet sein kann und deren Laserstrahl senkrecht auf die Fügevorrichtung, insbesondere auf die Führung für das Fügewerkzeug und somit auf den Fügebewegungsweg ausgerichtet sein kann. Durch das Schwenken des Umlenkspiegels aus der Aufnahmeausnehmung in der Seitenwand in eine Umlenkposition, insbesondere in die Führung für das Fügewerkzeug hinein, wird der Laserstrahl dann in Richtung der Fügestelle umgelenkt. Aufgrund des schwenkbaren Umlenkspiegels ist der Aufbau dieser Ausführungsform etwas komplexer als bei der oben beschriebenen Ausführungsform mit unbeweglichem Umlenkspiegel.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer Anordnung zum Fügen von Bauteilen,
- 2 schematisch eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittebene II-II in 1,
- 3 schematisch eine Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Anordnung zum Fügen von Bauteilen,
- 4 schematisch eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittebene IV-IV in 3,
- 5 schematisch eine Ausführungsform eines als Blindniet ausgebildeten Fügeelementes, und
- 6 schematisch eine weitere Ausführungsform des als Blindniet ausgebildeten Fügeelementes.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 und 2 sowie 3 und 4 zeigen beispielhaft und stark schematisch vereinfacht zwei Ausführungsformen einer Anordnung 1 zum Fügen von Bauteilen B1, B2 mittels mindestens eines Fügeelementes 2. Dabei zeigen die 1 und 3 die jeweilige Ausführungsform im Längsschnitt und die 2 und 4 zeigen die jeweilige Ausführungsform im Querschnitt an der Schnittebene II-II bzw. IV-IV. Die 5 und 6 zeigen beispielhaft zwei als Blindniet ausgebildete Fügeelemente 2. Das jeweilige mindestens eine Fügeelement 2 und/oder die Bauteile B1, B2 können beispielsweise ebenfalls Bestandteile der Anordnung 1 sein. Beispielsweise ist das erste Bauteil B1 aus Stahl ausgebildet und das zweite Bauteil B2 ist aus Aluminium ausgebildet, oder umgekehrt. Es sind auch andere Materialien und/oder Materialkombinationen möglich.
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Die Anordnung 1 weist eine Fügevorrichtung 3 mit einem aktorisch angetriebenen Fügewerkzeug 4 auf, welches ausgebildet ist zum Eintreiben des Fügeelementes 2 an einer Fügestelle in die zu fügenden Bauteile B1, B2, d. h. insbesondere in ein Bauteilmaterial der zu fügenden Bauteile B1, B2. Des Weiteren weist die Fügevorrichtung 3 in den dargestellten Ausführungsformen eine Laserstrahlerwärmungsvorrichtung 5 oder in anderen Ausführungsformen eine Plasmastrahlerwärmungsvorrichtung auf. Die jeweilige Erwärmungsvorrichtung ist ausgebildet zum Erwärmen der Fügestelle vor dem Eintreiben des Fügeelementes 2.
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In einem Verfahren zum Fügen von Bauteilen B1, B2 mittels dieser Anordnung 1 wird die Fügestelle mittels der Laserstrahlerwärmungsvorrichtung 5 oder in anderen Ausführungsformen mittels der Plasmastrahlerwärmungsvorrichtung erwärmt und anschließend wird das Fügeelement 2 mittels des Fügewerkzeugs 4 an der Fügestelle in die zu fügenden Bauteile B1, B2 eingetrieben, d. h. insbesondere in das erwärmte Bauteilmaterial der zu fügenden Bauteile B1, B2 eingetrieben.
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Die beschriebene Lösung ermöglicht insbesondere ein automatisiertes Fügen der Bauteile B1, B2.
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Durch das Eintreiben des Fügeelementes 2 ist es nicht erforderlich, zunächst ein Loch in die Bauteile B1, B2 einzubringen, diese danach aufwändig exakt übereinander zu positionieren, so dass sich die Löcher in den Bauteilen B1, B2 überdecken, und dann das Fügeelement 2 in die Löcher einzuführen.
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Durch das Erwärmen der Fügestelle und somit des Bauteilmaterials wird das Bauteilmaterial duktiler und somit umformbarer. Dadurch wird das darauf folgende Eintreiben des Fügeelementes 2 erheblich erleichtert. Die beschriebene Lösung ermöglicht somit insbesondere das Fügen von Bauteilen B1, B2 aus Materialien, die im kalten Zustand, d. h. insbesondere bei Raumtemperatur, aufgrund physikalischer Grenzen bei einer Anlagetechnik und beim verwendeten Fügeelement 2 nicht mittels Eintreiben des Fügeelementes 2 gefügt werden können, so dass stets vor dem Fügen das Einbringen eines Lochs für das Fügeelement 2 in das jeweilige Bauteil B1, B2, das exakte Positionieren der Löcher der Bauteile B1, B2 übereinander und das Einführen des Fügeelementes 2 in die Löcher erforderlich wäre. Dies ist jedoch insbesondere im Fahrzeugbau zu aufwändig und kostenintensiv.
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Durch die beschriebene Lösung wird dies vermieden, so dass diese Lösung sich insbesondere zum einseitigen Fügen von Bauteilen B1, B2 im Fahrzeugkarosseriebau eignet, insbesondere zum Fügen von artfremden Verbindungen. Dies wird auch als Mischbau bezeichnet. Dabei ermöglicht die beschriebene Lösung das Fügen von Bauteilen B1, B2 aus höherfesten Materialien und somit das Erschließen neuer Leichtbaupotentiale.
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Wie bereits erwähnt, ist das Fügeelement 2 in den hier beschriebenen Ausführungsformen als ein Blindniet ausgebildet, wobei ein Nietdornkopf 6 eines Nietdorns 7 des Blindnietes spitz ausgebildet ist, wie in den 5 und 6 gezeigt. D. h. dasjenige Ende des Nietdorns 7, welches beim Eintreiben in die Bauteile B1, B2 zuerst in diese eindringt, ist als Spitze ausgebildet. Dadurch wird das Eindringen in die Bauteile B1, B2 und somit das Eintreiben des als Blindniet ausgebildeten Fügeelementes 2 erleichtert, da ein geringerer Kraftaufwand erforderlich ist. Zudem wird dadurch eine Richtungsstabilität während des Eintreibens erreicht. Des Weiteren wird dadurch, insbesondere in Verbindung mit dem vorhergehenden Erwärmen des Fügebereichs, eine Deformation der Bauteile B1, B2 verringert.
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Das Fügewerkzeug 4 ist somit in den hier beschriebenen Ausführungsformen als eine aktorisch angetriebene Blindnietzange ausgebildet oder weist eine solche aktorisch angetriebene Blindnietzange auf. In den 1 und 3 ist das Fügewerkzeug 4 schematisch stark vereinfacht dargestellt als Fügeelementhalter und/oder Stempel, so dass das Eintreiben des Fügeelementes 2 damit ermöglicht ist. Für die nicht dargestellte Blindnietzangenfunktion weist das Fügewerkzeug 4 zusätzlich Mittel zum Greifen eines vom Nietdornkopf 6 abgewandten Abschnitts des Nietdorns 7 auf, um diesen nach dem Eintreiben des Blindniets relativ zu einem Nietschaft 8 zu ziehen. Um ein besonders sicheres Greifen und rutschhemmendes Ziehen des Nietdorns 7 zu ermöglichen, kann der Nietdorn 7 in diesem Abschnitt eine Riffelung 9 aufweisen, wie in den 5 und 6 gezeigt. Des Weiteren wird es dadurch beispielsweise ermöglicht, die Bauteile B1, B2 bei einer durch das Eintreiben des Fügeelementes 2 eventuell auftretenden Verformung wieder zurück in die ursprüngliche Lage/Form zu ziehen.
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Im Verfahren ist somit insbesondere vorgesehen, dass als Fügeelement 2 der Blindniet an der Fügestelle mittels des Fügewerkzeugs 4 in die zu fügenden Bauteile B1, B2 eingetrieben wird, wobei der spitze Nietdornkopf 6 von einer dem Fügewerkzeug 4 zugewandten Vorderseite bis zu einer vom Fügewerkzeug 4 abgewandten Rückseite der Fügestelle durch die zu fügenden Bauteile B1, B2 hindurchgetrieben wird und der Blindniet derart weit eingetrieben wird, bis ein auch als Nietkopf bezeichneter Setzkopf 10 des Blindniets an der Vorderseite der Fügestelle anliegt und anschließend ein an der Rückseite der Fügestelle überstehender Bereich des auch als Niethülse bezeichneten Nietschaftes 8 des Blindniets durch Ziehen des Nietdorns 7 mittels der Blindnietzange verformt wird. Das Ziehen des Nietdorns 7 mittels der Blindnietzange erfolgt insbesondere bis zu einem Abbrechen des von der Blindnietzange ergriffenen Abschnitts des Nietdorns 7 an einer im Nietdorn 7 ausgebildeten Sollbruchstelle 11. Wie oben bereits erwähnt, ist das Fügewerkzeug 4 bei den hier beschriebenen Ausführungsformen als Blindnietzange ausgebildet oder weist eine solche Blindnietzange auf.
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Die Ausführungsform des als Blindniet ausgebildeten Fügeelementes 2 gemäß 5 weist beispielhaft zwei geschwächte Wandbereiche 17 des Nietschafts 8 auf. Im dargestellten Beispiel ist einer der geschwächten Wandbereiche 17 an einem dem Nietdornkopf 6 zugewandten Ende des Nietschafts 8 ausgebildet und der andere geschwächte Wandbereich 17 ist davon beabstandet etwas darüber ausgebildet. Durch diese geschwächten Wandbereiche 17 wird beispielsweise das Verformen des Nietschafts 8 während des Ziehens des Nietdorns 7 erleichtert und/oder eine gezielte Verformung in einem vorgegebenen Bereich des Nietschafts 8 erreicht. In anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere solche geschwächte Wandbereiche 17 im unteren und/oder oberen Bereich und/oder über den gesamten Bereich des Nietschafts 8 ausgebildet sein, wobei die Schwächung der Wand des Nietschafts 8 jeweils außen und/oder innen ausgebildet sein kann.
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Alternativ kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Nietschaft 8 keinen geschwächten Wandbereich 17 aufweist, wie bei der Ausführungsform gemäß 6.
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In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform kann der Nietschaft 8 an der Außenseite seiner Wand eine Nietschaftriffelung aufweisen.
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Die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung 5 ist insbesondere seitlich neben dem Fügewerkzeug 4 und/oder seitlich neben einer auch als Mundstück bezeichneten Führung 12 für das Fügewerkzeug 4 angeordnet. Dabei weist die Anordnung 1, insbesondere die Fügevorrichtung 3 und/oder die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung 5, in den dargestellten Ausführungsformen einen Umlenkspiegel 13 zum Umlenken eines Laserstrahls LS der Laserstrahlerwärmungsvorrichtung 5 in Richtung der Fügestelle auf. Die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung 5 weist insbesondere eine in den Figuren nicht dargestellte Laserquelle und ein in den Figuren ebenfalls nicht dargestelltes Faserkabel zum Führen des Laserstrahls LS von der Laserquelle zum Umlenkspiegel 13 oder zumindest in Richtung des Umlenkspiegels 13 auf. Mittels eines Pfeils P ist in den 1 und 3 schematisch angedeutet, aus welcher Richtung der Laserstrahl LS von der Laserquelle kommt.
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Bei der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 ist die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung 5 derart angeordnet, dass eine Strahlrichtung des Laserstrahls LS bis zum Umlenkspiegel 13 parallel zu einem Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs 4 verläuft. Bei der Ausführungsform gemäß den 3 und 4 ist die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung 5 derart angeordnet, dass die Strahlrichtung des Laserstrahls LS bis zum Umlenkspiegel 13 senkrecht zum Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs 4 verläuft.
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Bei der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 ist der Umlenkspiegel 13 außerhalb des Fügebewegungsweges des Fügewerkzeugs 4 fest angeordnet und derart ausgerichtet, dass der Laserstrahl LS in Richtung der Fügestelle umlenkbar ist, wie in 1 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Umlenkspiegel 13 somit stationär und örtlich stets gleichbleibend an der Fügevorrichtung 3 angeordnet. Er ist somit fest und unbeweglich an der Fügevorrichtung 3 installiert. Der Laserstrahl LS wird bei dieser Ausführungsform seitlich um eine den Fügebewegungsweg definierende Fügeachse und somit seitlich um den Fügebewegungsweg geführt. Er wird mittels des Umlenkspiegels 13 schräg in Richtung der Fügestelle umgelenkt. Um dies zu ermöglichen, ist im dargestellten Beispiel seitlich außen an der Führung 12 für das Fügewerkzeug 4 ein Kanal 14 für den Laserstrahl LS ausgebildet. In einem Bodenbereich dieses Kanals 14 ist der Umlenkspiegel 13 angeordnet. Die Führung 12 weist in diesem Bodenbereich des Kanals 14 eine Einstrahlöffnung 15 für den Laserstrahl LS auf.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Fügevorrichtung 3, insbesondere die Führung 12 für das Fügewerkzeug 4, insbesondere durch den seitlich daran angeordneten Kanal 14 beispielsweise etwas breiter als bei einer herkömmlichen Blindnietvorrichtung, da die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung 5 und der Umlenkspiegel 13 seitlich an der Führung 12 für das Fügewerkzeug 4 angeordnet sind.
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Bei der Ausführungsform gemäß den 3 und 4 ist der Umlenkspiegel 13 derart schwenkbar angeordnet, dass er zum Umlenken des Laserstrahls LS in Richtung der Fügestelle in den Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs 4 schwenkbar ist und aus dem Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs 4 herausschwenkbar ist. In 3 ist der Umlenkspiegel 13 in den Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs 4 hineingeschwenkt. In 4 ist der Umlenkspiegel 13 aus dem Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs 4 herausgeschwenkt, so dass der Fügebewegungsweg frei ist zum Eintreiben des Fügeelementes 2 mittels des Fügewerkzeugs 4.
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Bei der dargestellten Ausführungsform gemäß den 3 und 4 ist der Umlenkspiegel 13 um eine Schwenkachse SA schwenkbar an einer Seitenwand der Führung 12 für das Fügewerkzeug 4 angeordnet und aus dem Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs 4 heraus in eine Aufnahmeausnehmung 16 in der Seitenwand schwenkbar und von dort wieder zurück in den Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs 4 schwenkbar, wie durch einen Schwenkpfeil SP schematisch dargestellt. Der Umlenkspiegel 13 ist bei dieser Ausführungsform somit beweglich und, insbesondere durch Schwenken, örtlich veränderbar angeordnet. Dadurch wird es ermöglicht, den Laserstrahl LS mittels des Umlenkspiegels 13 in die Fügeachse, d. h. in den Fügebewegungsweg des Fügewerkzeugs 4, hinein umzulenken, so dass er senkrecht auf die Fügestelle auftreffen kann, wie in 3 gezeigt.
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Bei dieser Ausführungsform muss die Fügevorrichtung 3, insbesondere die Führung 12 für das Fügewerkzeug 4, nicht breiter sein als eine herkömmliche Blindnietvorrichtung, da die Laserstrahlerwärmungsvorrichtung 5 beispielsweise separat davon angeordnet sein kann und deren Laserstrahl LS senkrecht auf die Fügevorrichtung 3, insbesondere auf die Führung 12 für das Fügewerkzeug 4 und somit auf den Fügebewegungsweg ausgerichtet sein kann. Im dargestellten Beispiel weist die Führung 12 für das Fügewerkzeug 4 in ihrer Seitenwand auf Höhe des Umlenkspiegels 13 die Einstrahlöffnung 15 für den Laserstrahl LS auf. Durch das Schwenken des Umlenkspiegels 13 aus der Aufnahmeausnehmung 16 in der Seitenwand in die Führung 12 für das Fügewerkzeug 4 hinein in eine Umlenkposition wird der Laserstrahl LS dann in Richtung der Fügestelle umgelenkt. Aufgrund des schwenkbaren Umlenkspiegels 13 ist der Aufbau dieser Ausführungsform etwas komplexer als bei der oben beschriebenen und in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform mit unbeweglichem Umlenkspiegel 13.