DE19905527A1

DE19905527A1 - Ductile workpiece joining device, with reaction part of joining tool fixed to linearly movable part of holding-down device

Info

Publication number: DE19905527A1
Application number: DE19905527A
Authority: DE
Inventors: Bernd Haesler; Werner Helmig; Hans Joerg Lang
Original assignee: Boellhoff GmbH
Current assignee: Boellhoff GmbH
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2000-08-17
Anticipated expiration: 2019-02-11
Also published as: DE19905527B4

Abstract

The ductile workpiece joining device has a C-frame (6) with upper and lower arms and a holding-down device (12). The reaction part (14a) of the joining tool (14) is fixed to the linearly movable part of the holding-down device, so that the entire joining tool can move together with the linearly movable part of the holding-down device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fügen mindestens zweier Werkstücke aus duktilem Material wie z. B. eine Vorrichtung zum Stanznie ten oder Durchsetzfügen (Clinchen).The present invention relates to a device for joining at least two workpieces made of ductile material such. B. a device for punching never or clinching.

Derartige Vorrichtungen bestehen üblicherweise aus einem C-förmigen Rahmen, an dessen unterem Schenkel die Matrize zum Abstützen der zu fügenden Werkstücke angeordnet ist und dessen oberer Schenkel das mit einem Antrieb ver sehene Fügewerkzeug trägt. Als Antrieb kommen beispielsweise Hydraulikzylinder oder elektromechanische Spindeltriebe in Frage, die auf den Stempel des Fügewerk zeuges eine kontinuierliche Kraft ausüben, um im Falle eines Stanznietwerkzeuges den Stanzniet zu setzen oder im Falle eines Durchsetzfügewerkzeuges den Um formvorgang durchzuführen. Es ist auch bereits bekannt geworden, einen pulsierend arbeitenden Antrieb zu verwenden, um das aufzubringende Kraftniveau zu verrin gern und somit die Werkzeuge leichter ausführen zu können, siehe z. B. DE 2619 181 und DE 197 O1 088. Auch werden bereits seit langem in der Praxis handbetä tigte pneumatische Niethämmer eingesetzt, mit denen Niete mit pulsierender Kraft gesetzt und eingepreßt werden.Such devices usually consist of a C-shaped Frame, on the lower leg of the die to support the to be joined Workpieces is arranged and the upper leg of the ver with a drive see joining tool. Hydraulic cylinders, for example, are used as the drive or electromechanical spindle drives in question, based on the stamp of the joining unit a continuous force in the case of a punch riveting tool to set the punch rivet or, in the case of a clinching tool, the order to carry out the molding process. It has already become known, a pulsating one working drive to reduce the force level to be applied like to be able to execute the tools more easily, see e.g. B. DE 2619 181 and DE 197 O1 088. Also have been used in practice for a long time Pneumatic rivet hammers are used, with which rivets with pulsating force be set and pressed in.

Um die Werkstücke beim Stanznieten und Durchsetzfügen einwandfrei zu fixieren und dadurch Nachfließbewegungen von Werkstückmaterial beim Umfor men der Werkstücke zu verhindern, wird üblicherweise ein Niederhalter verwendet. Der Niederhalter besitzt zum Erzeugen der Niederhaltekraft einen Antrieb mit ei nem buchsenförmigen Mundstück, das die Werkstücke um die Fügestelle herum gegen die Matrize andrückt. Der Antrieb des Niederhalters besteht z. B. aus einem Hydraulikzylinder oder einem Federmechanismus, der üblicherweise den Antrieb des Fügewerkzeuges konzentrisch umgibt und somit in das Fügewerkzeug integriert ist.To the workpieces when punch riveting and clinching fix and thereby follow-up movements of workpiece material during forming to hold down the workpieces, a hold-down device is usually used. The hold-down device has an egg drive to generate the hold-down force a socket-shaped mouthpiece that surrounds the workpieces around the joint presses against the die. The drive of the hold-down consists, for. B. from one Hydraulic cylinder or a spring mechanism, which is usually the drive of the joining tool concentrically surrounds and thus integrated into the joining tool is.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Fügen mindestens zweier Werkstücke aus duktilem Material zu schaffen, bei der das Fügewerkzeug besser zugänglich ist, der Hub des Fügewerkzeuges kleiner ist, und ein modularer Aufbau der Vorrichtung möglich ist.The present invention has for its object a device to create at least two workpieces made of ductile material, at which makes the joining tool more accessible, the stroke of the joining tool is smaller is, and a modular structure of the device is possible.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.The object is achieved by the invention characterized in claim 1 solved.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung sind im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem das Reaktionsteil sowohl des Fügewerkzeuges wie auch des Niederhalters am C-förmigen Rahmen abgestützt ist, lediglich der Reaktionsteil des Niederhalters am Rahmen abgestützt, während der Reaktionsteil des Fügewerk zeugs an dem linear verschiebbaren Teil des Niederhalters befestigt ist. Wird somit der Niederhalter betätigt, um sein Mundstück zu verstellen und gegen die Oberseite der zu tilgenden Werkstücke anzudrücken, so nimmt er hierbei das gesamte Füge werkzeug mit.In the device designed according to the invention, in contrast to State of the art in which the reaction part of both the joining tool and of the hold-down device is supported on the C-shaped frame, only the reaction part of the hold-down device supported on the frame, while the reaction part of the joining unit Stuff is attached to the linearly movable part of the hold-down. Thus the hold-down operated to adjust his mouthpiece and against the top of the workpieces to be repaid, he takes the entire joint tool with.

Der Antrieb des Fügewerkzeuges muß daher eine wesentlich kleinere Zu stellbewegung als im Stand der Technik ausführen, so daß ein Antrieb mit geringe rem Hub eingesetzt werden kann. Da ferner das Fügewerkzeug nicht unmittelbar am Rahmen, sondern am Niederhalter abgestützt ist, kann das Fügewerkzeug auf der vom Rahmen abgewandten Seite am Niederhalter angebracht werden. Hierdurch ist das Fügewerkzeug wesentlich leichter zugänglich als im Stand der Technik.The drive of the joining tool must therefore be much smaller perform adjusting movement than in the prior art, so that a drive with low rem hub can be used. Furthermore, since the joining tool is not immediately on Frame, but is supported on the hold-down device, the joining tool on the be attached to the holding-down device away from the frame. This is the joining tool is much more accessible than in the prior art.

Außerdem wird durch die Erfindung ein modularer Aufbau der Vorrichtung ermöglicht. So können das Fügewerkzeug und der Niederhalter als getrennte modu lare Einheiten ausgebildet werden, von denen der Niederhalter auswechselbar am C- förmigen Rahmen und das Fügewerkzeug auswechselbar am Niederhalter ange bracht sind. Es lassen sich daher ohne weiteres unterschiedliche Antriebe für das Fügewerkzeug einsetzen. Insbesondere ist es möglich, den Antrieb des Fügewerk zeuges mit einem Schwingungserzeuger zu versehen, der beispielsweise als pneu matischer Niethammer, Piezo-Aktuator, elektrohydraulischer Pulsantrieb, Kurbel trieb oder Ultraschallerzeuger ausgebildet ist. Da hierdurch die vom Rahmen aufzu nehmende maximale Kraft wesentlich reduziert wird, kann der C-förmige Rahmen in Leichtbauweise ausgeführt werden. In addition, the invention provides a modular structure for the device enables. The joining tool and the hold-down device can be used as separate modules lare units are formed, of which the hold-down can be replaced on the C- shaped frame and the joining tool replaceable on the hold-down are brought. It can therefore be easily different drives for the Insert the joining tool. In particular, it is possible to drive the joining unit Stuff to provide a vibration generator, for example as a tire Mat rivet hammer, piezo actuator, electro-hydraulic pulse drive, crank drive or ultrasonic generator is formed. Because this will open the frame maximum force is significantly reduced, the C-shaped frame be carried out in lightweight construction.

Der modulare Aufbau der Vorrichtung erlaubt es ferner, den Niederhalter längs einer Achse und die Matrize längs einer darauf senkrechten zweiten Achse einstellbar festzulegen, um das Fügewerkzeug zur Matrize koaxial ausrichten zu können. Dies senkt die Kosten für den Rahmen erheblich, da dieser nicht mehr wie im Stand der Technik mit hoher Genauigkeit fluchtende Aufnahmebohrungen für das Fügewerkzeug und die Matrize aufzuweisen hat.The modular structure of the device also allows the hold-down device along one axis and the die along a second axis perpendicular to it adjustable to align the joining tool to the die coaxially can. This significantly lowers the cost of the frame as it no longer likes in the prior art with high accuracy aligned mounting holes for have the joining tool and the die.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteran sprüchen hervor.Further advantageous embodiments of the invention can be found in the subordinate sayings.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:Exemplary embodiments of the invention are described in more detail with reference to the drawings explained. It shows:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Stanznieten; Figure 1 is a side view of a device for punch riveting.

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des oberen Teils der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung; Fig. 2 is an enlarged view of the upper part of the device shown in Fig. 1;

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausfüh rungsform der Vorrichtung zum Stanznieten; FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 1 of a modified embodiment of the device for punch riveting;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des oberen Teils der Vorrichtung in Fig. 3. FIG. 4 is an enlarged view of the upper part of the device in FIG. 3.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung dient zum Fügen zweier Werkstücke 2, 4 und besteht aus einem C-förmigen Rahmen 6 mit einem oberen Schenkel 8 und einem unteren Schenkel 10, einer Matrize 11, einem Niederhalter 12 und einem Fügewerkzeug 14. Das Fügewerkzeug 14 ist im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel als Stanznietwerkzeug ausgebildet, könnte jedoch auch aus einem an deren Werkzeug zum umformtechnischen Fügen wie z. B. zum Durchsetzfügen (Clinchen) bestehen.The device shown in FIGS. 1 and 2 is used for joining two workpieces 2 , 4 and consists of a C-shaped frame 6 with an upper leg 8 and a lower leg 10 , a die 11 , a hold-down device 12 and a joining tool 14 . The joining tool 14 is formed in the illustrated embodiment, for example as a punch riveting tool, but could also be made from another tool for forming such as. B. for clinching.

Das Fügewerkzeug 14 ist mit einem Nietkopf 16 versehen, der mit einer Ein richtung zum Zuführen der Stanzniete (nicht gezeigt) versehen ist. Da die Ausge staltung des Nietkopfes 16 für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung ohne Bedeutung ist, wird er nicht weiter beschrieben. The joining tool 14 is provided with a rivet head 16 which is provided with a device for feeding the punch rivet (not shown). Since the design of the rivet head 16 is of no importance for an understanding of the present invention, it will not be described further.

Wie in Fig. 1 angedeutet ist, ist die Matrize 11 über ein Zwischenstück 18 am unteren Schenkel 10 des Rahmens 6 so abgestützt, daß sie längs einer x-Achse, die auf der Bewegungsrichtung z des Fügewerkzeuges 14 senkrecht steht, relativ zum Rahmen 6 geringfügig verstellt werden kann. Der Niederhalter 12 besitzt einen Trä ger 20, der mittels einer Führung 22 und Schrauben 24 (Fig. 2) am oberen Schenkel 8 des Rahmens 6 so abgestützt ist, daß er längs einer y-Achse verstellt werden kann, die sowohl auf der x- wie auch der z-Achse (und somit auf der Zeichnungsebene) senkrecht steht. Der Zweck dieser Verstellbarkeit wird noch weiter unten erläutert.As indicated in Fig. 1, the die 11 is supported by an intermediate piece 18 on the lower leg 10 of the frame 6 so that it is slightly relative to the frame 6 along an x-axis which is perpendicular to the direction of movement z of the joining tool 14 can be adjusted. The hold-down device 12 has a carrier 20 which is supported by means of a guide 22 and screws 24 ( FIG. 2) on the upper leg 8 of the frame 6 in such a way that it can be adjusted along a y-axis, which is both on the x- as well as the z-axis (and thus on the drawing plane) is vertical. The purpose of this adjustability is explained below.

Der Träger 20 des Niederhalters 12 trägt einen Antrieb in Form einer Kolben- Zylinder Einheit 25 mit einem Zylinder 26, einem Kolben 28 und einer Kolben stange 30 sowie ein am Nietkopf 16 vorgesehenes hülsenförmiges Mundstück 32, das über einen Schlitten 34 mit der Kolbenstange 30 verbunden ist. Der Schlitten 34 ist über eine Führung am Träger 20 des Niederhalters längsverschiebbar geführt, so daß eine lineare Verstellbewegung des Kolbens 28 über die Kolbenstange 30 und den Schlitten 34 auf das Mundstück 32 übertragen wird. Die Führung für die Längs verschiebbarkeit des Schlittens 34 besteht aus einer am Träger 20 vorgesehenen Führungsstange 36 und einer am Schlitten 34 vorgesehenen Führungsbohrung 38.The carrier 20 of the hold-down device 12 carries a drive in the form of a piston-cylinder unit 25 with a cylinder 26 , a piston 28 and a piston rod 30 and a sleeve-shaped mouthpiece 32 provided on the rivet head 16 , which is connected to the piston rod 30 via a slide 34 is. The carriage 34 is guided in a longitudinally displaceable manner on a guide on the carrier 20 of the hold-down device, so that a linear adjustment movement of the piston 28 is transmitted to the mouthpiece 32 via the piston rod 30 and the carriage 34 . The guide for the longitudinally displaceable carriage 34 consists of a guide rod 36 provided on the carrier 20 and a guide bore 38 provided on the carriage 34 .

Das Fügewerkzeug 14 besteht aus einer Kolben-Zylinder-Einheit 40, einem Stempel 42 zum Ausführen des Fügevorganges und einem Schwingungserzeuger 44, der zwischen die Kolben-Zylinder-Einheit 40 und den Stempel 42 geschaltet ist. Wie gezeigt, wird das Fügewerkzeug 14 von dem Niederhalter 12 getragen. Ge nauer gesagt, ist der Zylinder 46 der Kolben-Zylinder-Einheit 40 auswechselbar an einem Flansch 48 des Schlittens 34 befestigt, während der Stempel 42 des Füge werkzeuges 14 in dem hülsenförmigen Mundstück 32 des Niederhalters 12 linear verschiebbar geführt ist.The joining tool 14 consists of a piston-cylinder unit 40 , a punch 42 for executing the joining process and a vibration generator 44 which is connected between the piston-cylinder unit 40 and the punch 42 . As shown, the joining tool 14 is carried by the hold-down device 12 . Ge more specifically, the cylinder 46 of the piston-cylinder unit 40 is replaceably attached to a flange 48 of the carriage 34 , while the punch 42 of the joining tool 14 is guided linearly displaceably in the sleeve-shaped mouthpiece 32 of the hold-down device 12 .

Wie in den Fig. 1 und 2 angedeutet, ist der Schwingungserzeuger 44 mittels einer lösbaren Verbindung 51 am unteren Ende der Kolbenstange 52 und mittels einer lösbaren Verbindung 53 am oberen Ende des Stempels 42 auswechsel bar angebracht. Der Schwingungserzeuger 44 kann als pneumatischer Niethammer, Piezo-Aktuator, elektrohydraulischer Pulsantrieb, Kurbeltrieb, Ultraschallerzeuger od. dgl. ausgebildet sein.As indicated in FIGS. 1 and 2, the vibration generator 44 is attached by means of a releasable connection 51 at the lower end of the piston rod 52 and by means of a releasable connection 53 at the upper end of the plunger 42 . The vibration generator 44 can be designed as a pneumatic riveting hammer, piezo actuator, electro-hydraulic pulse drive, crank drive, ultrasonic generator or the like.

Wie dargestellt, sind der Niederhalter 12 und das Fügewerkzeug 14 als ge trennte modulare Einheiten ausgebildet, von denen der Niederhalter 12 am Rahmen 6 und das Fügewerkzeug 14 am Niederhalter 12 auswechselbar angebracht und ab gestützt ist. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß das Fügewerkzeug 14 auf der vom Rahmen 6 abgewandten Seite des Niederhalters 12 angeordnet ist, so daß er frei zugänglich ist (offene Bauweise) und daher leicht ausgewechselt werden kann. Da ferner auch der Schwingungserzeuger 44 als getrennte, auswechselbar ange brachte Baueinheit ausgebildet ist, kann der Schwingungserzeuger 44 ebenfalls ein zeln aus- und eingebaut werden.As shown, the blank holder 12 and the joining tool 14 are formed as separated ge modular units, of which the hold-down 12 is on the frame 6 and the joining tool 14 replaceably mounted on the lower holder 12 and supported from. The arrangement here is such that the joining tool 14 is arranged on the side of the holding-down device 12 facing away from the frame 6 , so that it is freely accessible (open design) and can therefore be easily replaced. Furthermore, since the vibration generator 44 is designed as a separate, interchangeably attached unit, the vibration generator 44 can also be removed and installed individually.

Der Träger 20 mit der Führungsstange 36 und der Zylinder 26 der Kolben- Zylinder Einheit 25 bilden den Reaktionsteil 12a des Niederhalters 12, während der Kolben 28 mit der Kolbenstange 30, der Schlitten 34 mit dem Flansch 48 und das Mundstück 32 den linear verschiebbaren Teil 12b des Niederhalters 12 bilden. Der Reaktionsteil 14a des Fügewerkzeuges 14 wird von dem Zylinder 46 der Kolben- Zylinder Einheit 40 gebildet, der über den Flansch 48 am Schlitten 34 befestigt ist, während der linear verschiebbare Teil 14b des Fügewerkzeuges 14 von dem Kolben 50 mit der Kolbenstange 52, dem Schwingungserzeuger 44 und dem Stempel 42 gebildet wird. Aufgrund dieses Aufbaus ergibt sich folgende Funktionsweise:The carrier 20 with the guide rod 36 and the cylinder 26 of the piston-cylinder unit 25 form the reaction part 12 a of the hold-down device 12 , while the piston 28 with the piston rod 30 , the slide 34 with the flange 48 and the mouthpiece 32 form the linearly displaceable part 12 b of the hold-down 12 form. The reaction part 14 a of the joining tool 14 is formed by the cylinder 46 of the piston-cylinder unit 40 , which is fastened to the slide 34 via the flange 48 , while the linearly displaceable part 14 b of the joining tool 14 by the piston 50 with the piston rod 52 , the vibration generator 44 and the stamp 42 is formed. This structure results in the following functionality:

Zum Fügen der Werkstücke 2, 4 wird zunächst die Kolben-Zylinder-Einheit 25 des Niederhalters 12 betätigt, um den Kolben 28 und somit über die Kolben stange 30 und den Schlitten 34 das Mundstück 32 nach unten zu verstellen, bis das Mundstück 32 an der Oberseite der Werkstücke 2, 4 anliegt und sie mit steuerbarer Kraft gegen die Matrize 12 andrückt. Der Schlitten 34 nimmt bei seiner Verstellbe wegung den Zylinder 46 und somit das gesamte Fügewerkzeug 14 nach unten mit, so daß die Kolben-Zylinder-Einheit 40 des Fügewerkzeuges 14 lediglich die ver bleibende Zustellbewegung sowie die Fügebewegung ausführen muß. To join the workpieces 2 , 4 , the piston-cylinder unit 25 of the holding-down device 12 is first actuated in order to adjust the piston 28 and thus the piston rod 30 and the slide 34, the mouthpiece 32 downward, until the mouthpiece 32 on the Top of the workpieces 2 , 4 abuts and presses them against the die 12 with controllable force. The carriage 34 takes at its Verstellbe movement the cylinder 46 and thus the entire joining tool 14 down, so that the piston-cylinder unit 40 of the joining tool 14 only has to perform the remaining feed movement and the joining movement.

Greift das Mundstück 32 des Niederhalters 12 an den Werkstücken 2, 4 an, so wird der Stempel 42 des Fügewerkzeuges 14 durch eine Betätigung der Kolben- Zylinder Einheit 40 nach unten verstellt, wobei er den Stanzniet mitnimmt. Der Stanzniet wird dann über den Stempel 42 von der Kolben-Zylinder-Einheit 40 mit vorgegebener Kraft gegen die Werkstücke 2, 4 angedrückt. Zum Ausführen des Fü gevorganges wird dann der Schwingungserzeuger 44 betätigt, der auf den Niet auf einanderfolgende Schläge bzw. Stöße ausübt, um den Niet in die Werkstücke einzu treiben. Nach Beendigung des Nietvorganges werden das Fügewerkzeug 14 wie auch der Niederhalter 12 durch entsprechende gegensinnige Betätigung ihrer Kol ben-Zylinder-Einheiten 40 und 25 wieder zurückgestellt.Engages the mouthpiece 32 of the blank holder 12 on the workpieces 2, 4, so the plunger 42 is displaced the joining tool 14 by operating the piston-cylinder unit 40 downward, it drives the self-piercing rivet. The punch rivet is then pressed against the workpieces 2 , 4 by the piston-cylinder unit 40 with a predetermined force via the punch 42 . The vibration generator 44 is vortexed passage for carrying out the feet then actuated, which exerts on the rivet successive blows or shocks, Floating einzu around the rivet into the workpieces. After completion of the riveting process, the joining tool 14 and the hold-down device 12 are reset by correspondingly actuating their piston-cylinder units 40 and 25 again.

Da einerseits ein Großteil der Zustellbewegung des Fügewerkzeuges 14 von dem Antrieb des Niederhalters 12 ausgeführt wird und da andererseits die Fügekraft von dem Schwingungserzeuger 44 aufgebracht wird, kommt das Fügewerkzeug 14 mit einer vergleichsweise kleinen Kolben-Zylinder-Einheit aus. Insbesondere brau chen keine hydraulischen Antriebe verwendet werden; vielmehr können die Kolben- Zylinder-Einheiten als pneumatische Antriebe ausgebildet werden. Außerdem läßt sich der C-förmige Rahmen 6 in Leichtbauweise ausführen, da die von ihm aufzu nehmenden Kräfte wegen des Einsatzes eines pulsierenden Antriebes vergleichs weise gering sind.Since, on the one hand, a large part of the feed movement of the joining tool 14 is carried out by the drive of the hold-down device 12 and, on the other hand, the joining force is applied by the vibration generator 44 , the joining tool 14 manages with a comparatively small piston-cylinder unit. In particular, no hydraulic drives are needed; rather, the piston-cylinder units can be designed as pneumatic drives. In addition, the C-shaped frame 6 can be carried out in a lightweight construction, since the forces to be absorbed by it are comparatively low due to the use of a pulsating drive.

Wie bereits erwähnt, ist der Träger 20 und somit das Fügewerkzeug 14 mit seinem Stempel 42 entlang der y-Achse verstellbar, während die Matrize 11 entlang der x-Achse verstellt werden kann. Hierdurch lassen sich das Mundstück 32 des Niederhalters 12 und der Stempel 42 des Fügewerkzeuges 40 zu der Matrize 11 präzise koaxial ausrichten, so daß der Rahmen 6 selbst nicht mit entsprechend hoher Genauigkeit hergestellt werden muß.As already mentioned, the carrier 20 and thus the joining tool 14 can be adjusted along the y-axis with its plunger 42 , while the die 11 can be adjusted along the x-axis. As a result, the mouthpiece 32 of the hold-down device 12 and the punch 42 of the joining tool 40 can be aligned precisely coaxially with the die 11 , so that the frame 6 itself does not have to be manufactured with a correspondingly high degree of accuracy.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform entspricht weitge hend der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform; entsprechende Bauteile wurden daher mit denselben Bezugszeichen versehen. The embodiment shown in Figures 3 and 4 corresponds largely to the embodiment shown in Figures 1 and 2; corresponding components have therefore been given the same reference numerals.

Unterschiedlich ist lediglich die Anordnung der Kolben-Zylinder-Einheit 25 des Niederhalters 12 sowie die Art der Kraft- und Bewegungsübertragung von der Kolben-Zylinder-Einheit 25 auf den Schlitten 34 des Niederhalters 12. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, ist die Kolben-Zylinder-Einheit 25 des Niederhalters 12 nicht an der Oberseite des Trägers 20 in axialer Verlängerung des Schlittens 34 an geordnet, sondern querverlaufend auf der vom Fügewerkzeug 14 abgewandten Seite des Niederhalters 12 unmittelbar am C-förmigen Rahmen 6 abgestützt. Die Kolben- Zylinder Einheit 25 des Niederhalters 12 überträgt ihre Bewegung auf den Schlitten 34 mittels eines Kniehebelgestänges 54. Das Kniehebelgestänge 54 hat zwei Hebel arme 56, 58, die jeweils mit ihrem einen Ende am Ende der Kolbenstange 30 ange lenkt sind. Der Hebelarm 58 ist mit seinem anderen Ende an der Unterseite des Schlittens 34 angelenkt, während der Hebelarm 56 mit seinem anderen Ende an ei nem Lenker 60 angelenkt ist. Der Lenker 60 ist ungefähr U-förmig ausgebildet, wo bei ein Schenkel 60a des Lenkers 60 am Träger 20 angelenkt ist und der andere Schenkel 60b mit dem Hebelarm 56 gelenkig verbunden ist. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, greift an dem Lenker 60 eine Feder in Form eines Tellerfederpaketes an, das am Träger 20 abgestützt ist und dessen Steifigkeit durch eine Schraube 64 verstellt werden kann.The only difference is the arrangement of the piston-cylinder unit 25 of the hold-down device 12 and the type of force and movement transmission from the piston-cylinder unit 25 to the slide 34 of the hold-down device 12 . As shown in FIGS. 3 and 4, the piston-cylinder unit 25 of the hold-down device 12 is not arranged on the top of the carrier 20 in the axial extension of the slide 34 , but transversely on the side of the hold-down device 12 facing away from the joining tool 14 supported on the C-shaped frame 6 . The piston-cylinder unit 25 of the hold-down device 12 transfers its movement to the slide 34 by means of a toggle linkage 54 . The toggle linkage 54 has two lever arms 56 , 58 , each of which is steered with one end at the end of the piston rod 30 . The lever arm 58 is hinged at its other end to the underside of the carriage 34 , while the lever arm 56 is hinged at its other end to a handlebar 60 . The link 60 is approximately U-shaped, where at one leg 60 a of the link 60 is articulated on the carrier 20 and the other leg 60 b is articulated to the lever arm 56 . As shown in FIGS. 3 and 4, a spring in the form of a plate spring assembly acts on the link 60 , which is supported on the carrier 20 and the rigidity of which can be adjusted by a screw 64 .

Wird der Kolben 28 der Kolben-Zylinder-Einheit 25 ausgefahren, so werden die Hebelarme 56, 58 des Kniehebelgelenkes 54 aus ihrer angewinkelten Lage in ihre zueinander ausgerichtete Lage verstellt, wodurch der Schlitten 34 und damit das Mundstück 32 des Niederhalters sowie das gesamte Fügewerkzeug 14 nach unten verstellt werden. Die Feder 62, deren Wirkungslinie mit den Längsachsen der He belarme 56, 58 in der ausgefahrenen Stellung des Kniehebelgelenkes 54 fluchtet, dient zum Ausgleich von Dickenunterschieden der zu fügenden Werkzeuge 2, 4. Ein Vorteil der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform besteht darin, daß die Außenabmessungen der Vorrichtung aufgrund der Integration der Kolben-Zylinder-Einheit 25 in den Rahmen 6 vergleichsweise gering werden. Vor teilhaft ist ferner, daß das Kniehebelgestänge 54 in seinem angewinkelten Verstell bereich, in dem es nur vergleichsweise geringe Kräfte übertragen kann, lediglich Zustellbewegungen ausführen muß, während es die Niederhaltekraft erst im ge streckten Zustand, in dem es relativ große Kräfte übertragen kann, aufbringen muß. Bei beiden Ausführungsformen sind ein Wegsensor 66 und ein Kraftsensor 68 vorgesehen, wie schematisch angedeutet. Der Wegsensor 66 erfaßt den Weg, den der linear verschiebbare Teil 14b (der Stempel 42) relativ zu dem Reaktionsteil 14a des Fügewerkzeuges 14 bzw. relativ zu dem linear verschiebbaren Teil 12b des Niederhalters 12 zurücklegt. Der Wegsensor 66 erfaßt somit die effektive Zustell- und Fügebewegung des Stempels 42. Der Kraftsensor 68 ist bei den dargestellten Ausführungsbeispielen zwischen der Kolbenstange 52 und dem Schwingungserzeu ger 44 angeordnet und erfaßt die auf den Stempel 42 ausgeübte Kraft. Es versteht sich, daß auch ein Wegsensor zum Erfassen des Verstellweges des Niederhalters 12 vorgesehen werden kann. Die Sensoren sind mit einem Steuergerät (nicht gezeigt) verbunden, das zur Überwachung und Regelung des Fügevorgangs dient.If the piston 28 of the piston-cylinder unit 25 is extended, the lever arms 56 , 58 of the toggle joint 54 are moved from their angled position into their mutually aligned position, as a result of which the slide 34 and thus the mouthpiece 32 of the hold-down device and the entire joining tool 14 can be adjusted downwards. The spring 62 , whose line of action is aligned with the longitudinal axes of the arms 56 , 58 in the extended position of the toggle joint 54 , is used to compensate for differences in thickness of the tools 2 , 4 to be joined. An advantage of the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is that the external dimensions of the device become comparatively small due to the integration of the piston-cylinder unit 25 in the frame 6 . Before geous is also that the toggle linkage 54 in its angled adjustment range, in which it can only transmit comparatively small forces, only needs to perform feed movements, while it only in the extended state in which it can transmit relatively large forces, apply the hold-down force got to. In both embodiments, a displacement sensor 66 and a force sensor 68 are provided, as indicated schematically. The displacement sensor 66 detects the path of the linearly displaceable member 14 b traverses (42 of the punch), relative to the reaction portion 14 a of the joining tool 14 and to the linearly displaceable member 12 b relative to the holddown 12th The displacement sensor 66 thus detects the effective infeed and joining movement of the stamp 42 . The force sensor 68 is arranged in the illustrated embodiments between the piston rod 52 and the Schwingungserzeu ger 44 and detects the force exerted on the punch 42 . It goes without saying that a displacement sensor for detecting the adjustment path of the hold-down device 12 can also be provided. The sensors are connected to a control unit (not shown), which serves to monitor and regulate the joining process.

Claims

1. Device for joining at least two workpieces ( 2 , 4 ) made of ductile material, with

- A C-shaped frame ( 6 ) with an upper and a lower angle ( 8 , 10 ),
- a die ( 11 ) on which the workpieces ( 2 , 4 ) to be joined lie,
- A provided with a drive joining tool ( 14 ), which consists of a fixed during the joining process reaction part ( 14 a) and a linearly displaceable part ( 14 b) with a stamp ( 42 ) for performing the joining process, and
- A holding device provided with a drive ( 12 ), the one of a C-shaped frame ( 6 ) supported reaction part ( 12 a) and a linearly displaceable part ( 12 b) with a mouthpiece ( 32 ) for exerting a hold-down force the workpieces ( 2 , 4 ) to be joined exist in an area surrounding the joint,
- The die ( 11 ) on the lower leg ( 10 ) of the C-shaped frame ( 6 ) and the joining tool ( 14 ) and the hold-down device ( 12 ) on the upper leg ( 8 ) of the C-shaped frame ( 6 ) are arranged,
characterized in that the reaction part ( 14 a) of the joining tool ( 14 ) on the linearly displaceable ren part ( 12 b) of the holding-down device ( 12 ) is fastened so that the entire joining tool ( 14 ) together with the linearly displaceable part ( 12 b ) of the hold-down device ( 12 ) is movable.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the Niederhal ter ( 12 ) is designed as a modular unit which is attached to the C-shaped frame ( 6 ) from exchangeable.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the joining tool ( 14 ) is designed as a modular unit which is interchangeably attached to the holding-down device ( 12 ) on the side facing away from the frame ( 6 ).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the hold-down ( 12 ) on the C-shaped frame ( 6 ) along an on the direction of movement (z) of the joining tool ( 14 ) perpendicular to the first axis (y) is adjustably fixed .

5. The device according to claim 4, characterized in that the die ( 11 ) on the C-shaped frame ( 8 ) along a on the direction of movement (z) of the joining tool ( 14 ) and the first axis (y) perpendicular second axis ( x) is adjustable.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the reaction part ( 12 a) of the hold-down device ( 12 ) on the C-shaped frame ( 6 ) fixed support ( 20 ) and the linearly displaceable part ( 12 b) of the hold-down device ( 12 ) has a carriage ( 34 ) which connects the drive of the hold-down device ( 12 ) to the mouthpiece ( 32 ) and is guided so as to be longitudinally displaceable on the carrier ( 20 ) via a guide ( 36 , 38 ).

7. The device according to claim 6, characterized in that the drive of the hold-down device ( 12 ) has a piston-cylinder unit ( 25 ), the cylinder ( 26 ) is attached to an upper end of the carrier ( 20 ) and the piston ( 28 ) is connected to the slide ( 34 ) via a piston rod ( 30 ).

8. The device according to claim 6, characterized in that the drive of the holding-down device ( 12 ) has a piston-cylinder unit ( 25 ), the cylinder ( 26 ) of which is supported laterally by the carrier ( 20 ) on the C-frame ( 6 ) and above a toggle linkage ( 54 ) is connected to the carriage ( 34 ).

9. The device according to claim 8, characterized in that the Kniehe belgestänge ( 54 ) has two lever arms ( 56 , 58 ) which are hinged at one end to the piston rod ( 30 ) of the piston-cylinder unit ( 25 ) and with their other end are articulated on the carriage ( 34 ) or a link ( 60 ) which in turn is articulated on the carrier ( 20 ).

10. The device according to claim 9, characterized in that the handlebar ( 60 ) on the carrier ( 20 ) via a spring ( 62 ) is supported, the line of action in the extended position of the toggle linkage ( 54 ) with the longitudinal axes of the He belarme ( 56 , 58 ) is in alignment.

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive of the joining tool ( 12 ) exerts a pulsating force on the punch ( 42 ).

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the drive of the joining tool ( 12 ) has a piston-cylinder unit ( 40 ) and a vibration generator ( 44 ) which between the piston ( 50 ) of the piston-cylinder unit ( 40 ) and the stamp ( 42 ) is switched.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the vibration generator ( 44 ) is designed as a modular unit which is interchangeably inserted between the piston-cylinder unit ( 40 ) and the stamp ( 42 ).

14. The apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the vibration generator ( 44 ) consists of a pneumatically driven riveting hammer, egg nem piezo actuator, an electro-hydraulic pulse drive, a crank mechanism or an ultrasound device.

15. Device according to one of claims 7 and 12, characterized in that the piston-cylinder unit ( 25 ; 40 ) is designed as a pneumatic unit.

16. The device according to one of claims 11 to 15, characterized in that the C-shaped frame ( 6 ) is designed in a lightweight construction.

17. Device according to one of the preceding claims, characterized by a displacement sensor ( 66 ) for detecting the adjustment of the linearly displaceable part ( 14 b) of the joining tool ( 14 ) relative to the linearly displaceable part ( 12 b) of the hold-down device ( 12 ).

18. Device according to one of the preceding claims, characterized by a force sensor ( 68 ) for detecting the force exerted by the joining tool ( 14 ).

19. The apparatus according to claim 18 in connection with claim 12, characterized in that the force sensor ( 68 ) between the vibration generator ( 44 ) and the piston-cylinder unit ( 40 ) of the joining tool is connected.