CN104661771A

CN104661771A - 用于连接工件的方法和连接装置

Info

Publication number: CN104661771A
Application number: CN201280074681.5A
Authority: CN
Inventors: J·考斯勒
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2015-05-27
Also published as: EP2861362A1; DE102012212214A1; MX2015000496A; WO2014008960A1

Abstract

提出用于连接工件(8、9)的方法和装置，该装置具有既可用于焊接也可用于铆接的焊接头。该方法包括：提供具有至少两个电极(3、4)的电阻焊接头(2、3)；用铆接头放置器(24、25)替换掉至少一个电极(3、4)，或者设置至少一个具有包括铆接头放置器的适配件(23)的电极(3、4)；把两个分别具有开口(31、32)的工件(28、29)定位在电阻焊接头(2)的电极(3、4)或铆接头放置器(24、25)之间，使得所述开口(31、32)同轴；将连接件(36)***所述开口(31、32)内；使所述工件(28、29)彼此铆接，其中，所述连接件(36)借助于电极(3、4)和/或铆接头放置器(24、25)发生变形。

Description

用于连接工件的方法和连接装置

本发明涉及一种用于连接工件的方法和一种连接装置。工件例如电设备的部件在生产时通常作为接合件彼此相连接。例如通过钎焊、焊接亦或铆接在接合位置进行连接。在这种情况下实现工件的形状配合的或力配合的连接。

通常，在生产过程中设置了各种不同的装配站或制造站，在这些站例如提供有用于焊接的焊接头、用于铆接的铆接装置或者用于钎焊地连接部件的钎焊站。

就传统的电阻焊而言，导电的工件被电流加热直至熔化，从而产生公共的熔体，固化后在工件之间存在有焊接连接。已知的电阻焊接头是针对高温和大电流而设计的。多数情况下，焊接还需要电阻焊接头的两个电极在焊接过程中同时将焊接力施加到接合位置上。

在制造机电组件时也经常将部件彼此铆接在一起。在这种情况下，部件的平坦的部分利用铆钉孔借助铆钉来连接。在相应的铆接过程中，需要使得由可变形材料制成的铆钉销变形，由此可以形成铆钉头。

特别是在生产中型的机电部件时，由于所需的接合方法或连接方法各不相同，这就需要具有大量接合站的复杂的自动装配***。希望可以降低包括多个具有不同连接类型的接合位置的部件或工件的制造费用。

因此，本发明的目的是提出用于连接工件的改进的方法和/或改进的装置。

据此提出一种用于连接工件的方法，其包括：

-提供具有至少两个电极的电阻焊接头；

-用铆接头放置器替换掉至少一个电极或者设置至少一个具有包括铆接头放置器的适配件的电极；

-把两个分别具有开口的工件定位在电阻焊接头的电极或铆接头放置器之间，使得这些开口同轴；

-将连接件***到这些开口内；

-使工件彼此铆接，其中，连接件借助于电极和/或铆接头放置器发生变形。

该方法规定：被设计为电阻焊接头的焊接头用于铆接特别是用于热铆接。特别地，具有同轴布置的电极的电阻焊接头可以通过电极的合适变型用作铆接站，所述电极例如从上面和下面夹住两个待连接的工件。如果例如两个电极分别设置有用作铆接头放置器的适配件，那么销钉形的连接件就可以用作铆钉。例如还可以更换电极，其中，新变型的电极被设计为铆接头放置器。在此可以考虑的是，变型的电极或适配件具有与用于电阻焊接的电极相同的材料。尤其可以考虑的是，变型的电极或适配件具有与用于电阻焊接的电极相同的电阻。

因此，包括电阻焊接头的工作站可以灵活地用于焊接以及用于铆接。由此改进了机械化的或自动化的装配***的***灵活性。

在该方法的实施方式中，还要馈送用于加热连接件的流过电极和/或铆接头放置器和连接件的电流。

就此而言，可以实现热铆接，其中，连接件由于流过的电流而通过其自身的电阻加热。在相应的热铆接工艺中，连接件或铆钉由于在铆接过程被供热而膨胀，并借助于电阻焊接头或被构造为铆接头放置器的电极而变形然后冷却下来。在铆钉冷却时，特别是铆钉杆会收缩，并会导致叠置地挤压的工件或部件彼此间的力摩擦配合有所改善。

在一些实施方式中，电极、设置有适配件的电极或者被构造为铆接头放置器的电极在铆接期间相对于彼此沿着穿过连接件延伸的工作轴线做振动运动。

就此而言，特别是在电极、适配件或铆接头放置器彼此相对地运动时，振动式地施加力，从而便于连接件变形为铆钉杆和铆钉头。在这种情况下，随着在两侧将力施加到作为连接件的圆柱形销钉上，优选地进行振动式的热铆接。例如，电阻焊接头的电极和/或铆接头放置器以工作轴线为基准弹性地支撑。

在该方法的一些实施方式中，工件被弹性地保持在工件容纳部内。通过弹性的保持，特别是在电极或铆接头放置器相对于彼此相向运动并且作用到要变形的连接件上时，会使得施加的力均匀。

该方法的一些实施方式规定：使用连接件对至少三个分别具有开口的工件进行铆接。所述工件例如可以是用在继电器或机电开关中的双金属片。

在该方法的一些实施方式中规定：两个电极分别被铆接头放置器替换掉，或者两者分别设置有包括铆接头放置器的适配件。于是，借助于这两个铆接头放置器使得连接件发生变形。就此而言，可以使得圆柱形连接件变形为铆钉。

在该方法的变型中，适当设计电阻焊接头，从而借助于电流将两个其它的工件在焊接位置加热至熔化。就此而言，在本方法范围内还可以考虑利用电阻焊接头的电阻焊接。

该方法的变型包括三个步骤：

-提供不具有铆接头放置器的电阻焊接头；

-把两个其它的工件定位在电极之间；

-借助于电阻焊接头将两个其它的工件在焊接位置彼此焊接在一起。

优选地，在焊接时适当移动焊接头，从而两个电极相对于焊接位置运动，并且将恒定的力施加到焊接位置上。通过恒定的力(该力例如可以通过对两个电极的彼此弹性的支撑来实现)使得两个工件材料十分有利地彼此熔化或焊接在一起。

就所提出的方法而言，根据尤其是在生产线中必要的连接方法将电极用于焊接或用于铆接。

此外，提出了一种用于使用电阻焊接头来使得工件彼此连接的连接装置。电阻焊接头包括至少两个电极，其中，电阻焊接头被设计用于借助于电流在焊接位置将工件加热至熔化。在这种情况下将至少一个电极设计为铆接头放置器。

例如，连接装置设置有控制装置，该控制装置通过两个电极控制或者引起电流，从而进行电阻焊接。

在这种情况下，连接装置被设计用于实施如上所述的方法。

在连接装置的一些实施方式中，还设置了用于弹性地支撑工件的保持装置。弹性的支撑可以实现特别是在连接件的两侧或两端均匀地施加力。

在一些实施方式中，连接装置还包括用于使得电极和/或铆接头放置器在工作轴线上相对于彼此运动的驱动装置。作为驱动装置，例如可考虑气动的驱动器亦或电驱动器。也可以将促动器或者伺服机构用作驱动装置。在这种情况下，驱动装置要产生足够的力，以便在焊接时使得工件彼此叠置地挤压，并且在铆接时使得连接件或者特别是由电流加热的铆钉-和铆接头变形。

在连接装置的一些实施方式中，电极和/或铆接头放置器以工作轴线为基准弹性地支撑。弹性的支撑同样可以实现将力十分均匀地施加到彼此待连接的工件或连接件上。

本发明的其它可行的实施方案还包括前面已述的或者将在下面针对实施例予以介绍的方法步骤、所述方法的或所述连接装置的特征或实施方式的未明确提到的组合。在此，本领域技术人员也可以添加或改变各个方面，作为本发明的相应的基本形式的改进或补充。

本发明的上述特性、特征和优点以及实现它们的方式结合对实施例的以下说明将更为清楚且更易于理解，这些实施例将结合附图予以详述。

在附图中：

图1、4、6为连接装置的实施例的示意图，其用于解释用来连接工件的方法的方面；

图2为应用在用于连接工件的方法中的焊接头的实施例的立体图；

图3为焊接头的实施例的示意图，其用于解释用来连接工件的方法的方面；

图5、7为图1、4、6的连接装置的实施例的示意详图，其用于解释用来连接工件的方法的方面。

在以下附图中，作为接合站的焊接头和连接装置的实施例被示意性地示出。在此示出了相应的连接装置的工作情况，以便解释使用电阻焊接头的连接方法的方法方面。

图1示出了用于使得工件彼此接合或连接的连接装置。连接装置1在此包括两个被构造为电阻焊接头的焊接头2、3。每个焊接头2、3都具有一个电极4、5，该电极借助于弹性元件8、9被弹性地支撑。焊接头或电极4、5可以沿着工作轴线18移动16、17。为此，两个焊接头2、3分别与驱动装置11、12例如电动机或气动装置相联接。相应的驱动器11、12可以通过控制设备13将相应的控制信号CT提供给驱动装置，并沿着箭头16、17即沿着工作轴线18移动。就此而言，这些电极沿着工作轴线18彼此同轴地移动。

设置了一种工件支架10，在该工件支架上可以保持住待连接的工件6、7。在一种工作情况下，如图1所示，工件被定位在电极4、5之间，并且通过对驱动器11、13的适当控制被电极4、5夹紧。在电阻焊接时，产生流经电极、两个工件6、7的焊接位置区域15和电极5的电流14。特别地，因为电极4、5的电阻低于待连接的工件6、7的电阻，工件6、7的材料在焊接位置15变热。焊接头2、3或控制装置13适当控制电流14，使得工件材料6、7熔化并且在焊接位置15彼此熔接或焊接在一起。同时，从顶部和底部通过弹性地支撑电极4、5来均匀地施加力。

在图2中立体地示出了焊接头2的一个实施例。在图2中可看到工作轴线18，在设计焊接头时被紧固件22保持在电极容纳部21内的电极4、弹性的支撑件8以及驱动器11、42沿着所述工作轴线同轴。

电极容纳部21和电极紧固件22都保持在合适的导轨19上，使用围绕着柱塞布置的且抵接在间隔套筒20上的弹簧件8沿着轴线18来保持住所述导轨。未标有附图标记的轴通过被驱动器11激活的气动的气缸42移动。将驱动器11、42、弹性的支撑件8、20和电极4的导向装置19线性地布置可以实现十分有利地将力传递到按照图2的方向位于电极5下方的当前焊接位置。

还可以实现将焊接头2用作铆接头或铆接装置。就此而言，连接装置也可以用作热铆接工艺的接合站1。

图3示意性地示出了工艺步骤，在用于借助或者使用如图1所示的连接装置1对工件彼此铆接的连接方法中实施所述工艺步骤。在图3左侧示意性地示出了具有焊接电极4的电阻焊接头2，该焊接电极借助于弹簧8被弹性地保持住，并且包括驱动器11。

为了将焊接头2用于铆接过程，例如，如图3右上方所示，电极4被在工件侧包括凹缺或凹槽26的电极24替换掉。在铆接过程中，凹槽26用作铆接头放置器。即凹缺或凹槽26具有以后的铆接头的形状。

替代地，焊接电极4还可设置有具有相应凹槽或凹缺26的适配件23。于是将适配件23插到、拧到或者采用其它已知的机构紧固到电极4上。例如，适配件23具有与电极4相同的电特性。

如在图2中以焊接头2为例所示，可以容易地实现对电极的替换或更换。

现在，图4示出了连接装置1，在该连接装置中，两个焊接电极被具有相应的凹槽26、27的电极24、25替换掉。由此也可以说电极24、25是铆接头放置器。它们如同常见的焊接电极4、5(参见图1)那样地借助于弹性元件8、9被保持住。

在图4中还示出，待连接的工件28、29分别具有孔31、32，并被放置到支架10的工件容纳部30内。在铆接时，基本上是平面的或板片状的材料例如双金属片或三金属片借助于铆钉彼此连接。工件28、29的保持装置10同样弹性地支撑。为此设置例如可以是装配台的装配板35，该装配板包括在此未示出的多个销钉例如三个或四个销钉。这些销钉33均被弹簧件34例如螺旋弹簧包围，并且可以实现对带有工件28、29的保持装置10弹性地支撑。保持装置10例如由铝制成。

为了将两个工件28、29彼此铆接地连接在一起，将圆柱形的连接件***到同轴布置的孔或开口31，32内。

图5所示为连接装置1的局部剖视图。在该详细图中可看到两个工件28、29，它们的开口沿着连接装置的工作轴线18同轴地布置。还可看到连接件36，其由可塑性变形的材料构成并且在该实施例中被设计为圆柱形。优选地，连接件36或铆钉与工件28、29中的开口具有一定的形状配合。

现在，两个被设计为铆接头放置器24、25的电极被布置在连接件36的上方和下方。在铆接过程中，特别是在热铆接时，以下被称为铆钉放置器(Nietsetzer)的电极24、25朝着连接件36的方向沿着工作轴线18移动。

图6示出了连接装置1在热铆接期间的工作情况。控制装置13通过合适的控制信号CT对驱动装置11、12适当控制，使得它们首先沿着接合位置的方向运动。两个铆钉放置器24、25因此顶压到连接件36上。控制装置13利用在此未示出的电源引起在电极或铆钉放置器24、25之间的热流37流过连接件36。优选地，连接件36的材料的电阻高于电极或铆钉放置器24、25。就此而言，连接件受热并且在这种情况下由于供热而膨胀。热的铆钉或热的连接件36具有特别好的孔壁特性(Lochleibungseigenschaften)，从而在原则上还可以在工件28、29内存在有不完全为圆形或对称的开口。

根据方法的一些方面，进行振动式的热铆接，其中，从上面和下面同时振动式地将力施加到被加热了的铆接件或热的连接件36上。这通过借助于焊接-或铆接头2、3的控制装置13和例如气动的驱动器11、12进行的控制来完成。借助于不论是焊接-或铆接头24、25的还是工件支架10的弹性支撑件8、9，可以特别匀整地且均匀地将力施加到铆接位置上。由此实现了铆接的均匀且高的工艺质量。通过由电流37供热以及振荡运动进而电极或铆钉放置器的作用到连接件36上的力作用的相互配合，使得热的连接件36发生变形。

图7所示为用于对三个具有孔的平面的工件进行连接的铆接方法的一个变型。图7示出一个三金属片28、29、38，其中，各个板片28、29、38都由铆钉来连接。可看到从上面作用的形成焊接头的一个电极的铆钉放置器24和从下面作用的形成该焊接头或另一焊接头的另一电极的铆钉放置器25。箭头16、17表示焊接头的运动和力作用。还示出对电极或铆接头24、25的弹性支撑。

因电流以及机械作用而使得如图7所示的铆钉形式的起初为圆柱形连接件36发生变形。由此得到铆钉杆39，其顶部和底部分别被铆接头40、41终止。由于在热铆接时连接件的材料首先膨胀，所以在冷却时铆接头稍微收缩，并且实现特别密封的封闭，并使得部件或工件28、29、38彼此连接。通过铆钉杆的收缩产生了附加的力摩擦配合。

就此而言，可以实现所提出的方法以及所介绍的连接装置及其在生产线或装配台中的广泛应用，该连接装置可以实现将铆接工艺和焊接工艺进行组合。多次使用电阻焊接头资源，从而在装配工作中不必提供附加的接合站或连接站。简单地更换焊接电极或者为电阻焊接头的电极配备有适配件就足够了。

在铆接操作时，适当调整流经铆接件或连接件的电流，从而对连接件的材料进行加热，但工件没有焊接或熔化。就此而言，通过在不同的接合方法即热铆接和电阻焊接中灵活使用电阻头资源实现了有效地制造必须要接合的尤其是小型至中型的机电部件。

所述的工件多数是要在不同的装配台上进一步加工的半成品。总体而言，可以获得如所介绍的连接装置形式的改进的接合站，并且通过所提出的连接方法可以扩展地且改进地使用常规的电阻焊接站。

尽管已通过优选的实施例来对本发明的细节进行详述，但本发明并不限于所公开的示例，本领域的技术人员可以由此推导出其它的变型，而不脱离本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于连接工件(28、29)的方法，包括：

-提供具有至少两个电极(3、4)的电阻焊接头(2、3)；

-用铆接头放置器(24、25)替换掉至少一个电极(3、4)，或者设置至少一个具有包括铆接头放置器的适配件(23)的电极(3、4)；

-把两个分别具有开口(31、32)的工件(28、29)定位在电阻焊接头(2)的电极(3、4)或铆接头放置器(24、25)之间，使得所述开口(31、32)同轴；

-将连接件(36)***到所述开口(31、32)内；并且

-使所述工件(28、29)彼此铆接，其中，所述连接件(36)借助于电极(3、4)和/或铆接头放置器(24、25)发生变形。

2.按照权利要求1所述的方法，还包括：馈送用于加热连接件(36)的流过所述电极(3、4)和/或铆接头放置器(24、25)和连接件(36)的电流(37)。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，所述电极(24、25)在铆接期间相对于彼此沿着穿过所述连接件(36)延伸的工作轴线(18)做振动运动。

4.按照权利要求1～3之一所述的方法，其中，所述工件(28、29)被弹性地保持在工件容纳部(30)内。

5.按照权利要求1～4之一所述的方法，其中，使用连接件(39)对至少三个分别具有开口的工件(28、29、38)进行铆接。

6.按照权利要求1～5之一所述的方法，其中，将两个电极(3、4)分别用铆接头放置器(24、25)替换掉，或者分别设置有包括铆接头放置器的适配件(23)，并且借助于两个铆接头放置器(24)使得所述连接件(36)发生变形。

7.按照权利要求1～6之一所述的方法，其中，电阻焊接头(2)被设计用于借助电流(14)在焊接位置(15)将两个其它的工件(6、7)加热至熔化。

8.按照权利要求7所述的方法，还包括：

-提供不具有铆接头放置器的电阻焊接头(2)；

-将两个其它的工件(6、7)定位在电极(4、5)之间；并且

-借助于所述电阻焊接头(2)在焊接位置(15)将两个其它的工件(6、7)彼此焊接在一起。

9.按照权利要求1～8之一所述的方法，其中，在焊接时两个电极(4、5)相对于焊接位置(15)运动并且将恒定的力施加到焊接位置(15)上。

10.一种用于使用电阻焊接头(2)来使得工件(6、7、28、29、38)彼此相连接的连接装置(1)，该电阻焊接头包括至少两个电极(3、4、24、25)，其中，所述电阻焊接头(2)被设计用于借助于电流(14)在焊接位置(15)将工件(6、7)加热至熔化，其中，至少一个电极(24、25)被设计为铆接头放置器。

11.按照权利要求10所述的连接装置(1)，其中，所述连接装置(1)被设计用于实施按照权利要求1～9之一所述的方法。

12.按照权利要求10或11所述的连接装置(1)，还具有用于弹性地支撑所述工件(6、7、28、29、38)的保持装置(10)。

13.按照权利要求10～12之一所述的连接装置(1)，还具有用于使得所述电极(3、4)和/或铆接头放置器(24、25)在工作轴线(18)上相对于彼此运动的驱动装置(11、12)。

14.按照权利要求10～12之一所述的连接装置(1)，其中，所述电极(4、5)和/或铆接头放置器(24、25)以工作轴线(18)为基准弹性地支撑。