DE10146442B4

DE10146442B4 - Vorrichtung zum Verbindung von zwei oder mehr Bauteilen mittels Nieten

Info

Publication number: DE10146442B4
Application number: DE10146442A
Authority: DE
Inventors: Wulf Leitermann; Thomas Meichsner
Original assignee: ThyssenKrupp Automotive AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: EP1295653A1; US6938314B2; US20030051332A1; DE10146442A1; JP2003103335A

Abstract

Nietvorrichtung zum Verbinden von zwei oder mehr Bauteilen mittels Nieten, mit einem Niettreiber (12), mit dem die Niete gegen Gegenhalter (6) durch die Bauteile getrieben und/oder vernietet werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (3) mit Auflageelementen vorgesehen ist, auf denen die miteinander zu vernietenden Bauteile aufliegen und mittels Justier- und Halteelementen (4) in Bearbeitungsposition gehalten werden, wobei die Gegenhalter (6) als separate Komponenten dieser Vorrichtung (3) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung zum Verbinden von zwei oder mehr Bauteilen mittels Nieten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere miteinander vernietete Bleche werden in letzter Zeit wieder verstärkt im Fahrzeugbau verwendet. Dieses ist auch bedingt durch die Verwendung von unterschiedlichen Materialien, die miteinander zu Baugruppen verbunden werden. Zusätzlich kann das Verbinden mittels Nieten durch Kleben ergänzt werden.
Zum Nieten derartiger Bauteile werden häufig Nietzangen eingesetzt, bei denen der Niettreiber und der Gegenhalter an den Enden eines gemeinsamen U-förmigen Bügels angebracht werden. Diese Nietzangen werden von Hand oder auch von einem Roboter geführt. Zum Verbinden von Blechen werden üblicherweise Stanzniete verwendet. Beim Einsatz derartiger „Stanzniete" ist es nicht erforderlich, Nietbohrungen in die Bleche einzubringen.
Die vorbeschriebene Vorrichtung unter Verwendung von hydraulisch oder elektromechanisch betriebenen Nietzangen weist mehrere Nachteile auf. Nietzangen müssen sehr steif und damit sehr schwer ausgebildet werden, je länger ihre Arme sind, also je weiter der Nietpunkt von der Außenkante des Werkstückes entfernt ist. Das führt zu hohen Zangengewichten und großen Elastizitäten im Werkzeug. Des Weiteren müssen starke Roboter eingesetzt werden, die dementsprechend nicht so schnell sind wie leichtere Roboter. Weiterhin nachteilig wird eine hohe Taktzeit benötigt, da die Niet zange erst geöffnet und kompliziert positioniert werden muss, bevor sie an anderer Stelle an einem anderen Nietpunkt wieder angesetzt werden kann. Das verstärkt sich, wenn mit mehreren Robotern und mehreren Nietzangen in einer Vorrichtung gearbeitet wird.

Aus der US 5,427,297 A ist eine Nietvorrichtung bekannt, bei der eine Mehrzahl von Gegenhaltern unterhalb von miteinander zu vernietenden Blechen angeordnet sind. Die Gegenhalter tragen hier die zu vernietenden Bleche und halten diese in der für die Nietung erforderlichen Bearbeitungsposition. Den Gegenhaltern sind eine Mehrzahl von Nietstempeln zugeordnet, sodass mehrere Nietungen gleichzeitig über die Fläche der Bleche verteilt gleichzeitig ausgeführt werden können. Nachteilig bei dieser bekannten Nietvorrichtung ist, dass hier die Gegenhalter so dimensioniert sein müssen, dass sie das Gewicht der zu vernietenden Bauteile tragen können. Insbesondere bei großflächigen und schweren Bauteilen, wie sie im Automobilbereich häufig verarbeitet werden müssen, führt dies zu schweren Gegenhaltern, die deutlich stärker ausgelegt sind, als dies für den eigentlichen Nietvorgang erforderlich wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Nietvorrichtung zum Verbinden von zwei oder mehr Bauteilen mittels Nieten zur Verfügung zu stellen, die mit leichteren Werkzeugen auskommt und eine geringere Taktzeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit einer Nietvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den Ansprüchen 2 bis 11 sind vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Nietvorrichtung beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen
1 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Nietvorrichtung und
2 eine Matrize zum Halten der Bodenbaugruppe eines Kraftfahrzeuges.
Im Ausführungsbeispiel werden zwei oder mehr Bleche mittels Nieten miteinander verbunden. Dazu liegen, wie in 1 schematisch dargestellt, zwei Bleche 1, 2 auf einer Vorrichtung 3 auf. Das unten liegende Blech 2 liegt direkt auf der Vorrichtung 3 auf und wird mittels Justier- und Halteelementen 4 in der vorgesehenen Bearbeitungsposition gehalten. Das mit dem unten liegenden Blech 2 zu verbindende zweite Blech 1 wird beispielsweise mittels Saugnäpfen 5 an seiner Position fixiert. Es ist jedoch auch denkbar, dass die durch Nieten miteinander zu verbindenden Bleche 1, 2 an Haftpunkten mittels eines Haftklebers miteinander verbunden sind, bevor sie miteinander vernietet werden.
Unterhalb der Bleche 1, 2 sind Gegenhalter 6 an den vorgesehenen Nietpositionen an der Vorrichtung 3 befestigt. Diese Gegenhalter 6 sind vorzugsweise gleich aufgebaut. Im Ausführungsbeispiel weisen sie einen Fuß 7, einen Haltering 8, einen Stempel 9 und einen Verstellkeil 10 auf. Je nach Erfordernis muss nur der Fuß 7 eine unterschiedliche Form und der Stempel 9 eine variierende Länge aufweisen. Die übrigen Bauteile des Gegenhalters 6 können für alle Nietpunkte gleich ausgebildet sein. Der Gegenhalter 6 kann vorzugsweise auf der Vorrichtung 3 hinsichtlich seiner Lage und seiner Höhe verstellt werden. Damit wird erreicht, dass er hinsichtlich Lage und Höhe exakt unter dem Nietpunkt positioniert ist.
Für die Verbindung von Blechen 1, 2 miteinander werden vorzugsweise Stanzniete 11 verwendet. Sie werden mittels eines Niettreibers 12 durch die nicht vorgebohrten Bleche 1, 2 getrieben und werden nach diesem Durchtreiben gegen den Gegenhalter 6, der eine entsprechende Kopfausnehmung aufweist, vernietet. Der Niettreiber 12 ist mit einer nicht dargestellten Nietzuführeinrichtung ausgerüstet. Der Niettreiber 12 ist über eine Aufnahme 13 am Ende des Arms eines Roboters befestigt und wird über den Roboter gehalten und positioniert. Eine für das Blechpaket und den Nietvorgang erwünschte Anpresskraft, die es ermöglicht, die Bleche des Blechpakets vor dem Nieten aneinander zu legen, kann über eine Feder 14 oder eine andersartige Druckerzeugung erbracht werden.
Das Stanzen des Bleches und Formen des unteren Nietkopfes kann durch kontinuierliche Krafteinwirkung oder durch Hämmern erfolgen. Sofern es durch Hämmern erfolgt, können die Gegenhaltekräfte von Niettreiber 12 und Roboter verringert werden.
Die Erfindung ist auch ohne Verwendung von Robotern einsetzbar. Auch hier ergeben sich wirtschaftliche Vorteile. Der Niettreiber 12 wird in diesem Fall manuell positioniert und gehalten. Die Nietpositionen müssen dann verständlicherweise auf den Blechen 1, 2 markiert sein.
In einer besonderen Ausbildung kann bei einer verketteten Fertigungs- und Montageeinrichtung die Vorrichtung 3 vor oder nach dem Arbeitsgang des Nietens auch andere Aufgaben haben. Beispielsweise kann eine übliche Stanz- oder Prägematrize, die vorher für die Arbeitsgänge Stanzen, Prägen oder Richten des Bleches eingesetzt wird, mit entsprechenden Gegenhaltern 6 versehen sein. Eine derartige Ausbildung reduziert die Werkzeugkosten.
Sofern es erforderlich ist, können beim Anbinden von dickwandigen Bauteilen diese auch bereits mit Nietlöchern versehen sein. Dieses bringt beim manuellen Vernieten den Vorteil, dass keine separaten Markierungspunkte angebracht werden müssen. Beim Vernieten mit einem Roboter muss die Steuergenauigkeit des Roboters dann jedoch entsprechend hoch sein.
2 zeigt schematisch eine Vorrichtung 3 zum Auflegen der Bodengruppe eines PKW's. Bei derartigen Baugruppen mit einer großen Anzahl von Blechen und Profilen, die über Nieten miteinander verbunden werden müssen, gestaltet sich die Ausbildung der Vorrichtung 3 entsprechend aufwendig. Hier kommt jedoch besonders der Vorteil zum Tragen, dass die Gegenhalter gleichartig aufgebaut sind und in Lage und Höhe in einfacher Weise verstellbar sind. Wie ersichtlich, können die Gegenhalter 6 auch horizontal oder schräg an der Vorrichtung 3 befestigt sein. Gerade die Darstellung einer komplexen Bodengruppe gemäß 2 zeigt den Vorteil der erfindungsgemäßen Nietvorrichtung. Hier können in einfacher Weise mehrere Roboter eingesetzt werden, ohne sich gegenseitig zu behindern, da die Niettreiber 12 wesentlich kleiner sind, als entsprechende Nietzangen ausgebildet sein müssten.

1: Blech
2: Blech
3: Vorrichtung
4: Justier- und Halteelement
5: Saugnapf
6: Gegenhalter
7: Fuß
8: Haltering
9: Stempel
10: Verstellkeil
11: Stanzniet
12: Niettreiber
13: Aufnahme
14: Feder

Claims

Nietvorrichtung zum Verbinden von zwei oder mehr Bauteilen mittels Nieten, mit einem Niettreiber (12), mit dem die Niete gegen Gegenhalter (6) durch die Bauteile getrieben und/oder vernietet werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (3) mit Auflageelementen vorgesehen ist, auf denen die miteinander zu vernietenden Bauteile aufliegen und mittels Justier- und Halteelementen (4) in Bearbeitungsposition gehalten werden, wobei die Gegenhalter (6) als separate Komponenten dieser Vorrichtung (3) ausgebildet sind.
Nietvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtung (3) und Niettreiber (12) Teile einer verketteten Fertigungs- und/oder Montageeinrichtung sind.
Nietvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Niettreiber (12) robotergehalten und -geführt ist.
Nietvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Niettreiber (12) mit einer automatischen Nietzuführung ausgerüstet ist.
Nietvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der Bauteile wenigstens eines der Nietlöcher vorgebohrt ist.
Nietvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niettreiber (12) vor dem Nieten mit einer vorgegebenen Kraft gegen die zu vernietenden Teile gepresst wird.
Nietvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenhalter (6) in Lage und Höhe einstellbar sind.
Nietvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenhalter (6) identisch ausgebildet sind.
Nietvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3) bei einer verketteten Fertigungs- und Montageanlage in einer vorherigen oder nachfolgenden Arbeitsstation eine andere Funktion hat.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3) in einer anderen Arbeitsstation als Stanz-, Biege- oder Richtvorrichtung eingesetzt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Niettreiber (12) axial federnd mit der Aufnahme (13) verbunden ist.