钉形螺栓的螺栓设置方法以及具有用于实施该螺栓设置方法的电子控制单元的设置装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于钉形螺栓的螺栓设置方法和设置装置，所述钉形螺栓具有头部和从头部延伸并以锥形方式终止的杆部。螺栓设置方法包括以下步骤：通过变形冲程将螺栓连接到所述部件中，在变形冲程期间，螺栓达到≤4m/s的第一连接速度，并且杆部以相对于杆身长度具有最大直径的部分完全穿透所述部件，而头部的底侧没有抵靠所述至少一个部件，以及在变形冲程之后，通过至少一个摩擦冲程，将螺栓驱动到所述至少一个部件中，直到头部的底侧头部抵靠在所述至少一个部件上至少一个摩擦冲程，通过至少一个摩擦冲程克服所述杆部和所述部件之间的摩擦连接，并且通过至少一个摩擦冲程所述螺栓达到小于所述第一连接速度的第二连接速度。栓达到小于所述第一连接速度的第二连接速度。栓达到小于所述第一连接速度的第二连接速度。

【技术实现步骤摘要】
钉形螺栓的螺栓设置方法以及具有用于实施该螺栓设置方法的电子控制单元的设置装置


[0001]本专利技术涉及一种钉形螺栓的螺栓设置方法，打入到金属和/或塑料材料的至少一个部件(优选至少两个彼此排列的部件的叠层)中的该钉形螺栓具有头部和从头部延伸并以锥形方式终止的杆部，其中螺栓通过至少两个步骤中的直线设置运动几乎无旋转地设置到至少一个部件中。此外，本专利技术涉及一种类似类型的螺栓设置方法，其中在一个步骤中将钉形螺栓设置到至少一个部件或部件叠层中。此外，本专利技术包括一种设置装置，利用该设置装置，钉形螺栓以直线设置运动几乎无旋转地设置在至少一个部件中或至少两个彼此排列的部件的叠层中。所述设置装置包括电子控制单元，其适于实现本专利技术的螺栓设置方法。

技术介绍

[0002]为了连接至少两个彼此叠置的部件(例如由金属和/或塑料材料组成的部件)，现有技术中已知有不同的方法。在所谓的流形螺纹连接(flow
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form screwing)中，螺纹状螺栓以高转速绕其纵向轴线旋转，并同时通过线性设置运动被设置到部件中。围绕螺纹状螺栓的纵向轴线的旋转导致部件材料的软化。在已经将螺纹状螺栓设置到被软化的材料中之后，被软化的材料冷却并且呈现由螺栓的外螺纹形状所预定的形状。使用这种方法，其使用旋转运动和直线设置运动的组合连接速度可达到40m/s。
[0003]一种不同方向的设置方法通过几乎无旋转的直线设置运动将钉形螺栓连接到彼此叠置的部件叠层中。这些部件也可以由金属和/或塑料材料组成。例如，在气动操作的设置装置的帮助下将钉形螺栓射入部件中，从而实现两位数范围内的连接速度。这种螺栓设置方法连接质量好，循环时间短，但这种螺栓设置会带来部分不希望有的噪声污染。
[0004]在建筑业中，也有类似设计的螺栓设置方法。这里，通常使用由粉末力驱动的设置装置将钉形连接螺栓射入砖石或其他材料中，以实现不同的连接结构。这里也实现了高的连接速度，这导致连接方法的低循环时间以及高的噪声污染。
[0005]为了有效地设置螺栓而使用高的连接速度还具有这样的结果，即，必须借助于驱动装置使相应的螺栓达到所需的连接速度。这些高的连接速度，除了将螺栓可靠地设置到部件中之外，还保证了可靠的连接质量，同时导致承载设置装置的机器人或相应的输送或引导装置上的相对高的反作用力。特别是对于与设置装置结合使用的机器人，机器人的高稳定性等级是昂贵的并且影响例如车辆构造中的生产线的成本。因此，也期望能够使用较低价格的工业机器人来操作有效的设置装置和相关的连接质量。因为迄今为止已知的设置装置和用其实现的连接方法由于相关的反作用力而不能以不变的方式传递到较低等级的工业机器人上。
[0006]关于上述不同的缺点，特别是设置方法和设置装置的缺点，利用这些设置方法和设置装置将钉形螺栓以直线设置运动几乎无旋转地设置到多个彼此排列的部件中，本专利技术的目的是提出一种在其有效性方面得到改进的螺栓设置方法和一种与之相适应的设置装置，其克服或至少减少了上述缺点。

技术实现思路

[0007]上述目的通过根据独立权利要求1的钉形螺栓的螺栓设置方法来解决，该钉形螺栓用于将螺栓几乎无旋转地直线设置至至少一个部件、优选至少两个彼此布置的部件中。独立权利要求9提出了一种用于钉形螺栓的类似类型的螺栓设置方法。此外，本专利技术公开了一种根据独立权利要求10的与电子控制单元结合的设置装置，使得上述本专利技术的螺栓设置方法可以在设置装置的帮助下执行。所提及的螺栓设置方法以及设置装置的有利设计和进一步发展源自从属权利要求、以下描述以及附图。
[0008]本专利技术的螺栓设置方法涉及将具有头部和从所述头部延伸并以锥形方式终止的杆部的钉形螺栓设置到由金属和/或塑料材料制成的至少一个部件、优选彼此排列的至少两个部件的叠层中，其中螺栓通过至少两个步骤以直线设置运动几乎无旋转地设置到部件中。螺栓设置方法包括以下步骤：通过变形冲程将所述螺栓连接到所述部件中，在所述变形冲程期间，所述螺栓达到≤4m/s的第一连接速度，并且所述杆部以相对于杆身长度具有最大直径的部分完全穿透所述至少一个部件，而所述头部的底侧没有抵靠所述至少一个部件、特别是面向所述头部的部件，以及在所述变形冲程之后，通过至少一个摩擦冲程，将所述螺栓驱动至所述部件中，直到所述头部的底侧头部抵靠在所述至少一个部件上、特别是面向所述头部的部件上，通过所述摩擦冲程克服所述杆部与所述至少一个部件之间的摩擦连接，并且通过所述摩擦冲程所述螺栓达到小于所述第一连接速度的第二连接速度。
[0009]本专利技术的螺栓设置方法基于已知的螺栓设置方法，利用该螺栓设置方法，钉形螺栓仅通过具有大于10m/s或20m/s的相对高的连接速度的一个冲程以几乎无旋转的直线设置运动设置。螺栓的几乎无旋转设置意味着冲压通过直线运动将设置力传递到螺栓上。优选地，该设置力不通过由冲压传递到螺栓上的扭矩来支撑。已知的是，当设置流形螺钉时，扭矩特别地与冲压的直线运动结合，并且扭矩被传递到相应的螺栓上。在本方法中，优选地，仅使用具有杆部的优选外部轮廓(例如外螺纹或螺纹状形状)的一个螺栓。在将螺栓连接到至少一个部件中的冲压的无旋转直线设置运动期间，部件和螺栓的成型杆部之间的相互作用导致螺栓旋转。
[0010]实施该已知技术的好处是，在设置方法期间降低了噪声排放，以及优选地降低了机器人的机械负载，该机器人承载和引导设置装置的连接速度在个位数范围内。特别地，连接速度被限制为≤4m/s的值，其中以这种变形冲程被驱动的螺栓在头部抵靠之前不会刺入面向钉头的部件。而是，作为螺栓设置方法的第一步骤执行的变形冲程用于使用已经通过驱动活塞传递到要被驱动的螺栓上的可用动能，用于在螺栓杆部穿入所述部件期间使所述至少一个部件或所述至少两个部件变形。特别地，螺栓杆部穿透到至少一个部件或至少两个彼此布置的部件中，直到相对于杆部的总长度具有最大直径的杆部分完全穿透至少一个部件或彼此布置的部件。当杆部以具有最大直径的部分完全穿透一个或多个部件时，杆部在部件中产生的穿透开口和待建立的连接的穿透开口优选地径向延伸到几乎最大。因此，当在变形冲程期间穿透到至少一个部件中时，杆部优选地执行几乎完整的变形工作。由此，与变形冲程相比，便于随后的摩擦冲程或通常连接的完成并且在其能量需求方面显著减少。
[0011]本专利技术的方法适于连接彼此排列的多个部件。以相同的方式，其还旨在仅将钉形螺栓设置到一个部件中。当将作为焊接辅助连接部件的螺栓设置到不可焊接材料或几乎不
可焊接材料的部件中时，该技术方案优选是令人感兴趣的。这提供了通过焊接辅助连接部件将部件与定位螺栓焊接到可焊接材料的另一部件的可能性。
[0012]此外优选的是，功能螺栓形式的钉形螺栓仅设置在一个部件中。在这种功能螺栓中，头部优选地包括螺纹部分、球头、另一连接或联接结构或另一合适的功能部分。
[0013]不管在下面的描述、附图和权利要求书中是描述了将连接元件设置到仅一个部件还是设置到彼此排列的至少两个部件的叠层中，这些描述类似地适用于设置到仅一个部件以及设置到至少两个部件的叠层中。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钉形螺栓的螺栓设置方法，打入到由金属和/或塑料材料制成的至少一个部件、优选彼此排列的至少两个部件的叠层中的所述螺栓具有头部和从所述头部延伸、以锥形方式终止的杆部，所述螺栓通过至少两个步骤以直线设置运动几乎无旋转地设置到所述部件中，其中，所述螺栓设置方法包括以下步骤：a.通过变形冲程将所述螺栓连接到所述部件中，在所述变形冲程期间，所述螺栓达到≤4m/s的第一连接速度，并且所述杆部以相对于杆身长度具有最大直径的部分完全穿透所述至少一个部件，而所述头部的底侧没有抵靠所述至少一个部件、特别是面向所述头部的部件，以及b.在所述变形冲程之后，通过至少一个摩擦冲程，将所述螺栓驱动至所述部件中，直到所述头部的底侧头部抵靠在所述至少一个部件上、特别是面向所述头部的部件上，通过所述摩擦冲程克服所述杆部与所述至少一个部件之间的摩擦连接，并且通过所述摩擦冲程所述螺栓达到小于所述第一连接速度的第二连接速度。2.根据权利要求1所述的螺栓设置方法，其中，所述螺栓与具有驱动活塞块的驱动活塞连接，所述驱动活塞确定具有加速到第一连接速度的第一加速度的变形冲程的动能，使得所述头部的底侧布置成仅由于所述变形冲程而与相邻部件间隔开。3.根据权利要求1所述的螺栓设置方法，其中，所述驱动活塞以阻尼、弹簧预紧的方式抵靠机械手布置，并且所述驱动活塞由线性驱动装置驱动，所述线性驱动装置形式为伺服线性马达、液压缸、气缸或具有传动元件的伺服马达，其中，在所述驱动活塞的直线设置运动期间，确定以下量中的至少一个：驱动活塞的路径、速度、力。4.根据权利要求3所述的螺栓设置方法，其中，由所述线性驱动装置驱动的所述驱动活塞被加速到所述第一连接速度，所述驱动活塞与所述螺栓的相遇被检测，特别是通过评估根据时间的所述驱动活塞的路径信号来检测，并且随后关闭所述驱动活塞的驱动。5.根据权利要求4所述的螺栓设置方法，其中，在所述变形冲程期间所述螺栓在所述杆部穿透到所述至少一个部件期间通过所述螺栓的变形作用减速到穿透速度，所述穿透速度小于等于所述第一连接速度的85％，以及在所述摩擦冲程中，利用所述线性驱动装置以小于或等于所述穿透速度的第二连接速度重新驱动所述驱动活塞。6.根据权利要求5所述的螺栓设置方法，具有进一步的步骤：通过评估所述驱动活塞的路径和/或速度，在所述摩擦冲程期间检测所述螺栓的头部抵靠，以及完成所述驱动活塞在所述摩擦冲程中的驱动。7.根据权利要求4所述的螺栓设置方法，其中，所述螺栓在所述变形冲程期间通过所述部件中的变形作用而完全减速，随后，将所述驱动活塞从所述螺栓移开到后退位置，以及将所述驱动活塞从所述后退位置加速到第三连接速度，通过所述第三连接速度，所述驱动活塞在所述摩擦冲程中驱动所述螺栓以到达所述头部抵靠并且所述第三连接速度小于等于所述第一连接速度的85％，以及在检测到所述驱动活塞碰到所述螺栓之后，关闭所述驱动活塞的驱动。8.根据权利要求7所述的螺栓设置方法，具有进一步的步骤：
在所述变形冲程终止之后确定所述螺栓的头部突起，以及基于所述头部突起，特别是基于用于根据所述头部突起的连接速度的连接参数特定特性表，确定所述驱动活塞的所述第三连接速度。9.根据权利要求2所述的螺栓设置方法，其中，所述驱动活塞以阻尼、弹簧预紧的方式抵靠机械手布置，并且所述驱动活塞由线性驱动装置驱动，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡，
申请(专利权)人：伯尔霍夫连接技术有限公司，
类型：发明
国别省市：