設(shè)備、具有該設(shè)備的機器人、用于該設(shè)備的沖頭以及用于在輕質(zhì)金屬片內(nèi)沖壓開口的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設(shè)備、具有該設(shè)備的機器人、用于該設(shè)備的沖頭以及用于在輕質(zhì)金屬片內(nèi)沖壓開口的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輕質(zhì)金屬片在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，并且優(yōu)選包含至少兩種金屬外層，在該兩種金屬外層之間設(shè)置有至少一個非金屬芯層。盡管其重量輕，該輕質(zhì)金屬片具有高的局部剛性并且能夠提供有效的聲阻尼。許多應(yīng)用要求這些輕質(zhì)金屬片可以被連接到其它片狀金屬部件或組件。但是，通常用于金屬片的結(jié)合方法例如熔焊或釬焊會由于其高的熱輸入而產(chǎn)生問題。其原因是熱塑性材料被優(yōu)選用作塑料芯層，其具有如下效果，即由這種塑料制備的芯層在結(jié)合過程中會熔化或者以一些其它方式被損壞。
[0003]因此，通過采用連接元件如螺釘或鉚釘經(jīng)由輕質(zhì)金屬片里的開口以提供摩擦接合和/或互鎖連接，將輕質(zhì)金屬片連接到另一組件是有利的。由于非金屬芯層優(yōu)選由塑料構(gòu)成的流動性能，但是這不能確保連接的持久強度。其一個原因可以在隨時間降低的保持力中看出，因為流動性能。由此，位于輕質(zhì)金屬片和組件例如金屬片之間的連接松開了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備、具有該設(shè)備的機器人、用于該設(shè)備的沖頭以及方法，采用該方法開口可以有效地被沖壓入輕質(zhì)金屬片內(nèi)，這是可能的，即在開口的外圍區(qū)域里的輕質(zhì)金屬片的芯層的部分可以被移除并且隨后輕質(zhì)金屬片外層之間的接觸被建立。與此同時也希望不同開口可以被靈活地設(shè)置在各種輕質(zhì)金屬片里。
[0005]本發(fā)明通過設(shè)備、具有該設(shè)備的機器人、用于該設(shè)備的沖頭以及用于在輕質(zhì)金屬片內(nèi)沖壓開口的方法得以實現(xiàn)，其中該輕質(zhì)金屬片具有至少兩個金屬外層和設(shè)置在該金屬外層之間的至少一個非金屬芯層，該設(shè)備具有相對于該輕質(zhì)金屬片執(zhí)行沖頭相應(yīng)運動的裝置以及具有集成熱源的通心軸管(quill)，該沖頭能夠由所述熱源加熱。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有優(yōu)勢在于熱源可以間接或直接控制該沖頭的熱狀態(tài)，根據(jù)優(yōu)選的實施方案該熱源是可替換的，并且為此目的熱源被集成在通心軸管里。在此通過沖頭所占據(jù)的熱能對于去除和/或變形受沖壓的開口的外圍區(qū)域里的非金屬芯層是必不可少的。通過去除或變形非金屬芯層并建立電接觸，在輕質(zhì)金屬片里提供開口是可能的，使其特別適合用于通過連接元件例如螺釘或鉚釘實現(xiàn)該輕質(zhì)金屬片和另一組件之間的持久連接。在此情況下，熱能優(yōu)選適于非金屬芯層的熔融溫度。此外，安裝在通心軸管上的沖頭是可以替換的，這使得該設(shè)備在不同輕質(zhì)金屬片內(nèi)沖壓各種的開孔特別靈活。為此目的，沖頭的范圍被設(shè)置，由此，所期望的沖頭可以被選擇。
[0007]該非金屬芯層優(yōu)選包括熱塑性材料，熱源的性能要適于該非金屬芯層。還可以想至IJ，該熱源被設(shè)計成這樣一種方式，一個熱輸出發(fā)出從它是可控的。為此目的，所述熱源包括例如加熱針，其熱輸出可以通過電流方式進行控制。由此，熱輸出可以被設(shè)置使得所需要的熱量被傳遞到?jīng)_頭。采用可控的熱源，也可以確保在沖壓開口期間和/或之后，沖頭改變其溫度，以便隨后在一定的時間間隔里具有為移除和/或變形該非金屬芯層所需的熱能。特別是，其提供了該沖頭被安裝在通心軸管中使得熱能可直接或間接地從熱源傳遞到?jīng)_頭。還可以想到的是，該輕質(zhì)金屬片已經(jīng)具有開口，并且該設(shè)備用于至少部分地去除和/或變形所述開口的外圍區(qū)域里的非金屬芯層并且隨后使所述外層接觸。它也提供了相對運動沿平行于通心軸管軸線的運行方向發(fā)生。
[0008]該設(shè)備的有利設(shè)計和研發(fā)可以從從屬權(quán)利要求2至12以及還參照附圖的描述中獲得。
[0009]在進一步的實施方案中，其提供的熱源是至少部分地布置在通心軸管內(nèi)。特別是，該通心軸管包括用作容器的中空體，所述熱源被接收在其中。由此，該熱源可以被放置的盡可能靠近沖頭，從而來自熱源的熱量必須覆蓋該較小的距離。由此，沖頭上的熱量在控制下被快速保留并且借助于熱源而盡可能地沒有任何損耗是可能的。
[0010]在進一步的實施方案中，其提供了位于通心軸管上的用于固定沖頭的輔助裝置。特別是，該輔助裝置被設(shè)計使得其允許采用位于該沖頭上的互補的輔助裝置而牢靠固定到通心軸管。例如，由輔助裝置和互補的輔助裝置組成的系統(tǒng)包括互鎖和/或摩擦接合裝置，其可釋放地固定沖頭到通心軸管上。特別是，當沖頭被拉進所述通心軸管上時，該輔助裝置和互補輔助裝置彼此嚙合和/或接合。還可以想到的是，由輔助裝置和互補的輔助裝置組成的該系統(tǒng)被設(shè)計使得其有助于對準或定向該沖頭。特別是，該通心軸管僅僅具有沿其圓周的一個區(qū)域里的輔助裝置。為了將沖頭成功地固定在通心軸管上，該沖頭必須隨后被對準使得該互補的輔助裝置可以在被拉上后進入該沖頭的有效連接狀態(tài)。
[0011]在進一步的實施方案中，其提供了所述通心軸管具有用于通心軸管和沖頭之間互鎖連接的錐形或截頭圓錐形頸部。特別是，圓錐形或截頭圓錐形頸部被布置在所述通心軸管的一端。通心軸管的該端部隨后形成用于沖頭的接收區(qū)域，通過該端部，沖頭以容易和簡單的方式被拉上。由此該頸部優(yōu)選接合在沖頭里。作為圓錐形或截頭圓錐形頸部的設(shè)計甚至允許當沖頭被拉動上時該沖頭相對于所述通心軸管軸偏移少許，允許隨后在其被拉上時進行中心定位或者對齊。由此，有利于拉動變得更容易。
[0012]在進一步的實施方案中，其提供了沖頭具有沖壓區(qū)域和沖鍛區(qū)域，該沖鍛區(qū)域以外圍的方式至少部分地圍繞所述沖壓區(qū)域。在此方面其提供了該沖壓區(qū)域在輕質(zhì)金屬片內(nèi)沖壓開口并且該沖鍛區(qū)域負責(zé)使外層達到接觸。它還可以想到的是，不同熱量被提供用于沖鍛區(qū)域和沖壓區(qū)域。其可以相應(yīng)地設(shè)想，該沖鍛區(qū)域和沖壓區(qū)域是由具有不同導(dǎo)熱率的不同材料構(gòu)成，其允許沖壓區(qū)域和沖鍛區(qū)域是在不同溫度下進行。
[0013]在進一步的實施方案中，其提供了沖鍛區(qū)域與沖壓區(qū)域偏移。該偏移使得提供沖頭成為可能，在其相對于所述輕質(zhì)金屬片相對運動中，首先通過沖壓區(qū)域沖壓開口并且隨后隨著相對移動的繼續(xù)而使外層通過沖鍛區(qū)域進入接觸。
[0014]在進一步的實施方案中，其提供了所述設(shè)備具有用于支撐所述輕質(zhì)金屬片的平面矩陣，該平面矩陣被布置在與所述通心軸管相反的相對運動方向上。特別是，當所述開口被沖壓時，該平面矩陣充當所述輕質(zhì)金屬片的鄰接臺。采用所述平面矩陣作為相鄰臺有利地意味著沖頭印記僅僅在一側(cè)上是可見的。
[0015]在進一步的實施方案中，其提供了所述平面矩陣具有用于提取所述芯層一部分的抽吸-取出開口，該芯層的部分在沖壓過程中發(fā)生位移。在這方面優(yōu)選提供了所述抽吸-取出開口被布置在與具有被安裝沖頭的套管相對的設(shè)備里。在輕質(zhì)金屬片預(yù)先沖孔的情況下，該抽吸-取出開口被特別用于提取芯層的被位移部分。抽吸-取出意味著所述被位移部分被有利地干凈地除去，由此防止了具有芯層的被位移部分的輕質(zhì)金屬片的不希望的污染。
[0016]在進一步的實施方案中，其提供了該設(shè)備具有一個夾持器，所述通心軸管在其第一夾爪上并且用于安裝輕質(zhì)金屬片的所述平面矩陣被布置在所述第二夾爪上。該夾持器特別是具有用于在該兩個夾爪之間接收所述輕質(zhì)金屬片的夾持器開口。在這方面可以設(shè)想的是該夾持器被設(shè)計使得其夾持器開口變化，并且可以因此適合于輕質(zhì)金屬片的厚度的。它也提供了用于沖壓該開口的相對移動是由所述夾爪的共同移動所帶來的。為此目的，該平面矩陣和通心軸管被彼此相對地布置在夾持器里。
[0017]在進一步的實施方案中，其提供了所述第一夾爪通過杠桿裝置相對于所述第二夾爪是手動或自動可移動的。手動操作設(shè)備特別有利地適合于可移動的用途。在自動操作杠桿裝置的情況下，該設(shè)備優(yōu)選被連接到機器人尤其是機器人手臂。該夾爪的共同運動優(yōu)選通過驅(qū)動器以馬達受控的方式被保持在控制下。由此，可以被特別保持在控制下的運動可以在開口的沖孔過程中獲得。
[0018]在進一步的實施方案中，其提供了該通心軸管通過套管可以被可替換地安裝在第一夾爪上。通過替換