(57)【要約】  本発明は、接続要素が力の適用によって塑性的に変形されるように接続要素に適用される力を適用するための装置（１）に関する。装置は、接続要素と接触するように設計された機械加工ヘッド（７）を有する移動可能に取り付けられたヘッド部分（１６）；その長手方向軸におけるヘッド部分の並進を駆動するように設計された駆動装置（１３）；長手方向軸周りの機械加工ヘッド（７）の回転を駆動するように設計された第２の駆動装置（８）；および第１の駆動装置（１３）、第２の駆動装置（８）およびヘッド部分（１６）を収容するためのハウジング（３、４）を含む。第１の駆動装置（１３）および第２の駆動装置（８）は、電気的に駆動され、同軸に配置される。本発明はさらに、本発明による装置を操作するための方法と、電気リベット締め機としての本発明による装置の使用とに関する。【選択図】図４
2019508255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適用される力で接続要素に作用し、その結果、前記接続要素が前記適用された力によって塑性的に変形される装置であって、
ａ．特にパンチ（７．２）または回転成形のための回転要素として設計された機械加工ヘッド（７）を含む、移動可能に取り付けられたヘッド部分（１６）であって、前記機械加工ヘッド（７）は前記接続要素に接触するように適合されている、移動可能に取り付けられたヘッド部分（１６）と、
ｂ．前記ヘッド部分（１６）の長手方向軸における前記ヘッド部分（１６）の並進を駆動するように適合された、特に前記適用された力が前記機械加工ヘッド（７）から前記接続要素に適用されるように前記ヘッド部分（１６）を駆動するように適合された第１の駆動装置（１３）と、
ｃ．前記長手方向軸周りの前記機械加工ヘッド（７）の回転を駆動するように適合された、特に前記パンチ（７．２）が少なくとも１つの閉曲線を描くことができるように前記機械加工ヘッド（７）を駆動するように適合された第２の駆動装置（８）と、
ｄ．前記第１の駆動装置（１３）、前記第２の駆動装置（８）、および前記ヘッド部分（１６）を収容するためのハウジング（３、４）と
を含む装置において、
前記第１の駆動装置（１３）および前記第２の駆動装置（８）が電気的に駆動され、同軸に配置されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１の駆動装置（１３）が中空シャフトモータを含み、特に、ローラ駆動装置、ボール駆動装置または遊星スクリュー駆動装置から選択されるスクリュー駆動装置を同じく含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の駆動装置（１３）が、５ｍｍ以下のスピンドルピッチを有するねじ付きスピンドルを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２の駆動装置（８）が永久励磁同期モータを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記第２の駆動装置（８）が前記ヘッド部分（１６）に配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記装置が、前記適用される力を測定し、また前記第１の駆動装置（１３）の下流に接続される力センサ（１０）を含み、特に、前記力センサ（１０）は前記第２の駆動装置（８）の上流に接続される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記ハウジング（３、４）が前記ヘッド部分（１６）の並進運動用のガイドを含み、特に、前記ハウジング（３、４）は、前記ハウジング内の前記ヘッド部分（１６）の前記並進運動が案内されるが前記ヘッド部分（１６）の回転は防止されるように、前記ヘッド部分（１６）に対する回転防止装置（１１）を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記回転防止装置（１１）および/または前記ガイドが、前記ハウジング（３、４）を通って前記長手方向に延在する少なくとも１つのロッド（９）と、前記回転防止装置（１１）および/または前記ガイドを支えるための少なくとも１つのステップベアリングとによって形成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ヘッド部分（１６）とコネクタ（２）との間で電気信号を導くための、前記ハウジング（３、４）に一体化されたケーブルガイド（２．１）、特に、前記ハウジング（３、４）内でばねコイルに一体化されたケーブルガイド（２．１）を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記ハウジング（３、４）が複数の部品を含み、特に、前記ハウジングが第１のハウジング部分（３）および第２のハウジング部分（４）を含み、前記ハウジング部分（３、４）が、互いに着脱式に接続可能であるように設計され、それにより、前記第２の駆動装置および前記ヘッド部分（１６）を収容する第２のハウジング部分（４）が交換可能である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
接続要素を検出するための少なくとも１つのセンサをさらに含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
リベット締め接続を形成するために形状を変化させるように力を適用して前記接続要素を変形させるための電気リベット締め機としての、特に、リベット締め接続を形成するために回転式におよび/または半径方向に力を適用して前記接続要素を変形させるための電気リベット締め機としての、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置の使用。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置を操作する方法であって、工作機械が制御信号および電流を前記装置に伝送する方法において、
ａ．前記ヘッド部分（１６）を接続要素と動作接続するように下降させるステップと、
ｂ．円運動を実行するように前記機械加工ヘッド（７）を駆動するステップと、
ｃ．並進力適用運動、特に作業ストロークを実行するために前記機械加工ヘッド（７）を駆動するステップと
を含む方法。
【請求項１４】
接続要素が触覚センサによって検出され、前記検出された接続要素に応じて、力の適用に関するパラメータが選択される、特にフィードバックに基づいて選択され適合される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置と、前記装置を工作機械に固定するために前記装置に着脱式に接続可能な固定ユニットとを含む工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力を適用することによって接続要素が塑性的に変形されるように、適用される力で接続要素に作用するための装置に関する。本発明はまた、そのような装置を操作する方法に、および電気リベット締め機としての前記装置の使用に関し、全ては独立請求項の前掲部に従う。
【背景技術】
【０００２】
これまでしばらくの間、取り付けられる要素間の積極的な係合を変形によって可能にする接続要素を用いて構成要素を取り付けることは一般的な方法であった。通例、接続要素は、接続される構成要素との完全に包括的な動作接続状態にされる。塑性変形の前、この動作接続は、取り外し可能である。接続要素の塑性変形により、構成要素の積極的な接続がもたらされる。
【０００３】
接続要素に適用される力の助けを借りて接続を形成する１つの一般的な方法がリベット締めである。リベット締めにおいて、金属、合金またはプラスチックから構成される接続要素が使用され、それら接続要素は塑性変形後に元の形状に戻らない。リベット締めの間、リベットは、接合される２つの要素を貫通する穴に挿入される。次いで、リベットは機械的に変形され、リベットが張り出しによって突出した２つの側の少なくとも１つにおいて、塑性変形が起こる。通例、これによりリベットの特徴的な「マッシュルームヘッド」が作り出される。特に安定したリベットを得るために、平らで直線的な力を及ぼす代わりに、リベット締め機が、リベットヘッド部分の周りを円運動で動く曲線を描き、それがすべての側から成形されるようにすると有用であることが判明している。このような半径方向リベット締め技術により、良好なリベット上部構造を穏やかな力で得ることが可能になる。
【０００４】
国際公開第２００５／００７３１９  Ａ１号パンフレット（Ｚｅｍｐ，Ｔ．）には、少なくとも１つの構成要素によって貫かれる構成要素の接続が成形機によって達成されるそのような方法が記載されている。リベット締めの前に、力の適用に関するパラメータ、例えば成形経路、成形時間および成形力を確立するために使用される突出部が決定される。
【０００５】
通常、接続要素に力を適用するためのこのような装置は、工作機械に収容される。これを達成するために、機械は、特に空間節約型の方法で有利に収容されなければならない。従来技術において、必要な適用力を発生させるために油圧または空気圧駆動装置を使用する多数の装置が知られている。現代の油圧および／または空気圧駆動装置は、大抵の工作機械に容易に取り付けることができるように、適切なコンパクトな設計で製造することができる。しかしながら、油圧機械駆動装置の周知の欠点は、油圧流体による工具チャンバの汚染の危険性である。特に、医療技術の生産において、クリーンルームにおいて、および／または精密機械において、そのような汚染は特に望ましくない。
【０００６】
ＦＲ  ２  ６６０  ２１９号（Ｒｏｓｌｙｊ，Ｗ．ら）は、１つのこのようなリベット締め装置を記載しており、これは特にコンパクトである。この装置は、液圧式に駆動されるラムを収容する固定されたトラックフレームを提供し、このラムはまた、回転装置に動作可能に接続される。衝撃アクスルは、変形可能な材料に力を適用するためのパンチ（ｐｕｎｃｈ）で終わる。しかしながら、この装置は、清浄度要件が高い工作機械への取り付けに適していない。
【０００７】
従って、コンパクトであり、清浄度要件が高い工具チャンバ内での使用を可能にする、始めに記載したタイプの装置が必要とされている。特に、メンテナンス費用が低く、工作機械に容易に組み込むことができる、始めに説明したタイプの装置が提供されるべきである。
【０００８】
この目的は、独立請求項の特徴部分による装置、方法および対応する使用によって達成される。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の１つの態様は、適用される力で接続要素に作用するための装置に関する。この適用される力は、力を及ぼすことによって接続要素が塑性的に変形されるように接続要素に作用するはずである。本発明によって定義されるように、この塑性変形は、他の成形プロセスを伴うことができる。例えば、それと並行して、接続要素の加熱が生じることができ、これは、塑性変形によってもたらされる積極的な接続に加えて、接合される要素間の非積極的な接続をもたらす。特定の実施形態では、接続要素は、金属、金属合金および／またはプラスチックから構成される接続要素であり、これは、塑性変形によって、大きな力を適用することなく不可逆的な新しい形状を取るのに好適である。好ましくは、接続要素は、この新しい形状により、互いに接合される要素が、互いに機械的にロックされることが可能になるように設計される。これは、例えば、塑性変形された張り出しを備える、接合される２つの要素を貫くリベットの形態であり得る。
【００１０】
本発明による装置はまた、機械加工ヘッドを備えた移動可能に取り付けられたヘッド部分をさらに含む。機械加工ヘッドは、接続要素に接触できるように適合されている。従って、本発明の目的のために、装置は、遠位端および近位端を有すると言われることができる。遠位端は、動作時に、作用される接続要素に最も近い端部である。装置の近位端は、工作機械と動作可能に接続することができる端部である。特に好ましくは、この動作接続は、電気エネルギーおよび信号の伝達である。この例では、機械加工ヘッドは装置の遠位端の構成要素である。機械加工ヘッドは、好ましくは、作用される接続要素よりも硬い材料から構成される。
【００１１】
特定の実施形態では、機械加工ヘッドはパンチである。代替実施形態では、機械加工ヘッドは、圧延形成のための回転要素である。特に好ましい実施形態では、回転要素は、機械加工される接続要素に作用するための、ローラ、コーン、ボール、円筒ローラ、ニードルローラ、円錐ローラ、およびバレルローラからなる群から選択される複数の回転体を含み、特にそれは２〜９個の間の回転体を含む。回転体の形態の機械加工ヘッドは、接続要素の切屑の出ない成形を達成するために使用することができる。任意選択的に、ボールおよび／またはローラは、成形される接続要素に転写される表面構造、例えば、プロファイリング、溝および／または粗面化を備えることができる。
【００１２】
特定の実施形態では、装置は、ヘッド部分が交換できるようにモジュール式に設計される。従って、例えば、パンチとして設計された機械加工ヘッドを有するヘッド部分を、ローラベアリングとして設計されたヘッド部分を有するヘッド部分と交換することが可能である。ヘッド部分を同じタイプの機械加工ヘッドと交換することも当然可能である。このようにして、例えば、機械加工ヘッドの径を交換することができる、または実にシンプルに同じ設計のヘッド部分を交換することができる。
【００１３】
特定の実施形態では、ヘッド部分は、機械加工ヘッド、特にパンチまたは回転ヘッドなどの回転要素の動作可能に接続されかつ可逆的な受け入れのための接続要素を含む。
【００１４】
本発明の目的のために、ヘッド部分は、機械加工ヘッドと共にヘッド部分が少なくとも１つの軸に沿って動くことができる場合、移動可能に取り付けられると考えることができる。この例では、可動ヘッド部分が装置の長手方向軸に沿って並進運動を行うことができるようにヘッド部分が装置の長手方向軸に沿って直線的に支持されていることが特に好ましい。
【００１５】
本発明による装置はまた、ヘッド部分の長手方向軸におけるヘッド部分の並進を駆動するように適合された第１の駆動装置を含む。好ましくは、第１の駆動装置は、適用される力が機械加工ヘッドから接続要素に適用されるように、この並進を駆動するように適合される。第１の駆動装置は、好ましくはリニア駆動装置である。特に好ましくは、それはヘッド部分の前にあるように位置付けられる。換言すると、第１の駆動装置は、好ましくは、装置内でヘッド部分に近接して位置付けられる。
【００１６】
本発明による装置はまた、長手方向軸周りの機械加工ヘッド、特にパンチの回転を駆動するように適合された第２の駆動装置を含む。本発明の目的のために、長手方向軸は、装置の回転の中心軸として定義することができる。これは、力の適用の軸に実質的に一致し、装置の近位端から遠位端に長手方向に延びる。好ましくは、第２の駆動装置は、パンチが少なくとも１つの閉曲線を描くことができるように設計される。
【００１７】
機械加工ヘッドが少なくとも１つの回転体を有する特定の実施形態では、駆動装置は、少なくとも１つの回転体が、装置の中心長手方向軸を中心に回転できるように、特に閉曲線を描くことができるように設計される。
【００１８】
機械加工ヘッドが少なくとも１つの回転体を有する特定の実施形態では、機械加工ヘッドは、駆動装置の回転速度を低減するように適合された第２の動力伝達装置を含む。
【００１９】
本発明による装置はまた、第１の駆動装置、第２の駆動装置、およびヘッド部分を収容するためのハウジングを含む。
【００２０】
本発明による装置では、第１および第２の駆動装置は、電気的に駆動され、同軸に配置される。本発明の目的のために、同軸配置は、換言すれば、例えば、一致する回転軸を備えられた配置として定義することができる。
【００２１】
特定の実施形態では、本発明による装置には、油圧および／または空気圧構成要素は収容されない。特定の実施形態では、ハウジングは複数の部品から構成される。第１のハウジング部分は、第１の駆動装置を受け入れるように設計可能であり、第２のハウジング部分は、第２の駆動装置と共にヘッド部分を収容するように設計される。
【００２２】
特定の実施形態では、第２の駆動装置はヘッド部分に配置される。この実施形態では、第２の駆動装置は移動可能に支持される。特定の実施形態では、ハウジングは一体部品から構成される。
【００２３】
特定の実施形態では、ハウジングは、複数の部品から、特に２つの部品から構成される。２部品ハウジング実施形態において別々のハウジング部品に駆動装置を収容する１つの可能な利点は、本発明による装置のモジュール性である。当業者は、必要に応じて、第２の駆動装置が動作可能にすると仮定される回転パターンの点で、または第１の駆動装置によって提供され得るストローク距離または適用される力に応じて、自分に適切な構成をモジュール式に構成することができる。
【００２４】
駆動装置はまた、ハウジング部品から独立して交換可能であるように設計することができる。
【００２５】
本発明の目的のために、構成は、少なくとも１つの一致する回転軸を有する場合、同軸と定義することができる。本例では、装置の長手方向軸は、第１の駆動装置および第２の駆動装置の回転軸である。
【００２６】
本発明による装置によって、力の適用により接続要素に作用するための装置が提供され、この装置は、比較的低い空間要件を有し、コンパクトでスリムな形態で製造することができる。これにより、工作機械への装置の一体化が促進される。また、全ての駆動関連要素がハウジング内に収容され、従って汚染または露出から保護されるので、メンテナンス費用が低減される。
【００２７】
特定の実施形態では、ハウジングは外側からシールされる。これは、例えば、互いに移動する２つの部品の間、すなわちヘッド部分とハウジングの内壁との間に汚れやほこりが侵入することを防止するシールリップによって達成可能である。特定の実施形態では、第１の駆動装置は電気リニア駆動装置である。
【００２８】
装置内での油圧流体の使用を控えることにより、装置をクリーンルーム内で使用できることが特に有利である。
【００２９】
特定の実施形態では、第１の駆動装置は、中空シャフトモータ、特に好ましくは永久励磁中空シャフトモータを含む。このキャビティは、ねじ付きスピンドルのストロークを収容することができ、本発明による装置のよりコンパクトな設計を可能にする。
【００３０】
特定の実施形態では、第１の駆動装置はまた、ローラ駆動装置、ボール駆動装置または遊星ローラウォーム駆動装置からなる群から選択されるウォーム駆動装置を含む。特に好ましくは、第１の駆動装置は、ヘッド部分の前進運動を実行するための遊星ローラウォーム駆動装置を含む。これにより特に強い力を小型の実施形態で提供することが可能になる。
【００３１】
特定の実施形態では、第１の駆動装置は、５ｍｍ以下のスピンドルピッチを有するねじ付きスピンドルを含む。これにより高い動力学をコンパクトな設計で達成することが可能になる。遊星ローラウォーム駆動装置において、遊星は平行に配置された溝によって回転することができる。スピンドルナットが、遊星の回転を動作可能にする。
【００３２】
特定の実施形態では、第２の駆動装置は、永久励磁同期モータを含む。特定の実施形態では、これはヘッド部分に直接収容される。好ましくは、第２の駆動装置は、第１の駆動装置に対して遠位に位置付けられる。
【００３３】
特に、第２の駆動装置は、機械加工ヘッド、特にパンチと動作接続を形成するように、およびパンチを回転運動させるように適合される。同期モータは、ロータおよびステータを含む。特定の実施形態では、第２の駆動装置の速度は、無限可変式に制御可能である。
【００３４】
特定の実施形態では、ハウジングは、それを介してハウジングの遠位端でヘッド部分を移動することができるオリフィスを含む。特に、ヘッド部分は、ストロークによって移動可能である。特定の実施形態では、このストロークは、その長手方向軸の寸法に関して中空シャフトに実質的に一致する。ストロークは短い間隔で上下両方向に制御可能である。特定の実施形態では、ストロークは案内される。
【００３５】
特定の実施形態では、オリフィスはシールリップを有する。
【００３６】
特定の実施形態では、装置は、適用される力を測定し、第１の駆動装置の下流に接続される力センサを含む。特定の実施形態では、力センサは、第２の駆動装置の上流に接続される。この構成によって、力は力が発生した場所で直接測定することができる。その結果、第１の駆動装置の線形接触圧力を、その発生源で広く検出することができる。力センサは、フィードバック、すなわちヘッド部分の抵抗を検出するように設計することもできる。特定の実施形態では、力センサは圧電力センサである。あるいは、対応する接触圧力を測定するために、ひずみシリンダ、ねじれシリンダまたはばねを使用することができる。
【００３７】
特定の実施形態では、ハウジングは、ヘッド部分の並進運動のためのガイドを含む。好ましくは、ハウジングはまた、ヘッド部分に対する回転防止装置をさらに含む。回転防止装置は、ハウジングの内壁に一体的に形成された一体部品として設けることができる。あるいは、回転防止装置は、ハウジングの内壁の対応するガイドレールに収まることができる別個の回転防止装置であってもよい。特に好ましくは、回転防止装置は、ハウジング内のヘッド部分の並進運動が案内されるが、ハウジングに対するヘッド部分の回転が回転防止装置によって妨げられるように設計される。
【００３８】
特定の実施形態では、回転防止装置はハウジング内にくさびとして具体化される。
【００３９】
特定の実施形態では、装置は、駆動装置に関する間接的な力測定のための手段を含む。特定の例では、この間接的な力測定は、モータ電流によって確保され得る。
【００４０】
特定の実施形態では、装置は、ヘッド部分から第１のハウジング部分まで延在しガイドスロットによってその中で支持されるガイドロッドを含む。このスロットによって、第１のハウジング部分に対するヘッド部分の回転が防止される。
【００４１】
特定の実施形態では、ハウジングは、電流および信号をパンチに運ぶように構成された一体型ケーブルガイドを含む。特定の実施形態では、装置は、特にハウジング内のばねコイルとして設計された一体型ケーブルガイドを含む。このばねコイルは、力をケーブルガイドに及ぼすことなくヘッド部分のストロークを補償するように適合させることができる。
【００４２】
特定の実施形態では、本発明による装置は、接続要素を検出するための少なくとも１つの触覚センサを含む。この触覚センサは、例えば、国際公開第２００５／００７３１９  Ａ１号パンフレットで設計されているように使用することができる。特定かつ代替の実施形態では、この触覚センサは、力センサのフィードバックによって有効にされることができる。代替の実施形態では、触覚センサは容量性センサを含む。接続要素を検出するための力センサを使用することも同様に考えられる。ひずみゲージまたは圧電センサを使用することによって、適用された力に関する追加の情報を収集することも可能である。
【００４３】
特定の実施形態では、装置は、装置を工作機械に接続するための接続部品を含む。この接続部品は、装置の内部への汚れやほこりの侵入を防ぐために、追加のシールを備えて設計することができる。
【００４４】
本発明による装置によって、接続要素に作用する装置が提供され、この装置は、様々な方法で使用することができ、既存の工作機械への簡単な組み込みを可能にし、同時に、メンテナンス費用はより低く、動作中の動力学は高い。記載された全ての実施形態は、それらが相互に排他的でない限り、本発明による装置の実施形態において実施することができることは当業者には言うまでもない。
【００４５】
特定の実施形態では、パンチは交換可能に設計される。パンチは、形成される接続要素の形状に適合される所定のパンチプロファイルを含むことができる。パンチプロファイルは、平坦な、円錐形の、浅く上反りにされた、フランジの付いた、折り畳まれた、拡張された、円筒形の、深く上反りにされた、および／または内側にフランジの付いた形状からなる形状から選択される形状を有することができる。
【００４６】
特定の実施形態では、第１の駆動装置は、０〜５００ｍｍの合計ストロークを実行可能でありかつ０．０１〜１００ｍｍの作動ストロークを実行可能なように設計される。
【００４７】
特定の実施形態では、装置は、特定の軸上の力を制限するために、少なくとも１つの過負荷保護装置を含む。好ましくは、過負荷保護装置は、ハウジング部分に向かう方向における駆動装置への力の作用が制限されるようにハウジング部分と第１の駆動装置との間に配置される。好ましくは、このような過負荷保護装置は、生成される力に対して復元力を及ぼす弾性変形可能な要素、特にばねとして設計される。別の特定の実施形態では、本発明による装置は、駆動装置またはハウジング部分に作用する予期せぬ力が過負荷保護装置によって特定の範囲まで制限されるように第１の駆動装置と少なくとも１つのハウジング部分との間に配置された第１の過負荷保護装置および第２の過負荷保護装置を含む。
【００４８】
別の特定の実施形態では、本発明による装置は、電力がない場合に駆動装置を動かすための手動回転装置を含む。好ましくは、手動回転装置は、ハウジングの外側から作動できるように取り付けられる。これは、手動回転装置がシャフトを介してハウジングの外側からハウジング内側に延び、駆動装置に動作可能に接続されている中で実行されることができる。その結果、電力のない場合に、駆動装置、第１の駆動装置のスピンドル、およびヘッド部分を動かすことができる。これは特にメンテナンスに役立ち得る。別の好ましい実施形態では、手動回転装置は、ハウジングの内側および駆動装置への最適な力の伝達を可能にするハンドル領域を近位端に含む。特に好ましくは、手動回転装置のハンドル領域は、ハンドル領域が、本発明による装置の移動を容易にする荷重持ち上げ装置の定着点として使用することもできるようにリング状に設計される。このハンドル領域の単純さのために、装置の手動操作のための特別な工具を不要にすることも可能になる。装置、特にヘッド部分を移動するための手段および方法は、駆動装置上の手動回転装置によって外側から実行することができ、これは装置のメンテナンスおよび保守をさらに容易にする。
【００４９】
本発明の別の態様は、力を適用して接続要素を変形させるための電気リベット締め機としての、始めに記載したようなタイプの装置の使用に関する。特に好ましくは、この使用は、ウォブル／ラジアルリベット締め機としての装置の使用を含む。この場合、回転駆動装置、すなわち第２の駆動装置は、ロゼット型の運動を行うことができるように設計される。
【００５０】
本発明による使用は、所望の力に関連する装置サイズの選択を含む。また、サイズは、機械加工される接続要素の直径によってまたはリベットシャフトによって決定的に決定される。所望のリベット締め結果を得るために適切な装置寸法を決定することは、当業者の能力の範囲内である。示された装置は、０．１〜２００ｍｍの範囲の接続要素サイズに使用することができる。特に好ましいのは、高い精度要件を満たさなければならないリベット締めに対して本装置を使用することである。本発明による装置は、０．１〜２００ＫＮのリベット締め力に対して使用することができる。
【００５１】
本装置の１つの利点は、リベット締め力が無限可変式に制御できることである。
【００５２】
特定の実施形態では、使用は、圧延機としての使用を含む。
【００５３】
本発明の別の態様は、記載された装置を動作させる方法に関し、方法中、装置に制御信号および電流を送る工作機械が使用される。適切な工作機械は、対応する電気的接続と制御接続とを備えた一般的な作業台であり得る。工作機械はまた、生産ラインまたは生産施設の一部であり得る。あるいは、それらはクリーンルームまたは無菌室の一部であり得る。工作機械はまた、追加的な先行または後続作業ステップのための他の装置を含むことができる。特定の実施形態では、工作機械は全自動マシニングセンタである。
【００５４】
本発明による方法は、最初に、接続要素との動作接続を形成するようにヘッド部分を下降させるステップを含む。この動作接続は、必ずしもそうである必要はないが、パンチを介してヘッド部品を接続要素に物理的に接触させることができる。ヘッド部分のこの下降は、上述のようにストロークのオーバーライディングを含むことができる。別のステップにおいて、パンチは、円運動を実行するように駆動される。別のステップにおいて、パンチは、並進衝撃運動を実行するように駆動される。このステップは、円運動の実行と同時に、および／または円運動に対して周期的に実行されてもよい。
【００５５】
特定の実施形態では、接続要素が触覚センサによって検出され、検出された接続要素に応じて、力の適用のパラメータが選択される。特に好ましくは、パラメータは、フィードバックに基づいて選択され、適合される。
【００５６】
本発明の別の態様は、本発明による装置を含む工作機械に関する。工作機械は、生産ラインの一部であることができる、またはロボットユニットであることができる。本発明による装置を工作機械に接続できるように、装置に取り外し可能に接続され、装置を工作機械のコンソールに取り付けることを可能にする固定ユニットの形態のアダプタを設けることができる。固定ユニットはまた、たとえばハウジング、特に第１または第２ハウジング部分上の対応する構造生成物の形で、装置のハウジングの一体構成要素であることができる、または２つのハウジング部分を接続するプロセス中に形成することができる。
【００５７】
以下で図面および特定の例示的な実施形態に基づいて本発明をより詳細に説明するが、保護の範囲はこれらに限定されない。図中、明確に断りのない限り、類似の構成要素には同じ参照番号が付されている。
【００５８】
本発明を説明するために用いられる図面は概略的に以下を示す。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１ａ】本発明による装置の外観を示す
【図１ｂ】伸長したストロークの図１ａからの装置を示す。
【図２ａ】本発明による装置の長手方向断面を示す。
【図２ｂ】伸長したストロークの図２ａからの長手方向断面を示す。
【図３】本発明による装置の回転防止装置を示す。
【図４】本発明による概念の一般的な概略設計を示す。
【図５】過負荷保護装置を備えた特定実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
本発明の最も単純な実施形態が、図４に最も単純な方法で示されている。図４に示される本発明による装置１は、長手方向の広がりと長手方向軸Ｌとを有する円筒形状を有しており、長手方向軸Ｌは本質的に回転中心軸も形成している。外側構造体は、スリーブとして設計されたハウジング３、４によって形成されている。ハウジング３、４は有利にアルミニウムから構成される。ハウジング３、４は、その近位端に、工作機械の電気信号を装置１の内側に伝達するために使用される接続部２が貫通する少なくとも１つの開口部を有する。この近位端を起点として、ハウジング３、４の内側に、第１のリニア駆動装置１３が配置され、ハウジング３、４に固く取り付けられている。このリニア駆動装置１３は、ピストンまたはスピンドルの長手方向軸に沿った移動を可能にするように設計される。これにより、リニア駆動装置１３のストロークの完全に縮退された状態において、ハウジング３、４のスリーブによってほぼ完全に包囲されるヘッド部分１６が起動される。ベアリング１５は、ヘッド部分１６が長手方向軸Ｌに対して並進する方法でハウジング３、４に対して移動できるように、ヘッド部分１６を支持する。しかしながら、好ましくは、ヘッド部分１６は回転に関して固定されている、すなわち、長手方向軸Ｌ周りの回転に関して固定されている。ヘッド部分１６の内側に、回転駆動装置として設計された第２の駆動装置８が設けられている。この第２の駆動装置８は、長手方向軸の周りを円運動することができる接続ピン８．４を起動する。この接続ピン８．４は、接続要素を機械加工するための機械加工ヘッド７に動作可能に接続することができる。
【００６１】
この実施形態では、第１の駆動装置１３および第２の駆動装置８の両方は、空気圧駆動装置も油圧駆動装置も備えずに設計される。さらに、２つの駆動装置８、１３は、装置１の長手方向軸Ｌと同軸に配置されている。
【００６２】
この単純な構成は、パンチを用いて接続要素に作用するための装置１を達成し、この装置はコンパクトであり、清浄度要件の高い部屋で使用することができる。
【００６３】
機械加工ヘッドはパンチとして設計することができる。パンチは、好ましくは、機械加工される接続要素よりも硬い材料、例えば焼き入れされた工具鋼から構成される。鋼で作られたパンチを使用することが有益であることが分かっている。適用分野に応じて、このパンチに、耐摩耗性および摩耗抵抗性を改善する追加のコーティングを提供することもできる。通常、このような目的には、ダイヤモンド化合物およびセラミックが特に適している。
【００６４】
コンパクトな設計は、図１ａおよび１ｂにも明確に示されている。これらの図は、縮退した状態（図１ａ）および完全に伸長したストロークの状態（図１ｂ）の本発明による装置１を示す。この特定実施形態では、ハウジング３、４は２つの部分から構成されている。第１のスリーブ状ハウジング部分３は、電力および信号供給のための接続部２が貫通する開口部を有する。この第１のハウジング部分３は、例えばバヨネットコネクタによって、オリフィス４．１に続く第２のハウジング部分４に接続される。一実施形態では、第２のハウジング部分４は、第１のハウジング部分３にねじ止めされる。
【００６５】
完全に伸長したストロークの図１ｂは、ヘッド部分ハウジング５およびヘッド部分オリフィス５．１を示す。このヘッド部分オリフィス５．１の内側には、機械加工ヘッド、例えばパンチ（図示せず）が取り付けられ、これが接続要素に作用する。作業中、このヘッド部分オリフィス５．１は、機械加工される接続要素の上に配置される。特定の実施形態（図示せず）では、このオリフィスは、力が接続要素に適用されていないときおよび適用されているときの両方において接続要素の寸法を検出するセンサ要素を備えて設計することもできる。例えば、このオリフィスは、容量性センサまたはホールセンサを備えて設計することができる。しかしながら、装置は力センサを単純に装備することもできる。
【００６６】
図１ａおよび１ｂに示す装置１の内側は図２ａおよび２ｂに示され、それぞれ縮退状態（図２ａ）および伸長状態（図２ｂ）である。２つのハウジング部分３、４はスリーブ状に形成され、相互に接続されている。第１ハウジング部分は、遠位端に、接続部２がルーティングされる開口部を有し、接続部２は、装置１の駆動装置およびセンサに電力を供給するために内側でケーブルガイド２．１内に開口する。この例では、接続部２は、工作機械内の状況により耐性を有するために被覆される。接続部２は、対応するロボットに収容されるように、要求される基準に適合させることもできる。第１の駆動装置１３は、本例では中空シャフト駆動装置である。中空シャフト１３．１の内側にスピンドル１３．４が提供され、その周囲にロータ１３．３およびステータ１３．２の構成が配置され、それらは中空シャフト１３．５を囲む。スピンドルは、ねじ付きナット１３．６によって案内され、ヘッド部分ハウジング５に動作可能に接続された圧力センサ１０に直接つながる。回転駆動装置シャフト８．２は、回転機構８．１によって機械加工ヘッド７に動作可能に接続される。この例では、機械加工ヘッド７は、リベット締め機のパンチとして設計され、本質的にパンチ７．２とヘッド部品シャフト７．１とを含む。パンチは、回転機構８．１によって長手方向軸線Ｌを中心にして円運動を行うことができるように駆動される。これは、この図では、機械加工ヘッドのための接続ピン８．４によって保証されて、これは、長手方向軸に対してオフセットされた状態で示され、長手方向軸の周りを回転することができる。回転駆動装置シャフト８．２および第１駆動装置のスピンドル１３．４は、工作機械の長手方向軸に沿って同軸に配置される。ヘッド部分オリフィス５．１は、機械加工ヘッド７を保護し、機械加工される接続要素への装置の案内を容易にする。ヘッド部分５とヘッド部分を取り囲む第２ハウジング半部４との間にはシールリップ６が取り付けられている。電線の配線はハウジング３、４内に完全に収容されている。ヘッド部分の対応する並進を受け入れるために、ケーブルガイドはケーブルガイドばねコイル１２として設計されている。ハウジング３、４内の第２駆動装置８による回転が第１駆動装置１３に伝達されないように、ロッド９がロッドシャフト内に配置されており、ロッドシャフトは、装置１の長手方向軸に対して回転に関して固定された状態でステップベアリング１１によって回転防止装置内に支持されている。
【００６７】
機械加工ヘッド７は、２つの部分から構成される必要はない。本例では、ヘッド部分シャフト７．１は、機械加工ヘッドの接続ピン８．４を受け入れるブッシングを備えて設計されている。
【００６８】
図２ａおよび２ｂには、動力伝達歯車装置８．３が、回転駆動装置８と回転機構８．１との間に配置されている。この動力伝達歯車装置は、例えば機械加工ヘッド７が回転ヘッド部分（図示せず）の場合、回転駆動装置の回転速度を下げるために使用することができる。この動力伝達歯車装置は任意のものであり、機械加工ヘッド７としてパンチ７．２との構成に必ず必要というわけではない。
【００６９】
回転防止の実施形態について、もう一度、図３を参照してさらに詳細に説明する。図３は、オリフィス４．１（底部）を備えた第２ハウジング部分４の概略的な斜視図である。ロッド９は、第２ハウジング部分４のかなりの部分にわたり延在し、第２ハウジング部分４は、ステップベアリング１１を備えた追加回転防止装置を取り付けられ、ステップベアリング１１は、第２ハウジング部分４内に回転に関して固定された方法で収容される。ヘッド部分のねじ１４は、第２ハウジング部分４と第１ハウジング部分（この図には示されていない）との間の接続箇所全体にわたって延在し、それらを回転に関して固定した方法で接続する。
【００７０】
図５は、図４からのものに類似しているが追加の有利な実施形態を有する本発明による装置１を示す。アルミニウムハウジング３．４は、装置１の中心回転軸Ｌに沿った近位端に、手動回転装置１８がシャフトおよび第１リニア駆動装置１３に直接的に手動回転力を及ぼすために使用できる開口部を有する。さらに、この装置１は、ハウジング３．４と第１の駆動装置１３との間に配置された過負荷保護装置１７．１、１７．２も有する。第１の過負荷保護装置は、ばね装置１７．１の形態でハウジング３．４の近位端に形成され、ハウジング３．４の近位端に対してその並進運動に関して第１の駆動装置１３に作用するいかなる力も制限する。そのような第２ばね装置１７．２の第２の過負荷保護装置も同様に、ハウジング３．４の内側のタブ（ハウジング３．４の一体構成要素であってもよい）によって、駆動装置１３に動作可能に接続され、その結果、駆動装置１３に作用する並進力が同様にこのばね装置１７．２によって制限される。２つの過負荷保護装置１７．１、１７．２は、リニア駆動装置１３を力から保護し、このようにして装置の堅牢性が向上する。しかしながら、この実施形態は完全に任意であり、本発明による装置１の補足の修正として提供される。
【００７１】
示されている例は、本発明による目的達成の１つの実施形態に過ぎないことは言うまでもない。個々の実施形態が相互に排他的でない場合、それらは、そうすることによって本発明の利点を制限することなく、本発明による装置において、任意の組合せで合一されてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１  装置
２  接続部
２．１  ケーブルガイド
３  第１のハウジング部分
４  第２のハウジング部分
４．１  オリフィス
５  ヘッド部分ハウジング
５．１  ヘッド部分オリフィス
６  シールリップ
７  機械加工ヘッド
７．１  ヘッド部分シャフト
７．２  パンチ
８  回転駆動装置
８．１  回転機構
８．２  回転駆動装置シャフト
８．３  動力伝達歯車装置
８．４  機械加工ヘッド用接続ピン
９  ロッド
１０  圧力センサ
１１  ステップベアリングを有する回転防止装置
１２  ケーブルガイドばねコイル
１３  第１駆動装置
１３．１  中空シャフト
１３．２  第１駆動装置のステータ
１３．３  第１駆動装置のロータ
１３．４  第１駆動装置のスピンドル
１３．６  ねじ付きナット
１４  接続スクリュー
１５  ヘッド部分ベアリング
１６  ヘッド部分
１７．１  下方過負荷保護装置
１７．２  上方過負荷保護装置
１８  手動持ち上げおよび回転装置
【図１ａ】
2019508255.tif 000003
【図１ｂ】
2019508255.tif 000004
【図２ａ】
2019508255.tif 000005
【図２ｂ】
2019508255.tif 000006
【図３】
2019508255.tif 000007
【図４】
2019508255.tif 000008
【図５】
2019508255.tif 000009
【国際調査報告】
2019508255.tif 000010
2019508255.tif 000011
2019508255.tif 000012
2019508255.tif 000013