将至少两个构件连接在一起的方法以及用于实施这种方法的装置与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的将至少两个构件连接在一起的方法，以及一种根据权利要求5的前序部分所述的用于实施这种方法的装置。

背景技术：

这种将至少两个构件连接在一起的方法以及用于实施这种方法的装置例如由DE 10 2007 033 126B4已知。该方法系借助至少一个形式为钉子的接合元件来将该至少两个构件相连，其中在某个接合处将接合元件装入这些构件。该案采用较高的速度将钉子打入这些构件，其中该速度为每秒五米至三百米。

DE 10 2006 002 237A1揭示一种借助至少一个钉子将第一构件与至少一个第二构件连接在一起的方法，在某个接合处将该至少一个钉子装入这些构件。该案采用介于每秒十米与每秒一百米的速度将钉子打入这些构件。

最后，由DE 10 2010 006 404A1已知一种借助由钉入装置大体无旋转地打入构件的钉子，来在某个接合区域内为至少两个未预打孔的构件建立钉连接的方法。在该案中，第一处理步骤是首先借助高速的突然运动在接合区域内将钉子仅部分地打入构件至某个中间位置。随后的第二处理步骤中，将钉子完全压入构件至最终位置。在该第二处理步骤中，以小于第一处理步骤中的速度将钉子压入最终位置。

该钉子可以构建为螺栓或钉入螺栓，其中这些已知方法也称为螺栓钉入或螺栓钉入法。这些方法也称作打入法(Rivtac)或压入法(Impact)。这些传统方法成本很高且噪音很大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供本文开篇所述的一种方法和一种装置，用来以成本极低且噪音极小的方式将构件相连。

本发明用以达成上述目的的解决方案为具有权利要求1的特征的一种方法以及具有权利要求5的特征的一种装置。本发明的有利设计方案以及有益且非平凡的改良方案参阅从属权利要求。

为提供权利要求1的前序部分中所给出的类型的一种方法，其用来以成本极低且噪音极小的方式将这些构件相连，根据本发明，借助工业机器人以小于每秒五米的速度将所述接合元件压入所述构件。本发明基于以下认识：在传统的实施为高速接合法的方法中，以极高的速度(也称为钉入速度)将接合元件打入构件，其中为此而需要使用复杂且特别昂贵的设备，如螺栓钉入设备。为将例如构建为钉子的接合元件高速地打入构件，通常需要使用昂贵的螺栓射击器件和/或火药驱动的料筒。此外，较高的速度通常会引起超过130分贝的音量。产生这种高音量的原因在于：接合元件通常撞击构件时的较高钉入速度所引起的振动。由于这种高音量，通常需要使用昂贵且难以灵活使用的隔音柜。

采用本发明的方法时，所述接合元件的速度(即钉入速度)极低，因而无需使用昂贵设备和隔音柜。

本发明还发现，尽管使用极低的速度来将接合元件压入构件，这些构件的刚度要求很低。因此，借助本发明的方法就能非常牢固地将这些构件相连。此外与传统方法相比，还能将用于监控所述方法的传感机构的复杂度保持在低水平。

本发明还涉及权利要求5的前序部分中所给出的类型的一种装置，其中为实现所述构件的成本较低且噪音较小的连接，根据本发明，所述装置构建为以小于每秒五米的速度将所述接合元件压入所述构件。本发明的方法的有利设计方案视为本发明的装置的有利设计方案，反之亦然。

所述接合元件例如指钉子或螺钉或铆钉，将上述接合元件压入构件，使得所述钉子或所述螺钉或所述铆钉穿透所述构件。所述钉子可指也称为钉入螺栓的螺栓。因此，所述方法例如实施为仅以小于每秒五米的极低速度将钉子(螺栓)压入构件的螺栓钉入法。这样就能防止过度振动及其所产生的噪音。此外还能以特别简单且成本较低的方式设计用来将钉子压入构件的设备。

附图说明

本发明的更多优点、特征和细节参阅下文对优选实施例的描述以及附图；图中：

图1为用于实施将至少两个构件连接在一起的方法的工业机器人的示意性透视侧视图，其中借助该工业机器人以小于每秒五米的速度将形式为钉子的接合元件压入所述构件；

图2为用于实施上述方法的形式为坠落塔的装置的示意性透视侧视图；以及

图3为用于实施所述方法的另一装置的局部的另一示意性透视侧视图,其中以小于每秒五米的速度将形式为钉子的接合元件压入所述构件。

具体实施方式

附图中相同或功能相同的元件用同一参考符号表示。

图1示出形式为工业机器人10的装置的示意性透视侧视图，该装置用于实施如下方法：在该方法中将第一构件与(特别是汽车的)至少一个第二构件连接在一起。所述构件例如指车身构件。工业机器人10具有基底12，通过该基底将工业机器人10固定在地面上。工业机器人10还具有多个机械手14、16、18及20，其也称为轴或机械轴。

工业机器人10还包括可运动地保持在机械手20上的机械头22。机械手14、16、18、20与机械头22铰接相连，从而使它们能够彼此相对运动。

在机械头22上布置图1未绘示的装置，以便这个装置借助工业机器人10能够在空间内四处运动。这样例如就能借助工业机器人10，通过至少一个形式为钉子的接合元件来将这些构件相连，其中在实施所述方法时，借助工业机器人10在接合处将钉子装入(即压入)这些构件。

在装入钉子前，将这些构件相对于彼此例如这样布置，使得这些构件至少在各自的重叠区域内彼此重叠。在此情况下，所述接合处布置在重叠区域内，使得钉子穿透这些重叠区域。

为了以成本极低且噪音极小的方式将这些构件相连，本发明提出，借助工业机器人10以小于每秒五米的速度将所述钉子压入所述构件。这样就能将工业机器人10的结构及其控制保持在非常简单的水平上。此外由于速度(也称为钉入速度)低，还能防止构件过度振动及其所产生的过大噪音。

所述钉子例如是也被称为钉入螺栓的螺栓。因此，所述方法实施为螺栓钉入或螺栓钉入方法，但在该方法中以极低的速度(也就是非常缓慢地)将螺栓打入构件。工业机器人10构成了用来将钉子(也称Tack)直接且缓慢地压入构件的电驱动装置。

作为工业机器人10的替代方案，也可以使用另一用来将钉子压入构件的机电装置。还可以借助气动装置或液压装置将钉子(接合元件)压入构件，或者借助加速质量块将钉子(接合元件)压入构件。

此外，还可以使用支架来将钉子压入构件。这种支架例如指用于保持和分离/分隔钉子的装置。所述支架具有可预设的质量，其中将该支架连同钉子加速至小于每秒五米的可预设的速度。这样就能将钉子打入所述构件，这些构件构成了构件复合体。采用上述方案后，就能以极大的能量将钉子打入构件。

这种支架例如可以布置在工业机器人10上、特别是机械头22上，使得所述支架和所述钉子能够借助工业机器人10在空间内四处运动。在此过程中，可以实现所述钉子的与工业机器人10分离并由该支架装置引起钉子的运动。例如，所述支架具有导引滑座，其用来使得钉子能够相对于工业机器人10且以至少基本上与其无关的方式进行运动。这样例如就能实现：不将打入钉子时作用于钉子的作用力传递至工业机器人10。

例如可以使用气动压力机或液压机来打入钉子。还可以使用自动化锤、脉冲驱动装置或伺服驱动装置来压入钉子。

例如可以采用多级接合操作将接合元件打入构件。此外还可以借助至少两个不同的接合装置来将接合元件打入构件。举例而言，可以在第一处理步骤中首先借助自动化锤将接合元件仅部分地打入构件至某个中间位置，并在随后的第二处理步骤中借助工业机器人将该接合元件完全压入最终位置。

图2示出在用来将钉子打入构件的另一实施方式中的装置。图2中为示出钉子的打入而示出了一个构件，该构件在图2中用24表示。图2所示装置构造为坠落塔26。坠落塔26包括在此处构建为导引杆28的两个导引元件。坠落塔26还包括形式为导引板30的导引滑座，该导引板具有通孔32。这些导引杆28穿透对应的通孔32，使得导引板30能够相对于导引杆28沿导引杆28进行平移运动。

用来将钉子压入构件24的接合处在图2中用34表示。此外，钉子在图2中仅作高度示意性绘示并用36表示。

为在接合处34上将钉子36压入构件24，使得导引板30沿导引杆28背离构件24进行运动。导引板30具有可预设的质量。钉子36也具有可预设的质量。钉子36的该可预设的质量与导引板30的该可预设的质量构成总质量。以某种方式使得导引板30连同保持在该导引板30上的钉子36一起背离构件24进行运动，从而在钉子36与构件24之间产生可预设的距离。如此地设置这个距离，使得钉子36在撞击并穿透构件24时具有小于每秒五米的速度。

该距离设置完毕后，将导引板30放开，使得导引板30和钉子36仅基于重力而加速至小于每秒五米的该可设置的速度。换言之，采用坠落塔26时，通过重力来使得导引板30及钉子36坠落，从而提供用于接合操作的能量。导引板30例如具有三公斤的质量，其中将该特定的高度、即构件24与钉子36间的距离例如调至一米。

图3示出用于以小于每秒五米的速度将钉子36压入的另一装置38。图2和3中还能看出用于承载构件24的顶撑件40。使用顶撑件40的目的是，构件24或这些构件不会针对钉子36在其打入方向上发生避让，而是使得钉子36能够穿透构件。借助装置38来在打入方向上以小于每秒五米的速度将钉子36压入构件，其中这个打入方向在图3中用方向箭头42表示。装置38可以构建为气动装置、液压装置或机电装置。

根据所述方法，首先将钉子36布置并保持在装置38上。再借助装置38在打入方向上将钉子36压入构件，其中在图3中可以看出这些构件中的用24表示的构件。较低的钉入速度避免了过度振动和过大噪音，这样就无需使用昂贵且难以灵活使用的隔音壁和隔音柜。这样就能实现非常短的循环时间，循环时间通常因以下情形而延长：必须打开隔音柜门和/或旋转转台和/或移动构件进给装置。采用所述方法后就能防止出现以上情形，从而例如在批量生产过程中以极短的时间将大量构件相连。

在上述实施例中所示出的接合操作中，借助至少一个在接合处34上装入构件24的接合元件36来将第一构件24与至少一个第二构件连接在一起，其中借助工业机器人10以小于每秒五米的速度将接合元件36压入构件24，除该接合操作外，也可以仅使用所述方法和装置10、26、38来对头部超出部、即未完全压入构件24的接合元件36进行后续操作。