设备、具有该设备的机器人、用于该设备的冲头以及用于在轻质金属片内冲压开口的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种设备、具有该设备的机器人、用于该设备的冲头以及用于在轻质金属片内冲压开口的方法。
【背景技术】
[0002]轻质金属片在现有技术中是已知的，并且优选包含至少两种金属外层，在该两种金属外层之间设置有至少一个非金属芯层。尽管其重量轻，该轻质金属片具有高的局部刚性并且能够提供有效的声阻尼。许多应用要求这些轻质金属片可以被连接到其它片状金属部件或组件。但是，通常用于金属片的结合方法例如熔焊或钎焊会由于其高的热输入而产生问题。其原因是热塑性材料被优选用作塑料芯层，其具有如下效果，即由这种塑料制备的芯层在结合过程中会熔化或者以一些其它方式被损坏。
[0003]因此，通过采用连接元件如螺钉或铆钉经由轻质金属片里的开口以提供摩擦接合和/或互锁连接，将轻质金属片连接到另一组件是有利的。由于非金属芯层优选由塑料构成的流动性能，但是这不能确保连接的持久强度。其一个原因可以在随时间降低的保持力中看出，因为流动性能。由此，位于轻质金属片和组件例如金属片之间的连接松开了。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种设备、具有该设备的机器人、用于该设备的冲头以及方法，采用该方法开口可以有效地被冲压入轻质金属片内，这是可能的，即在开口的外围区域里的轻质金属片的芯层的部分可以被移除并且随后轻质金属片外层之间的接触被建立。与此同时也希望不同开口可以被灵活地设置在各种轻质金属片里。
[0005]本发明通过设备、具有该设备的机器人、用于该设备的冲头以及用于在轻质金属片内冲压开口的方法得以实现，其中该轻质金属片具有至少两个金属外层和设置在该金属外层之间的至少一个非金属芯层，该设备具有相对于该轻质金属片执行冲头相应运动的装置以及具有集成热源的通心轴管(quill)，该冲头能够由所述热源加热。
[0006]与现有技术相比，本发明具有优势在于热源可以间接或直接控制该冲头的热状态，根据优选的实施方案该热源是可替换的，并且为此目的热源被集成在通心轴管里。在此通过冲头所占据的热能对于去除和/或变形受冲压的开口的外围区域里的非金属芯层是必不可少的。通过去除或变形非金属芯层并建立电接触，在轻质金属片里提供开口是可能的，使其特别适合用于通过连接元件例如螺钉或铆钉实现该轻质金属片和另一组件之间的持久连接。在此情况下，热能优选适于非金属芯层的熔融温度。此外，安装在通心轴管上的冲头是可以替换的，这使得该设备在不同轻质金属片内冲压各种的开孔特别灵活。为此目的，冲头的范围被设置，由此，所期望的冲头可以被选择。
[0007]该非金属芯层优选包括热塑性材料，热源的性能要适于该非金属芯层。还可以想至IJ，该热源被设计成这样一种方式，一个热输出发出从它是可控的。为此目的，所述热源包括例如加热针，其热输出可以通过电流方式进行控制。由此，热输出可以被设置使得所需要的热量被传递到冲头。采用可控的热源，也可以确保在冲压开口期间和/或之后，冲头改变其温度，以便随后在一定的时间间隔里具有为移除和/或变形该非金属芯层所需的热能。特别是，其提供了该冲头被安装在通心轴管中使得热能可直接或间接地从热源传递到冲头。还可以想到的是，该轻质金属片已经具有开口，并且该设备用于至少部分地去除和/或变形所述开口的外围区域里的非金属芯层并且随后使所述外层接触。它也提供了相对运动沿平行于通心轴管轴线的运行方向发生。
[0008]该设备的有利设计和研发可以从从属权利要求2至12以及还参照附图的描述中获得。
[0009]在进一步的实施方案中，其提供的热源是至少部分地布置在通心轴管内。特别是，该通心轴管包括用作容器的中空体，所述热源被接收在其中。由此，该热源可以被放置的尽可能靠近冲头，从而来自热源的热量必须覆盖该较小的距离。由此，冲头上的热量在控制下被快速保留并且借助于热源而尽可能地没有任何损耗是可能的。
[0010]在进一步的实施方案中，其提供了位于通心轴管上的用于固定冲头的辅助装置。特别是，该辅助装置被设计使得其允许采用位于该冲头上的互补的辅助装置而牢靠固定到通心轴管。例如，由辅助装置和互补的辅助装置组成的系统包括互锁和/或摩擦接合装置，其可释放地固定冲头到通心轴管上。特别是，当冲头被拉进所述通心轴管上时，该辅助装置和互补辅助装置彼此啮合和/或接合。还可以想到的是，由辅助装置和互补的辅助装置组成的该系统被设计使得其有助于对准或定向该冲头。特别是，该通心轴管仅仅具有沿其圆周的一个区域里的辅助装置。为了将冲头成功地固定在通心轴管上，该冲头必须随后被对准使得该互补的辅助装置可以在被拉上后进入该冲头的有效连接状态。
[0011]在进一步的实施方案中，其提供了所述通心轴管具有用于通心轴管和冲头之间互锁连接的锥形或截头圆锥形颈部。特别是，圆锥形或截头圆锥形颈部被布置在所述通心轴管的一端。通心轴管的该端部随后形成用于冲头的接收区域，通过该端部，冲头以容易和简单的方式被拉上。由此该颈部优选接合在冲头里。作为圆锥形或截头圆锥形颈部的设计甚至允许当冲头被拉动上时该冲头相对于所述通心轴管轴偏移少许，允许随后在其被拉上时进行中心定位或者对齐。由此，有利于拉动变得更容易。
[0012]在进一步的实施方案中，其提供了冲头具有冲压区域和冲锻区域，该冲锻区域以外围的方式至少部分地围绕所述冲压区域。在此方面其提供了该冲压区域在轻质金属片内冲压开口并且该冲锻区域负责使外层达到接触。它还可以想到的是，不同热量被提供用于冲锻区域和冲压区域。其可以相应地设想，该冲锻区域和冲压区域是由具有不同导热率的不同材料构成，其允许冲压区域和冲锻区域是在不同温度下进行。
[0013]在进一步的实施方案中，其提供了冲锻区域与冲压区域偏移。该偏移使得提供冲头成为可能，在其相对于所述轻质金属片相对运动中，首先通过冲压区域冲压开口并且随后随着相对移动的继续而使外层通过冲锻区域进入接触。
[0014]在进一步的实施方案中，其提供了所述设备具有用于支撑所述轻质金属片的平面矩阵，该平面矩阵被布置在与所述通心轴管相反的相对运动方向上。特别是，当所述开口被冲压时，该平面矩阵充当所述轻质金属片的邻接台。采用所述平面矩阵作为相邻台有利地意味着冲头印记仅仅在一侧上是可见的。
[0015]在进一步的实施方案中，其提供了所述平面矩阵具有用于提取所述芯层一部分的抽吸-取出开口，该芯层的部分在冲压过程中发生位移。在这方面优选提供了所述抽吸-取出开口被布置在与具有被安装冲头的套管相对的设备里。在轻质金属片预先冲孔的情况下，该抽吸-取出开口被特别用于提取芯层的被位移部分。抽吸-取出意味着所述被位移部分被有利地干净地除去，由此防止了具有芯层的被位移部分的轻质金属片的不希望的污染。
[0016]在进一步的实施方案中，其提供了该设备具有一个夹持器，所述通心轴管在其第一夹爪上并且用于安装轻质金属片的所述平面矩阵被布置在所述第二夹爪上。该夹持器特别是具有用于在该两个夹爪之间接收所述轻质金属片的夹持器开口。在这方面可以设想的是该夹持器被设计使得其夹持器开口变化，并且可以因此适合于轻质金属片的厚度的。它也提供了用于冲压该开口的相对移动是由所述夹爪的共同移动所带来的。为此目的，该平面矩阵和通心轴管被彼此相对地布置在夹持器里。
[0017]在进一步的实施方案中，其提供了所述第一夹爪通过杠杆装置相对于所述第二夹爪是手动或自动可移动的。手动操作设备特别有利地适合于可移动的用途。在自动操作杠杆装置的情况下，该设备优选被连接到机器人尤其是机器人手臂。该夹爪的共同运动优选通过驱动器以马达受控的方式被保持在控制下。由此，可以被特别保持在控制下的运动可以在开口的冲孔过程中获得。
[0018]在进一步的实施方案中，其提供了该通心轴管通过套管可以被可替换地安装在第一夹爪上。通过替换