BR112018068967B1

BR112018068967B1 - DEVICE FOR APPLYING AN APPLICATION FORCE TO A CONNECTING ELEMENT, USE THEREOF, METHOD OF OPERATION OF A DEVICE AND MACHINE TOOL

Info

Publication number: BR112018068967B1
Application number: BR112018068967-0A
Authority: BR
Inventors: Klaus Huber
Original assignee: Baltec Ag
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2024-09-17

Abstract

A presente invenção refere-se um dispositivo (1) para aplicar uma força de aplicação a um elemento de conexão de forma que o elemento de conexão seja plasticamente deformado por meio da aplicação de força. O dispositivo compreende uma parte superior montada de forma móvel (16) com uma cabeça de usinagem (7), em que a cabeça de usinagem está configurada de forma a entrar em contato com o elemento de conexão. Este compreende ainda um primeiro acionamento (13), que está configurado para acionar uma translação da parte superior no eixo longitudinal da mesma. Este compreende ainda um segundo acionamento (8), que está configurado para acionar uma rotação da cabeça de usinagem (7) em volta do eixo longitudinal. O dispositivo de acordo com a presente invenção compreende ainda um alojamento (3, 4) para receber o primeiro acionamento (13), o segundo acionamento (8) e a parte superior (16). O primeiro acionamento (13) e o segundo acionamento (8) são eletricamente acionados e estão dispostos coaxialmente. A presente invenção refere-se ainda a um método de operação de um dispositivo de acordo com a presente invenção e ao uso de um dispositivo de acordo com a presente invenção como uma máquina de rebitagem elétrica.The present invention relates to a device (1) for applying an application force to a connection element so that the connection element is plastically deformed by means of the application of force. The device comprises a movably mounted upper part (16) with a machining head (7), wherein the machining head is configured to come into contact with the connection element. It further comprises a first drive (13), which is configured to actuate a translation of the upper part on the longitudinal axis thereof. It further comprises a second drive (8), which is configured to actuate a rotation of the machining head (7) around the longitudinal axis. The device according to the present invention further comprises a housing (3, 4) for receiving the first drive (13), the second drive (8) and the upper part (16). The first drive (13) and the second drive (8) are electrically driven and are arranged coaxially. The present invention further relates to a method of operating a device according to the present invention and to the use of a device according to the present invention as an electric riveting machine.

Description

Technical field

[0001] A invenção refere-se a um dispositivo para aplicar uma força de aplicação a um elemento de conexão de forma que o elemento de conexão seja plasticamente deformado por meio da aplicação. Refere-se ainda a um método de operação de um dispositivo desta natureza, bem como ao uso do referido dispositivo como uma máquina de rebitagem elétrica, tudo de acordo com os preâmbulos das reivindicações independentes.[0001] The invention relates to a device for applying an application force to a connecting element so that the connecting element is plastically deformed by means of the application. It further relates to a method of operating a device of this nature, as well as to the use of said device as an electric riveting machine, all in accordance with the preambles of the independent claims.

State of the art

[0002] Há algum tempo tem sido uma prática comum usar elementos de conexão para conectar componentes, que, por meio de uma deformação, permitem uma união positiva entre os elementos a serem conectados. Geralmente, o elemento de conexão é levado a uma conexão ativa completamente abrangente com os componentes a serem conectados. Antes da deformação plástica, essa conexão ativa é removível. A deformação plástica do elemento de conexão resulta na produção de uma conexão de união positiva dos componentes.[0002] For some time now it has been common practice to use connecting elements to connect components, which, by means of a deformation, enable a positive bond between the elements to be connected. Generally, the connecting element is brought into a fully encompassing active connection with the components to be connected. Prior to plastic deformation, this active connection is removable. The plastic deformation of the connecting element results in the production of a positive bonding connection of the components.

[0003] Um método convencional que produz uma conexão com o auxílio de uma força de aplicação a um elemento de conexão é a rebitagem. Na rebitagem são usados elementos de conexão compostos por metais, por ligas ou por plásticos, que não retornam ao seu formato original depois da deformação plástica. Durante a rebitagem, o rebite é inserido em um furo, que se estende através dos dois elementos a serem conectados. Subsequentemente, o rebite é mecanicamente deformado de forma que em pelo menos um dos dois lados em que o rebite estava se projetando por meio de uma protuberância, tenha ocorrido uma deformação plástica. Normalmente, isso produz a “cabeça de cogumelo” característica do rebite.[0003] A conventional method for producing a connection by applying a force to a connecting element is riveting. In riveting, connecting elements made of metals, alloys or plastics are used, which do not return to their original shape after plastic deformation. During riveting, the rivet is inserted into a hole that extends through the two elements to be connected. Subsequently, the rivet is mechanically deformed in such a way that on at least one of the two sides on which the rivet was protruding by means of a protuberance, plastic deformation has occurred. This usually produces the characteristic “mushroom head” of the rivet.

[0004] Para obter um rebite particularmente estável, mostrou-se útil se em vez de um exercício de força direto, plano, a máquina de rebitagem descrevesse uma curva que se move em um movimento circular em volta da cabeça de rebite de forma que a mesma seja moldada a partir de todos os lados. Essa técnica de rebitagem radial torna possível alcançar uma boa estrutura superior do rebite com forças suaves.[0004] In order to obtain a particularly stable rivet, it has proven useful if, instead of a straight, flat force exercise, the riveting machine describes a curve that moves in a circular motion around the rivet head so that it is shaped from all sides. This radial riveting technique makes it possible to achieve a good upper structure of the rivet with gentle forces.

[0005] O documento WO 2005/007319 A1 (Zemp, T.) descreve um método dessa natureza, em que uma conexão de componentes, que atravessa pelo menos um componente, é concluída por meio de uma máquina de moldagem. Antes da rebitagem é determinada uma projeção, que é considerada para estabelecer os parâmetros da aplicação de força, por exemplo, a trajetória de moldagem, tempo de moldagem e força de moldagem.[0005] WO 2005/007319 A1 (Zemp, T.) describes such a method, in which a component connection, which runs through at least one component, is completed by means of a forming machine. Before riveting, a projection is determined, which is taken into account to establish the parameters of the force application, for example the forming path, forming time and forming force.

[0006] Em geral, tais dispositivos para aplicar força aos elementos de conexão são acomodados em máquinas- ferramentas. Para tal, as máquinas devem ser vantajosamente acomodadas particularmente de forma a poupar espaço. No estado da técnica são conhecidos diversos dispositivos que usam acionamentos hidráulicos ou pneumáticos para produzir a força de aplicação necessária. Os acionamentos hidráulicos e/ou pneumáticos modernos podem ser produzidos em um design compacto adequadamente de forma que seja facilmente possível instalar os mesmos na maioria das máquinas-ferramentas. Uma desvantagem amplamente conhecida dos acionamentos de máquina hidráulica, contudo, é o perigo de uma contaminação da câmara de ferramenta com fluido hidráulico. Particularmente na produção de tecnologia médica, em salas esterilizadas e/ou em mecânica de precisão, essa contaminação é especialmente indesejável.[0006] In general, such devices for applying force to connection elements are accommodated in machine tools. To this end, the machines must be advantageously accommodated in a particularly space-saving manner. Various devices are known in the state of the art which use hydraulic or pneumatic drives to generate the required application force. Modern hydraulic and/or pneumatic drives can be produced in a suitably compact design so that they can easily be installed in most machine tools. A well-known disadvantage of hydraulic machine drives, however, is the risk of contamination of the tool chamber with hydraulic fluid. Particularly in the production of medical technology, in clean rooms and/or in precision mechanics, such contamination is particularly undesirable.

[0007] O documento FR 2 660 219 (Roslyj, W. et al.) descreve um tal dispositivo de rebitagem, que é particularmente compacto. O dispositivo fornece uma estrutura de caminhão fixa, que aloja um pistão de acionamento hidráulico, que também está ativamente conectado com um dispositivo giratório. O eixo de impacto termina em uma punção para aplicar força a um material deformável. Esse dispositivo, contudo, não é adequado para instalação em máquinas-ferramentas com uma exigência de limpeza aumentada.[0007] Document FR 2 660 219 (Roslyj, W. et al.) describes such a riveting device, which is particularly compact. The device provides a fixed truck frame, which houses a hydraulically driven piston, which is also actively connected with a rotating device. The impact shaft ends in a punch for applying force to a deformable material. This device, however, is not suitable for installation in machine tools with an increased cleanliness requirement.

[0008] Portanto, há uma necessidade de dispositivos do tipo mencionado no início, que são compactos e permitem o uso em uma câmara de ferramenta com exigências de limpeza elevadas. Em particular deve ser fornecido um dispositivo do tipo explicado no início, que apresente uma baixa manutenção e possa ser facilmente integrado em uma máquina- ferramenta.[0008] There is therefore a need for devices of the type mentioned at the beginning, which are compact and allow use in a tool chamber with high cleanliness requirements. In particular, a device of the type explained at the beginning must be provided, which features low maintenance and can be easily integrated into a machine tool.

[0009] Esse objetivo é alcançado com um dispositivo, um método e o uso correspondente de acordo com a parte caracterizante das reivindicações independentes.[0009] This object is achieved with a device, a method and the corresponding use according to the characterizing part of the independent claims.

Description of the invention

[0010] Um aspecto da presente invenção refere-se a um dispositivo para aplicar uma força de aplicação a um elemento de conexão. Essa força de aplicação deve atuar no elemento de conexão de forma que o mesmo seja plasticamente deformado por meio do exercício de força. Conforme definido pela presente invenção, essa deformação plástica pode ser acompanhada por outros processos de moldagem. Paralelamente, pode ser realizado um aquecimento do elemento de conexão, que, adicionalmente à conexão positiva que é produzida pela deformação plástica, produz uma conexão não positiva entre os elementos a serem conectados. Em uma modalidade particular, o elemento de conexão é um elemento de conexão composto por um metal, por uma liga metálica e/ou por um plástico, que, por meio de uma deformação plástica, é adequado para assumir um novo formato que não é reversível sem a aplicação de uma força considerável. Preferencialmente, o elemento de conexão está configurado de forma que esse novo formato torne possível que os elementos a serem conectados entre si sejam mecanicamente travados uns em relação aos outros. O mesmo pode, por exemplo, apresentar a forma de um rebite que penetra dois elementos, a serem conectados, com uma protuberância que é plasticamente deformada.[0010] One aspect of the present invention relates to a device for applying an application force to a connecting element. This application force must act on the connecting element in such a way that it is plastically deformed by means of the exertion of force. As defined by the present invention, this plastic deformation can be accompanied by other molding processes. In parallel, a heating of the connecting element can be carried out, which, in addition to the positive connection that is produced by the plastic deformation, produces a non-positive connection between the elements to be connected. In a particular embodiment, the connecting element is a connecting element composed of a metal, a metal alloy and/or a plastic, which, by means of a plastic deformation, is suitable for assuming a new shape that is not reversible without the application of a considerable force. Preferably, the connecting element is configured in such a way that this new shape makes it possible for the elements to be connected to each other to be mechanically locked with respect to each other. It can, for example, be in the form of a rivet that penetrates two elements to be connected, with a protuberance that is plastically deformed.

[0011] O dispositivo de acordo com a invenção compreende também uma parte superior montada de forma móvel com uma cabeça de usinagem. A cabeça de usinagem é adaptada de forma que a mesma tenha capacidade para entrar em contato com o elemento de conexão. No âmbito da presente invenção, portanto, o dispositivo pode ser descrito como tendo uma extremidade distal e uma extremidade proximal. A extremidade distal é aquela que durante a operação está mais perto do elemento de conexão sobre o qual se deve atuar. A extremidade proximal do dispositivo é aquela que pode estar operacionalmente conectada a uma máquina- ferramenta. Particularmente preferencialmente, essa conexão ativa é uma transmissão de energia elétrica e de sinais. Nesse exemplo, a cabeça de usinagem é um componente da extremidade distal do dispositivo. A cabeça de usinagem preferencialmente é composta por um material, que é mais rígido do que o elemento de conexão sobre o qual se deve atuar.[0011] The device according to the invention also comprises an upper part movably mounted with a machining head. The machining head is adapted so that it is capable of coming into contact with the connection element. Within the scope of the present invention, therefore, the device can be described as having a distal end and a proximal end. The distal end is that which during operation is closest to the connection element on which it is to be acted upon. The proximal end of the device is that which can be operationally connected to a machine tool. Particularly preferably, this active connection is a transmission of electrical energy and signals. In this example, the machining head is a component of the distal end of the device. The machining head preferably consists of a material which is more rigid than the connection element on which it is to be acted upon.

[0012] Em uma modalidade particular, a cabeça de usinagem é uma punção. Em uma modalidade alternativa, a cabeça de usinagem é um elemento de rolos para formação por rolos. Em uma modalidade particularmente preferencial, o elemento de rolos tem uma pluralidade de corpos rolantes selecionados do grupo constituído por rolos, cones, esferas, rolos cilíndricos, rolos de agulha, rolos cônicos e rolos de barril, para aplicação a um elemento de conexão a ser usinado, que compreende particularmente, entre dois e nove corpos de rolos. Uma cabeça de usinagem na forma de um corpo rolante pode ser usada para alcançar uma deformação livre de limalhas de um elemento de conexão. Opcionalmente, as esferas e/ou rolos podem ser dotados de estruturas de superfície que são transferidas para o elemento de conexão a ser moldado, por exemplo, um perfilamento, uma ranhura e/ou encrespamento.[0012] In a particular embodiment, the machining head is a punch. In an alternative embodiment, the machining head is a roller element for roll forming. In a particularly preferred embodiment, the roller element has a plurality of rolling bodies selected from the group consisting of rollers, cones, balls, cylindrical rollers, needle rollers, conical rollers and barrel rollers, for application to a connecting element to be machined, comprising in particular between two and nine roller bodies. A machining head in the form of a rolling body may be used to achieve chip-free deformation of a connecting element. Optionally, the balls and/or rollers may be provided with surface structures that are transferred to the connecting element to be formed, for example a profiling, a groove and/or a crimping.

[0013] Em uma modalidade particular, o dispositivo está configurado de forma modular de modo que a parte superior possa ser substituída. Portanto, é possível, por exemplo, substituir uma parte superior que apresenta uma cabeça de usinagem configurada como uma punção por uma parte superior que apresenta uma parte superior configurada como um mancal de rolos. Naturalmente, também é possível substituir partes superiores pelo mesmo tipo de cabeça de usinagem. Desse modo, por exemplo, o calibre da cabeça de usinagem pode ser substituído ou simplesmente uma parte superior do mesmo tipo pode ser substituída.[0013] In a particular embodiment, the device is configured in a modular manner so that the upper part can be replaced. It is therefore possible, for example, to replace an upper part having a machining head configured as a punch with an upper part having an upper part configured as a roller bearing. Naturally, it is also possible to replace upper parts with the same type of machining head. In this way, for example, the gauge of the machining head can be replaced or simply an upper part of the same type can be replaced.

[0014] Em uma modalidade particular, a parte superior compreende um elemento de conexão para uma acomodação operacionalmente conectada e reversível de uma cabeça de usinagem, particularmente, uma punção ou elemento de rolos, tal como uma cabeça de rolos.[0014] In a particular embodiment, the upper part comprises a connection element for an operatively connected and reversible accommodation of a machining head, particularly a punch or roller element, such as a roller head.

[0015] No âmbito da presente invenção, a parte superior pode ser visualizada como montada de maneira móvel se a parte superior puder ser movimentada ao longo de pelo menos um eixo juntamente com a cabeça de usinagem. No presente exemplo, é particularmente preferencial que a parte superior seja sustentada de modo linear ao longo do eixo longitudinal do dispositivo de forma que a parte superior móvel possa realizar um movimento translacional ao longo do eixo longitudinal do dispositivo.[0015] Within the scope of the present invention, the upper part can be envisaged as movably mounted if the upper part can be moved along at least one axis together with the machining head. In the present example, it is particularly preferred that the upper part is supported linearly along the longitudinal axis of the device so that the movable upper part can perform a translational movement along the longitudinal axis of the device.

[0016] O dispositivo de acordo com a invenção compreende também um primeiro acionamento, que é adaptado para acionar uma translação da parte superior no eixo longitudinal da parte superior. Preferencialmente, o primeiro acionamento está adaptado para acionar essa translação de forma que a força de aplicação seja aplicada ao elemento de conexão da cabeça de usinagem. O primeiro acionamento preferencialmente é um acionamento linear. Particularmente preferencialmente, o mesmo está posicionado de forma que o mesmo esteja em frente à parte superior. Por outras palavras, o primeiro acionamento preferencialmente está posicionado proximamente dentro do dispositivo em relação à parte superior.[0016] The device according to the invention also comprises a first drive, which is adapted to actuate a translation of the upper part in the longitudinal axis of the upper part. Preferably, the first drive is adapted to actuate this translation in such a way that the application force is applied to the connection element of the machining head. The first drive is preferably a linear drive. Particularly preferably, it is positioned such that it is opposite the upper part. In other words, the first drive is preferably positioned proximally within the device relative to the upper part.

[0017] O dispositivo de acordo com a invenção compreende também um segundo acionamento, que está adaptado para acionar uma rotação da cabeça de usinagem, particularmente, da punção, em volta do eixo longitudinal. No âmbito da presente invenção, o eixo longitudinal pode ser definido como o eixo central de rotação do dispositivo. O mesmo corresponde essencialmente ao eixo da aplicação de força e se estende longitudinalmente a partir da extremidade proximal do dispositivo até a extremidade distal. Preferencialmente, o segundo acionamento está configurado de forma que a punção permita definir pelo menos uma curva fechada.[0017] The device according to the invention also comprises a second drive, which is adapted to drive a rotation of the machining head, in particular the punch, around the longitudinal axis. Within the scope of the present invention, the longitudinal axis can be defined as the central axis of rotation of the device. It essentially corresponds to the axis of force application and extends longitudinally from the proximal end of the device to the distal end. Preferably, the second drive is configured in such a way that the punch allows at least one closed curve to be defined.

[0018] Em uma modalidade particular em que a cabeça de usinagem apresenta pelo menos um corpo rolante, o acionamento está configurado de forma que o pelo menos um corpo rolante possa ser girado em volta do eixo longitudinal central do dispositivo e, particularmente, apresenta capacidade para delinear uma curva fechada.[0018] In a particular embodiment in which the machining head has at least one rolling body, the drive is configured so that the at least one rolling body can be rotated around the central longitudinal axis of the device and, in particular, has the capacity to outline a closed curve.

[0019] Em uma modalidade particular em que a cabeça de usinagem apresenta pelo menos um corpo rolante, a cabeça de usinagem compreende uma segunda transmissão, que está adaptada para reduzir a velocidade de rotação do acionamento.[0019] In a particular embodiment in which the machining head has at least one rolling body, the machining head comprises a second transmission, which is adapted to reduce the rotational speed of the drive.

[0020] O dispositivo de acordo com a invenção compreende também um alojamento para acomodar o primeiro acionamento, o segundo acionamento e a parte superior.[0020] The device according to the invention also comprises a housing for accommodating the first drive, the second drive and the upper part.

[0021] No dispositivo de acordo com a invenção, o primeiro acionamento e o segundo acionamento são eletricamente acionados e estão dispostos coaxialmente. No âmbito da presente invenção, uma disposição coaxial pode, em outras palavras, ser definida, por exemplo, como equipada com eixos rotacionais coincidentes.[0021] In the device according to the invention, the first drive and the second drive are electrically driven and are arranged coaxially. Within the scope of the present invention, a coaxial arrangement can in other words be defined, for example, as being equipped with coincident rotational axes.

[0022] Em uma modalidade particular, nenhum componente hidráulico e/ou pneumático é acomodado no dispositivo de acordo com a invenção. Em uma modalidade particular, o alojamento é composto de uma pluralidade de partes. Uma primeira parte do alojamento pode estar configurada para acomodar o primeiro acionamento, enquanto uma segunda parte de alojamento está configurada para acomodar a parte superior juntamente com o segundo acionamento.[0022] In a particular embodiment, no hydraulic and/or pneumatic components are accommodated in the device according to the invention. In a particular embodiment, the housing is composed of a plurality of parts. A first housing part may be configured to accommodate the first drive, while a second housing part is configured to accommodate the upper part together with the second drive.

[0023] Em uma modalidade particular, o segundo acionamento está posicionado na parte superior. Nessa modalidade, o segundo acionamento está alojado de forma móvel.[0023] In a particular embodiment, the second drive is positioned at the top. In this embodiment, the second drive is movably housed.

[0024] Em uma modalidade particular, o alojamento é composto por uma peça.[0024] In a particular embodiment, the housing is composed of one piece.

[0025] Em uma modalidade particular, o alojamento é composto por várias peças, particularmente duas.[0025] In a particular embodiment, the housing is composed of several parts, particularly two.

[0026] Uma possível vantagem de um alojamento dos acionamentos em partes de alojamento separadas no caso da modalidade de duas partes de alojamento é a modularidade do dispositivo de acordo com a presente invenção. Em função da necessidade em relação ao padrão de rotação, que deve ser possibilitado pelo segundo acionamento, respectivamente correspondentemente as variáveis de elevação ou à força de aplicação, que pode ser disponibilizada pelo primeiro acionamento, o perito na técnica pode compor modularmente a disposição adequada para o efeito.[0026] A possible advantage of housing the drives in separate housing parts in the case of the two-housing part embodiment is the modularity of the device according to the present invention. Depending on the requirement with regard to the rotation pattern, which is to be made possible by the second drive, respectively the corresponding lifting variables or the application force, which can be made available by the first drive, the person skilled in the art can compose the appropriate arrangement modularly for this purpose.

[0027] Os acionamentos também podem estar configurados para serem substituíveis independentemente das partes de alojamento.[0027] Drives may also be configured to be replaceable independently of the housing parts.

[0028] No âmbito da presente invenção, uma disposição pode ser definida como coaxial quando a mesma apresenta pelo menos um eixo de rotação coincidente. No presente exemplo, o eixo longitudinal do dispositivo é o eixo de rotação do primeiro acionamento e do segundo acionamento.[0028] Within the scope of the present invention, an arrangement may be defined as coaxial when it has at least one coincident axis of rotation. In the present example, the longitudinal axis of the device is the axis of rotation of the first drive and the second drive.

[0029] Por meio do dispositivo de acordo com a invenção é fornecido um dispositivo para aplicar uma força de aplicação a um elemento de conexão, em que esse dispositivo apresenta exigências de espaço relativamente reduzidas e pode ser produzido em uma forma compacta e fina. Isso facilita a integração do dispositivo em uma máquina- ferramenta. O custo de manutenção também é reduzido, visto que todos os elementos relevantes de acionamento são acomodados no interior do alojamento e, assim, estão protegidos contra contaminação ou exposição.[0029] By means of the device according to the invention a device is provided for applying an actuating force to a connection element, wherein this device has relatively low space requirements and can be produced in a compact and slim form. This facilitates the integration of the device into a machine tool. Maintenance costs are also reduced, since all relevant drive elements are accommodated inside the housing and are thus protected against contamination or exposure.

[0030] Em uma modalidade particular, o alojamento é vedado em relação à parte de fora. Isso pode ser alcançado, por exemplo, por meio de um rebordo de vedação que impede que sujeira penetre entre as duas partes que se movem em relação uma a outra, isto é, entre a parte superior e a parede interna do alojamento.[0030] In a particular embodiment, the housing is sealed relative to the outside. This can be achieved, for example, by means of a sealing lip that prevents dirt from penetrating between the two parts that move relative to each other, i.e. between the upper part and the inner wall of the housing.

[0031] Em uma modalidade particular, o primeiro acionamento é um acionamento linear elétrico. Devido à supressão do uso de fluido hidráulico no interior do dispositivo, o dispositivo pode ser particularmente adequado para uso em salas limpas.[0031] In a particular embodiment, the first drive is an electric linear drive. Due to the elimination of the use of hydraulic fluid within the device, the device may be particularly suitable for use in clean rooms.

[0032] Em uma modalidade particular, o primeiro acionamento compreende um motor de eixo oco, particularmente preferencialmente, um motor de eixo oco de excitação permanente. Essa cavidade pode acomodar um curso de um fuso roscado e torna possível alcançar um design mais compacto do dispositivo de acordo com a invenção.[0032] In a particular embodiment, the first drive comprises a hollow shaft motor, particularly preferably a permanently excited hollow shaft motor. This cavity can accommodate a stroke of a threaded spindle and makes it possible to achieve a more compact design of the device according to the invention.

[0033] Em uma modalidade particular, o primeiro acionamento compreende também um acionamento roscado selecionado do grupo constituído por: acionamentos de rolo, acionamentos de esfera ou acionamentos roscados planetários. Particularmente preferencialmente, o primeiro acionamento compreende um acionamento de rosca planetário para realizar um movimento de avanço da parte superior. Isso torna possível suprir forças particularmente potentes com uma modalidade simultaneamente mais pequena.[0033] In a particular embodiment, the first drive also comprises a screw drive selected from the group consisting of: roller drives, ball drives or planetary screw drives. Particularly preferably, the first drive comprises a planetary screw drive for carrying out a forward movement of the upper part. This makes it possible to supply particularly powerful forces with a simultaneously smaller embodiment.

[0034] Em uma modalidade particular, o primeiro acionamento compreende um fuso roscado, que apresenta um passo de fuso de 5 mm ou menor. Isso permite alcançar uma dinâmica elevada e simultaneamente um modo construtivo compacto. Em um acionamento de rosca planetário, satélites podem rolar com nervuras dispostas em paralelo. Uma porca de fuso permite a rotação dos satélites.[0034] In a particular embodiment, the first drive comprises a screw spindle, which has a screw pitch of 5 mm or less. This makes it possible to achieve high dynamics and simultaneously a compact construction mode. In a planetary screw drive, satellites can roll with ribs arranged in parallel. A spindle nut allows the rotation of the satellites.

[0035] Em uma modalidade particular, o segundo acionamento compreende um motor síncrono de excitação permanente. Em uma modalidade particular, o mesmo está diretamente acomodado na parte superior. Preferencialmente, o segundo acionamento está posicionado distalmente em relação ao primeiro acionamento.[0035] In a particular embodiment, the second drive comprises a permanently excited synchronous motor. In a particular embodiment, it is directly accommodated in the upper part. Preferably, the second drive is positioned distally in relation to the first drive.

[0036] Em particular, o segundo acionamento está configurado para produzir uma conexão ativa com a cabeça de usinagem, particularmente a punção, e para levá-lo a realizar um movimento rotacional. O motor síncrono compreende um rotor e um estator. Em uma modalidade particular, a velocidade do segundo acionamento pode ser controlada de um modo infinitamente variável.[0036] In particular, the second drive is configured to produce an active connection with the machining head, in particular the punch, and to cause it to perform a rotational movement. The synchronous motor comprises a rotor and a stator. In a particular embodiment, the speed of the second drive can be controlled in an infinitely variable manner.

[0037] Em uma modalidade particular, o alojamento compreende uma abertura através da qual é possível mover a parte superior na extremidade distal do alojamento. Em particular, a parte superior pode ser movimentada através de um curso. Em uma modalidade particular, esse curso corresponde essencialmente ao eixo oco em relação às dimensões de seu eixo longitudinal. O curso pode ser bidirecionalmente controlado para cima e para baixo em intervalos de tempo curtos. Em uma modalidade particular, o curso é guiado.[0037] In a particular embodiment, the housing comprises an opening through which it is possible to move the upper part at the distal end of the housing. In particular, the upper part can be moved through a stroke. In a particular embodiment, this stroke essentially corresponds to the hollow shaft with respect to the dimensions of its longitudinal axis. The stroke can be bidirectionally controlled up and down in short time intervals. In a particular embodiment, the stroke is guided.

[0038] Em uma modalidade particular, a abertura apresenta um rebordo de vedação.[0038] In a particular embodiment, the opening has a sealing lip.

[0039] Em uma modalidade particular, o dispositivo compreende um sensor de força que mede a força de aplicação e está conectado a jusante do primeiro acionamento. Em uma modalidade particular, o sensor de força está conectado a montante do segundo acionamento. Por meio dessa disposição, a força pode ser medida diretamente em seu ponto de origem. Como resultado, a pressão de contato linear do primeiro acionamento pode ser detectada em grande parte em sua fonte. O sensor de força pode também estar configurado para detectar uma retroalimentação, isto é, uma resistência da parte superior. Em uma modalidade particular, o sensor de força é um sensor de força piezoelétrico. Alternativamente podem ser usados um cilindro de deformação ou de torção ou uma mola para medir a força de compressão correspondente.[0039] In a particular embodiment, the device comprises a force sensor that measures the applied force and is connected downstream of the first drive. In a particular embodiment, the force sensor is connected upstream of the second drive. By this arrangement, the force can be measured directly at its point of origin. As a result, the linear contact pressure of the first drive can be detected largely at its source. The force sensor can also be configured to detect a feedback, i.e., a resistance from the top. In a particular embodiment, the force sensor is a piezoelectric force sensor. Alternatively, a deformation or torsion cylinder or a spring can be used to measure the corresponding compression force.

[0040] Em uma modalidade particular, o alojamento compreende uma guia para um movimento translacional da parte superior. Preferencialmente, o alojamento também apresenta uma proteção contra rotação em relação à parte superior. A proteção contra rotação pode estar prevista na forma de um componente de uma peça, que é formado na parede interna do alojamento. Alternativamente, a proteção contra rotação pode ser uma proteção contra rotação separada que pode ser encaixada em um trilho-guia correspondente da parede interna do alojamento. Particularmente preferencialmente, a proteção contra rotação está configurada de forma que seja guiado um movimento translacional da parte superior no interior do alojamento, mas seja impedida uma rotação da parte superior em relação ao alojamento pela proteção contra rotação.[0040] In a particular embodiment, the housing comprises a guide for a translational movement of the upper part. Preferably, the housing also has a protection against rotation relative to the upper part. The protection against rotation may be provided in the form of a one-piece component, which is formed in the inner wall of the housing. Alternatively, the protection against rotation may be a separate protection against rotation which can be engaged in a corresponding guide rail of the inner wall of the housing. Particularly preferably, the protection against rotation is configured such that a translational movement of the upper part within the housing is guided, but a rotation of the upper part relative to the housing is prevented by the protection against rotation.

[0041] Em uma modalidade particular, a proteção contra rotação está incorporada como uma cunha no interior do alojamento.[0041] In a particular embodiment, the rotation protection is incorporated as a wedge within the housing.

[0042] Em uma modalidade particular, o dispositivo compreende meios para medição de força indireta em relação aos acionamentos. Em um exemplo particular, essa medição de força indireta pode ser assegurada por meio da corrente de motor.[0042] In a particular embodiment, the device comprises means for indirect force measurement relative to the drives. In a particular example, such indirect force measurement may be ensured by means of the motor current.

[0043] Em uma modalidade particular, o dispositivo compreende hastes-guia que se estendem da parte superior até uma primeira parte de alojamento, e são sustentadas na mesma por meio de uma fenda de guia. Essa fenda impede que a parte superior gire em relação à primeira parte de alojamento.[0043] In a particular embodiment, the device comprises guide rods extending from the upper part to a first housing part, and supported therein by means of a guide slot. This slot prevents the upper part from rotating relative to the first housing part.

[0044] Em uma modalidade particular, o alojamento compreende uma guia de cabos integrada que está configurada para transportar corrente elétrica e sinais até à punção. Em uma modalidade particular, o dispositivo compreende uma guia de cabos integrada, particularmente, configurada como uma espiral de mola no interior do alojamento. Essa espiral de mola pode estar configurada para compensar o curso da parte superior sem causar o exercício de forças sobre a guia de cabos.[0044] In a particular embodiment, the housing comprises an integrated cable guide that is configured to carry electrical current and signals to the puncture. In a particular embodiment, the device comprises an integrated cable guide, particularly, configured as a spring coil within the housing. This spring coil may be configured to compensate for the travel of the upper portion without causing forces to be exerted on the cable guide.

[0045] Em uma modalidade particular, o dispositivo de acordo com a invenção compreende pelo menos um sensor tátil para detectar um elemento de conexão. Esse sensor tátil pode ser usado, por exemplo, conforme configurado no documento WO 2005/007319 A1. Em uma modalidade particular e alternativa, esse sensor tátil pode ser habilitado por meio da retroalimentação do sensor de força. Em uma modalidade alternativa, o sensor tátil compreende um sensor capacitivo. De modo similar é concebível usar um sensor de força para detectar um elemento de conexão. É também possível colher informações adicionais sobre as forças aplicadas através do uso de um extensômetro ou um sensor piezoelétrico.[0045] In a particular embodiment, the device according to the invention comprises at least one tactile sensor for detecting a connection element. Such a tactile sensor can be used, for example, as configured in WO 2005/007319 A1. In a particular and alternative embodiment, such a tactile sensor can be enabled by means of feedback from the force sensor. In an alternative embodiment, the tactile sensor comprises a capacitive sensor. Similarly it is conceivable to use a force sensor for detecting a connection element. It is also possible to collect additional information about the applied forces by using a strain gauge or a piezoelectric sensor.

[0046] Em uma modalidade particular, o dispositivo compreende uma peça de conexão para conectar o dispositivo a uma máquina-ferramenta. Essa peça de conexão pode estar configurada com uma vedação adicional para impedir que sujeira e poeira penetrem no interior do dispositivo.[0046] In a particular embodiment, the device comprises a connecting piece for connecting the device to a machine tool. This connecting piece may be configured with an additional seal to prevent dirt and dust from penetrating the interior of the device.

[0047] Com o dispositivo de acordo com a invenção é fornecido um dispositivo para aplicação a um elemento de conexão, que pode ser usado de um modo versátil e permite uma simples integração em máquinas-ferramentas existentes simultaneamente com custo de manutenção inferior e dinâmica operacional superior. Para um perito na técnica, não é nem preciso indicar que todas as modalidades descritas podem ser implantadas em uma modalidade de um dispositivo de acordo com a invenção, desde que não sejam mutuamente exclusivas.[0047] The device according to the invention provides a device for application to a connection element, which can be used in a versatile manner and allows simple integration into existing machine tools at the same time as lower maintenance costs and superior operational dynamics. For a person skilled in the art, it is not even necessary to indicate that all of the described embodiments can be implemented in an embodiment of a device according to the invention, provided that they are not mutually exclusive.

[0048] Em uma modalidade particular, a punção está configurada de forma substituível. A punção pode compreender um perfil de punção definido que está adaptado ao formato do elemento de conexão a ser produzido. O perfil de punção pode ter um formato que é selecionado a partir das formas que consistem em: plana, cônica, superficialmente convexa, flangeada, dobrada, expandida, cilíndrica, profundamente convexa e/ou internamente flangeada.[0048] In a particular embodiment, the punch is configured in a replaceable manner. The punch may comprise a defined punch profile that is adapted to the shape of the connecting element to be produced. The punch profile may have a shape that is selected from the shapes consisting of: flat, conical, superficially convex, flanged, folded, expanded, cylindrical, deeply convex and/or internally flanged.

[0049] Em uma modalidade particular, o primeiro acionamento está configurado de forma que o mesmo tenha capacidade para realizar um curso total de entre 0 mm e 500 mm e tenha capacidade para realizar um curso de trabalho de entre 0,01 mm e 100 mm.[0049] In a particular embodiment, the first drive is configured so that it has the capacity to perform a total stroke of between 0 mm and 500 mm and has the capacity to perform a working stroke of between 0.01 mm and 100 mm.

[0050] Em uma modalidade particular, o dispositivo compreende pelo menos uma proteção de sobrecarga para limitar uma atuação de forças em um eixo particular. Preferencialmente, uma proteção de sobrecarga está posicionada entre uma parte de alojamento e o primeiro acionamento de forma que uma atuação de forças no acionamento na direção da parte de alojamento seja limitada. Preferencialmente, uma proteção de sobrecarga desse tipo está configurada como um elemento elasticamente deformável, particularmente, uma mola, que exerce uma força de restauração em oposição à força que é gerada. Em outra modalidade particular, o dispositivo de acordo com a invenção compreende uma pluralidade de proteções de sobrecarga; particularmente, o mesmo compreende uma primeira proteção de sobrecarga e uma segunda proteção de sobrecarga, que estão posicionadas entre o primeiro acionamento e pelo menos uma parte de alojamento de forma que uma força inesperada que atua sobre o acionamento ou parte de alojamento seja limitada a uma faixa particular pelas proteções de sobrecarga.[0050] In a particular embodiment, the device comprises at least one overload protection for limiting an actuation of forces on a particular axis. Preferably, an overload protection is positioned between a housing part and the first drive such that an actuation of forces on the drive in the direction of the housing part is limited. Preferably, such an overload protection is configured as an elastically deformable element, in particular a spring, which exerts a restoring force in opposition to the force that is generated. In another particular embodiment, the device according to the invention comprises a plurality of overload protections; in particular, it comprises a first overload protection and a second overload protection, which are positioned between the first drive and at least one housing part such that an unexpected force acting on the drive or housing part is limited to a particular range by the overload protections.

[0051] Em uma outra modalidade particular, o dispositivo de acordo com a invenção compreende um dispositivo de rotação manual para mover o acionamento quando o mesmo está sem energia. Preferencialmente, o dispositivo de rotação manual é montado de forma que o mesmo possa ser atuado a partir de fora do alojamento. Isso pode ser realizado por meio do dispositivo de rotação manual que se estende por um eixo a partir de fora do alojamento para dentro do alojamento interior e é operacionalmente conectado ao acionamento. Portanto, é possível mover o acionamento, o fuso do primeiro acionamento e a parte superior quando estão sem energia. Isso pode ser particularmente útil para a manutenção. Em outra modalidade preferida, o dispositivo de rotação manual compreende uma região de manípulo em sua extremidade proximal que permite uma transmissão ideal de força para o interior do alojamento e para o acionamento. Particularmente preferencialmente, a região de manípulo do dispositivo de rotação manual está configurada em formato de anel de modo que a região de manípulo possa ser usada também como um ponto de âncora para um dispositivo de elevação de carga, o que facilita o transporte do dispositivo de acordo com a invenção. A simplicidade dessa região de manípulo também torna possível renunciar o uso de uma ferramenta especial para a operação manual do dispositivo. Os meios e abordagens para mover o dispositivo, especialmente a parte superior, pode ser executada a partir de fora por meio do dispositivo de rotação manual no acionamento, o que facilita adicionalmente a manutenção e a conservação do dispositivo.[0051] In another particular embodiment, the device according to the invention comprises a manual rotation device for moving the drive when the drive is without power. Preferably, the manual rotation device is mounted in such a way that it can be actuated from outside the housing. This can be achieved by means of the manual rotation device extending on a shaft from outside the housing into the inner housing and is operatively connected to the drive. It is therefore possible to move the drive, the spindle of the first drive and the upper part when they are without power. This can be particularly useful for maintenance. In another preferred embodiment, the manual rotation device comprises a handle region at its proximal end which allows an optimal transmission of force into the interior of the housing and into the drive. Particularly preferably, the handle region of the manual rotation device is shaped as a ring so that the handle region can also be used as an anchor point for a load lifting device, which facilitates transport of the device according to the invention. The simplicity of this handle region also makes it possible to dispense with the use of a special tool for manual operation of the device. The means and approaches for moving the device, especially the upper part, can be carried out from the outside by means of the manual rotation device on the drive, which additionally facilitates maintenance and care of the device.

[0052] Um outro aspecto da presente invenção refere-se ao uso de um dispositivo do tipo descrito no início, como uma máquina de rebitagem elétrica para aplicar força e deformar elementos de conexão. Particularmente preferencialmente, esse uso compreende um uso do dispositivo como uma máquina de rebitagem oscilante/radial. Nesse caso, o acionamento giratório, isto é, o segundo acionamento, está configurado de forma que o mesmo possa realizar um movimento em formato de roseta.[0052] A further aspect of the present invention relates to the use of a device of the type described at the beginning as an electric riveting machine for applying force and deforming connecting elements. Particularly preferably, this use comprises a use of the device as an oscillating/radial riveting machine. In this case, the rotary drive, i.e. the second drive, is configured such that it can perform a rosette-shaped movement.

[0053] O uso de acordo com a invenção compreende a seleção do tamanho de dispositivo em relação às forças desejadas. O tamanho é também decisivamente determinado pelo diâmetro dos elementos de conexão a serem usinados e pelos eixos de rebite. Está nas capacidades de um perito na técnica determinar as dimensões de dispositivo adequadas a fim de obter um resultado de rebitagem desejado. O dispositivo apresentado pode ser usado para tamanhos de elemento de conexão na faixa de 0,1 mm a 200 mm. É particularmente preferencial usar o presente dispositivo para rebitagem que tem que atender a exigências de precisão elevadas. O dispositivo de acordo com a invenção pode ser usado para forças de rebitagem de entre 0,1 KN e 200 KN.[0053] The use according to the invention comprises the selection of the device size in relation to the desired forces. The size is also decisively determined by the diameter of the connecting elements to be machined and the rivet axes. It is within the capabilities of a person skilled in the art to determine suitable device dimensions in order to achieve a desired riveting result. The presented device can be used for connecting element sizes in the range of 0.1 mm to 200 mm. It is particularly preferred to use the present device for riveting that has to meet high precision requirements. The device according to the invention can be used for riveting forces between 0.1 kN and 200 kN.

[0054] Uma vantagem do presente dispositivo é que a força de rebitagem pode ser controlada de um modo infinitamente variável.[0054] An advantage of the present device is that the riveting force can be controlled in an infinitely variable manner.

[0055] Em uma modalidade particular, o uso inclui o uso como uma máquina de rolos.[0055] In a particular embodiment, use includes use as a roller machine.

[0056] Um outro aspecto da presente invenção refere-se a um método de operação de um dispositivo descrito, em que é usada uma ferramenta mecânica, que transmite sinais de controle e corrente elétrica ao dispositivo. Uma ferramenta mecânica adequada pode ser uma bancada de trabalho convencional com conexões elétricas correspondentes e conexões de controle. As máquinas-ferramentas podem fazer também parte de uma linha de produção ou instalação de produção. Alternativamente, as mesmas podem fazer também parte de uma sala limpa ou sala esterilizada. A ferramenta mecânica pode também compreender outros dispositivos para etapas de trabalho anteriores ou subsequentes adicionais. Em uma modalidade particular, a máquina-ferramenta é um centro de usinagem completamente automatizado.[0056] Another aspect of the present invention relates to a method of operating a described device, wherein a mechanical tool is used, which transmits control signals and electrical current to the device. A suitable mechanical tool may be a conventional workbench with corresponding electrical connections and control connections. Machine tools may also be part of a production line or production facility. Alternatively, they may also be part of a clean room or sterile room. The mechanical tool may also comprise other devices for additional preceding or subsequent work steps. In a particular embodiment, the machine tool is a fully automated machining center.

[0057] O método de acordo com a invenção primeiro compreende a etapa de abaixar a parte superior de modo que seja produzida uma conexão ativa com o elemento de conexão. Essa conexão ativa pode, mas não precisa de, resultar em um contato físico da parte superior com o elemento de conexão através da punção. Esse abaixamento da parte superior pode incluir a anulação de um curso, conforme explicado acima. Em outra etapa, a punção é acionada para realizar um movimento circular. Em outra etapa, a punção é acionada para realizar um movimento de ataque translacional. Essa etapa pode ocorrer ao mesmo tempo que a execução do movimento circular e/ou de modo cíclico em relação à última.[0057] The method according to the invention first comprises the step of lowering the upper part so that an active connection with the connecting element is produced. This active connection may, but need not, result in a physical contact of the upper part with the connecting element via the punch. This lowering of the upper part may include the cancellation of a stroke, as explained above. In another step, the punch is actuated to perform a circular movement. In another step, the punch is actuated to perform a translational attack movement. This step may occur at the same time as the execution of the circular movement and/or cyclically with respect to the latter.

[0058] Em uma modalidade particular, um elemento de conexão é detectado por meio de um sensor tátil e os parâmetros da aplicação são selecionados em função dos elementos de conexão detectados. Particularmente preferencialmente, os parâmetros são selecionados e adaptados com base na retroalimentação.[0058] In a particular embodiment, a connection element is detected by means of a tactile sensor and the application parameters are selected depending on the detected connection elements. Particularly preferably, the parameters are selected and adapted based on feedback.

[0059] Um outro aspecto da presente invenção refere-se a uma máquina-ferramenta que inclui o dispositivo de acordo com a invenção. A máquina-ferramenta pode ser parte de uma linha de produção ou pode ser uma unidade de robô. Para que o dispositivo de acordo com a invenção possa ser conectado à máquina-ferramenta, pode ser fornecido um adaptador na forma de uma unidade de fixação que pode ser conectada de modo removível ao dispositivo e permitir que a mesma seja montada em uma consola da máquina-ferramenta. A unidade de fixação pode ser também um componente integral do alojamento do dispositivo, por exemplo, na forma de uma formação estrutural correspondente no alojamento, particularmente, na primeira ou na segunda partes de alojamento, ou pode ser formada no processo de conexão das duas partes de alojamento.[0059] A further aspect of the present invention relates to a machine tool comprising the device according to the invention. The machine tool may be part of a production line or may be a robot unit. In order for the device according to the invention to be connected to the machine tool, an adapter in the form of a clamping unit may be provided which can be detachably connected to the device and allows it to be mounted on a console of the machine tool. The clamping unit may also be an integral component of the housing of the device, for example in the form of a corresponding structural formation in the housing, in particular in the first or second housing parts, or it may be formed in the process of connecting the two housing parts.

[0060] A invenção será explicada em mais detalhe abaixo com base nas figuras e em exemplos de realização concretos, sem que o escopo de proteção seja limitado pelas mesmas. Nas figuras, componentes análogos estão providos dos mesmos números de referência, exceto se explicitamente indicado de outro modo.[0060] The invention will be explained in more detail below on the basis of the figures and concrete examples of implementation, without the scope of protection being limited thereby. In the figures, analogous components are provided with the same reference numerals, unless explicitly indicated otherwise.

Brief description of the figures

[0061] Os desenhos usados para explicar a invenção apresentam esquematicamente o seguinte:[0061] The drawings used to explain the invention schematically show the following:

[0062] Fig. 1a um dispositivo de acordo com a invenção em uma vista externa;[0062] Fig. 1a a device according to the invention in an external view;

[0063] Fig. 1b o dispositivo da Fig. 1a em com curso estendido;[0063] Fig. 1b the device of Fig. 1a with extended stroke;

[0064] Fig. 2a um corte transversal longitudinal através de um dispositivo de acordo com a invenção;[0064] Fig. 2a a longitudinal cross-section through a device according to the invention;

[0065] Fig. 2b o corte transversal longitudinal da Fig. 2a com curso estendido;[0065] Fig. 2b is the longitudinal cross-section of Fig. 2a with extended stroke;

[0066] Fig. 3 a proteção contra rotação do dispositivo de acordo com a invenção;[0066] Fig. 3 the protection against rotation of the device according to the invention;

[0067] Fig. 4 uma construção esquemática geral de um conceito de acordo com a invenção;[0067] Fig. 4 a general schematic construction of a concept according to the invention;

[0068] Fig. 5 uma modalidade particular com proteções de sobrecarga.[0068] Fig. 5 a particular embodiment with overload protections.

[0069] A modalidade mais simples da invenção é ilustrada do modo mais simples na Figura 4. O dispositivo 1 de acordo com a invenção apresentado na Figura 4 tem a forma de um cilindro com uma extensão longitudinal e um eixo longitudinal L, que também constitui essencialmente o eixo central de rotação. A estrutura externa é formada por um alojamento 3, 4, que está configurado como uma manga. O alojamento 3, 4 é adequadamente composto de alumínio. Em sua extremidade proximal, o alojamento 3, 4 tem pelo menos uma abertura através da qual uma conexão 2 se estende, a qual é usada para transmitir sinais elétricos de uma máquina-ferramenta ao interior do dispositivo 1. Iniciando- se a partir dessa extremidade proximal, no interior do alojamento 3, 4, está disposto um primeiro acionamento linear 13, o qual está rigidamente montado no alojamento 3, 4. Esse acionamento linear 13 está configurado para permitir um movimento ao longo do eixo longitudinal de um pistão ou fuso. Isso ativa uma parte superior 16, que, em um estado completamente retraído do curso do acionamento linear 13, é quase completamente envolvida pela manga do alojamento 3, 4. Um mancal 15 sustenta a parte superior 16 de modo que a mesma tenha capacidade de se mover em relação ao alojamento 3, 4 de um modo translacional em relação ao eixo longitudinal L. Preferencialmente, contudo, a parte superior 16 é giratoriamente fixada, isto é, é fixada em relação a uma rotação em volta do eixo longitudinal L. Dentro da parte superior 16 está disposto um segundo acionamento 8, que está configurado como um acionamento giratório. Esse segundo acionamento 8 ativa um pino de conexão 8.4 que tem capacidade para realizar um movimento circular em volta do eixo longitudinal. Esse pino de conexão 8.4 pode ser operacionalmente conectado a uma cabeça de usinagem 7 para usinar o elemento de conexão.[0069] The simplest embodiment of the invention is illustrated in the simplest manner in Figure 4. The device 1 according to the invention shown in Figure 4 has the form of a cylinder with a longitudinal extension and a longitudinal axis L, which also essentially constitutes the central axis of rotation. The external structure is formed by a housing 3, 4, which is configured as a sleeve. The housing 3, 4 is suitably composed of aluminum. At its proximal end, the housing 3, 4 has at least one opening through which a connection 2 extends, which is used to transmit electrical signals from a machine tool to the interior of the device 1. Starting from this proximal end, inside the housing 3, 4, a first linear drive 13 is arranged, which is rigidly mounted in the housing 3, 4. This linear drive 13 is configured to allow a movement along the longitudinal axis of a piston or spindle. This activates an upper part 16, which, in a completely retracted state from the stroke of the linear drive 13, is almost completely enclosed by the housing sleeve 3, 4. A bearing 15 supports the upper part 16 so that it is able to move relative to the housing 3, 4 in a translational manner with respect to the longitudinal axis L. Preferably, however, the upper part 16 is rotatably fixed, i.e. it is fixed with respect to a rotation around the longitudinal axis L. Within the upper part 16 a second drive 8 is arranged, which is configured as a rotary drive. This second drive 8 activates a connecting pin 8.4 which is able to perform a circular movement around the longitudinal axis. This connecting pin 8.4 can be operatively connected to a machining head 7 for machining the connecting element.

[0070] Nessa modalidade, tanto o primeiro acionamento 13 como o segundo acionamento 8 estão configurados sem acionamentos pneumáticos ou hidráulicos. Adicionalmente, os dois acionamentos 8, 13 estão dispostos coaxialmente em relação ao eixo longitudinal L do dispositivo 1.[0070] In this embodiment, both the first drive 13 and the second drive 8 are configured without pneumatic or hydraulic drives. Additionally, the two drives 8, 13 are arranged coaxially with respect to the longitudinal axis L of the device 1.

[0071] Com esta disposição simples é fornecido um dispositivo 1 para aplicação a um elemento de conexão por meio da punção, sendo que o dispositivo é compacto e permite que o mesmo seja usado em uma sala com exigências de limpeza elevadas.[0071] With this simple arrangement, a device 1 is provided for applying a connection element by means of the puncture, whereby the device is compact and allows it to be used in a room with high cleanliness requirements.

[0072] A cabeça de usinagem pode estar configurada como uma punção. A punção depois preferencialmente é composta por um material que é mais rígido do que o elemento de conexão a ser usinado, por exemplo, aço de ferramenta endurecido. Está comprovada uma punção de aço. Dependendo do campo de aplicação, essa punção pode ser também fornecida com revestimentos adicionais que melhoram sua resistência à abrasão e resistência ao desgaste. Em geral, compostos de diamante e cerâmicas são particularmente adequados para tais propósitos.[0072] The machining head can be designed as a punch. The punch then preferably consists of a material that is harder than the connection element to be machined, for example hardened tool steel. A steel punch has proven itself. Depending on the field of application, this punch can also be provided with additional coatings that improve its abrasion resistance and wear resistance. In general, diamond compounds and ceramics are particularly suitable for such purposes.

[0073] O design compacto é também claramente mostrado nas Figuras 1a e 1b. Essas figuras mostram um dispositivo 1 de acordo com a invenção em um estado retraído (Fig. 1a) e em um estado com um curso completamente estendido (Fig. 1b). Nessa modalidade específica, o alojamento 3, 4 é composto de duas partes. Uma primeira parte de alojamento em formato de manga 3 tem as aberturas através das quais as conexões 2 para o suprimento de energia e sinal se estendem. Essa primeira parte de alojamento 3 está conectada, por exemplo, por meio de um conector em baioneta, a uma segunda parte de alojamento 4, que desemboca em uma abertura 4.1. Em uma modalidade, a segunda parte de alojamento 4 está aparafusada à primeira 3.[0073] The compact design is also clearly shown in Figures 1a and 1b. These figures show a device 1 according to the invention in a retracted state (Fig. 1a) and in a state with a fully extended stroke (Fig. 1b). In this specific embodiment, the housing 3, 4 consists of two parts. A first sleeve-shaped housing part 3 has the openings through which the connections 2 for the power and signal supply extend. This first housing part 3 is connected, for example by means of a bayonet connector, to a second housing part 4, which opens into an opening 4.1. In one embodiment, the second housing part 4 is screwed to the first 3.

[0074] A Fig. 1b com o curso completamente estendido mostra a parte superior do alojamento 5 e a abertura da parte superior 5.1. Dentro dessa abertura da parte superior 5.1 é montada a cabeça de usinagem, por exemplo, uma punção (não apresentada), que aplica sobre o elemento de conexão. Durante a operação, essa abertura da parte superior 5.1 é colocada sobre o elemento de conexão a ser usinado. Em uma modalidade particular, (não apresentada) essa abertura também pode ser configurada com elementos de sensor, que detectam as dimensões do elemento de conexão tanto quando força não está sendo aplicada ao mesmo, tanto quando força está sendo aplicada ao mesmo. Por exemplo, essa abertura pode estar configurada como um sensor capacitivo ou como um sensor Hall. O dispositivo pode, contudo, também simplesmente ser equipado com um sensor de força.[0074] Fig. 1b with the stroke fully extended shows the upper part of the housing 5 and the upper part opening 5.1. Within this upper part opening 5.1 the machining head is mounted, e.g. a punch (not shown), which applies to the connection element. During operation, this upper part opening 5.1 is placed over the connection element to be machined. In a particular embodiment, (not shown) this opening can also be configured with sensor elements, which detect the dimensions of the connection element both when no force is being applied to it and when force is being applied to it. For example, this opening can be configured as a capacitive sensor or as a Hall sensor. The device can, however, also simply be equipped with a force sensor.

[0075] O interior dos dispositivos 1 mostrados nas Figs. 1a e 1b é mostrado nas Figuras 2a e 2b, respectivamente no estado retraído (Fig. 2a) e no estado estendido (Fig. 2b). As duas partes de alojamento 3, 4 estão configuradas em formato de manga e estão conectadas entre si. Na extremidade distal, a primeira parte de alojamento apresenta uma abertura através da qual são guiadas as conexões 2, que desembocam no interior de uma guia de cabos 2.1 para fornecer energia elétrica aos acionamentos e aos sensores dos dispositivos 1. No presente exemplo, a conexão 2 está revestida para suportar melhor as condições em uma máquina-ferramenta. A conexão 2 pode ser também adaptada para padrões exigidos a fim de ser acomodada em um robô correspondente. No presente exemplo, o primeiro acionamento 13 é um acionamento de eixo oco. Dentro do eixo oco 13.1 está disposto um fuso 13.4 em volta do qual é colocada uma disposição de um rotor 13.3 e estator 13.2 que envolvem um eixo oco 13.5. O fuso é guiado por uma porca roscada 13.6 e leva diretamente a um sensor de pressão 10, que por sua vez está em conexão ativa com o alojamento da parte superior 5. O eixo de acionamento giratório 8.2 está em conexão ativa com a cabeça de usinagem 7 por meio de um mecanismo giratório 8.1. No presente exemplo, a cabeça de usinagem 7 está configurada como uma punção de máquina de rebitagem e inclui essencialmente uma punção 7.2 e um eixo da parte superior 7.1. A punção é acionada de modo que a mesma tenha capacidade para realizar um movimento circular em volta do eixo longitudinal L por meio do mecanismo giratório 8.1. Nessa representação, isso é assegurado pelo pino de conexão para a cabeça de usinagem 8.4, o que é representado de modo deslocado em relação ao eixo longitudinal e tem capacidade para girar em volta do último. O eixo de acionamento giratório 8.2 e o fuso do primeiro acionamento 13.4 estão dispostos coaxialmente ao longo do eixo longitudinal da ferramenta. Uma abertura de parte superior 5.1 protege a cabeça de usinagem 7 e facilita a orientação do dispositivo no elemento de conexão a ser usinado. Um rebordo de vedação 6 é montado entre a parte superior 5 e a segunda metade de alojamento 4 que engloba a parte superior. A guia das linhas elétricas está acomodada inteiramente no interior do alojamento 3, 4. Para acomodar a translação correspondente da parte superior, a guia de cabos está configurada como uma espiral de mola da guia de cabos 12. Para impedir que uma rotação por meio do segundo acionamento 8 no interior do alojamento 3, 4 seja transmitida ao primeiro acionamento 13, estão dispostas hastes 9 em eixos de haste que são sustentados em uma proteção contra rotação com um mancal vertical 11 de um modo fixo passível de rotação em relação ao eixo longitudinal do dispositivo 1.[0075] The interior of the devices 1 shown in Figs. 1a and 1b is shown in Figs. 2a and 2b, respectively in the retracted state (Fig. 2a) and in the extended state (Fig. 2b). The two housing parts 3, 4 are configured in a sleeve shape and are connected to each other. At the distal end, the first housing part has an opening through which the connections 2 are guided, which lead into a cable guide 2.1 to supply electrical power to the drives and sensors of the devices 1. In the present example, the connection 2 is coated to better withstand the conditions in a machine tool. The connection 2 can also be adapted to required standards in order to be accommodated in a corresponding robot. In the present example, the first drive 13 is a hollow shaft drive. Within the hollow shaft 13.1 a spindle 13.4 is arranged around which is arranged an arrangement of a rotor 13.3 and a stator 13.2 which surround a hollow shaft 13.5. The spindle is guided by a threaded nut 13.6 and leads directly to a pressure sensor 10, which in turn is in active connection with the upper part housing 5. The rotary drive shaft 8.2 is in active connection with the machining head 7 via a rotary mechanism 8.1. In the present example, the machining head 7 is designed as a punch of a riveting machine and essentially comprises a punch 7.2 and an upper part shaft 7.1. The punch is driven so that it is able to perform a circular movement around the longitudinal axis L by means of the rotary mechanism 8.1. In this representation, this is ensured by the connecting pin for the machining head 8.4, which is depicted offset relative to the longitudinal axis and is capable of rotating around the latter. The rotary drive shaft 8.2 and the spindle of the first drive 13.4 are arranged coaxially along the longitudinal axis of the tool. An upper opening 5.1 protects the machining head 7 and facilitates the orientation of the device in the connection element to be machined. A sealing lip 6 is fitted between the upper part 5 and the second housing half 4 that encloses the upper part. The cable guide is accommodated entirely within the housing 3, 4. In order to accommodate the corresponding translation of the upper part, the cable guide is designed as a spring coil of the cable guide 12. In order to prevent a rotation by means of the second drive 8 within the housing 3, 4 from being transmitted to the first drive 13, rods 9 are arranged on rod shafts which are supported in a rotation guard with a vertical bearing 11 in a fixed manner rotatable with respect to the longitudinal axis of the device 1.

[0076] A cabeça de usinagem 7 não precisa ser composta de duas partes. No presente caso, um eixo da parte superior 7.1 está equipada com uma bucha para acomodar um pino de conexão da cabeça de usinagem 8.4.[0076] The machining head 7 need not be composed of two parts. In the present case, an upper shaft 7.1 is equipped with a bushing to accommodate a machining head connecting pin 8.4.

[0077] Nas Figs. 2a e 2b está ainda disposta uma transmissão 8.3 entre o acionamento giratório 8 e o mecanismo giratório 8.1. Essa transmissão pode ser usada para reduzir a velocidade de rotação do acionamento giratório, por exemplo, se a cabeça de usinagem 7 for uma cabeça rolante (não apresentada). Essa transmissão é opcional e não é necessária para a disposição com a punção 7.2 como cabeça de usinagem 7.[0077] In Figs. 2a and 2b a transmission 8.3 is further arranged between the rotary drive 8 and the rotary mechanism 8.1. This transmission can be used to reduce the rotational speed of the rotary drive, for example if the machining head 7 is a rolling head (not shown). This transmission is optional and is not necessary for the arrangement with the punch 7.2 as machining head 7.

[0078] A configuração da proteção contra rotação será explicada mais uma vez em mais detalhe com base na Fig. 3 que apresenta uma vista em perspectiva esquemática da segunda parte de alojamento 4 com a abertura 4.1 (em baixo). As hastes 9 se estendem sobre uma parte significativa da segunda parte de alojamento 4, que está provida de uma proteção contra rotação adicional com um mancal vertical 11, que é acomodado de um modo fixo passível de rotação na segunda parte de alojamento 4. Os parafusos 14 da parte superior se estendem por todo o local de conexão entre a segunda parte de alojamento 4 e a primeira parte de alojamento (não apresentada nessa representação) e conectam os mesmos de um modo fixo passível de rotação.[0078] The configuration of the rotation protection will be explained once again in more detail on the basis of Fig. 3 which shows a schematic perspective view of the second housing part 4 with the opening 4.1 (bottom). The rods 9 extend over a significant part of the second housing part 4, which is provided with an additional rotation protection with a vertical bearing 11, which is accommodated in a fixed rotatable manner in the second housing part 4. The screws 14 of the upper part extend over the entire connection location between the second housing part 4 and the first housing part (not shown in this representation) and connect them in a fixed rotatable manner.

[0079] A Figura 5 ilustra um dispositivo 1 de acordo com a invenção que é análogo àquele da Figura 4, mas que tem modalidades vantajosas adicionais. Em sua extremidade proximal ao longo do eixo central de rotação L do dispositivo 1, o alojamento de alumínio 3.4 tem uma abertura através da qual um dispositivo de rotação manual 18 pode ser usado para exercer uma força de rotação manual diretamente sobre o eixo e o primeiro acionamento linear 13. Esse dispositivo 1 também tem proteções de sobrecarga 17.1, 17.2 que estão dispostas entre o alojamento 3.4 e o primeiro acionamento 13. Uma primeira proteção de sobrecarga é formada na extremidade proximal do alojamento 3.4 na forma de uma disposição de mola 17.1 que limita quaisquer forças que atuem sobre o primeiro acionamento 13 em relação ao seu movimento translacional em relação à extremidade proximal do alojamento 3.4. Uma segunda proteção de sobrecarga em tal segunda disposição de mola 17.2 está em conexão ativa de modo similar - por meio de abas no interior do alojamento 3.4 (que pode ser um componente integral do alojamento 3.4) - ao acionamento 13 de modo que uma força translacional que atua sobre o acionamento 13 seja também limitada por essa disposição de mola 17.2. As duas proteções de sobrecarga 17.1, 17.2 protegem o acionamento linear 13 de forças, aumentando, desse modo, a rigidez do dispositivo. Essa modalidade, contudo, é inteiramente opcional e é fornecida como uma modificação suplementar do dispositivo de acordo com a invenção 1.[0079] Figure 5 illustrates a device 1 according to the invention which is analogous to that of Figure 4 but which has additional advantageous embodiments. At its proximal end along the central axis of rotation L of the device 1, the aluminum housing 3.4 has an opening through which a manual rotation device 18 can be used to exert a manual rotation force directly on the shaft and the first linear drive 13. This device 1 also has overload protections 17.1, 17.2 which are arranged between the housing 3.4 and the first drive 13. A first overload protection is formed at the proximal end of the housing 3.4 in the form of a spring arrangement 17.1 which limits any forces acting on the first drive 13 in relation to its translational movement relative to the proximal end of the housing 3.4. A second overload protection in such a second spring arrangement 17.2 is in similar active connection - by means of tabs on the inside of the housing 3.4 (which may be an integral component of the housing 3.4) - to the drive 13 so that a translational force acting on the drive 13 is also limited by this spring arrangement 17.2. The two overload protections 17.1, 17.2 protect the linear drive 13 from forces, thereby increasing the rigidity of the device. This embodiment, however, is entirely optional and is provided as a further modification of the device according to the invention 1.

[0080] Não é preciso indicar que o exemplo apresentado é meramente uma modalidade de realização do objetivo de acordo com a invenção. Se as modalidades individuais não são mutuamente exclusivas, então as mesmas podem ser unidas em qualquer combinação em um dispositivo de acordo com a invenção sem limitar as vantagens da presente invenção ao fazer o mesmo. Lista de números de referência 1 Dispositivo 2 Conexão 2.1 Guia de cabos 3 Primeira parte do alojamento 4 Segunda parte do alojamento 4.1 Abertura 5 Alojamento da parte superior 5.1 Abertura da parte superior 6 Rebordo de vedação 7 Cabeça de usinagem 7.1 Eixo da parte superior 7.2 Punção 8 Acionamento giratório 8.1 Mecanismo giratório 8.2 Eixo de acionamento giratório 8.3 Transmissão 8.4 Pino de conexão para a cabeça de usinagem 9 Haste 10 Sensor de pressão 11 Proteção contra rotação com mancal vertical 12 Espiral de mola de guia de cabos 13 Primeiro acionamento 13.1 Eixo oco 13.2 Estator do primeiro acionamento 13.3 Rotor do primeiro acionamento 13.4 Fuso do primeiro acionamento 13.6 Porca roscada 14 Parafusos de conexão 15 Mancal da parte superior 16 Parte superior 17.1 Proteção de sobrecarga a jusante 17.2 Proteção de sobrecarga a montante 18 Dispositivo de elevação e de rotação manual[0080] It goes without saying that the example given is merely one embodiment of the object according to the invention. If the individual embodiments are not mutually exclusive, then they may be combined in any combination into a device according to the invention without limiting the advantages of the present invention by doing so. List of part numbers 1 Device 2 Connection 2.1 Cable guide 3 First housing part 4 Second housing part 4.1 Opening 5 Upper housing 5.1 Upper opening 6 Sealing lip 7 Machining head 7.1 Upper shaft 7.2 Punch 8 Swivel drive 8.1 Swivel mechanism 8.2 Swivel drive shaft 8.3 Transmission 8.4 Connecting pin for machining head 9 Spindle 10 Pressure sensor 11 Rotation protection with vertical bearing 12 Cable guide spring coil 13 First drive 13.1 Hollow shaft 13.2 Stator of the first drive 13.3 Rotor of the first drive 13.4 Spindle of the first drive 13.6 Threaded nut 14 Connecting screws 15 Upper bearing 16 Upper part 17.1 Protection against downstream overload 17.2 Upstream overload protection 18 Manual lifting and rotating device

Claims

1. Device for applying an application force to a connecting element, such that the connecting element is plastically deformed by means of the application, comprising: a) an upper part (16) movably mounted with a machining head (7), in particular configured as a punch (7.2) or a roller element for rolling transformation, wherein the machining head (7) is configured to come into contact with the connecting element; b) a first drive (13), which is configured to drive the translation of the upper part (16) on the longitudinal axis of the upper part, (16) in particular to drive the same so that the application force is applied to the connecting element by means of the machining head (7); c) a second drive (8), which is configured to drive a rotation of the machining head (7) around the longitudinal axis, in particular to drive the same so that the punch (7.2) can define at least one closed curve; d) a housing (3, 4) for receiving the first drive (13), the second drive (8) and the upper part (16), and characterized in that the first drive (13) and the second drive (8) are electrically driven and are arranged coaxially and in that the second drive (8) is arranged in the upper part (16).

2. Device according to claim 1, characterized in that the first drive (13) comprises a hollow shaft motor, in particular further comprising a screw drive selected from the group consisting of: roller drive, ball drive or planetary screw drive.

3. Device according to claim 2, characterized in that the first drive (13) comprises a threaded spindle, which has a spindle pitch of 5 mm or less.

4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second drive (8) comprises a permanently excited synchronous motor.

5. Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the device comprises a force sensor (10) which measures the application force and which is connected downstream of the first drive (13), in particular in that the force sensor (10) is connected upstream of the second drive (8).

6. Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the housing (3, 4) comprises a guide for a translational movement of the upper part (16) and, in particular, in that the housing (3, 4) comprises a protection against rotation (11) relative to the upper part (16), so that a translational movement of the upper part (16) is guided inside the housing, but a rotation of the upper part (16) is prevented.

7. Device according to claim 6, characterized in that the rotation protection (11) and/or the guide are realized by means of at least one rod (9) extending in the longitudinal direction through the housing (3, 4) and at least one vertical bearing for housing the rotation protection and/or the guide.

8. Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises a cable guide integrated in the housing (3, 4), in particular a cable guide integrated in a spring spiral inside the housing (3, 4), for guiding electrical signals between the upper part (16) and a connector.

9. Device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the housing (3, 4) comprises a plurality of parts, in particular wherein the housing comprises a first housing part (3) and a second housing part (4), and wherein the housing parts (3, 4) are configured removable with respect to each other, so that a second housing part (4), which accommodates the second drive and the upper part (16), can be replaced.

10. Device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it further comprises at least one sensor for detecting a connection element.

11. Use of a device as defined in any one of claims 1 to 10, characterized in that it is realized as an electric riveting machine for applying force in a deforming manner and deforming connecting elements to produce riveted connections, in particular for applying force and oscillatingly and/or radially deforming connecting elements to produce riveted connections.

12. Method of operating a device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that a mechanical machine tool transmits control signals and electric current to the device, comprising the steps: a) lowering the upper part (16) in active connection with a connection element; b) actuating a machining head (7) to perform a circular movement; c) actuating the machining head (7) to perform a translational application movement, in particular a working stroke.

13. Method according to claim 12, characterized in that a connection element is detected by means of a tactile sensor and, depending on the detected connection element, the parameters for the application of force are selected, in particular selected and adapted by feedback.

14. Machine tool, characterized in that it comprises a device as defined in any one of claims 1 to 10 and a clamping unit that can be removably connected with the device for clamping the device to a machine tool.