Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden mindestens
zweier flächiger, übereinander liegender Bauteile, insbesondere Blechplati
nen, wobei an der Verbindungsstelle ein mit einer Ausnehmung versehenes
Werkzeug an eine Oberfläche eines ersten Bauteiles zur Anlage gebracht
wird und Bauteilabschnitte beider Bauteile unter der Wirkung eines unter
hohen Druck setzbaren Fluids in die Ausnehmung hineinverformt werden.The invention relates to a device for connecting at least
two flat, superimposed components, in particular sheet metal
NEN, with a recess provided at the connection point
Tool brought to a surface of a first component
is and component sections of both components under the effect of a
high pressure settable fluids are deformed into the recess.
Eine entsprechende Vorrichtung ist in der DE 32 10 956 A1 beschrieben.
Diese Druckschrift zeigt ein Werkzeug zum unlösbaren Verbinden von dehn
baren, flächenartigen Werkstücken. Unter anderem wird dabei eine Verfah
rensweise erwähnt (in Verbindung mit Fig. 7 und 8), bei der ein Druck
mittelstrom unmittelbar auf zu verbindende Werkstücke einwirkt und die dazu
verwendeten Düsen Einbuchtungen an der Verbindungsstelle herstellen
sowie eine anschließende unlösbare Verbördelung durchführen. Zur
Herstellung der Verbördelung ist es erforderlich, auch die gegenüberliegende
Oberfläche des Bauteilverbundes durch einen entsprechenden Fluidstrahl zu
beaufschlagen. Dies lässt den Aufwand zur Herstellung einer solchen
Verbindung unverhältnismäßig hoch werden. Die Beanspruchung der
Werkstücke an der Verbindungsstelle durch aufeinanderfolgende,
gegengerichtete Verformungen ist gleichfalls beträchtlich. Die Güte der
Verbindung darf als zweifelhaft angesehen werden.A corresponding device is described in DE 32 10 956 A1. This document shows a tool for the permanent connection of stretchable, flat workpieces. Among other things, a procedure is mentioned (in connection with FIGS . 7 and 8) in which a pressure medium flow acts directly on the workpieces to be connected and the nozzles used for this purpose produce indentations at the connection point and carry out a subsequent unsolvable crimping. To produce the flange, it is also necessary to apply a corresponding fluid jet to the opposite surface of the component assembly. This makes the effort for establishing such a connection disproportionately high. The stress on the workpieces at the junction by successive, opposing deformations is also considerable. The quality of the connection can be regarded as doubtful.
Anderweitige Verfahrensweisen zum Verbinden mindestens zweier flächiger,
übereinander liegender Bauteile unter Einsatz eines unter hohem Druck ste
henden Fluids sind in den älteren Patentanmeldungen 199 13 757.9-14 und
199 18 516.6-12 der Anmelderin beschrieben. Zum einen wird dabei ein
Verfahren zur Herstellung einer Nietverbindung beschrieben, bei dem ein
von einem Werkzeug beaufschlagtes Niet flächig aufeinander liegende
Werkstücke, insbesondere Bleche, beaufschlagt und das Blechmaterial in
den Formhohlraum einer Matrize drängt, wobei die Matrize im Verlaufe des
Niet-Setzvorganges eine das Werkstückmaterial an eine Niet-Mantelfläche
andrückende Querkraft ausübt und wobei die Querkraft über ein in die
Matrize einleitbares, unter hohen Druck setzbares Fluid erzeugt wird. Die
weitere Schutzrechtsanmeldung der Anmelderin beschreibt ein ebenfalls auf
der DE 32 10 956 A1 aufbauendes Verfahren zum Verbinden flächiger
Bauteile, wobei in einen durch die umgeformten Bauteile an der
Verbindungsstelle entstehenden Hohlraum ein Stopfen eingefügt wird, der in
vorteilhafter Weise auch von dem unter hohen Druck setzbaren Fluid
gebildet werden kann.Other procedures for connecting at least two flat,
superimposed components using a ste under high pressure
Fluids are in the earlier patent applications 199 13 757.9-14 and
199 18 516.6-12 of the applicant. On the one hand it becomes a
A method for producing a riveted joint is described, in which a
rivet loaded by a tool lying flat on top of one another
Workpieces, in particular sheets, acted upon and the sheet material in
urges the mold cavity of a die, the die being in the course of
Rivet setting process the workpiece material on a rivet surface
exerting shear force and the shear force over a into the
Die introducible, high-pressure fluid is generated. The
another application for property rights by the applicant also describes one
DE 32 10 956 A1 building method for connecting flat
Components, being in one by the deformed components on the
A plug is inserted into the connecting cavity
advantageously also of the fluid that can be placed under high pressure
can be formed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung zum Verbinden
zweier flächiger Baueile gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 in der
Weise zu optimieren, dass bei geringem konstruktiven Aufwand eine Bauteil
verbindung von hoher Güte herstellbar ist.The invention has for its object the device for connecting
two flat construction parts according to the preamble of claim 1 in the
Way to optimize that with little design effort a component
connection of high quality can be produced.
Die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 zeigen den erfin
dungsgemäßen weiteren Aufbau der Vorrichtung. Vorteilhafte Weiterbildun
gen und Ausgestaltungen vorrichtungsgemäßer Art sind mit den Unteran
sprüchen beansprucht.The characterizing features of claim 1 show the inventions
further construction of the device according to the invention. Advantageous further training
conditions and configurations of the device type are with the Unteran
claims claimed.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher
erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt in den Fig. 1a bis 1e in schemati
scher Darstellung sowohl den konstruktiven Aufbau der erfindungsgemäßen
Vorrichtung als auch die Arbeitsschritte im Einzelnen zur Herstellung der
Bauteilverbindung.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. The associated drawing shows in FIGS . 1a to 1e in a schematic representation both the structural design of the device according to the invention and the detailed steps for producing the component connection.
Wie aus Fig. 1a ersichtlich sind zwei miteinander zu verbindenden flächigen
Bauteilen 1, 2, beispielsweise Metallblechen, an einer Verbindungsstelle ein
Werkzeugunterteil 3 mit den Matrizenteilen 3.1 und 3.2 und ein
Werkzeugoberteil 4 mit darin zentrisch geführtem, vertikal beweglichen
Stempel 5 zugeordnet. Ein umlaufendes Dichtungsband 6, welches in die
untere Stirnfläche des Werkzeugoberteiles 4 eingesetzt ist und am oberen
flächigen Bauteil 1 anliegt sorgt für einen fluiddichten Abschluss eines durch
das obere flächige Bauteil 1, das Werkzeugoberteil 4 und den Stempel 5
gebildeten Hohlraumes 7. Diesem ist eine mit Hinterschnitt 8 versehene
Ausnehmung 9 im Werkzeugunterteil 3 gegenübergestellt.
As can be seen from FIG. 1 a , two flat components 1 , 2 , for example metal sheets, to be connected to one another are assigned at one connection point to a lower tool part 3 with the die parts 3.1 and 3.2 and an upper tool part 4 with a vertically movable stamp 5 guided therein. A circumferential sealing strip 6, which is inserted into the lower end face of the upper die 4 and rests against the upper flat component 1 ensures a cavity 7 formed by the upper sheet member 1, the upper die 4 and the punch 5 for a fluid-tight seal. This is contrasted with a recess 9 provided with an undercut 8 in the lower tool part 3 .
Innerhalb des Stempels 5 verläuft, konzentrisch angeordnet, ein Kanal 10,
der in einem Stempelfortsatz 11 an dessen Stirnfläche 13 sowie in radial,
schräg nach unten gerichtete und über den Umfang verteilt angeordnete
Bohrungen 12 ausmündet.A channel 10 runs concentrically in the stamp 5 and opens out in a stamp extension 11 on its end face 13 and in radially, obliquely downwardly directed bores 12 which are distributed over the circumference.
Die Bauteilverbindung entsteht nun bei geschlossenem Werkzeug wie folgt:
Zunächst wird über Kanal 10 und Bohrungen 12 der Hohlraum 7 mit Fluid 14
befüllt, was, einen entsprechenden Druck des Fluids 14 vorausgesetzt, auch
unter der Wirkung der Fluid-Strahlen 20 ein Vorwölben der flächigen Bauteile
1, 2 an der Verbindungsstelle zur Folge hat (Fig. 1b). Ein weiteres Umformen
(Fig. 1c) der Bauteile 1, 2 wird dadurch erreicht, dass die Wirkung des Fluids
14 dahingehend unterstützt wird, dass der Stempel 5 eine Abwärtsbewegung
(Pfeil 15) durchführt, so weit, bis die Stirnfläche 13 des Stempelfortsatzes 11
über die flächigen Bauteile 1, 2 am Boden 16 der Ausnehmung 9 nahezu
anliegt. Eine weitere Zufuhr von Fluid 14 über den Kanal 10 zur weiteren
Druckerhöhung ist bei diesem Umformvorgang nicht von Nöten, kann aber
ggf. vorteilhaft sein.The component connection is now created with the tool closed as follows:
First, the cavity 7 is filled with fluid 14 via channel 10 and bores 12 , which, assuming a corresponding pressure of the fluid 14 , also results in bulging of the flat components 1 , 2 at the connection point under the action of the fluid jets 20 ( Fig. 1b). A further shaping ( FIG. 1c) of the components 1 , 2 is achieved in that the effect of the fluid 14 is supported in such a way that the plunger 5 performs a downward movement (arrow 15 ) until the end face 13 of the plunger extension 11 is over the flat components 1 , 2 almost abuts the bottom 16 of the recess 9 . A further supply of fluid 14 via the channel 10 for a further pressure increase is not necessary in this shaping process, but it may be advantageous.
Der weitere Umformprozess (Fig. 1d) ist dadurch gekennzeichnet, dass sich
das Material der flächigen Bauteile 1, 2 im Bereich der Verbindungsstelle
vollständig, den Hinterschnitt 8 ausfüllend, an die Kontur der Ausnehmung 9
anlegt. Zum Erreichen dieses Zieles sind auch die radial gerichteten
Bohrungen 12 von Vorteil. Ein erneutes Beaufschlagen des Kanales 10 mit
unter hohem Druck stehenden Fluid 14 zum Zwecke der Druckerhöhung in
der mit Fluid 14 gefüllten Ausnehmung 9 hat nämlich zur Folge, dass diese
Fluid-Strahlen 20 unmittelbar die sich weiter ausformenden Bereiche des
Bauteilmateriales beaufschlagen.The further forming process ( FIG. 1d) is characterized in that the material of the flat components 1 , 2 in the area of the connection point completely, filling the undercut 8, lies against the contour of the recess 9 . To achieve this goal, the radially directed bores 12 are also advantageous. A renewed pressurization of the channel 10 with high-pressure fluid 14 for the purpose of increasing the pressure in the recess 9 filled with fluid 14 has the consequence that these fluid jets 20 act directly on the regions of the component material that continue to form.
Nach Reduzierung des Fluiddruckes und Ausleitung des im Hohlraum 7 vor
handenen Fluids 14 kann das Werkzeug geöffnet (Pfeile 17, 18 bzw. Dop
pelpfeil 19 gemäß Fig. 1e) und der nunmehr hergestellte Bauteilverbund
entnommen werden.After reducing the fluid pressure and removing the fluid 14 present in the cavity 7 , the tool can be opened (arrows 17 , 18 or double arrow 19 according to FIG. 1e) and the component assembly now produced can be removed.
Konstruktive Alternativen der Vorrichtung sind ohne weiteres denkbar und im
Rahmen der Erfindung liegend. Modifiziert werden könnte beispielsweise
Anordnung bzw. Zuordnung von Kanal 10 und Bohrungen 12. Letztere
könnten von einem vom Kanal 10 unabhängigen, weiteren Zufuhrkanal
versorgt werden, so dass z. B. Kanal 10 und Bohrungen 12 unabhängig
voneinander und auch mit unterschiedlichen Fluiddrücken beaufschlagt
werden können.Constructive alternatives to the device are readily conceivable and are within the scope of the invention. For example, the arrangement or assignment of channel 10 and bores 12 could be modified. The latter could be supplied by a further supply channel independent of channel 10 , so that, for. B. channel 10 and bores 12 can be acted upon independently and also with different fluid pressures.