DE102005040003A1 - Fixiervorrichtung und -verfahren - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fixieren von aneinander anliegenden Fixierabschnitten (21, 22) von mindestens zwei Teilen relativ zueinander mit einem Werkzeug (1). DOLLAR A Um eine kostengünstig realisierbare Vorrichtung zu schaffen, ist das Werkzeug (1) drehbar gelagert und weist einen Bearbeitungskopf (4) auf, der einen länglichen Querschnitt hat. DOLLAR A Um ein kostengünstig realisierbares Verfahren zu schaffen, werden die aneinander anliegenden Fixierabschnitte (21, 22) mit Hilfe des Werkzeugs (1) erwärmt und verformt, indem das Werkzeug (1) in Drehung versetzt und so gegen einen der Fixierabschnitte (21) gedrückt wird, dass der Fixierabschnitt (21) teilweise in den daran anliegenden Fixierabschnitt (22) hineingedrückt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fixieren von aneinander anliegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen relativ zueinander mit einem Werkzeug.
- Die Fixierabschnitte können zum Beispiel an Blechteilen oder an Kunststoffteilen ausgebildet sein. Aufeinander liegende Bleche können zum Beispiel durch Punktschweißen an einzelnen Schweißpunkten stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Auf einer Punktschweißmaschine werden die zu verschweißenden Bleche zwischen zwei wassergekühlten Kupferelektroden zusammengedrückt. Kurzzeitig fließt ein hoher Strom von einer Elektrode durch die Bleche zur anderen Elektrode. Durch den hohen elektrischen Widerstand zwischen den Blechen entsteht die erforderliche Schweißtemperatur. Beim Reibschweißen wird Wärme, die durch Reibung entsteht, zum Schweißen genutzt. Auf einer Reibschweißmaschine wird eines der zu verbindenden Werkstücke in Drehung versetzt und dann gegen das stehende Teil gedrückt. Durch die starke Reibung erwärmen sich die Berührungsflächen sehr schnell. Sobald der Werkstoff plastisch ist, wird das drehende Teil gestoppt. Mit einer zusätzlichen Stauchkraft werden beide Teile zusammengedrückt und damit verschweißt. Beim Thermo-Fließbohren werden in dünnwandige metallische Werkstoffe Durchzüge von mehrfacher Materialstärke eingebracht. Aus der europäischen Patentschrift
EP 0 150 518 B1 ist ein Fließbohrer mit einem Schaft bekannt, der ein hauptsächlich kegeliges wirksames fließbohrendes Endteils aufweist. In dem wirksamen fließbohren den Endteil sind eine oder mehrere Vertiefungen über einen Teil der Länge des kegeligen Teils in der Nähe dessen Spitzen geformt. Die Vertiefungen weisen scharfe Kanten auf, die als Schneidkanten wirken. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fixieren von aneinander anliegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen relativ zueinander mit einem Werkzeug, zu schaffen, die auf einfache Art und Weise kostengünstig realisierbar sind, und dennoch eine stoffschlüssige Verbindung der Fixierabschnitte ermöglichen.
- Die Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Fixieren von aneinander liegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen relativ zueinander mit einem Werkzeug dadurch gelöst, dass das Werkzeug drehbar gelagert ist und einen Bearbeitungskopf aufweist, der einen länglichen Querschnitt hat. Der Bearbeitungskopf dient dazu, die Fixierabschnitte so zu erwärmen und zu verformen, dass sie stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Vorzugsweise ist mindestens einer der Fixierabschnitt auf der dem anderen Fixierabschnitt zugewandten Seite mit einer Lotschicht versehen. Die Lotschicht vereinfacht das Erzeugen einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Fixierabschnitten.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf, im Querschnitt betrachtet, an den Enden abgerundet ist. Dadurch wird die Bearbeitung der Fixierabschnitte vereinfacht.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf, in Längsrichtung betrachtet, an seinem freien Ende abgerundet ist. Dadurch wird eine unerwünschte Rissbildung an den Fixierabschnitten verhindert.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug mit Hilfe einer Spindel drehbar gelagert ist, deren Drehzahl bis zu 30000 U/min beträgt. Die Drehzahl hängt von der Dicke und dem Material der Fixierabschnitte sowie von der Gestalt und den Abmessungen des Bearbeitungskopfes ab.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Grundplatte zur Auflage der Fixierabschnitte aufweist. Durch die Grundplatte werden die Fixierabschnitte bei der Bearbeitung in Position gehalten. Über die Grundplatte wird eine der Druckkraft des rotierenden Bearbeitungskopfes entgegengesetzte Gegenkraft auf die Fixierabschnitte aufgebracht.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte im Wirkbereich des Bearbeitungskopfes einen Aufnahmebereich für verformtes Material aufweist. Der Aufnahmebereich wird vorzugsweise von einer Durchgangsloch gebildet, dessen Längsachse mit der Drehachse des Werkzeugs zusammenfällt.
- Bei einem Verfahren zum Fixieren von aneinander anliegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen relativ zueinander mit einem Werkzeug, insbesondere mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung, ist die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass die aneinander anliegenden Fixierabschnitte mit Hilfe des Werkzeugs erwärmt und verformt werden, indem das Werkzeug in Drehung versetzt so gegen einen der Fixierabschnitte gedrückt wird, dass der Fixierabschnitt teilweise in den daran anliegenden Fixierabschnitt hinein gedrückt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird auf einfache Art und Weise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Fixierabschnitten ermöglicht.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs 10000 bis 30000 U/min beträgt. Dieser Drehzahlbereich hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs in der Vorderansicht; -
2 das Werkzeug aus1 in der Seitenansicht; -
3 das Werkzeug aus1 in der Untersicht; -
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Werkzeug aus den1 bis3 und -
5 die Ansicht eines Schnitts durch zwei aneinander anliegende Blechteile bei der Bearbeitung mit einem Werkzeug aus den1 bis3 . - In den
1 bis3 ist ein Werkzeug1 einer erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung in verschiedenen Ansichten dargestellt. Das Werkzeug1 weist einen Werkzeugschaft2 auf, der im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders hat. Mit einem (in den1 und2 oberen) Ende ist der Werkzeugschaft2 mit einer (nicht dargestellten) Spindel gekoppelt, die durch einen geeigneten Antrieb angetrieben ist. Durch den Antrieb wird gewährleistet, dass der Werkzeugschaft2 in einem Drehzahlbereich von 10000 bis 30000 U/min in Drehung versetzt werden kann. Darüber hinaus ist der Werkzeugschaft2 mit einem weiteren Antrieb gekoppelt, durch den der Werkzeugschaft2 in axialer Richtung hin und her bewegbar ist. Die beiden Antriebe können getrennt ausgebildet oder in einer Antriebseinheit zusammengefasst sein. - An dem anderen (in den
1 und2 unteren) Ende des Werkzeugschafts2 ist ein Bearbeitungskopf4 ausgebildet, der im Wesentlichen die Gestalt einer rechteckförmigen Platte aufweist. An dem Übergang zwischen dem Werkzeugschaft2 und dem Bearbeitungskopf4 ist ein Absatz5 ausge bildet, der eine Anschlagfläche bildet. Der Bearbeitungskopf4 weist eine Dicke7 auf, die deutlich geringer ist als der Außendurchmesser des Werkzeugschafts2 . In den2 und3 sieht man, dass der Bearbeitungskopf4 eine Breite9 aufweist, die größer als die Dicke7 des Bearbeitungskopfes4 , aber kleiner als der Durchmesser des Werkzeugschafts2 ist. An seinem freien Ende ist der Bearbeitungskopf4 abgerundet. In3 sieht man, dass der Bearbeitungskopf4 , im Querschnitt betrachtet, ebenfalls an den Enden abgerundet ist. - In
4 ist das untere Ende des Werkzeugs1 aus den1 bis3 mit dem Bearbeitungskopf4 dargestellt. Gegenüber des Bearbeitungskopfes4 ist eine Grundplatte12 im Schnitt dargestellt. Die Grundplatte12 ist senkrecht zur Längs- und Drehachse des Werkzeugs1 angeordnet. In der Grundplatte12 ist eine Bohrung13 vorgesehen, deren Längsachse mit der Drehachse des Werkzeugs1 zusammenfällt. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung13 in der Grundplatte12 ist etwa 10 bis 20 % größer wie die Breite9 des Bearbeitungskopfes4 . Das dem Bearbeitungskopf4 zugewandte Ende der Durchgangsbohrung13 ist abgerundet. - Auf der dem Bearbeitungskopf
4 zugewandten Oberfläche der Grundplatte12 liegen zwei Fixierabschnitte21 und22 von zwei im Wesentlichen plattenförmigen Abschnitten von verschiedenen Teilen auf. Die Unterseite des Fixierabschnitts22 liegt auf der Oberseite der Grundplatte12 auf. Auf der Oberseite des Fixierabschnitts22 liegt die Unterseite des Fixierabschnitts21 auf. Der Bearbeitungskopf4 ist vorzugsweise aus Hartmetall gebildet. Die Fixierabschnitte21 und22 können aus Metall, Leichtmetall, insbesondere Aluminium, oder Kunststoff gebildet sein. - Zum Fixieren der Fixierabschnitte
21 und22 aneinander wird das Werkzeug1 mit dem Bearbeitungskopf4 in Drehung versetzt und in Richtung eines Pfeils25 nach unten bewegt. Sobald der Bearbeitungskopf4 mit dem Fixierabschnitt21 in Kontakt kommt, wird das Material reibungsbedingt erwärmt. Die Erwärmung führt dazu, dass das Material der Fixierabschnitte21 und22 im Einflussbereich des Bearbeitungskopfes4 zu fließen beginnt, sodass die Fixierabschnitte21 und22 in diesem Bereich stoffschlüssig miteinander ver bunden werden. Durch das Eindringen des Bearbeitungskopfes4 in den Fixierabschnitt21 und das Fließen des Materials wird auf der Unterseite des Fixierabschnitts22 eine Erhebung ausgebildet, die in4 durch einen gestrichelten Kreisbogen14 angedeutet ist. Das Einbringen des Bearbeitungskopfes4 in die Fixierabschnitte21 ,22 wird durch die Anschlagfläche5 begrenzt. - In
5 ist das freie Ende eines Bearbeitungskopfes4 dargestellt, der in einen Fixierabschnitt21 fast vollständig eingedrungen ist. Durch das Eindringen des Bearbeitungskopfes4 wurde an der Unterseite des Fixierabschnitts22 eine Erhebung26 ausgebildet. Im Einflussbereich der von dem Bearbeitungskopf4 erzeugten Reibungswärme sind die Fixierabschnitte21 und22 stoffschlüssig miteinander verbunden. In einem Bereich30 kann auch ein Durchfließen der Materialien stattfinden. Das Durchfließen erfolgt vorzugsweise im Lötofen.
Claims (8)
- Vorrichtung zum Fixieren von aneinander anliegenden Fixierabschnitten (
21 ,22 ) von mindestens zwei Teilen relativ zueinander mit einem Werkzeug (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1 ) drehbar gelagert ist und einen Bearbeitungskopf (4 ) aufweist, der einen länglichen Querschnitt hat. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf (
4 ), im Querschnitt betrachtet, an den Enden abgerundet ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf (
4 ), in Längsrichtung betrachtet, an seinem freien Ende abgerundet ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (
1 ) mit Hilfe einer Spindel drehbar gelagert ist, deren Drehzahl bis zu 30000 U/min beträgt. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Grundplatte (
12 ) zur Auflage der Fixierabschnitte (21 ,22 ) aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (
12 ) im Werkbereich des Bearbeitungskopfes (4 ) einen Aufnahmebereich (13 ) für verformtes Material aufweist. - Verfahren zum Fixieren von aneinander anliegenden Fixierabschnitten (
21 ,22 ) von mindestens zwei Teilen relativ zueinander mit einem Werkzeug (1 ), insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aneinander anliegenden Fixierabschnitte (21 ,22 ) mit Hilfe des Werkzeugs (1 ) erwärmt und verformt werden, indem das Werkzeug (1 ) in Drehung versetzt und so gegen einen der Fixierabschnitte (21 ) gedrückt wird, dass der Fixierabschnitt (21 ) teilweise in den daran anliegenden Fixierabschnitt (22 ) hinein gedrückt wird. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs 10000 bis 30000 U/min beträgt.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005040003A DE102005040003A1 (de) | 2004-08-25 | 2005-08-23 | Fixiervorrichtung und -verfahren |
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Publications (1)
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Family
ID=35745887
Family Applications (1)
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DE102005040003A Withdrawn DE102005040003A1 (de) | 2004-08-25 | 2005-08-23 | Fixiervorrichtung und -verfahren |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007030806A1 (de) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | Ejot Gmbh & Co. Kg | Reibschweißverbindung von mehreren aufeinanderliegenden Platten |
-
2005
- 2005-08-23 DE DE102005040003A patent/DE102005040003A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007030806A1 (de) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | Ejot Gmbh & Co. Kg | Reibschweißverbindung von mehreren aufeinanderliegenden Platten |
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