DE102007031944B4

DE102007031944B4 - Verfahren und Vorrichtung zum formschlüssigen Verschließen von Behältern, insbesondere von Gasgeneratoren für Airbagmodule

Info

Publication number: DE102007031944B4
Application number: DE200710031944
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Jäger; Axel Dipl.-Ing. Hartmann
Original assignee: Takata Petri AG
Current assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2027-07-07
Also published as: DE102007031944A1

Abstract

Verfahren zum formschlüssigen Verschließen von Behältern, insbesondere von Gasgeneratoren für Airbagmodule, durch quer zur Längsachse der Behälter erfolgendes Verstemmen, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verstemmenden Bauteile in axialer Richtung zwischen Anschlägen, von denen mindestens einer verschiebbar ist, mit einer Kraft vorgespannt werden, die geringer ist als die kleinste Kraft, die zu einer Beschädigung der Bauteile führen könnte, wobei die zu verstemmenden Bauteile in einem ersten Schritt in axialer Richtung zwischen Anschlägen zur Anlage gebracht und vorgespannt werden, wobei in einem zweiten Schritt der bewegliche Anschlag blockiert und eine zusätzliche Kraft auf die Bauteile aufgebracht wird, um diese vorzuspannen und wobei die Bauteile in einem dritten Schritt miteinander verstemmt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum formschlüssigen Verschließen von Behältern insbesondere von Gasgeneratoren für Airbagmodule nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 4.
Wenn Bauteile, insbesondere Behälter mit Deckeln durch radiales Verstemmen formschlüssig miteinander verbunden (vercrimpt) werden, haben die Bauteil- und Montagetoleranzen einen großen Einfluss auf die zu erzielenden Andrückkräfte und damit auf die Festigkeit der Vercrimpung sowie auf den Werkzeugverschleiß. Dadurch sind solche Prozesse im Serienbetrieb nur schwer zu überwachen und eine konstante Qualität, d. h. konstante Festigkeit, der Vercrimpung ist ebenfalls nicht gewährleistet.
Derzeit wird durch enge Bauteil- und Montagetoleranzen versucht, die Toleranzkette zu minimieren. Das führt aber zu hohen Kosten bei den zu verbindenden Einzelteilen und Montageprozessen.
Aus der EP 1 329 365 A1 ist ein Gasgenerator mit einem zylindrischen Gehäuse bekannt, bei dem eines der Enden durch ein Haltestück für den Zünderanschluss verschlossen ist. Das formschlüssige Verschließen des Generatorgehäuses erfolgt durch Verstemmen des Gehäuses quer zu dessen Längsachse mit einer ringförmigen Nut des Haltestücks.
Bei der Verstemmung der Bauteile erfolgt eine Umformung des Materials der Bauteile. Material wird aus der Umformzone verdrängt. Da das Materialvolumen bei der Umformung konstant bleibt, fließt das Material in alle Raumrichtungen. Bei der Verstemmung eines Gasgenerators, insbesondere eines Rohrgasgenerators, mit einem Deckel kann sich der Gasgenerator in axialer Richtung verlängern. Dadurch ist es möglich, dass ein spielfreier Sitz der Bauteile im Inneren und dadurch die Funktion des Gasgenerators nicht mehr gewährleistet sind.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einwandfreie Verstemmung von Behältern mit Deckeln unabhängig von deren Herstellungstoleranzen zu ermöglichen und eine Verlängerung der zu verstemmenden Bauteile quer zur Verstemmrichtung während des Verstemmens zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird das gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 4 erreicht.
Bei einem Verfahren zum formschlüssigen Verschließen von Behältern, insbesondere von Gasgeneratoren für Airbagmodule, durch quer zur Längsachse der Behälter erfolgendes Verstemmen, werden erfindungsgemäß die zu verstemmenden Bauteile in axialer Richtung zwischen Anschlägen, von denen mindestens einer verschiebbar ist, mit einer Kraft vorgespannt, die geringer ist als die kleinste Kraft, die zu einer Beschädigung der Bauteile führen könnte, wobei die zu verstemmenden Bauteile in einem ersten Schritt in axialer Richtung zwischen Anschlägen zur Anlage gebracht und vorgespannt werden. In einem zweiten Schritt wird der bewegliche Anschlag blockiert und eine zusätzliche Kraft auf die Bauteile aufgebracht, um diese vorzuspannen, und in einem dritten Schritt werden die Bauteile miteinander verstemmt.
Bei diesem Verfahren wird durch das Einspannen der Bauteile eine Verlängerung der Bauteile während des Verstemmens verhindert. Weiterhin wird die Position der Verstemmung an den Bauteilen durch das Werkzeug vorgegeben, in dem die Bauteile eingespannt sind. Wegen der axialen Verblockung, d. h., wegen des konstant bleibenden Abstands der Anschläge während des Verstemmens fließt das Material beim Verstemmen vorzugsweise in radiale Richtung, so dass die festgelegte Bauhöhe nicht vergrößert wird. Da mindestens ein Anschlag verschiebbar ist, sind keine engen Bauteiltoleranzen in axialer Richtung erforderlich.
In einer speziellen Ausführung ist vorgesehen, dass ein Rohrgasgenerator an einem Ende in eine gegen einen Festanschlag verschiebbare Aufnahme eingebracht wird und am anderen Ende mit einem Deckel versehen wird, der mit dem Rohrgasgenerator verstemmt werden soll und dass beide anschließend gegenüber dem Festanschlag vorgespannt werden. Die maximale Vorspannkraft vor dem Verstemmen wird überwacht.
Die Vorspannkraft wird während des Verstemmens ansteigen, da sich die zu verstemmenden Bauteile wegen des konstanten Abstands der Anschläge, zwischen denen sie eingespannt sind, nicht verlängern können. Die maximale Axialkraft wird während des Verstemmens in bekannter Weise gemessen.
Eine Vorrichtung zum formschlüssigen Verschließen von Behältern, insbesondere von Gasgeneratoren für Airbagmodule, durch radiales Verstemmen und insbesondere zur Durchführung des vorher beschriebenen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahme für eines der zu verstemmenden Bauteile und ein Anschlag vorgesehen sind, die gegeneinander verschiebbar sind, wobei auf die verschiebbare Komponente eine Kraft zur Erzielung einer Vorspannung auf die zu verstemmenden Bauteile aufbringbar ist, und dass ein Werkzeug zum Verstemmen der Bauteile quer zur Verschieberichtung vorgesehen ist, wobei die Aufnahme zur Aufbringung einer Vorspannung auf die zu verstemmenden Bauteile einen quer zu ihrer Längsachse verlaufenden Durchgang aufweist, dem mindestens ein Keilschieber zur Erzeugung einer Kraft auf die Aufnahme in Richtung des Festanschlages zugeordnet ist, wobei der Keilschieber zwischen zwei Anschlägen verschiebbar gelagert ist, von denen je einer unterhalb und oberhalb des Keilschiebers angeordnet ist.
Je weiter der Keilschieber in den Durchgang gedrückt wird, desto größer wird die auf die zu verstemmenden Bauteile wirkende Vorspannung. In Abhängigkeit von der innerhalb des Toleranzbereiches variierenden Länge der zu verstemmenden Bauteile kann also durch unterschiedlich weites Eindrücken des Keilschiebers in den Durchgang die vorbestimmte Vorspannung erzeugt werden.
Durch das Einschieben der Keilschieber in den Durchgang wird weiterhin die bewegliche Aufnahme mechanisch verblockt. Aufgrund der selbsthemmenden Ausführung der Keilschieber wird die Verblockung der beweglichen Aufnahme auch bei ansteigender Kraft während des Verstemmens aufrechterhalten, ohne dass der Druck auf die Keilschieber während des Verstemmens aufwendig geregelt werden muss.
Es ist zweckmäßig, dass der Durchgang eine größere Höhe als der Keilschieber aufweist und dass der Keilschieber auf der Oberseite eine Keilfläche aufweist, die der oberen Wand des Durchganges zugeordnet ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Keilschieber bis zu ihrer maximalen Höhe in den Durchgang geschoben werden können.
Vorzugsweise ist die Aufnahme auf einem in axialer Richtung verschiebbaren Positionierzylinder vorgesehen und es ist ein Festanschlag vorgesehen, in dessen Bereich das Werkzeug zum Verstemmen der Bauteile angeordnet ist.
Zur Erzielung einer ganzflächigen Vorspannung ist es zweckmäßig, dass zwei sich gegenüberliegende Keilschieber vorgesehen sind. Weiterhin ist es zweckmäßig, dass die Keilschieber selbsthemmend ausgeführt sind.
Um die Keilschieber nach dem Verstemmen ohne Kraftaufwand aus dem Durchgang entfernen zu können, ist es zweckmäßig, dass die Anschläge unterhalb der Keilschieber in axialer Richtung verschiebbar sind.
Die Erfindung soll in einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Rohrgasgenerator der mit einem Deckel versehen werden soll;
2 eine Einzelheit der 1;
3 eine Vorrichtung zur Verbindung des Rohrgasgenerators mit einem Deckel in einer Ausgangsposition;
4 die Vorrichtung nach 3 in einer Arbeitsstellung;
5 die Vorrichtung nach 3 nach dem Aufbringen einer Vorspannung auf den Rohrgasgenerator mit Deckel;
6 die Vorrichtung nach 3 während des Verstemmens.
Die 1 zeigt einen Rohrgasgenerator 1 der mit einem Deckel 2 verschlossen worden ist. In der Einzelheit der 2 ist erkennbar, dass Material 3 des Rohrgasgenerators 1 in den Deckel 2 eingreift. Das Material 3 ist durch Verstemmen in den Deckel 2 eingedrückt worden. Bei der 2 handelt es sich um eine vereinfachte Darstellung.
Die 3 zeigt eine Vorrichtung für das Verstemmen von Gasgeneratoren mit einem Deckel. Die Vorrichtung weist ein Gestell mit einer unteren Platte 4, Säulen 5 und einer Deckplatte 6 auf. Mit der unteren Platte 4 ist eine in Richtung der Deckplatte 6 verschiebbare Grundplatte 7 verbunden, wobei zwischen der unteren Platte 4 und der Grundplatte 7 ein Zylinder 8 für das Verschieben der Grundplatte 7 in Richtung der Deckplatte 6 angeordnet ist. Eine Führung 9 für eine Aufnahme 10, die mit einem Positionierzylinder 11 verbunden ist, ist auf Führungssäulen 4a angeordnet, die ihrerseits auf der unteren Platte 4 befestigt ist. Die Führungssäulen 4a dienen auch als Führungssäulen für die Grundplatte 7. Die Aufnahme 10 weist weiterhin einen Durchgang 12 auf, dem zwei Keilschieber 13, 14 zugeordnet sind, die in den Durchgang 12 eingreifen können. Dieser weist eine größere Höhe als die Keilschieber 13, 14 auf, die zwischen einem unteren Anschlag 15 und einem oberen Anschlag 16 gelagert sind. Die Keilschieber 13, 14 weisen auf der dem oberen Anschlag 16 zugeordneten Seite jeweils eine Keilfläche 17 bzw. 18 auf.
Die Vorrichtung weist weiterhin einen Festanschlag 19 auf, gegen den der Rohrgasgenerator 1 mit dem aufgesetzten Deckel 2 andrückbar ist. Im Bereich des Festanschlages ist ein Antriebselement 20 angeordnet, das gegenüberliegende Werkzeuge 21, 22 für das Verstemmen des Rohrgasgenerators 1 mit dem Deckel 2 aufweist.
In der in der 3 dargestellten Ausgangsstellung befindet sich die Aufnahme 10 in ihrer untersten Position, so dass diese mit dem Rohrgasgenerator 1 bestückt werden kann. Die Keilschieber 13, 14 befinden sich ebenfalls in ihrer Ausgangsposition.
In der in der 4 dargestellten Phase ist der Gasgenerator 1 mit dem aufgesetzten Deckel 2 über den Positionierzylinder 11 mit der Kraft F₂ am Festanschlag 19 positioniert. Dabei ist F₂ so gewählt, dass keine Beschädigung am Gasgenerator 1 entstehen kann. Die Grundplatte 7 ist über den Zylinder 8 mit einer Kraft F1 in eine obere Arbeitsstellung gebracht worden, so dass sich die Keilschieber 13, 14 in der Höhe des Durchgangs 12 befinden.
In der in der 5 dargestellten Phase sind die Keilschieber 13, 14 in den Durchgang 12 mit der Kraft F₃ eingefahren worden. Dadurch wird auf den Gasgenerator 1 und den Deckel 2 eine Kraft F₅ aufgebracht und damit die Vorspannung erhöht, wobei die erhöhte Vorspannkraft weiterhin kleiner als die kleinste Kraft ist, die zu einer Beschädigung der Bauteile führen könnte. Da die Höhe des Durchganges 12 größer ist als die maximale Höhe der Keilschieber 13, 14, ist auch nach deren Einfahren in den Durchgang 12 in dessen Bereich unterhalb der Keilschieber 13, 14 noch ein Spalt 23 vorhanden. Dadurch ist gewährleistet, dass die Keilschieber 13, 14 zur Erzielung einer konstanten Vorspannung trotz unterschiedlicher Länge des Gasgenerators innerhalb der zulässigen Toleranzgrenzen bis zur maximalen Höhe der Keilschieber in den Durchgang 12 eingefahren werden können. Die Keilschieber 13, 14 sind so ausgeführt, dass Selbsthemmung zwischen diesen und der Aufnahme 10 im Durchgang 12 besteht.
In der in der 6 dargestellten Phase werden das Antriebselement 20 und damit die Werkzeuge 21 und 22 mittels der Kraft F₄ gegen den Gasgenerator 1 und den Deckel 2 zugestellt, wodurch die Umformung an beiden durchgeführt wird. Wegen des konstanten Abstands zwischen dem Festanschlag 19 und der Aufnahme 10, bedingt durch die mechanische Verblockung der Aufnahme 10, der aufgrund der selbsthemmenden Ausführung der Keilschieber 13, 14 auch bei ansteigender Kraft F₅ während des Verstemmens aufrecht erhalten wird, und der dadurch verhinderten Verlängerung des Gasgenerators wird die Fließrichtung des Materials beim Verstemmen derart beeinflusst, dass das verdrängte Volumen vorzugsweise in radiale oder positive Z-Richtung fließt.
Nach dem Ende des Umformvorganges wird der Zylinder 8 in die Grundstellung gefahren, wodurch die Keilschieber 13, 14 entlastet werden und dadurch ihre Selbsthemmung aufgehoben wird. Dadurch können die Keilschieber mit geringer Kraft in die Grundstellung außerhalb des Durchgangs 12 gefahren werden.

Claims

Verfahren zum formschlüssigen Verschließen von Behältern, insbesondere von Gasgeneratoren für Airbagmodule, durch quer zur Längsachse der Behälter erfolgendes Verstemmen, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verstemmenden Bauteile in axialer Richtung zwischen Anschlägen, von denen mindestens einer verschiebbar ist, mit einer Kraft vorgespannt werden, die geringer ist als die kleinste Kraft, die zu einer Beschädigung der Bauteile führen könnte, wobei die zu verstemmenden Bauteile in einem ersten Schritt in axialer Richtung zwischen Anschlägen zur Anlage gebracht und vorgespannt werden, wobei in einem zweiten Schritt der bewegliche Anschlag blockiert und eine zusätzliche Kraft auf die Bauteile aufgebracht wird, um diese vorzuspannen und wobei die Bauteile in einem dritten Schritt miteinander verstemmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrgasgenerator an einem Ende in eine gegen einen Festanschlag verschiebbare Aufnahme eingebracht wird und am anderen Ende mit einem Deckel versehen wird, der mit dem Rohrgasgenerator verstemmt werden soll und dass beide anschließend gegenüber dem Festanschlag vorgespannt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Vorspannkraft während des Verstemmens überwacht wird.
Vorrichtung zum formschlüssigen Verschließen von Behältern, insbesondere von Gasgeneratoren für Airbagmodule, durch radiales Verstemmen und insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahme (10) für eines der zu verstemmenden Bauteile (1) und ein Anschlag (6) vorgesehen sind, die gegeneinander verschiebbar sind, wobei auf die verschiebbare Komponente (10) eine Kraft zur Erzielung einer Vorspannung auf die zu verstemmenden Bauteile (1, 2) aufbringbar ist, dass ein Werkzeug (20, 21, 22) zum Verstemmen der Bauteile (1, 2) quer zur Verschieberichtung vorgesehen ist, dass die Aufnahme (10) zur Aufbringung einer Vorspannung auf die zu verstemmenden Bauteile (1, 2) einen quer zu ihrer Längsachse verlaufenden Durchgang (12) aufweist, dem mindestens ein Keilschieber (13, 14) zur Erzeugung einer Kraft auf die Aufnahme (10) in Richtung des Festanschlages (19) zugeordnet ist, wobei der Keilschieber (13, 14) zwischen zwei Anschlägen (15, 16) verschiebbar gelagert sind, von denen je einer unterhalb (15) und oberhalb (16) des Keilschiebers (13, 14) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (10) auf einem in axialer Richtung verschiebbaren Positionierzylinder (11) sowie ein Festanschlag (19) vorgesehen sind und dass im Bereich des Festanschlages (19) das Werkzeug (20, 21, 22) zum Verstemmen der Bauteile (1, 2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (12) eine größere Höhe als der Keilschieber (13, 14) aufweist und dass der Keilschieber (13, 14) auf der Oberseite eine Keilfläche (17, 18) aufweist, die der oberen Wand des Durchganges (12) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei sich gegenüberliegende Keilschieber (13, 14) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilschieber (13, 14) selbsthemmend ausgeführt sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (15) unterhalb des Keilschiebers (13, 14) in axialer Richtung verschiebbar ist.