DE102009046413A1

DE102009046413A1 - Verfestigen eines Klebstoffs beim Fügen von Bauteilen

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Publication number: DE102009046413A1
Application number: DE200910046413
Authority: DE
Inventors: Ewald Quell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Verfahren zum Verfestigen eines Klebstoffs beim Fügen von Bauteilen, bei dem
a) ein erstes Bauteil (1) und ein zweites Bauteil (2) miteinander einen Überlappungsstoß (5) bilden,
b) das erste Bauteil (1) zumindest in einem Fügeflansch (3), mit dem es mit dem zweiten Bauteil (2) den Überlappungsstoß (5) bildet, eine orthogonal zum Überlappungsstoß (5) gemessene Dicke (d) von höchstens wenigen Millimetern hat
c) und ein im Überlappungsstoß (5) zwischen den Bauteilen (1, 2) befindlicher Klebstoff (4) durch Eintrag von Wärme verfestigt wird,
d) wobei die Wärme mittels eines Reibglieds (11) im Bereich des Fügeflansches (3) in einem Reibkontakt mit einer Reibgegenfläche durch Reibung erzeugt und in den Fügeflansch (3) des ersten Bauteils (1) und dadurch in den Klebstoff (4) eingetragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Werkzeug zum thermischen Verfestigen eines Klebstoffs beim Fügen von Bauteilen. Die Erfindung kann insbesondere im Fahrzeugbau, bevorzugt in der Fertigung von Automobilen, Verwendung finden, ist aber auch in anderen Anwendungen von Vorteil, insbesondere im Leichtbau.
Im Karosseriebau, ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung, werden Bauteile in zunehmendem Maße unter Einsatz von Klebstoffen gefügt. Das Kleben ersetzt andere Arten des stoffschlüssigen Verbindens, beispielsweise das Schweißen, und auch form- und kraftschlüssige Verbindungsverfahren, beispielsweise das Nieten und Schrauben. Die üblicherweise verwendeten Klebstoffe werden durch Eintrag von Wärme ausgehärtet. Die Klebeverbindungen werden erst nach dem Lackieren im Lackierofen zeitgleich mit dem Lack ausgehärtet. Bis zu diesem Zeitpunkt besteht die Gefahr, dass die im Fügeverbund miteinander gefügten Bauteile sich relativ zueinander bewegen, entweder bei einem dem Kleben nachgeschalteten Arbeitsschritt oder schon allein beim Handling oder gar der Entnahme aus einer zum Fügen verwendeten Fixiereinrichtung.
Um die Bauteile eines geklebten Fügeverbunds auch bereits vor dem endgültigen Aushärten des Klebstoffs relativ zueinander zumindest soweit zu fixieren, dass der Fügeverbund gehandhabt werden kann, beispielsweise von einem Roboter, wird der Klebstoff unmittelbar nach dem Fügen zum Gelieren gebracht, also vorgehärtet, und in diesem Sinne verfestigt. Zur raschen Verfestigung wird die erforderliche Wärme durch elektromagnetische Induktion, elektrische Widerstandserwärmung oder beispielsweise auch mittels Infrarotbestrahlung eingetragen. Letzteres ist aus der DE 199 41 996 A1 bekannt. Die Vorrichtungen sind komplex und erfordern einen hohen Energieeinsatz.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, beim Fügen von Bauteilen verwendeten Klebstoff auf einfache, preiswerte und störunempfindliche Weise in kurzer Zeit zu verfestigen.
Die Erfindung hat ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen und innerhalb des Fügens das Verfestigen eines Klebstoffs zum Gegenstand, bei dem ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil miteinander einem Überlappungsstoß bilden, in dem eine Fügefläche des ersten Bauteils einer Fügefläche des zweiten Bauteils diese überlappend zugewandt ist, und sich im Überlappungsstoß zwischen den Bauteilen ein Klebstoff befindet. Der Klebstoff wird durch Eintrag von Wärme verfestigt, vorzugsweise nur geliert. Das erste Bauteil weist in einem Fügeflansch, in dem es mit dem zweiten Bauteil den Überlappungsstoß bildet, eine orthogonal zum Überlappungsstoß gemessene Dicke von höchstens wenigen Millimetern, bevorzugt höchstens 5 mm, auf. Die Bauteile können insbesondere Bleche, beispielsweise Stahlbleche oder Leichtmetallbleche sein. Die Bauteile können alternativ jedoch auch aus Kunststoff bestehen. In noch einer Alternative ist eines der Bauteile ein Blechteil und das andere ein Kunststoffteil. Ferner müssen die Bauteile auch nicht überall homogen aus den gleichen Material gefertigt sein. Bevorzugt bestehen jedoch zumindest die Fügeflansche der Bauteile, mit denen sie den Überlappungsstoß bilden, aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder einem Kunststoff.
Nach der Erfindung wird die Wärme mittels eines Reibglieds durch Reibung in das erste Bauteil und somit über das erste Bauteil in den Klebstoff eingetragen. Das Reibglied steht vorzugsweise mit dem ersten Bauteil unmittelbar in einem Reibkontakt. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass der Reibkontakt mit einem weiteren Bauteil hergestellt wird, beispielsweise mit einem an dem Fügeflansch des ersten Bauteils anliegenden weiteren Bauteil. Besteht der Reibkontakt im Bereich des Überlappungsstoßes an einer dem Überlappungsstoß gegenüberliegend abgewandten Reibungsfläche des ersten Bauteils, muss die Reibungswärme zum Verfestigen des Klebstoffs nur über die Dicke des ersten Bauteils geleitet werden. Von Vorteil ist generell, wenn zwischen dem Reibkontakt und dem Klebstoff eine kürzest mögliche Übertragungsstrecke mit einer hohen Wärmeübertragungsrate liegt. Es ist daher von Vorteil, wenn die Wärme direkt in das erste Bauteil eingetragen und dann durch Wärmeleitung im ersten Bauteil nur über dessen Dicke und anschließend vom ersten Bauteil direkt in den Klebstoff übertragen wird. Der Wärmeleitung zuträglich ist es, wenn das erste Bauteil oder zumindest der Fügeflansch, mit dem das erste Bauteil den Überlappungsstoß bildet, aus einem metallischen Werkstoff besteht.
Die Erzeugung der Wärme durch Reibung ist im Vergleich zu den bekannten Verfahren, beispielsweise der elektromagnetischen Induktion, einfach, insbesondere einfach regulierbar. Der Prozess ist robust und unempfindlich gegen äußere Störungen. Die Wärme wird in nächster Nähe des zu verfestigten Klebstoffs eingetragen. Es müssen auch keine besonderen Schutzmaßnahmen für in der Nähe des Wärmeeintrags arbeitendes Personal ergriffen werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Werkzeug zur thermischen Verfestigung eines Klebstoffs beim Fügen von Bauteilen, das insbesondere für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Das Werkzeug umfasst einen Träger, ein am Träger beweglich gelagertes Reibglied und eine Antriebseinrichtung für das Reibglied. Reibglied und Antriebseinrichtung sind so eingerichtet, dass die Antriebseinrichtung das Reibglied relativ zum Träger rotatorisch oder oszillierend translatorisch antreiben kann, um in einem Reibkontakt mit einem der zu fügenden Bauteile die Reibungswärme für die Verfestigung des Klebstoffs zu erzeugen. Das Wort ”oder” wird hier wie auch sonst von der Erfindung stets im üblichen logischen Sinne eines ”inklusiv oder” verwendet, umfasst also sowohl die Bedeutung von ”entweder ... oder” als auch die Bedeutung von ”und”, soweit sich aus dem jeweils konkreten Zusammenhang nicht ausschließlich nur eine dieser Bedeutungen ergeben kann. Für die Beweglichkeit des Reibglieds relativ zum Träger und grundsätzlich die Beweglichkeit im Reibkontakt relativ zum Bauteil bedeutet dies, dass das Reibglied entweder nur rotatorisch oder nur oszillierend translatorisch oder in einer dritten Alternative sowohl rotatorisch als auch oszillierend translatorisch bewegbar am Träger gelagert und im Reibkontakt relativ zum ersten Bauteil bewegbar sein kann. In bevorzugten Ausführungen ist das Reibglied ein Rotationskörper, am Träger also rotatorisch beweglich gelagert, und mittels der Antriebseinrichtung rotatorisch antreibbar. Im Rahmen der rotatorischen Beweglichkeit kann es vor- und rückdrehend oder kontinuierlich nur in eine Drehrichtung drehend gelagert sein und angetrieben werden. Besonders bevorzugt wird es im Reibkontakt nur in eine Drehrichtung drehend angetrieben. Die Drehgeschwindigkeit kann vorzugsweise variiert werden.
Ein als Rotationskörper gebildetes Reibglied dreht sich im Reibkontakt um eine Rotationsachse, die auf die Oberfläche, die Reibgegenfläche, mit der das Reibglied im Reibkontakt ist, vorzugsweise parallel projiziert werden kann. In derartigen Ausführungen steht das Reibglied mit seiner um die Rotationsachse erstreckten Umfangsfläche in dem Reibkontakt, die um die Rotationsachse umlaufende Umfangsfläche bildet somit die Reibfläche des Reibglieds. Noch bevorzugter ist die Rotationsachse zumindest im Wesentlichen parallel zu der Reibgegenfläche, mit der der Reibkontakt bei Ausübung des Verfahrens besteht. Allerdings kann in alternativen Ausführungen auch eine Stirnfläche des Reibglieds die in Reibkontakt stehende oder in den Reibkontakt bringbare Reibfläche des Reibglieds bilden. In derartigen Abwandlungen würde die Rotationsachse des Reibglieds orthogonal zu der Reibgegenfläche weisen, mit der das Reibglied im Reibkontakt ist. Darüberhinaus sind auch Mischformen denkbar, in denen die Rotationsachse des Reibglieds zum einen auf die Reibgegenfläche parallel projizierbar ist, zum anderen aber auch eine Richtungskomponente orthogonal zur Reibgegenfläche aufweist. Als ”Reibfläche” und ”Reibgegenfläche” versteht die Erfindung die im Reibkontakt aneinander reibenden Flächen, ungeachtet der Frage, ob das Reibglied im Reibkontakt eine rotatorische oder eine rein translatorische Bewegung ausführt.
Die am Ort des Reibkontakts eingetragene Reibungswärme kann insbesondere durch die Reibgeschwindigkeit und die im Reibkontakt wirkende Druckkraft beeinflusst werden. Unter der Reibgeschwindigkeit wird die Geschwindigkeit verstanden, die das Reibglied im Reibkontakt relativ zur Reibgegenfläche, die vorzugsweise vom ersten Bauteil gebildet wird, aufweist. In Bezug auf die Druckkraft ist noch anzumerken, dass es im Grunde auf den Druck, mit dem das Reibglied im Reibkontakt gegen die Reibgegenfläche drückt, also auf die pro Flächeneinheit des Reibkontakts wirkende Druckkraft ankommt. Da es bevorzugt wird, wenn die Druckkraft im Falle eines bevorzugt nicht punktförmigem Reibkontakts über die gesamte Kontaktlinie oder Kontaktfläche des Reibkontakts gleichmäßig wirkt, kann die Druckkraft als Ersatzgröße für den Druck dienen. Über die beiden Parameter der Reibgeschwindigkeit und der Druckkraft hinaus spielt auch noch die Einwirkzeit eine Rolle, während der die jeweilige Reibgeschwindigkeit und der jeweilige Reibdruck am jeweiligen Ort des Reibkontakts bestehen.
Um den Wärmemengenbedarf gering zu halten, ist es von Vorteil, wenn die Spaltweite im Überlappungsstoß klein und dementsprechend die Dicke des zu erwärmenden, im Spalt befindlichen Klebstoffs gering ist. In dieser Hinsicht wird eine Variation der Spaltweite (s) einer überall gleichen Spaltweite vorgezogen. In derartigen Ausführungen variiert die Spaltweite und dementsprechend die Klebstoffdicke quer” zu einer Längsrichtung des Überlappungsstoßes, so dass im Querschnitt des Überlappungsstoßes gesehen, vorzugsweise in einem in Querrichtung zentralen Bereich des Überlappungsstoßes, eine engste Spaltstelle oder ein engster Spaltbereich existiert. So kann der Fügeflansch des ersten Bauteils oder ein Fügeflansch des zweiten Bauteils, der mit dem Fügeflansch des ersten Bauteils den Überlappungsstoß bildet, eine in Längsrichtung des Überlappungsstoßes durchgehend erstreckte Abragung oder mehrere in Längsrichtung voneinander beabstandete, jeweils nur lokale Abragungen aufweisen, um den Spalt zu verengen. Die Abragung(en) kann oder können insbesondere als Ausbuchtung(en), Ausprägung(en) wie etwa Sicke(n), Rippe(n), Nocke(n) oder Nase(n) geformt sein. Vorzugsweise wird der Eintrag der Reibungswärme in Bezug auf die Querrichtung lokal auf die Stelle oder den Bereich geringster Spaltweite konzentriert. Das Reibglied wird vorzugsweise unmittelbar an der Stelle oder dem Bereich geringster Spaltweite, quer zur Längsrichtung vorzugsweise nur lokal an dieser Stelle oder diesem Bereich und nicht über die gesamte Breite des Überlappungsstoßes (5), in den Reibkontakt gebracht.
Das Verfahren kann geregelt oder nur gesteuert ausgeführt werden. Wird das Verfahren nur gesteuert ausgeführt, werden die genannten Parameter im vorhinein, d. h. vor dem Anlaufen einer Serienfertigung, durch Probeläufe ermittelt, so dass in der Serienfertigung selbst keine Messung durchgeführt und dementsprechend auch keine Messwerte einer für den Verfestigungsgrad des Klebstoffs repräsentativen Messgröße in eine Regeleinrichtung zurückgeführt werden. In bevorzugten Ausführungen verfügt die Vorrichtung über wenigstens einen Sensor zur Erfassung einer für den Verfestigungsgrad des Klebstoffs repräsentativen Messgröße. Als solch eine Messgröße kommt insbesondere die Temperatur in Betracht, vorzugsweise die Temperatur unmittelbar der Reibgegenfläche oder zumindest einer Stelle in unmittelbarer Nähe des Ortes der Reibkontakts während der Erzeugung der Reibungswärme. Ein Sensor für die Erfassung der repräsentativen Messgröße, insbesondere ein Temperatursensor, ist daher in bevorzugter Ausführung ebenfalls am Träger des Werkzeugs angeordnet. Ein Sensor zur Erfassung einer repräsentativen Messgröße, insbesondere der Temperatur, kann auch vorteilhafterweise dann Bestandteil des Werkzeugs sein, wenn die betreffende Messgröße nur vor der Serienfertigung in Testläufen erfasst wird, um anschließend in der Serie ohne Messgrößenerfassung das Werkzeug nur gesteuert auf der Basis der in den Testläufen gewonnenen Erkenntnisse zu betreiben.
Das Reibglied kann in Reibkontakt relativ zur Reibgegenfläche ortsfest sein und relativ zur Reibgegenfläche nur die für die Erzeugung der Reibungswärme erforderliche Reibgeschwindigkeit aufweisen. In alternativen Verfahrensführungen wird das Reibglied unter Aufrechterhaltung des Reibkontakts in eine Längsrichtung des Überlappungsstoßes bewegt, so dass es in Längsrichtung, der Vortriebsrichtung, fortschreitend die für die Verfestigung des Klebstoffs erforderliche Reibungswärme erzeugt. Falls in Längsrichtung des Überlappungsstoßes überall Klebstoff vorhanden ist, wird dieser über einen längeren Abschnitt des Überlappungsstreifens verfestigt. Falls der Klebstoff über einen längeren Überlappungsstreifen gesehen dem Punktschweißen vergleichbar nur lokal verfestigt werden' soll, kann das Reibglied an den betreffenden Stellen jeweils in den Reibkontakt gebracht und nach Eintrag der für die Verfestigung erforderlichen Wärme aus dem Reibkontakt und an anderer Stelle des Überlappungsstoßes erneut in einen Reibkontakt gebracht werden, wobei dieser Vorgang an so vielen Stellen des Überlappungsstoßes wiederholt wird, bis die für die Fixierung der gefügten Bauteile erforderliche Haltekraft insgesamt gesehen erreicht ist.
Die Reibgeschwindigkeit oder die Druckkraft, mit der das Reibglied im Reibkontakt gegen die Reibgegenfläche drückt, ist oder sind in Weiterentwicklungen variierbar, indem die Antriebseinrichtung oder eine optionale Andrückeinrichtung entsprechend regulierbar sind. Die Antriebseinrichtung kann für den Antrieb des Reibglieds einen pneumatischen oder hydraulischen Fluidikmotor oder vorzugsweise einen Elektrodrehmotor aufweisen. Ein Elektromotor ist hinsichtlich der optionalen Variation der Reibgeschwindigkeit besonders flexibel.
Falls das Werkzeug eine am Träger abgestützte Andrückanrichtung für das Reibglied umfasst, weist die Andrückeinrichtung vorzugsweise ein Federglied auf, über das sich das Reibglied am Träger abstützt. Das Federglied kann beispielsweise eine Gasdruckfeder oder vorzugsweise eine mechanische Feder, insbesondere eine auf Druck beanspruchte Schraubenfeder sein. Das Federglied ist vorzugsweise vorgespannt, so dass eine Kraft, mit der beispielsweise ein Roboter das Reibglied gegen das erste Bauteil drückt, bis zum Erreichen der Vorspannkraft des Federglieds ansteigt und ab dem Erreichen der Vorspannkraft über den Federweg des Federglieds entsprechend der Federhärte ansteigt. Das Federglied stützt sich an einer Abstützeinrichtung und diese am Träger ab und drückt in die Gegenrichtung, d. h. in Richtung der auf die Reibgegenfläche im Reibkontakt wirkenden Druckkraft, gegen ein gemeinsamen mit dem Reibglied bewegliches Lagerglied, welches das Reibglied vorzugsweise rotatorisch oder gegebenenfalls oszillierend translatorisch lagert. Das Federglied drückt das Lagerglied in Richtung der Druckkraft vorzugsweise gegen einen festen Anschlag des Trägers.
In vorteilhaften Ausführungen wird eine Reibfläche des Reibglieds, mit der das Reibglied in den Reibkontakt gebracht wird, von einem Keramikwerkstoff gebildet. Das Reibglied kann im Ganzen aus dem Keramikwerkstoff bestehen oder nur eine die Reibfläche bildende Keramikschicht aufweisen, beispielsweise mit dem Keramikwerkstoff beschichtet sein, um die Reibfläche zu bilden. Eine keramische Reibfläche ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Reibgegenfläche von einem Leichtmetall, wofür in erster Linie Aluminiumwerkstoffe in Frage kommen, gebildet wird. Grundsätzlich ist eine keramische Reibfläche aber auch für Reibgegenflächen aus anderen Werkstoffen, beispielsweise Eisen und Eisenlegierungen, insbesondere Stahl, von Vorteil. Ungeachtet des die Reibfläche des Reibglieds bildenden Werkstoffs wird es bevorzugt, dass die Reibfläche aus solch einem Werkstoff besteht und von solch einer Oberflächenbeschaffenheit ist, dass die Gleitreibungszahl im Reibkontakt mit der Reibgegenfläche wenigstens 0.2, vorzugsweise größer als 0.2 ist.
Das Verfahren und das Werkzeug können insbesondere beim Falzen von Bauteilen, vorzugsweise beim Rollfalzen, zum Einsatz gelangen. Sind die Bauteile mittels einer oder mehreren Falzverbindung(en) gefügt, bildet das erste Bauteil in der jeweiligen Falzverbindung eine Falztasche, in die das zweite Bauteil mit einem Fügeflansch hineinragt. Der Überlappungsstoß ist in derartigen Ausführungen in der Falztasche gebildet. Erstreckt sich die Falzverbindung in Längsrichtung des Überlappungsstoßes über einen ausreichend großen Winkelbereich oder sind über einen ausreichend großen Winkelbereich um ein Zentrum des Fügeverbunds mehrere nur lokale Falzverbindungen geschaffen worden, sind die Bauteile durch die Falzverbindung(en) formschlüssig relativ zueinander bis zu einem gewissen Grade fixiert. Innerhalb des Formschlusses sind in den meisten Anwendungen allerdings Bewegungen der Bauteile relativ zueinander noch in einem gewissen Ausmaß möglich. Mittels des in der jeweiligen Falztasche befindlichen Klebstoffs werden die Bauteile relativ zueinander unbeweglich fixiert. Desweiteren dient der Klebstoff der Abdichtung der Falzverbindung(en). Durch Falzen, insbesondere Rollfalzen, werden im Automobilbau und auch im Fahrzeugbau im Allgemeinen beispielsweise Anbauteile, wie Türen, Heckklappen, Motorhauben und Schiebedächer, oder auch zur Rohkarosserie gehörige Teile, beispielsweise Radhäuser, gefalzt. Bei Anbauteilen werden ein Außenteil, das im Fahrzeug einen Teil der Außenhaut bildet, und ein Innenteil miteinander gefügt. Beim Radhausfalzen wird die Außenhaut der Karosserie im Bereich des Radhauses mit einer Innenverkleidung gefügt. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, dass das Werkzeug mit dem Reibglied in einer den Rollfalzwerkzeugen sehr ähnlichen Art und Weise betrieben werden kann. Klebstoff in einem durch Rollfalzen erzeugten Verbund kann stets auf einfache Weise mittels des Reibglieds der Erfindung verfestigt werden. Es kann sogar das gleiche Werkzeug wie beim Rollfalzen oder zumindest ein dem Rollfalzwerkzeug ähnliches Reibwerkzeug verwendet werden.
Wurde der Überlappungsstoß durch Falzen, vorzugsweise Rollfalzen, erzeugt, wird in einer ersten Verfahrensführung ein Falzglied des Falzwerkzeugs, vorzugsweise eine Falzrolle eines Rollfalzwerkzeugs, in Zweitfunktion auch als Reibglied, das Falzwerkzeug somit auch als Reibwerkzeug, verwendet. Zweckmäßigerweise wird im Falle eines in mehreren Schritten erfolgenden Rollfalzen die sogenannte Fertigfalzrolle als Reibglied verwendet. Die Fertigfalzrolle ist diejenige Rolle, mit der ein Fügeflansch des ersten Bauteils auf einen Fügeflansch des zweiten Bauteils vollständig umgelegt und dadurch die Falztasche fertig geformt wird. Der Klebstoff wird bereits zuvor in den Fügebereich eingebracht, so dass er sich nach dem Umlegen des Fügeflansches des ersten Bauteils im Überlappungsstoß befindet. Die Falzrolle kann die Reibungswärme entweder unmittelbar bei dem Umlegen des Fügeflansches ausführen oder, alternativ, zuerst den Fügeflansch umlegen und erst danach die Reibungswärme erzeugen. Die erste Variante, in der dem Falzen das Eintragen der Reibungswärme überlagert wird, ist besonders wirtschaftlich, stellt aber hohe Anforderungen an das Einstellen der Druckkraft, mit der das Falz- und Reibglied zum Falzen und Erwärmen gegen den Fügeflansch gedrückt wird. In der zweiten Variante wird der Fügeflansch ohne Schleifbewegung umgelegt. Im Anschluss an das Umlegen wird das Falz- und Reibglied gegen den umgelegten Fügeflansch gedrückt und mittels Schleifbewegung die Reibungswärme eingetragen. Zwar führt die gleiche Komponente, das Falz- und Reibglied, beide Prozesse aus, die Prozesse sind jedoch voneinander entkoppelt, nämlich zeitlich getrennt.
Für eine zweite Verfahrensführung ist das Reibglied separat von dem Falzglied, vorzugsweise eine Falzrolle, ausgeführt. Das von dem Falzglied separate Reibglied kann am Falzwerkzeug, d. h. an einem Träger des Falzwerkzeugs angeordnet sein, gemeinsam mit einem oder mehreren Falzgliedern. Das Reibglied kann am Falzwerkzeug, vorzugsweise Rollfalzwerkzeug, so angeordnet sein, dass es erst nach dem Falzen in einem hiervon getrennten weiteren Arbeitslauf zur Einwirkung auf den Fügeverbund gebracht werden kann. Alternativ kann ein von dem Falzglied separates Reibglied aber auch dem Falzglied nachlaufend an einem gemeinsamen Träger des kombinierten Falz- und Reibwerkzeugs angeordnet sein, so dass in einem gemeinsamen Arbeitslauf mittels des Falzglieds der Fügeflansch des ersten Bauteils bis auf das zweite Bauteil und in diesem Sinne vollständig umgelegt und dem Falzglied nachlaufend, an den Umformprozess unmittelbar anschließend, mittels des Reibglieds die Reibungswärme im Überlappungsstreifen der Bauteile erzeugt wird.
Die zum Verfestigen des Klebstoffs erforderliche Wärme kann auch mittels mehrerer Reibglieder eingetragen werden, die nacheinander auf die gleiche Reibgegenfläche einwirken. Hierdurch kann oder können die Vortriebsgeschwindigkeit der Reibglieder erhöht, die Prozesszeit somit verringert, oder die am Ort des Wärmeeintrags eingetragene Wärmemenge erhöht werden, wobei die Temperatur im Überlappungsstoß erhöht oder die Zeitdauer vergrößert werden kann oder können, innerhalb der eine für die Verfestigung erforderliche Temperatur herrscht. Die mehreren Reibglieder sind vorzugsweise am gleichen Träger angeordnet, in Vortriebsrichtung hintereinander, so dass sie mittels des gleichen Aktors im gleichen Lauf nacheinander zur Einwirkung gebracht werden. Die mehreren Reibglieder können am Träger auch gemeinsam mit einem Falzglied wie vorstehend diskutiert angeordnet sein. Sie können grundsätzlich aber auch an unterschiedlichen Trägern angeordnet sein und beispielsweise von unterschiedlichen Aktoren gehandhabt werden.
Obgleich die Erfindung mit besonderem Vorteil in Verbindung mit Falzen, bevorzugter noch dem Rollfalzen, zum Einsatz gelangen kann, Falzwerkzeug und Reibwerkzeug sogar in einem Falz- und Reibwerkzeug zusammen gefasst werden können, ist die Erfindung auch zum Verfestigen von Klebstoffen bei anderen Fügeverbunden von Vorteil, solange die aus wenigstens einem der unabhängigen Ansprüche ersichtlichen Voraussetzungen erfüllt sind. Weitere Beispiele, in denen die Erfindung Vorteile bietet, sind Überlappungsstöße zwischen Hohlprofilen und Blechen. Bei derartigen Bauteilen ist die Fixierung im Fügeverbund durch Schweißen problematisch. Anstatt die Bauteile im Überlappungsstoß durch beispielsweise Punktschweißen aneinander zu fixieren, kann bei ausreichend großer Überlappungsfläche die Fixierung mittels Klebstoff vorgenommen und der Klebstoff erfindungsgemäß durch Eintrag von Reibungswärme verfestigt werden. Fügeverbunde derartiger Art finden sich ebenfalls vielfältig im Karosseriebau und im Leichtbau im Allgemeinen. Insbesondere zum Fügen der Rohkarosserie werden zunehmend Klebstoffe eingesetzt und wie auch die Klebstoffe in Falzverbindungen erst zusammen mit dem Lack im Ofen ausgehärtet.
Vorteilhafte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen beschrieben.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Figuren offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
1 ein Werkzeug eines ersten Ausführungsbeispiels mit einem Reibglied zum Eintragen von Reibungswärme in einen von Bauteilen gebildeten Überlappungsstoß einer ersten Art,
2 das Reibglied beim Eintragen der Reibungswärme in einer Stirnansicht,
3 ein Reibglied und ein Gegenglied eines modifizierten Werkzeugs,
4 ein Werkzeug eines zweiten Ausführungsbeispiels mit einem Falzglied und einem Reibglied, die in separaten Arbeitsläufen des Werkzeugs zur Einwirkung gebracht werden können,
5 ein Werkzeug eines dritten Ausführungsbeispiels mit einem Falzglied und einem Reibglied, die im gleichen Arbeitslauf des Werkzeugs zur Einwirkung gebracht werden können,
6 einen Überlappungsstoß einer zweiten Art,
7 ein Falzwerkzeug und das Werkzeug des ersten Ausführungsbeispiels beim Falzen und Verfestigen des Klebstoffs,
8 einen Überlappungsstoß mit variierender Spaltweite und
9 ein Werkzeug eines vierten Ausführungsbeispiels mit mehreren Reibgliedern.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs zur Verfestigung eines Klebstoffs 4, der sich in einem Überlappungsstoß 5 befindet, den ein erstes Bauteil 1 und ein zweites Bauteil 2 miteinander bilden. Die Bauteile 1 und 2 sind mittels einer Falzverbindung formschlüssig miteinander gefügt. Das erste Bauteil 1 bildet eine Falztasche, in die ein Fügeflansch des zweiten Bauteils 2 hineinragt. Der Fügeflansch des zweiten Bauteils 2 bildet innerhalb der Falztasche zwei Überlappungsstöße, einen mit einer Unterseite der Falztasche und einen weiteren mit einem zur Formung der Falztasche auf den Fügeflansch des zweiten Bauteils 2 vollständig umgelegten Fügeflansch 3 des ersten Bauteils 1. In der Falztasche und somit in den beiden Überlappungsstößen 5 oder zumindest in einem der Überlappungsstöße 5, befindet sich der Klebstoff 4. Die Bauteile 1 und 2 bilden im gefügten Verbund ein Anbauteil, beispielsweise eine Tür oder eine Heckklappe, oder ein Radhaus eines Automobils. Das Bauteil 1 bildet im fertigen Fahrzeug die Außenhaut des Anbauteils oder der Karosserie und das Bauteil 2 ein Innenteil. Das Bauteil 1 ist ein Blech, das Bauteil 2 kann ebenfalls ein Blech oder beispielsweise ein Kunststoffgebilde sein.
Das Bauteil 1 wird an seiner Unterseite von einem Falzbett 6 unterstützt. Die Bauteile 1 und 2 sind auch bereits beim Falzen im Falzbett 6 aufgenommen und mittels einer Fixiereinrichtung in einer Fügeposition fixiert, die sie relativ zueinander auch im Fügeverbund einnehmen sollen. Im Falzbett 6 wird der Fügeflansch 3 des Bauteils 1 um eine Falzkante des ersten Bauteils 1 bis auf den Fügeflansch des zweiten Bauteils 2 umgelegt, vorzugsweise durch Rollfalzen. Vor dem Umlegen, vorzugsweise auch noch vor dem Positionieren und Fixieren im Falzbett 6, wird auf den Fügeflansch eines der Bauteile 1 und 2, vorzugsweise auf den Fügeflansch 3, der Klebstoff 4 aufgebracht, so dass er nach dem Umformprozess den Überlappungsstoß 5 oder beide Überlappungsstöße gleichmäßig flächig ausfüllt. Der Klebstoff 4 dient der Spaltabdichtung, insbesondere aber auch der dauerhaft festen Fixierung der Bauteile 1 und 2 aneinander, da sich die Bauteile 1 und 2 innerhalb der Falzverbindung noch geringfügig zueinander bewegen können. Würde unmittelbar nach dem Falzen die Fixiereinrichtung gelöst und würden somit die Bauteile 1 und 2 nur noch durch die Falzverbindung aneinander gehalten werden, bestünde die Gefahr, dass sich bei der Entnahme des Fügeverbunds 1, 2 aus dem Falzbett 6 und insbesondere beim nachfolgenden Handling oder weiteren Bearbeiten der Fügverbund 1, 2 wieder verzieht. Die Bauteile 1 und 2 könnten innerhalb der Falzverbindung bis zu einem gewissen Grade noch gegeneinander reibend ”arbeiten”. Um dies zu verhindern, wird der im Überlappungsstoß 5 befindliche Klebstoff 4 noch im Falzbett 6, vor dem Lösen der die Bauteile 1 und 2 beim Umformen relativ zueinander in der Fügeposition fixierenden Fixiereinrichtung, angeliert und in diesem Sinne verfestigt. Die Verfestigung kann längs der Falzkante über die gesamte Strecke, in dem der Überlappungsstoß 5 besteht, dem Überlappungsstreifen, vorgenommen werden oder, im Sinne einer möglichst kurzen Taktzeit in der Serienfertigung vorteilhafter, nur stellenweise längs des Überlappungsstoßes 5 verfestigt werden, analog zu einer Vorfixierung durch Punktschweißen, wobei allerdings die Flächen, in denen der Klebstoff 4 durch Angelieren verfestigt wird, größer sein werden als übliche Punktschweißflächen.
Um den Klebstoff 4 im Überlappungsstoß 5 zu verfestigen, wird in den Überlappungsstoß 5 und somit in den Klebstoff 4 Wärme eingetragen, die unmittelbar im Bereich des Überlappungsstoßes 5, nämlich an einer von dem Überlappungsstoß 5 abgewandten Außenfläche des Fügeflansches 3, durch Reibung erzeugt wird. Die Reibungswärme wird mittels eines Reibglieds 11 erzeugt, das mit dem Fügeflansch 3 in einem Reibkontakt steht.
Das Reibglied 11 ist ein Rotationskörper. Es ist um eine Rotationsachse R drehbar an einem Träger 10 des Werkzeugs gelagert und mittels einer Antriebseinrichtung 12 um die Rotationsachse R drehantreibbar. Die Antriebseinrichtung 12 ist ebenfalls am Träger 10 angeordnet. Sie kann insbesondere einen Elektrodrehmotor umfassen. Im Ausführungsbeispiel wird das Drehmoment der Antriebseinrichtung 12 über ein Winkelgetriebe in einer Antriebswelle des Reibglieds 11 übertragen. Alternativ kann die Antriebseinrichtung 12 mit ihrer Motorwelle auch koaxial zum Reibglied 11 angeordnet sein.
Der Träger 10 weist einen Dockingport 9 auf, mit dem er an einem Dockinggegenport 8 eines Aktors 7 angedockt ist. Bei dem Aktor 7 handelt es sich beispielhaft um das Ende eines Roboterarms eines Industrieroboters. Der Roboter ist ortsfest in einer das Falzbett 6 aufweisenden Fügestation angeordnet. Der Aktor 7, d. h. das Ende des Roboterarms, ist im Raum der Fügestation in allen sechs Freiheitsgraden der Bewegung beweglich. Der Dockingport 9 ist so ausgebildet, dass der Aktor 7 mit seinem Dockinggegenport 8 automatisch an dem Dockingport 9 andocken und so das Werkzeug aufnehmen und im Falle eines Werkzeugswechsels dieses auch wieder automatisch andocken und ablegen kann. Das Werkzeug ist über den Dockingport 9 zum einen mechanisch am Aktor 7 befestigt, zum anderen wird das Werkzeug über den Dockingport 9 vom Aktor 7 mit den für den Betrieb erforderlichen Medien, beispielsweise elektrischer Energie und Steuerungssignalen versorgt und kann Messsignale zum Roboter übertragen.
Zur Erzeugung der Reibungswärme wird das Reibglied 11 vom Aktor 7 mit seiner um die Rotationsachse R erstreckten Umfangsfläche, der Reibfläche, mit einer Druckkraft P in den Reibkontakt mit dem Fügeflansch 3, der Reibgegenfläche, gedrückt und im Reibkontakt von der Antriebseinrichtung 12 um die Rotationsachse R angetrieben. Das Reibglied 11 vollführt im Reibkontakt auf der Reibgegenfläche des Fügeflansches 3 eine Drehschleifbewegung. Die durch die Reibung erzeugte Wärme wird im Fügeflansch 3 auf kürzestem Wege, nämlich nur über dessen Dicke d, in den Überlappungsstoß 5 geleitet und auf den dort befindlichen Klebstoff 4 übertragen. Die Dicke d beträgt bei Blechen im Automobilbau typischerweise weniger als 1 mm. Die üblicherweise verwendeten Bleche haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Im Ergebnis wird die Wärme somit in größter Nähe zum Ort des Bedarfs erzeugt und verlustarm auf den Klebstoff 4 übertragen.
Während des Wärmeeintrags wird die Temperatur T des Fügeflansches 3 nahe bei dem Ort des Reibkontakts mittels eines Sensors 13 erfasst. Der Sensor 13 ist wie bevorzugt Bestandteil des Werkzeugs und in 1 in erster Linie aus Gründen der einfachen Darstellung als am Dockingport 9 angeordnet dargestellt. Der Sensor kann beispielsweise ein Infrarotsensor sein. Die gemessene Temperatur wird einer Regelungseinrichtung des Aktors 7, d. h. des Roboters, als Regelgröße aufgegeben. Die Regelungseinrichtung regelt die Drehschleifbewegung des Reibglieds 11 in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Führungsgröße, beispielhaft in Abhängigkeit von einer Solltemperatur, und dem als Regelgröße zurückgeführten Messwert des Sensors 13. In einer Modifikation wird die Temperatur nur in einer begrenzten Anzahl von Testläufen gemessen und zurückgeführt, solange bis ein für die Verfestigung des Klebstoffs 4 und somit für die Fixierung der Bauteile 1 und 2 im Fügeverbund günstiges Bewegungsprofil für das Reibglied 11 ermittelt worden ist, das anschließend in der Serienproduktion an jedem Fügeverbund wiederholt wird.
2 zeigt das Reibglied 11 im Reibkontakt mit dem Bauteil 1, genauer gesagt mit dessen Fügeflansch 3, in einer Ansicht auf die Falzkante und die Stirnseite des Reibglieds 11. Die im Reibkontakt erzeugte Reibungswärme wird zum einen durch die im Reibkontakt befindliche Werkstoffpaarung von Bauteil 1 und Reibglied 11 und zum anderen durch die Druckkraft P, mit der das Reibglied 11 gegen den Flansch 3 des Bauteils 1 drückt, die Umfangsgeschwindigkeit U der Reibfläche und die Vortriebsgeschwindigkeit V des Reibglieds 11 bestimmt. Die Vortriebsgeschwindigkeit V weist in Längsrichtung X parallel zu der in den meisten Anwendungsfällen gekrümmt verlaufenden Falzkante, deren Verlauf mit dem Verlauf des Überlappungsstoßes 5 übereinstimmt. Die Druckkraft P weist zumindest im Wesentlichen parallel zur Z-Richtung, die orthogonal zur Längsrichtung X ist. Mit Y ist die dritte Koordinate eines dem Verlauf der Falzkante angepassten rechtwinkligen Koordinatensystems bezeichnet. Die Y-Richtung weist zumindest im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse R des Reibglieds 11, die wiederum zumindest im Wesentlichen parallel zu der vom Überlappungsstoß 5 abgewandten Außenseite des Fügeflansches 3, der Einwirk- oder Reibgegenfläche, weist (1).
Das Reibglied 11 besteht aus einem an den Werkstoff des Fügeflansches 3 angepasst gewählten Werkstoff oder ist zumindest an seiner Reibfläche mit einem angepasst gewählten Werkstoff beschichtet. Dieser Reibwerkstoff ist vorzugsweise härter als der Werkstoff des Fügeflansches 3, so dass bei der Erzeugung der Reibungswärme Abrieb in erster Linie beim Fügeflansch 3 entsteht. Dies spielt bei Karosserieteilen und Anbauteilen im Automobilbau für das Produkt keine Rolle, da der Fügeflansch 3 üblicherweise am Fahrzeug nicht sichtbar ist und der Abrieb auch von Hause aus nur sehr gering ist. Andererseits ist diese Werkstoffwahl günstig für den vielfach wiederholten Einsatz des Reibglieds 11. Insbesondere in Verwendungen, in denen das Bauteil 1 oder gegebenenfalls nur dessen Fügeflansch 3, also die Reibgegenfläche, aus einem Leichtmetall wie etwa Alu besteht, ist es vorteilhaft, wenn die Reibfläche des Reibglieds von einem keramischen Werkstoff gebildet wird, indem entweder das Reibglied 11 im Ganzen aus dem Werkstoff besteht oder solch einen Werkstoff nur an seiner Umfangsfläche in Form einer Umfangsschicht aufweist. Die Bildung der Reibfläche des Reibglieds 11 aus einem keramischen Werkstoff ist grundsätzlich aber auch für andere Anwendungen von Vorteil, in denen die Reibgegenfläche aus einem anderen Metallwerkstoff, beispielsweise Stahl, gebildet ist. Bei leichtmetallischen Reibgegenflächen wird durch keramische Reibflächen insbesondere ein Ablegen des leichtmetallischen Werkstoffs auf der Reibfläche verhindert.
Von den Parametern P, U und V ist vorzugsweise wenigstens einer, bevorzugter sind wenigstens zwei und noch bevorzugter alle drei Parameter veränderbar, vorzugsweise durch eine Steuerungs- oder Regelungseinrichtung des Roboters. Alternativ kann eine Steuerungs- oder Regelungseinrichtung auch Bestandteil des Werkzeugs sein, das in derartigen Ausführungen über ein oder mehrere Stellglied(er) zur Ausführung der Stellsignale verfügt. Als Stellglied kann in beiden Ausführungen insbesondere der Motor der Antriebseinrichtung 12 dienen. So kann eine Regelungseinrichtung vorgesehen sein, die in Abhängigkeit von einer für den Verfestigungsgrad des Klebstoffs 4 repräsentativen Messgröße, beispielhaft wird die Temperatur T des Fügeflansches 3 nahe dem Ort des Reibkontakts gemessen und zurückgeführt, die Druckkraft P oder die Umfangsgeschwindigkeit U oder die Vortriebsgeschwindigkeit V, bevorzugt alle drei Parameter aufeinander abgestimmt im Sinne einer optimalen Prozessführung regelt.
In den 2 und 3 ist das Reibglied 11 mit solch einem Drehsinn dargestellt, dass die Umfangsgeschwindigkeit U im Reibkontakt der Vortriebsgeschwindigkeit V entgegengerichtet ist, sich im Reibkontakt also eine Relativgeschwindigkeit von U – V einstellt. Ist V > 0, ergibt sich im Reibkontakt dementsprechend eine effektive Reibgeschwindigkeit U – V, die kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit U ist. Steht das Reibglied 11 bei Erzeugung der Reibungswärme still, V = 0, so entspricht die Reibgeschwindigkeit der Umfangsgeschwindigkeit U. Um die Reibgeschwindigkeit zu vergrößern, kann das Reibglied 11 in alternativen Ausführungen auch oder stets nur gleichsinnig zur Vortriebsgeschwindigkeit V angetrieben werden, so dass sich die Reibgeschwindigkeit U + V einstellt.
Der Arbeitsschritt der Verfestigung des Klebstoffs 4 kann so ausgeführt werden, dass das Reibglied 11 in Längsrichtung X des Überlappungsstoßes 5 gesehen nur an ausgesuchten Stellen jeweils in einen Reibkontakt gebracht wird und mit einer geeignet gewählten Druckkraft P und einer hierauf abgestimmten Umfangsgeschwindigkeit U solange im Reibkontakt gehalten wird, bis der Klebstoff 4 den für die Fixierung der Bauteile 1 und 2 ausreichenden Verfestigungsgrad erreicht hat. Die Vortriebsgeschwindigkeit V ist in derartigen Ausführungen Null. In einer Abwandlung mit ebenfalls nur stellenweisem Reibwärmeeintrag kann das Reibglied 11 unter Aufrechterhaltung des Reibkontakts an der jeweiligen Stelle des Überlappungsstoßes 5 in Längsrichtung X ein kleines Stück bewegt werden, um den Klebstoff 4 innerhalb einer größeren Fläche zu verfestigen. In noch einer Abwandlung können in Längsrichtung X des Überlappungsstoßes 5 auch mehrere lang gestreckte Überlappungsstreifenabschnitte flächendeckend durch Reibwärmeeintrag erwärmt und der Klebstoff 4 in diesen Überlappungsstreifenabschnitten gleichmäßig verfestigt werden. In noch einer Abwandlung wird das Reibglied 11 kontinuierlich im Reibkontakt befindlich mit einer angepasst gewählten Vortriebsgeschwindigkeit V vorwärts bewegt, so dass der Klebstoff 4 über die gesamte Länge der Falzverbindung gleichmäßig auf den gewünschten Verfestigungsgrad eingestellt, vorzugsweise geliert wird.
In 3 ist von einem modifizierten Werkzeug des ersten Ausführungsbeispiels eine Ansicht auf die Stirnseite des Reibglieds 11 dargestellt. Wie in 2 wurden die weiteren Komponenten des Werkzeugs aus Vereinfachungsgründen weggelassen. Das modifizierte Werkzeug weist ein Gegendruckglied 14 für das Reibglied 11 auf. Das Gegendruckglied 14 ist am Träger 10 des modifizierten Werkzeugs um eine Rotationsachse R₁₄ drehbar gelagert. Die Drehachsen R und R₁₄ der beiden Rotationskörper 11 und 14 sind relativ zueinander so ausgerichtet, dass die Rotationskörper 11 und 14 in Längsrichtung X des Überlappungsstoßes 5 an den einander gegenüberliegenden Außenflächen des Bauteils 1 abrollen können und das Gegendruckglied 14 bei solch einem Abrollvorgang den Fügeverbund im Bereich der Falztasche gegen die Druckkraft P des Reibglieds 11 stützen würde. Das Reibglied 11 führt bei der Erzeugung der Reibungswärme natürlich keine Abrollbewegung, sondern eine Drehschleifbewegung aus, der allenfalls ein geringerer Rollbewegungsanteil überlagert sein kann.
Das Gegendruckglied 14 ersetzt das Falzbett 6. Das modifizierte Werkzeug kann überall dort eingesetzt werden, wo eine Unterstützung der Bauteile 1 und 2 nur durch ein Falzbett 6 nicht möglich ist, beispielsweise beim Falzen eines Radhauses und anschließendem Reibverfestigen des Klebstoffs 4 unmittelbar in einer Fertigungslinie für Rohkarosserien. Im übrigen kann das modifizierte Werkzeug jedoch das Werkzeug des ersten Ausführungsbeispiels auch in Anwendungen ersetzen, in denen üblicherweise ein Falzbett 6 verwendet wird.
Das Gegendruckglied 14 ist um die Rotationsachse R₁₄ vorzugsweise frei drehbar und rollt an der Unterseite des Bauteils 1 daher ab, falls das Reibglied 11 im Reibkontakt mit einer Vortriebsgeschwindigkeit V ungleich Null in Längsrichtung X des Überlappungsstoßes 5 bewegt wird. Falls die Unterseite des Bauteils 1, mit der das Gegendruckglied 14 im Kontakt ist, keine Sichtfläche bildet oder es auf die optische Erscheinung nicht ankommt oder eine Nachbearbeitung möglich ist, kann das Gegendruckglied 14 auch zu einem Reibglied weitergebildet werden, so dass der Klebstoff 4 in der Falztasche von beiden Seiten durch Eintrag von Reibwärme erwärmt und dadurch noch rascher verfestigt wird. In noch einer Modifikation kann anstelle des drehbaren Gegendruckglieds 14 ein am Träger des Werkzeugs nicht drehbar angeordnetes Gegendruckkissen, vorzugsweise ein Gleitkissen, vorgesehen sein. Ein Gleitkissen kann in Doppelfunktion wie auch das drehbare Gegendruckglied 14 als weiteres Reibglied verwendet werden, indem es oszillierend translatorisch angetrieben wird. Bei Reibwärmeeintrag von zwei Seiten ist vorzugsweise am Träger 10 des Werkzeugs eine entsprechende Antriebseinrichtung auch für das Gegendruckglied 14 vorgesehen. Die Antriebseinrichtung 12 kann auch für die dann zwei Reibglieder 11 und 14 als gemeinsame Antriebseinrichtung dienen. Es müsste nur eine entsprechende Kopplung vorgesehen sein. Bevorzugt wird ein Antrieb, der die Auswahl erlaubt, entweder nur das Reibglied 11 oder nur das Reibglied 14 oder beide Reibglieder 11 und 14 zugleich anzutreiben.
Das Werkzeug des ersten Ausführungsbeispiels, einmal mit und einmal ohne Gegendruckglied 14, gelangt in zwei Varianten zur Ausführung. In der ersten Variante wird das Reibglied 11, gegebenenfalls auch das optionale Gegendruckglied 14, nur zur Verfestigung des Klebstoffs durch Reibungswärme verwendet. In derartigen Ausführungen wird der vorgelagerte Falzprozess mit einem eigens hierfür vorgesehenen Falzwerkzeug durchgeführt. Nach dem letzten Falzschritt, dem Fertigfalzen, in dem der Fügeflansch 3 wie in 1 dargestellt vollständig umgelegt wird, gelangt das Werkzeug mit dem Reibglied 11 zum Einsatz, um den Klebstoff 4 im Überlappungsstoß 5 stellenweise, punktuell oder abschnittsweise, oder überall gleichmäßig zu verfestigen. In der zweiten Ausführung bildet ein Falzglied des Falzwerkzeugs, vorzugsweise eine Falzrolle eines Rollfalzwerkzeugs, in Zweitfunktion das Reibglied 11. Zweckmäßigerweise bildet eine Fertigfalzrolle das Reibglied 11. In der zweiten Ausführung wird gleich beim letzten Falzschritt, dem Fertigfalzen, die Reibungswärme erzeugt und somit der Klebstoff 4 wie geschildert verfestigt. Dabei können das Falzen und das Klebstoffverfestigen in Längsrichtung X des Überlappungsstoßes mit einer von Null verschiedenen Vortriebsgeschwindigkeit V kontinuierlich fortschreitend durchgeführt werden. Die zu einer Falz- und Reibrolle 11 weitergebildete Falzrolle muss nur mit einer geeignet gewählten Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden, wobei diese Umfangsgeschwindigkeit U von der Geschwindigkeit abweicht, die bei einer reinen Abrollbewegung entstünde. Vorzugsweise wird die Falz- und Reibrolle 11 schneller angetrieben, als es der Abrollgeschwindigkeit entspräche oder in Gegendrehrichtung, sozusagen rückwärts drehend, angetrieben. Bevorzugter werden das Falzen und das Klebstoffverfestigen allerdings nicht gleichzeitig, sondern zeitlich aufeinander folgend, obgleich mit der gleichen Falz- und Reibrolle 11 durchgeführt.
4 zeigt ein Werkzeug zum Verfestigen des Klebstoffs 4 in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum Werkzeug des ersten Ausführungsbeispiels sind am Träger 10 eine Falzrolle 20 und zusätzlich das Reibglied 11 jeweils drehbar angeordnet. Die Falzrolle 20 ist frei drehbar angeordnet, und das Reibglied 11 wird wie im ersten Ausführungsbeispiel drehangetrieben. Bei der Falzrolle 20 handelt es sich um die bereits erwähnte Fertigfalzrolle. Am Träger 10 können weitere Falzrollen angeordnet sein, um mit dem gleichen Werkzeug nacheinander mehrere Falzschritte ausführen zu können. Das Reibglied 11 dient nur der Erzeugung der Reibwärme. Das Reibglied 11 kann das gleiche wie in den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 sein.
5 zeigt ein Werkzeug eines dritten Ausführungsbeispiels mit einem Träger 10, an dem eine Falzrolle 21 und ein Reibglied 11 jeweils drehbar angeordnet sind, im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel allerdings so, dass sie in einem gemeinsamen Arbeitslauf gleichzeitig zur Einwirkung auf den Fügeflansch 3 des Bauteils 1 gelangen oder zumindest gebracht werden können. Das Reibglied 11 ist der Falzrolle 21 in Vortriebsrichtung V nachlaufend am Träger 10 angeordnet. Die Falzrolle 21 ist mittels einer ersten Andrückeinrichtung am Träger 10 abgestützt. Die erste Andrückeinrichtung umfasst ein Lagerglied 15, das mittels einer Führung 16 des Trägers 10 relativ zu diesem in Richtung der Druckkraft P₂₁ und in die Gegenrichtung hin und her beweglich linear geführt ist, einer Abstützung 18 und einem Federglied 17, das mit einem Federende an der Abstützung 18 und mit dem anderen Federende am Lagerglied 15 abgestützt ist, so dass das Lagerglied 15 gegen die rückstellende Federkraft des Federglieds 17 gegen die Richtung der Druckkraft P₂₁ bewegt werden und die Falzrolle 21 dadurch einfedern kann. Bei der Falzrolle 21 handelt es sich um eine Fertigfalzrolle, mittels der der Fügeflansch 3 des Bauteils 1 auf den Fügeflansch des Bauteils 2 (1) umgelegt wird.
Das Reibglied 11 ist mittels einer zweiten Andrückeinrichtung in prinzipiell gleicher Weise wie die Falzrolle 21 am Träger 10 abgestützt. Vorzugsweise hat das Federglied der zweiten Andrückeinrichtung jedoch eine geringere Federsteifigkeit als das Federglied 17 oder ist mit einer geringeren Vorspannkraft als das Federglied 17 eingebaut und wird daher mit 19 bezeichnet. Die Abstützung 18 für das Reibglied 11 kann der Abstützung 18 der Falzrolle 21 entsprechen. In einer Weiterentwicklung ist die Abstützung 18 in Richtung der Druckkraft P des Reibglieds 11 und in die Gegenrichtung hin und her verstellbar, um entsprechend die Vorspannkraft des Federglieds 19 im vorhinein auf den jeweiligen Prozess einstellen oder in einem laufenden Prozess verstellen zu können. Die Ein- oder Verstellbarkeit ist mit einem Richtungspfeil unmittelbar neben der Abstützung 18 angedeutet.
6 zeigt einen Fügeverbund von Bauteilen 1 und 2, die miteinander einen Überlappungsstoß 5 auf andere Weise bilden. Das Bauteil 2 ist ein Hohlprofil, beispielhaft ein Rechteckprofil. Das Bauteil 1 ist ein Blech, das sich im Bereich seines Fügeflansches 3 quer zur Längsrichtung des Bauteils 2 erstreckt, das Bauteil 2 kreuzt und auf diese Weise mit dem Bauteil 2 den Überlappungsstoß 5 bildet. Auch derartige Fügeverbunde findet man beispielsweise im Automobilbau und dort insbesondere in der Rohkarosserie. So kann eines der Bauteile 1 und 2 beispielsweise ein Träger und das andere eine Querstrebe sein, die sich über mehrere solche Träger erstreckt und jeweils gefügt wird. Mit dem Reibglied 11 der Ausführungsbeispiele kann in derartigen Überlappungsstößen befindlicher Klebstoff 4 verfestigt werden, wie beispielhaft für die Falzverbindung beschrieben, so dass die Bauteile 1 und 2 zumindest so fest relativ zueinander fixiert sind, dass sie sich unter der Belastung eines weiteren Handlings oder einer weiteren Bearbeitung nicht relativ zueinander verziehen. Endgültig ausgehärtet wird der Klebstoff 4 später gemeinsam mit dem Lack in einem Lackierofen.
7 zeigt eine Anordnung, in der das Werkzeug des ersten Ausführungsbeispiels einem Falzwerkzeug folgend in Längsrichtung X des Überlappungsstoßes 5 bewegt und zur Einwirkung gebracht wird. Das Falzwerkzeug ist wie bevorzugt als Rollfalzwerkzeug ausgeführt. Die Falzrolle 22 legt den Fügeflansch 3 vollständig um. Das Falzwerkzeug und das Reibwerkzeug sind separat voneinander ausgeführt und werden jeweils von einem eigenen Aktor gesteuert oder geregelt im Raum bewegt. Die beiden separaten Träger sind mit 10 und 10' bezeichnet. Die Träger 10 und 10' weisen jeweils einen eigenen Dockinport 9 und 9' auf. In einer Modifikation werden sie vom gleichen Aktor gehalten, sind jedoch über ihren jeweils eigenen Dockingport 9 und 9' unabhängig voneinander an den gemeinsamen Aktor andockbar und auch unabhängig voneinander von diesem abdockbar. Das der Falzrolle 22 nachlaufende Reibglied 11 kann zwar grundsätzlich unter kontinuierlicher Aufrechterhaltung des Reibkontakts mit der Vortriebsgeschwindigkeit V bewegt werden, bevorzugter wird es jedoch nur stellenweise in den Reibkontakt gebracht, also intermittierend betrieben. Bei Anordnung gemeinsam am gleichen Aktor ist das Reibglied 11 für einen intermittierenden Betrieb und dementsprechend einen längs des Überlappungsstoßes nur abschnittsweisen oder gegebenenfalls auch nur punktuellen Wärmeeintrag über eine An- und Abstelleinrichtung an seinem Träger 10 angeordnet, so dass es unabhängig vom Falzglied 22 in und aus dem Reibkontakt bewegt werden kann. Sinngemäß das gleiche kann im übrigen auch bei dem Werkzeug. des dritten Ausführungsbeispiels (5) verwirklicht sein, wobei dort vorzugsweise die gesamte Andrückeinrichtung 15, 16, 18, 19 in einer derartigen Modifikation am Träger 10 hin und her beweglich angeordnet wäre. Eine derart im Ganzen bewegliche Andrückeinrichtung ist vorzugsweise auch im Beispiel der 5 vorgesehen.
8 zeigt anhand einer Modifikation des Ausführungsbeispiels der 6 eine Möglichkeit zur Beschleunigung des Wärmeeintragsprozesses. Um die Zeitspanne für den Reibkontakt, die Einwirkzeit, zu verkürzen, ist der Überlappungsstoß 5 in einer in Richtung seiner Breite variierenden Spaltweite s ausgeführt. Entsprechend variiert im Spalt zwischen dem Fügeflansch 3 und dem Fügeflansch des Bauteils 2, also im Überlappungsstoß 5, die Dicke des Klebstoffs 4. Das wieder als Rolle ausgeführte Reibglied 11 wirkt nur im Bereich einer geringsten Spaltweite s auf das Bauteil 1. Um die Spaltweite s lokal über die Breite des Überlappungsstoßes 5 gesehen zu variieren, weist das Bauteil 1 in seinem Fügeflansch 3 eine Abragung 1a auf, die beispielhaft als geprägte oder tiefgezogene Abragung 1a geformt ist. Das Reibglied 11 weist an seinem Umfang eine an die Abragung 1a angepasste Reibfläche auf, die im Reibkontakt zumindest im Wesentlichen nur mit der im Bereich der Abragung 1a gebildeten Reibgegenfläche des Bauteils 1 im Reibkontakt steht, wie dies in 8 in der rechten Abbildung dargestellt ist. In der linken Abbildung der 8 sind die Bauteile 1 und 2 noch vor Bildung des Überlappungsstoßes 5 dargestellt. Auf der Fügefläche des Bauteils 2 ist der Klebstoff 4 in Form einer Raupe aufgetragen. Diese Klebstoffraupe 4 wird beim Zusammenfügen der Bauteile 1 und 2 von der Abragung 1a zur Seite verdrängt, so dass im Bereich der Abragung 1a die besagte engste Stelle entsteht. In diesem Bereich mit geringster Klebstoffdicke wird gezielt durch den Reibkontakt die zur Verfestigung des Klebstoffs 4 erforderliche Wärme eingetragen. Die an beiden Seiten angrenzenden dickeren Außenbereiche des Klebstoffs 4 werden anschließend in einem nachfolgenden Schritt verfestigt, beispielsweise in einem Ofen. Ein Überlappungsstoß 5 mit variierender Spaltweite s kann auch in jedem der anderen Ausführungsbeispiele vorgesehen sein.
9 zeigt ein Werkzeug eines vierten Ausführungsbeispiels mit mehreren Reibgliedern 11, beispielhaft genau zwei Reibgliedern 11, die am gleichen Träger 10 angeordnet sind. Mit 9 ist wieder der Dockingport des Trägers 10 bezeichnet. Die Anordnung ist derart, dass eines der Reibglieder 11 dem anderen im gleichen Arbeitslauf vorläuft, so dass beide Reibglieder 11 zur gleichen Zeit, nur an unterschiedlichen Stellen, im Reibkontakt mit dem Bauteil 1 sind.
Die Reibglieder 11 können in ersten Varianten gleichsinnig und in zweiten Varianten gegensinnig drehangetrieben werden, um in der Summe die für den Eintrag der Reibungswärme erforderliche Drehschleifbewegung auszuführen. Anstatt die Reibglieder 11 kontinuierlich Längs des Überlappungsstoßes zu bewegen, können diese auch nur abschnittsweise oder gegebenenfalls auch nur punktuell in den Reibkontakt gebracht werden.
Zu den Reibgliedern 11 gilt das bereits im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsbeispielen Gesagte. Die Reibglieder 11 müssen auch nicht unumgänglich Reibkontakt nacheinander am gleichen Ort haben, obgleich dies bevorzugt wird.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil
1a: Abragung
2: Bauteil
3: Fügeflansch
4: Klebstoff
5: Überlappungsstoß
6: Falzbett
7: Aktor, Roboterarm
8: Dockinggegenport
9: Dockingport
9': Dockingport
10: Träger
10': Träger
11: Reibglied
12: Antriebseinrichtung
13: Sensor
14: Gegendruckglied
15: Lagerglied
16: Führung
17: Federglied
18: Abstützung, Einstelleinrichtung
19: Federglied
24: Falzglied, Falzrolle
21: Falzglied, Falzrolle
22: Falzglied, Falzrolle
d: Fügeflanschdicke
P: Druckkraft
S: Spaltweite
U: Umfangsgeschwindigkeit, Reibgeschwindigkeit
V: Vortriebsgeschwindigkeit
X: Längsrichtung
Y: Querrichtung
Z: Druckkraftrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19941996 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Verfestigen eines Klebstoffs beim Fügen von Bauteilen, bei dem a) ein erstes Bauteil (1) und ein zweites Bauteil (2) miteinander einen Überlappungsstoß (5) bilden, b) das erste Bauteil (1) zumindest in einem Fügeflansch (3), mit dem es mit dem zweiten Bauteil (2) den Überlappungsstoß (5) bildet, eine orthogonal zum Überlappungsstoß (5) gemessene Dicke (d) von höchstens wenigen Millimeter hat c) und ein im Überlappungsstoß (5) zwischen den Bauteilen (1, 2) befindlicher Klebstoff (4) durch Eintrag von Wärme verfestigt wird, d) wobei die Wärme mittels eines Reibglieds (11) im Bereich des Fügeflansches (3) in einem Reibkontakt mit einer Reibgegenfläche durch Reibung erzeugt und in den Fügeflansch (3) des ersten Bauteils (1) und dadurch in den Klebstoff (4) eingetragen wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Reibglied (11) mit einer dem Überlappungsstoß (5) gegenüberliegend abgewandten, die Reibgegenfläche bildenden Außenfläche des ersten Bauteils (1) unmittelbar mit dem ersten Bauteil (1) in dem Reibkontakt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Reibglied (11) ein Rotationskörper ist, der im Reibkontakt mit der Reibgegenfläche relativ zu der Reibgegenfläche um eine Rotationsachse (R) dreht, die vorzugsweise auf die Reibgegenfläche parallel projizierbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Reibglied (11) mit einer Umfangsfläche gegen die Reibgegenfläche drückt und in diesem Druckkontakt eine Drehbewegung relativ zu der Reibgegenfläche ausführt, vorzugsweise motorisch drehangetrieben wird, aber an einem reinen Abrollen auf der Reibgegenfläche gehindert und so der Reibkontakt erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Reibgeschwindigkeit (U oder U ± V), mit der sich das Reibglied (11) im Reibkontakt relativ zur Reibgegenfläche bewegt, oder eine Druckkraft (P), mit der das Reibglied (11) im Reibkontakt gegen die Reibgegenfläche drückt, oder eine Vortriebsgeschwindigkeit (V), mit der sich das Reibglied (11) im Reibkontakt in Längsrichtung (X) des Überlappungsstoßes (5) relativ zur Reibgegenfläche bewegt, variiert wird oder werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem (i) die Reibgeschwindigkeit (U oder U ± V) oder die Druckkraft (P) oder die Vortriebsgeschwindigkeit (V) entweder nur gesteuert wird oder werden oder aber (ii) eine für den Verfestigungsgrad des Klebstoffs (4) repräsentative Messgröße (T) erfasst und ein daraus gebildeter Messwert zur Regelung der Reibgeschwindigkeit (U oder U ± V) oder der Druckkraft (P) oder der Vortriebsgeschwindigkeit (V) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Reibglied (11) unter Aufrechterhaltung des Reibkontakts in Längsrichtung (X) des Überlappungsstoßes (5) relativ zur Reibgegenfläche translatorisch bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Reibkontakt gelöst, das Reibglied (11) in Längsrichtung (X) des Überlappungsstoßes (5) relativ zur Reibgegenfläche bewegt und der Reibkontakt an einer anderen Stelle des Überlappungsstoßes (5) wieder hergestellt wird, um den Klebstoff (4) längs des Überlappungsstoßes (5) nur stellenweise zu verfestigen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bauteile (1, 2) mittels einer Falzverbindung miteinander verbunden sind, in der ein Fügeflansch des zweiten Bauteils (2) in eine Falztasche des ersten Bauteils (1) ragt, und die Falztasche mit dem Randflansch den Überlappungsstoß (5) bildet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Falzglied (11; 20; 21; 22), vorzugsweise eine Falzrolle, in Längsrichtung (X) des Überlappungsstoßes (5) bewegt und dabei gegen den Fügeflansch (3) des ersten Bauteils (1) gedrückt wird, vorzugsweise darauf abrollt, und dadurch den Fügeflansch (3) in Längsrichtung (X) fortschreitend um eine Falzkante auf einen Fügeflansch des zweiten Bauteils (2) umlegt, so dass das erste Bauteil (1) eine Falztasche bildet, in die der Fügeflansch des zweiten Bauteils (2) ragt und mit dem ersten Bauteil (1) den Überlappungsstoß (5) bildet.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Bauteile (1, 2) mittels einer Fixiereinrichtung relativ zueinander in einer Fügeposition fixiert werden, die Falztasche in der Fügeposition mittels des Falzglieds (11; 20; 21; 22) geformt und auch die Wärme noch in der durch die Fixiereinrichtung fixierten Fügeposition mittels des Reibglieds (11) eingetragen wird.
Verfahren nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Reibglied (11) dem Falzglied (21; 22) folgend in Längsrichtung (X) des Überlappungsstoßes (5) bewegt und währenddessen permanent oder nur intermittierend in dem Reibkontakt gehalten wird.
Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, bei dem das nicht von dem Falzglied (20; 22) gebildete Reibglied (11) nach dem Umlegen des Fügeflansches (3) des ersten Bauteils (1) längs des Überlappungsstoßes (5) bewegt wird und währenddessen zumindest stellenweise in dem Reibkontakt ist oder nur gezielt zu bestimmten Stellen des Überlappungsstoßes (5) bewegt und dort jeweils in den Reibkontakt gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das Falzglied (11) auch das Reibglied (11) bildet und während eines Falzlaufs, vorzugsweise Rollfalzlaufs, in dem ein Fügeflansch (3) des ersten Bauteils (1) auf einen Fügeflansch des zweiten Bauteils (2) umgelegt wird, zur Erzeugung der Reibungswärme zumindest zeitweise mit Schlupf zur Reibgegenfläche angetrieben wird, so dass das Falzglied (11) auf der Reibgegenfläche eine Schleifbewegung, vorzugsweise Drehschleifbewegung, ausführt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Umlegen und die Schleifbewegung einander überlagert sind und eine Druckkraft (P), mit der das Falzglied (11) bei dem Falzen gegen die Reibgegenfläche drückt, für die Schleifbewegung im Vergleich zum Falzen vorzugsweise verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das Falzglied (11) auch das Reibglied (11) bildet und nach dem Falzen, vorzugsweise Rollfalzen, zur Erzeugung der Reibungswärme entweder (i) in einem weiteren Lauf nochmals längs des Überlappungsstoßes (5) bewegt wird und währenddessen ständig oder nur stellenweise in dem Reibkontakt ist oder aber (ii) gezielt nur zu bestimmten Stellen des Überlappungsstoßes (5) bewegt und dort jeweils in den Reibkontakt gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Fügefläche des Fügeflansches (3) des ersten Bauteils (1) im Überlappungsstoß (5) einer Fügefläche des zweiten Bauteils (2) zugewandt gegenüberliegt, eine zwischen den Fügeflächen gemessene Spaltweite (s) quer zu einer Längsrichtung (X) des Überlappungsstoßes (5) variiert und das Reibglied (11) unmittelbar über einer Stelle oder einem Bereich (1a) geringster Spaltweite (s), quer zur Längsrichtung (X) vorzugsweise nur lokal über dieser Stelle oder diesem Bereich und nicht über die gesamte Breite des Überlappungsstoßes (5), in dem Reibkontakt ist.
Werkzeug zum Verfestigen eines Klebstoffs beim Fügen von Bauteilen (1, 2), die miteinander einen Überlappungsstoß (5) bilden, in dem sich der Klebstoff (4) befindet, die Werkzeug umfassend: a) einen Träger (10), b) ein am Träger (10) beweglich gelagertes Reibglied (11) c) und eine Antriebseinrichtung (12), mittels der das Reibglied (11) relativ zum Träger (10) rotatorisch oder oszillierend translatorisch antreibbar ist, um in einem Reibkontakt mit einer Reibgegenfläche, die vorzugsweise eines der Bauteile (1, 2) bildet, Reibungswärme für eine Verfestigung des Klebstoffs (4) zu erzeugen.
Werkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibglied (11) am Träger (10) um eine Rotationsachse (R) drehbar gelagert und mittels der Antriebseinrichtung (12) um die Rotationsachse (R) drehantreibbar ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale: (i) das Reibglied (11) weist für den Reibkontakt eine Reibfläche aus einem keramischen Werkstoff auf; (ii) das Reibglied (11) weist für den Reibkontakt eine Reibfläche aus solch einem Werkstoff und von solch einer Oberflächenbeschaffenheit auf, dass die Gleitreibungszahl im Reibkontakt mit der Reibgegenfläche größer als 0,2 ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Sensor (13) zur Erfassung einer für den Verfestigungsgrad des Klebstoffs (4) repräsentativen Messgröße (T) und eine Regelungseinrichtung, der ein vom Sensor (13) ausgegebener Messwert als Regelgröße zuführbar ist, um eine Reibgeschwindigkeit (U oder U ± V), mit der sich das Reibglied (11) im Reibkontakt relativ zur Reibgegenfläche bewegt, oder eine Druckkraft (P), mit der das Reibglied (11) im Reibkontakt gegen die Reibgegenfläche drückt, oder eine Vortriebsgeschwindigkeit (V) des Werkzeugs, mit der sich das Reibglied (11) im Reibkontakt in Längsrichtung (X) des Überlappungsstoßes (5) relativ zur Reibgegenfläche bewegt, in Abhängigkeit von dem Messwert zu regeln.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug ein Falzwerkzeug mit einem Falzglied (11) ist, vorzugsweise einer Falzrolle (11), und das Falzglied (11) in Zweitfunktion auch das Reibglied (11) bildet.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 18 bis 21, umfassend ein am Träger (10) angeordnetes Falzglied (20; 21), mittels dem ein Fügeflansch (3) des ersten Bauteils (1) auf das zweite Bauteil (2) umlegbar und dadurch der Überlappungsstoß (5) herstellbar ist, wobei das Falzglied (20; 21) und das Reibglied (11) am Träger (10) so angeordnet sind, dass in einem ersten Arbeitslauf des Werkzeugs das Falzglied (20; 21) und in einem weiteren, zweiten Arbeitslauf des Werkzeugs das Reibglied (11) auf den Fügeflansch (3) des ersten Bauteils (1) wirken oder in Einwirkung gebracht werden können.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 18 bis 21 und 23, umfassend ein am Träger (10) dem Reibglied (11) in eine Vortriebsrichtung (V) des Werkzeugs vorlaufend angeordnetes Falzglied (21), mittels dem ein Fügeflansch (3) des ersten Bauteils (1) auf das zweite Bauteil (2) umlegbar und dadurch der Überlappungsstoß (5) herstellbar ist, wobei das Falzglied (21) und das Reibglied (11) am Träger (10) so angeordnet sind, dass sie im gleichen Arbeitslauf des Werkzeugs auf den Fügeflansch (3) des ersten Bauteils (1) wirken oder in Einwirkung gebracht werden können.
Werkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Falzglied (21) relativ zum Reibglied (11) oder das Reibglied (11) relativ zum Falzglied (21) am Träger (10) in eine und aus einer Arbeitsposition beweglich angeordnet ist oder sind, so dass in dem Arbeitslauf wahlweise entweder das Falzglied (21) oder das Reibglied (11) oder beide zur gleichen Zeit auf den Fügeflansch (3) des ersten Bauteils (1) wirken kann oder können.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) einen Dockingport (9) für ein automatisches An- und Abdocken an einen und von einem Dockinggegenport (8) eines im Raum gesteuert beweglichen Aktors (7) oder einer stationären Aufnahmeeinrichtung aufweist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine am Träger (10) abgestützte Andrückeinrichtung (15, 16, 18, 19) zur Erzeugung einer der Größe nach vorzugsweise verstellbaren Druckkraft (P), mit der das Reibglied (11) gegen die Reibgegenfläche drückbar ist, um im Reibkontakt mit der Reibgegenfläche die Reibungswärme zu erzeugen.
Werkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibglied (11) gegen die Rückstellkraft eines Federglieds (19) der Andrückeinrichtung (15, 16, 18, 19) am Träger (10) abgestützt ist.
Werkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Federglied (19) im unbelasteten Zustand des Reibglieds (11) unter eine Vorspannung setzbar ist oder unter einer Vorspannung steht und die Andrückeinrichtung (15, 16, 18, 19) vorzugsweise eine Einstelleinrichtung (18) umfasst, mittels der die Vorspannung einstellbar oder verstellbar ist.