DE102010024000A1

DE102010024000A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Setzen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen

Info

Publication number: DE102010024000A1
Application number: DE102010024000A
Authority: DE
Inventors: Stefan Ahlborn; Dr. Bongartz Robert; Stephan Esper
Original assignee: Ruia Global Fasteners AG
Current assignee: Ruia Global Fasteners AG
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-12-22
Also published as: EP2582476A2; WO2012019601A2; AU2011288686A1; CA2804291A1; US20130133173A1; BR112012031509A2; JP2013530842A; WO2012019601A3; KR20130040950A; CN103037999A; MX2012014648A

Abstract

Verfahren zum Setzen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen (16) wie Schrauben oder Blindnieten in ein oder mehrere Bleche, wobei das oder die Bleche kurz vor Beginn des Setzvorganges durch elektrische Energie erhitzt werden, wobei die Erhitzung über eine Induktionsspule (26) erfolgt, die in der Nähe einer Stelle auf dem oder den Blechen angeordnet wird, an der das Verbindungselement (16) gesetzt wird sowie Vorrichtung (10) zum Setzen eines spanlos selbstlochformenden Verbindungselementes (16) in ein oder mehrere Bleche, mit einer Induktionsspule (26), die zumindest vor und/oder während des Setzvorganges in der Nähe einer Stelle auf dem oder den Blechen angeordnet ist, an der das Verbindungselement (16) gesetzt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Setzen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen wie Schrauben oder Blindnieten in ein oder mehrere Bleche, wobei das oder die Bleche kurz vor Beginn des Setzvorganges mittels elektrischer Energie erhitzt werden. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zum Setzen eines spanlos selbstlochformenden Verbindungselementes in ein oder mehrere Bleche.
Spanlos selbstlochformende Verbindungselemente, die auch als Fließloch-Bohrschrauben oder -Verbindungselemente bezeichnet werden, werden in der Industrie zunehmend bevorzugt eingesetzt, da bei ihrer Verwendung auf Vorbohren und Gewindeschneiden verzichtet werden kann und bei der Verarbeitung keine Späne anfallen.
Bisher konnten diese Verbindungselemente jedoch lediglich in Verbindung mit normalen Stahl- und Aluminiumblechen verwendet werden. Eine Verwendung in hochfesten Stahlblechen ohne Vorbohren schied aus, da die durch das Verbindungselement übertragbare Wärmeenergie nicht ausreicht, um ein hochfestes Stahlblech entsprechend zu erweichen.
Zur Lösung dieses Problems hat der hierzu nächstgelegene Stand der Technik, die DE 196 34 417 A1 , bereits vorgeschlagen, das Material des Bleches in das Verbindungselement gesetzt werden soll, durch elektrische Energie in Form eines Lichtbogens zwischen einem der Lochformung dienenden Werkzeug und dem Blech zu erhitzen.
Dieser Vorschlag hat aber erhebliche Nachteile, da die Stromdichte in der Bohrspitze des Lochformwerkzeugs stets wesentlich höher ist, als in dem großflächigen Blech. Dadurch erhitzt sich die Bohrspitze stärker als das Blech und die Bohrspitze wird stärker erweicht als das Blech, was im Sinne der hier vorliegenden Aufgabenstellung klar kontraproduktiv ist. Des weiteren kann die Spitze des Lochformwerkzeugs, deren Form für eine korrekte Lochformung von außerordentlich großer Bedeutung ist, durch den Lichtbogen und den damit verbundenen Kontaktabbrand beschädigt oder verformt werden, wodurch wiederum das Formen des Loches erheblich erschwert werden kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Setzen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen in hochfeste Stahlbleche unmittelbar während des Erhitzens des Bleches und ohne den Einsatz eines separaten Lochformwerkzeuges zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Erhitzung durch eine Induktionsspule erfolgt, die in der Nähe einer Stelle auf dem oder den Blechen angeordnet wird, an der das Verbindungselement gesetzt wird.
Ebenso kann die vorliegende Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Setzen eines spanlos selbstlochformenden Verbindungselementes in ein oder mehrere Bleche gelöst werden, die mit einer Induktionsspule versehen ist, die zumindest vor und/oder während des Setzvorganges in der Nähe der Stelle auf dem oder den Blechen angeordnet ist, an der das Verbindungselement gesetzt werden soll.
Bevorzugt ist es dabei, wenn die Induktionsspule konzentrisch zu der Stelle auf dem oder den Blechen angeordnet wird, an der das Verbindungselement gesetzt werden soll.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Induktionsspule eine zentrale Öffnung aufweist und während des Setzvorganges oberhalb des oder Bleche verbleibt und das Verbindungselement durch diese zentrale Öffnung der Induktionsspule hindurch gesetzt wird.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Setzen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen von vorne;
2 die Vorrichtung der 1 von der Seite;
3 das Detail A der 1; und
4 das Detail B der 1.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Setzen eines spanlos selbstlochformenden Verbindungselementes in ein oder mehrere Bleche. Die Vorrichtung 10 umfasst dabei einen Halter 12, der nach Art einer Ständerbohrmaschine einen Schrauber 14 trägt. Der Schrauber trägt an seinem Schraubwerkzeug ein Verbindungselement 16, in diesem Fall eine spanlos selbstlochformende Schraube, das heißt ein Verbindungselement 16 mit selbstlochformender Bohrspitze und Außengewinde.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel soll das Verbindungselement 16 in zwei Bleche 18, 20 gesetzt werden, die auf einer Auflage 22 mit einer Ausnehmung 24 unter der Stelle, an der das Verbindungselement 16 gesetzt werden soll, angeordnet werden.
Erfindungsgemäß ist hier eine kreisringförmige Induktionsspule 26 oberhalb der Ausnehmung 24 und oberhalb der beiden Bleche 18, 20 angeordnet. Die Induktionsspule 26 weist dabei eine zentrale Öffnung auf, die konzentrisch zu der Stelle angeordnet ist, an der das Verbindungselement 16 gesetzt werden soll.
Der Setzvorgang läuft erfindungsgemäß dann folgendermaßen ab:
Die Induktionsspule 26 wird hinreichend lange mit einem Wechselstrom geeigneter Frequenz und Spannung beaufschlagt, sodass der Bereich der Bleche 18, 20 unter der Induktionsspule 26 und damit oberhalb der Ausnehmung 24 hinreichend erhitzt wird.
Sodann wird das spanlos selbstlochbohrende Verbindungselement 16 wie beim Setzen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen aus dem Stand der Technik bekannt an der jetzt erfindungsgemäß erhitzten Stelle in die beiden Bleche 18, 20 gesetzt.
Die Ausnehmung 24 stellt dabei einerseits den Raum zur Verfügung, der den Teil des Verbindungselementes 16 aufnimmt, der nach dem Setzen unten aus den Blechen 18, 20 heraus- und übersteht und verhindert gleichzeitig eine Wärmeabführung beziehungsweise Kühlung der Bleche 18, 20 über die Auflage 22.
Erfindungsgemäß können nun auch Bleche 18, 20 aus wesentlich härteren Stahlsorten mit spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen verbunden beziehungsweise bestückt werden.
Anstelle des hier dargestellten Ausführungsbeispiels des Setzens des Verbindungselementes 16 in zwei Bleche 18, 20 kann das Verbindungselement erfindungsgemäß auch lediglich in ein einzelnes Blech oder in drei oder mehr Bleche gesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19634417 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Setzen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen (16) wie Schrauben oder Blindnieten in ein oder mehrere Bleche (18, 20), wobei das oder die Bleche (18, 20) kurz vor Beginn des Setzvorganges durch elektrische Energie erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung über eine Induktionsspule (26) erfolgt, die in der Nähe einer Stelle auf dem oder den Blechen (18, 20) angeordnet wird, an der das Verbindungselement (16) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (26) konzentrisch zu der Stelle auf dem oder den Blechen (18, 20) angeordnet wird, an der das Verbindungselement (16) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (26) eine zentrale Öffnung aufweist und während des Setzvorganges oberhalb des oder der Bleche (18, 20) verbleibt, und das Verbindungselement (16) durch diese zentrale Öffnung der Induktionsspule (26) hindurch gesetzt wird.
Vorrichtung (10) zum Setzen eines spanlos selbstlochformenden Verbindungselementes (16) in ein oder mehrere Bleche (18, 20), dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Induktionsspule (26) versehen ist, die zumindest vor und/oder während des Setzvorganges in der Nähe einer Stelle auf dem oder den Blechen (18, 20) angeordnet ist, an der das Verbindungselement (16) gesetzt wird.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (26) zumindest vor und/oder während des Setzvorgangs konzentrisch zu der Stelle auf dem oder den Blechen (18, 20) angeordnet ist, an der das Verbindungselement (16) gesetzt wird.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (26) eine zentrale Öffnung aufweist und so angeordnet ist, dass das Verbindungselement (16) beim Setzvorgang durch diese Öffnung hindurchtritt.