DE102011007987A1

DE102011007987A1 - Neuartige Vorrichtung für Anwendungen an Strukturen beliebiger Geometrie zur Herstellung ursprünglicher Formen, die durch äußere Einwirkungen (Unfälle, Stein- oder Hageleinschläge, o.ä.) beschädigt wurden

Info

Publication number: DE102011007987A1
Application number: DE201110007987
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr. Mazac Karel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2011-01-04
Publication date: 2012-01-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die aus einem Aufsatzteil (1) mit einem Abrollelement und einem Griff (2) besteht, für Reparaturen an beliebigen Strukturengeometrieen, die durch äußere Einwirkungen (Unfälle, Stein- oder Hageleinschläge, o. ä.) beschädigt wurden. Der Anwendungsschwerpunkt liegt bei Reparaturen von Fahrzeugkarosserieen gemäß Merkmale im Oberbegriff der Patentansprüche 1 oder 2. Mittels dieser Erfindung wird die Qualität der Reparaturen erhöht bei gleichzeitiger enormer Zeiteinsparung.

Description

Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2010 026 137.8 , eingereicht am 5. Juli 2010, die in vollem Umfang durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen wird.
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie – weiter als Strukturen bezeichnet –, wie flächige, kantige oder gebogene Strukturen, mit dem Schwerpunkt hinsichtlich Karosserieteilen bei Fahrzeugreparaturen oder in Fahrzeugfertigung gemäß Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei solcher Beschädigungen handelt es sich um konkave Verformungen einer ursprünglich glatten Struktur. Der zeitliche Aufwand und damit auch die Kosten für Instandsetzung sind nach dem heutigen Stand der Technik insbesondere bei Fahrzeugen erheblich.
Aus einer Reihe von Veröffentlichungen als auch aus der Praxis sind mehrere Techniken bekannt, die sich mit dieser Problematik auseinander gesetzt haben. Alle bekannten Verfahren haben eins gemeinsam: Der Zeit- und der Kraftaufwand sind sehr hoch alle sind nur eingeschränkt in der Lage bei solchen konkaven Beschädigungen die ursprüngliche Form wieder herzustellen.
Es existiert eine Reihe von verschiedensten Zugelementen, die durch Kleben, Schweißen oder Durchbohren befestigt werden. In den meisten Fällen kommt es dabei zu Lackbeschädigung, einige Verfahren nehmen sogar eine Beschädigung der ursprünglichen Werkstoffstruktur in Kauf.
Ebenso existiert eine Reihe von Hebelvorrichtungen (auch Druckvorrichtungen genannt) bei denen sich um stumpfe nicht dreh- oder schwenkbare Elemente, wie z. B. starre Hebeleisen handelt, mit denen durch Drücken, Ziehen und Schieben die beschädigten Strukturen punktuell oder teilweise auch linienförmig rückverformt werden können.
Die Hebelvorrichtung ist dabei entweder als zweiteilige Kompaktvorrichtung aufgebaut (1), wobei der Kontaktpunkt als eine abgerundete Spitze ausgestaltet ist oder als mehrteilige Vorrichtung, bei der am Hebelende ein zweites auswechselbares und in bezug auf den Hebel kippbares Teil (2) aufgesteckt oder aufgeschraubt wird.
Solche Werkzeuge besitzen bei der Anwendung etliche Nachteile. Oft kommt es zu Beschädigung der Lackierung und des Weiteren kann weder bei der spitzigen noch bei den in sich kippbaren Vorrichtungen eine glatte Struktur erreicht werden. Dies erfordert eine zeitaufwendige Nacharbeit und oft eine Wiederholung des Ausbeulvorgangs. Darüber hinaus kann die hier notwendige manuelle Bewegung ohne Änderung der Werkerposition nur in einer Richtung erfolgen, was die Arbeiten aufgrund der sich ständig ändernder Zugänglichkeit weiter erschwert. Solche Vorrichtungen werden aus Metall oder teilweise aus verschiedenen Kunststoffen gefertigt um mögliche Strukturbeschädigungen in Grenzen zu halten. Die durch diese Vorgehensweise entstandene Gleitreibung verlangt nach viel Kraft, was die Arbeiten erschwert und außerdem enorm zeitaufwendig macht.
Ein weiterer Nachteil dieser punktuellen Vorgehensweise liegt darin, dass die durch den Einschlag veränderte Werkstoffstruktur am Übergang zwischen den unbeschädigten und den verformten Bereichen unbeeinflusst bleibt mit der Folge, dass bei einer nachfolgenden Erwärmung (auch nur bei starker Sonneneinstrahlung) leichte Unebenheiten wieder zum Erschein kommen können.
Die hier vorgeschlagenen erfindungsgemäße konstruktive Neuheiten zielen in erster Reihe auf unter (006) bzw. unter (007) beschriebene Druckvorrichtungen. Sie befassen sich mit Neugestaltung an sich bekannter mechanischen Handvorrichtungen (umgangssprachlich auch als Druckeisen bezeichnet), die in der Regel als symmetrische oder asymmetrische zweiarmige Hebel zum Einsatz kommen. Die Anwendung dieser Vorrichtungen sieht vor, dass der Druckpunkt an der beschädigten Stelle innen eingesetzt wird und die Ausbeulkraft in Gegenrichtung der ursprünglichen Verformungskraft unter der Anwendung einer manuellen linearen Bewegung ausgeübt wird.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine vielseitig anwendbare Vorrichtung zum Ausbeulen von beliebigen Strukturen zur Verfügung zu stellen, die bei allen im Karosseriebau gängigen Werkstoffen angewendet werden kann. Sie soll einfach in Handhabung und kostengünstig in der Herstellung sein. Darüber hinaus soll der Arbeitsvorgang erleichtert und beschleunigt werden, was eine erhebliche Kostensenkung nach sich zieht.
Indem der Hebel und der Griff in ihrer allgemeinen Ausführung bekannt sind, sind das Aufsatzteil und die komplexe Werkzeuggestaltung die eigentlichen Gegenstände dieser Anmeldung.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie durch die Merkmale der Hauptansprüche 1 und 2 definiert ist. Sie besteht aus einem Hebel mit Griff oder nur einem Griff und einem in bezug auf den Hebel starren aber in sich beweglichen Aufsatzteil, der aufgesteckt oder aufgeschraubt werden kann.
Die Vorrichtung ist in den Zeichnungen beispielweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
1 herkömmliche Ausführung einer Ausbeulvorrichtung
(1) Aufsatzteil, (2) Verbindungsstück, (3) Griff
2 kippbare Ausführung einer Ausbeulvorrichtung
(1) Aufsatzteil, (2) Verbindungsstück, (3) Griff
3 erfindungsgemäße Darstellung des austauschbaren Rollaufsatzes
(a) Aufsatzteil verpresst – (1) Element, (2) Deckel, (3) Aufnahme
(b) Aufsatzteil verschraubt – (1) Element, (2) Deckel, (3) Aufnahme, (4) Zwischenstück
4 einige Formbeispiele von abrollbaren Elementen
(1) Kugel, (2) Zylinder, (3) Ellipse, (4) Teilellipse, (5) Doppelkegelform
5 erfindungsgemäße Darstellung der Ausbeulvorrichtung ohne Verbindungsstück – (1) Aufsatzteil komplett, (2) Griff
6 Integration einer Induktionsspule im Bereich des Aufsatzteils mit einer Starttaste im Griff – (1) Aufsatzteil komplett, (2) Griff, (3) Starttaste, (4) Induktionsspule
Der Hauptgedanke dieser Erfindung liegt darin, dass die uneffektive und kraftaufwendige Gleitreibung im Bereich der Auflagefläche in eine Rollreibung umgewandelt wird. Diese wird durch den Einsatz von Kugel- oder Walzelementen erreicht, wobei prinzipiell auch alle Abwandlungen dieser Formen möglich sind, wie z. B. symmetrische und asymmetrische konische oder elliptische Elemente. Es sind zwar auch Teilformen denkbar, diese schränken allerdings die Abrollbarkeit u. U. stark ein. Besondere Vorteile werden durch die Kugelelemente erreicht, da diese in allen Richtungen unendlich abgerollt werden können. Das Ergebnis ist, dass die Beschädigungen nicht nur nach außen gedrückt sondern regelrecht ausgebügelt werden. Der notwendige Kraftaufwand wir erheblich herabgesetzt, da der Reibungskoeffizient bei Rollreibung unvergleichbar niedriger liegt als es bei der Gleitreibung der Fall ist. Außerdem wird der Zeitaufwand radikal herabgesetzt.
Das Aufsatzteil ist modular ausgeführt und setzt sich z. B. gemäß 3a aus drei Einzelteilen plus Abrollelement zusammen: (1) – Aufnahme, (2) – Zwischenstück, (3) – Deckel, (4) – Abrollelement. Die Aufnahme ist universell, das Zwischenstück und der Deckel werden immer passend zur Abrollelementgröße ausgewählt. Dadurch wird eine höhere Flexibilität bzw. eine bessere Abstimmung der Vorrichtung auf die individuelle Form und/oder Größe der Beschädigung erreicht. Die Einzelteile können dann als Austauschelemente zusammen verschraubt werden. Diese Ausführung erlangt besondere Wichtigkeit bei Ausführungen unter Anwendung der induktiven Erwärmung.
Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführung wird auch das Zwischenstück verzichtet und die Verbindung zwischen der Aufnahme und dem Deckel wird als Pressverbindung ausgeführt – 3b.
Der weitere Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass der Werkstoff des Abrollelementes in Abhängigkeit von der beschädigten Struktur beliebig variiert werden kann – vom gehärteten Stahl über Aluminium bis zu einem relativ weichen Kunststoff – was sich bei Arbeiten an Al- oder CFK- oder Kunststoff-Karosserien als besonders vorteilhaft erweisen wird.
Insbesondere bei größeren Beschädigungen, die bis dato nur unter der Verwendung von aufwendigen Zugkonstruktionen repariert werden konnten, wird die neue Vorrichtung erhebliche Kosteneinsparungen bringen. Es ist nicht auszuschließen, dass hier entstandenes neues Bügel-Verfahren auch direkt in der Fahrzeugfertigung seien Platz finden wird.
Um die Reparaturarbeiten weiter zu beschleunigen und zu erleichtern empfiehlt es sich mit zusätzlicher Wärmeenergie zu arbeiten. Diese Energie kann vor oder während der Reparaturarbeiten an die besagte Stelle zugefügt werden. Es werden damit mehrere Effekte erzielt. Auch bei Temperaturen, die unter der Lackbeschädigungsgrenze liegen, wird die Werkstofffestigkeit vorübergehen herabgesetzt, die dann zusammen mit der hier entstandenen thermischen Dehnung die Kraft- und Zeitaufwendung erheblich herabsetzen. Darüber hinaus werden die inneren Spannungen an Randbereichen der ursprünglichen Verformung, die durch den Einschlag entstanden sind, ebenso herabgesetzt. Die Erwärmung – z. B. durch elektromagnetische Induktion, wie in DE 10 2008 006 830 B3 bereits dargestellt, kann entweder von außen oder von innen erfolgen.
Wird die Erwärmung von innen zugefügt, ergibt sich ein weiteres erfindungsgemäßes vorteilhaftes Merkmal dieser neuen Anordnung. Es kann nämlich im Aufsatzbereich eine Induktionsspule integriert werden. Das Einschalten der Induktionsspule erfolgt vorteilhaft impulsartig. Die für die arbeitsbedingte Erwärmung installierte Leistung ist verhältnismäßig niedrig und erreicht kaum 20 W/cm². Abhängig von Werkstoffkombination des erfindungsgemäßen Aufsatzes können der komplette Aufsatz mit der flächigen Struktur oder nur das Abrollelement mit der flächigen Struktur oder nur die flächige Struktur erwärmt werden.
Aufgrund der relativ niedriger Leistung sind die hier entstandenen elektromagnetische Kräfte – attraktiv oder repulsiv – nur von untergeordneter Bedeutung. Bei Reparaturen an ferromagnetischen Strukturen entsteht zwar eine Anziehungskraft die das Werkzeug leichter macht, bei nicht ferromagnetischen Strukturen entsteht eine repulsive Kraft, die nach außen gerichtet ist und das Ausdrücken der Beschädigung erleichtert.
Um die Erwärmung bzw. die elektromagnetische Kraft zu steuern befindet sich im Steuerkreis eine externe Starttaste – beispielsweise im Griff der Hebelvorrichtung oder als Fußschalter ausgeführt. Bei gedrückter Taste wird die Induktionsspule mit Wechselstrom beaufschlagt. Die Frequenz des Wechselstromes richtet sich nach physikalischen Eigenschaften der Struktur und räumlichen Gegebenheiten. Sie liegt in Optimum zwischen 5 kHz und 50 kHz, wobei auch niedrigere oder höhere Frequenzen nicht auszuschließen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010026137 [0001]
DE 102008006830 B3 [0026]

Claims

Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie mit dem Haupteinsatz in der Kraftfahrzeugindustrie bei Instandsetzung oder in Fertigung, die mit einem Griff, einem Aufsatzteil und eventuell mit einem Hebel ausgestattet ist dadurch gekennzeichnet, dass das Aufsatzteil ein Abrollelement als Kontaktelement zu der beschädigten Struktur beinhaltet.
Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie mit dem Haupteinsatz in der Kraftfahrzeugindustrie bei Instandsetzung oder in Fertigung, die mit einem Griff, einem Aufsatzteil mit eventuell einem Hebel ausgestattet ist dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Aufsatzteils eine Induktionsspule integriert ist.
Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie gemäß Patentansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung modular aufgebaut und verschraubt oder verpresst ist.
Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie gemäß Patentansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatzteil direkt am Griff montiert wird.
Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie gemäß eines der vorangehenden Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Abrollelement die Form einer Kugel annimmt.
Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie gemäß eines der vorangehenden Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Abrollelement die Form einer Walze annimmt.
Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie gemäß eines der vorangehenden Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Abrollelement eine beliebige abrollbare Form annimmt.
Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie gemäß eines der vorangehenden Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Form und die Größe der Abrollelemente der Form und der Größe der Beschädigungen angepasst wird.
Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie gemäß eines der vorangehenden Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Abrollelemente aus beliebigen geeigneten Werkstoffen hergestellt werden.
Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie gemäß Patentanspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule an einen mittelfrequenten Generator angeschlossen wird.
Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie gemäß Patentanspruch 2 oder einem der vorangehenden Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Stromfluss durch die Induktionsspule durch ein externes Startsignal eingeleitet wird.
Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie gemäß Patentanspruch 2 oder einem der vorangehenden Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung partiell erfolgt.
Vorrichtung zum Ausbeulen von beschädigten Strukturen beliebiger Geometrie gemäß Patentanspruch 2 oder einem der vorangehenden Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Starttaste In dem Vorrichtungsgriff eingebaut ist.