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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Verbinden eines Bandendes eines ersten Metallbandes mit dem Bandanfang eines zweiten Metallbandes, insbesondere in einer Bandbehandlungsanlage bzw. Bandprozesslinie, wobei das Bandende und der Bandanfang unter Bildung einer Überlappung übereinander positioniert und im Bereich der Überlappung an mehreren Verbindungspunkten miteinander verbunden werden.
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In Bandbehandlungsanlagen, welche auch als Bandprozesslinien bezeichnet werden, werden in der Regel zu Bunden (Coils) aufgewickelte Bänder im Einlaufteil abgewickelt, durchlaufen dann eine oder mehrere Behandlungsstationen und werden im Auslaufteil gegebenenfalls wieder aufgewickelt oder alternativ auch zu Tafeln geschnitten. Damit die Bänder nicht stets neu eingefädelt werden müssen, wird der Bandanfang eines neuen Bundes mit dem Bandende des letzten Bundes verbunden.
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Aus der Praxis ist es bekannt, die Metallbänder durch Schweißverbindungen miteinander zu verbinden, indem Bandende und Bandanfang an mehreren Schweißpunkten miteinander verschweißt werden. Bei verschiedenen Metallbandtypen und insbesondere Metallbändern aus Aluminiumlegierungen bereiten Schweißverbindungen in der Praxis häufig Schwierigkeiten. So bereitet beispielsweise das Widerstandspunktschweißen bei Aluminiumlegierungen das Problem der Spritzerbildung. Es besteht ferner die Gefahr des Anklebens der Elektrode am Band und aufgrund des Nebenschlusses sind Mindestabstände zwischen zwei benachbarten Schweißpunkten erforderlich. Einige Legierungen sind mittels Widerstandspunktschweißen überhaupt nicht schweißbar. Ähnliches gilt für das Rollnahtschweißen, welches bei Aluminiumlegierungen ebenfalls das Problem der Spritzerbildung aufweist und im Übrigen eine geringe Nahtqualität besitzt. Auch bei Rührreibschweißen ergeben sich schlechte Nahtqualitäten, insbesondere bei geringen Banddicken.
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Aus diesem Grunde wurde bereits vorgeschlagen, die Verbindungspunkte als Schweißpunkte durch Reibpunktschweißen zu setzen. Ein solches Verfahren lässt sich universell für verschiedene Metalllegierungen und insbesondere Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen einsetzen, und zwar insbesondere ohne störende Gratbildung (vergleiche
EP 2 202 025 A1 ). Das Reibpunktschweißen kann gegebenenfalls beim Verschweißen lackierter Bänder Probleme bereiten. Außerdem sind z. B. beim Schweißen von Aluminium an Stahl die Standzeiten der Werkzeuge nicht optimal.
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Alternativ zum Schweißen wird in der Praxis häufig auch auf Stanzverbindungen zurückgegriffen, welche auch als Stitchen bezeichnet werden und in der Regel bis zu einer Banddicke von ca. 6 mm einsetzbar sind. Problematisch ist dabei häufig die Tatsache, dass im Zuge des Stanzens durch die Schneidspalte der Stanzwerkzeuge bedingte Grate oder noch lose bzw. noch leicht mit den Bändern verbundene Flitterpartikel entstehen. Während die Bänder eine Bandprozesslinie durchlaufen und dabei Prozesslinienrollen umlaufen, können Grate oder Flitterpartikel abbrechen und an den Prozesslinienrollen haften bleiben, insbesondere dann, wenn es sich um kunststoffbeschichtete Rollen handelt. Um dieses zu verhindern, wurde auch vorgeschlagen, Stanzverbindungen mittels Klebeband abzukleben (vergleiche z. B.
DE 10 2005 037 182 A1 ).
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Im Übrigen werden in der Praxis auch Klebeverbindungen eingesetzt, jedoch in der Regel lediglich bis zu einer Banddicke von maximal 1 mm. Bei größeren Banddicken besteht die Gefahr, dass die Klebenaht in der Bandbehandlungslinie beim Überlaufen von Rollen wegen der Biegesteifigkeit der Bänder aufgeschält wird.
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Insgesamt besteht das Bedürfnis, ein alternatives bzw. verbessertes Verfahren zum Verbinden von Metallbändern zu schaffen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden von Metallbändern bzw. Bandanfang/Bandende von Metallbändern, insbesondere in einer Bandbehandlungsanlage, der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches universell für verschiedene Metalllegierungen und insbesondere Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen einsetzbar ist und auch ohne störende Gratbildung realisiert werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum Verbinden eines Bandendes eines ersten Metallbandes mit dem Bandanfang eines zweiten Metallbandes, dass die Verbindungspunkte mittels Durchsetzfügen erzeugt werden. Das Durchsetzfügen, das auch als Clinchen bezeichnet wird, ist ein Verfahren zum Verbinden von Metallbändern/Blechen ohne die Verwendung eines Zusatzwerkstoffes. Ein Durchsetzfügewerkzeug (Clinchwerkzeug) besteht in der Regel aus einem Stempel und einer Matrize. Die zu verbindenden Bänder werden durch den Stempel ähnlich wie beim Tiefziehen unter plastischer Deformation in bzw. gegen die Matrize gedrückt. Die Bänder werden dabei ohne den Einsatz von Nieten formschlüssig (und kraftschlüssig) miteinander verbunden. Durch Ausgestaltung von Matrize und Stempel kommt es an bzw. in der Matrize zu einem Fließen der Werkstoffe in die Breite, sodass – ähnlich einer Nietverbindung – eine formschlüssige Verbindung realisiert wird, ohne dass jedoch (separate) Nieten verwendet werden. Ein solches Verfahren zum Durchsetzfügen bzw. Clinchen ist z. B. aus der
DE 10 2008 025 074 A1 bekannt.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass sich Metallbänder einfach und zuverlässig durch das Durchsetzfügen bzw. Clinchen miteinander verbinden lassen. So lassen sich Metallbänder verschiedenster Legierungen und insbesondere auch Aluminiumbänder zuverlässig miteinander verbinden. Es können Metallbänder unterschiedlicher Dicke und Festigkeit miteinander verbunden werden. Vorteilhaft ist dabei die Tatsache, dass lediglich ein Umformvorgang und kein Schneidvorgang die beiden Bänder miteinander verbindet, sodass keine Grate bzw. Flitter entstehen. Der Verwendung des an sich bekannten Durchsetzfügens im Zuge der Verbindung von Bandenden von Metallbändern, insbesondere in Bandprozesslinien, kommt folglich im Rahmen der Erfindung besondere Bedeutung zu. Es lassen sich Bandverbindungen hoher Qualität und hoher Festigkeit erzeugen, die auch den hohen Beanspruchen in Bandbehandlungsanlagen bzw. Bandprozesslinien genügen. Auch lackierte bzw. beschichtete Metallbänder lassen sich mit Hilfe des Clinchens problemlos verbinden.
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Bevorzugt werden zeitgleich mehrere quer zur Bandlaufrichtung beabstandete Verbindungspunkte unter Bildung zumindest einer sich über die Bandbreite oder nahezu die Bandbreite erstreckenden Verbindungspunktreihe erzeugt. So ist es zweckmäßig, zumindest eine Verbindungspunktreihe mit mehr als 10, vorzugsweise mehr als 20 (z. B. 30 oder mehr) über die Bandbreite verteilten Verbindungspunkten zu erzeugen. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass mit Hilfe herkömmlicher Verbindungspressvorrichtungen, die beispielsweise auch für Stanzverbindungen zum Einsatz kommen, hohe Presskräfte aufgebracht werden können, sodass die Möglichkeit besteht, zeitgleich eine hohe Zahl von Verbindungspunkten zu setzen. Dabei kann es ausreichen, Bandanfang und Bandende mit lediglich einer einzigen Verbindungspunktreihe zu verbinden. Alternativ schlägt die Erfindung vor, zeitlich mehrere in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnete Verbindungspunkte unter Bildung mehrerer in Bandlaufrichtung hintereinander angeordneter Verbindungspunktreihen zu erzeugen. Es liegt zwar grundsätzlich auch im Rahmen der Erfindung, die einzelnen Verbindungspunkte entlang der Bandbreite und/oder in Bandlaufrichtung nacheinander einzeln oder in Gruppen zu setzen. Bevorzugt wird jedoch zumindest eine Verbindungspunktreihe zeitgleich gesetzt. Besonders bevorzugt werden alle Verbindungspunktreihen zeitgleich gesetzt.
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Die Verbindungspunkte werden mit einer Verbindungspresse erzeugt. Dabei schlägt die Erfindung vor, die gesamte Bandverbindung, d. h. sämtliche Verbindungspunkte, mit maximal drei Presshüben, bevorzugt mit lediglich einem einzigen Presshub zu erzeugen. Werden beispielsweise zwei oder drei Verbindungspunktreihen gesetzt, so besteht die Möglichkeit, diese zeitlich nacheinander mit jeweils einem Presshub zu setzen. Bevorzugt werden jedoch alle Verbindungspunktreihen (z. B. zwei oder drei Verbindungspunktreihen) mit einem einzigen Presshub gesetzt.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Metallbänder unterschiedlichster Dicke verbinden. Das Verfahren kommt insgesamt in einem Dickenbereich von 0,15 mm bis 5 mm zum Einsatz. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, mit ein und demselben Clinchwerkzeug Bänder unterschiedlicher Dicke zu verbinden. Bevorzugt werden jedoch für Bänder unterschiedlicher Dicke verschiedene Clinchwerkzeuge verwendet. So kann es zweckmäßig sein, für unterschiedliche Banddicken bzw. Banddickenbereiche Clinchwerkzeuge mit unterschiedlichen Punktdurchmessern (bzw. Stempeldurchmessern) einzusetzen. Bei dünnen Bändern kann mit kleinen Punktdurchmessern gearbeitet werden, wobei dann vorzugsweise viele Verbindungspunkte gesetzt werden. Bei dicken Bändern wird bevorzugt mit großen Punktdurchmessern gearbeitet, wobei dann weniger Verbindungspunkte gesetzt werden.
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Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass es zweckmäßig ist, das Verfahren an die Bandeigenschaften und insbesondere das Material und die Banddicke anzupassen, schlägt die Erfindung in bevorzugter Weiterbildung vor, aus mehreren zur Verfügung stehenden Clinchwerkzeugen wahlweise ein für das jeweilige Band geeignetes Clinchwerkzeug auszuwählen und mit einer Werkzeugwechselvorrichtung aus einer Warteposition außerhalb der Verbindungspresse in einer Arbeitsposition innerhalb der Verbindungspresse zu überführen. Dabei besteht die Möglichkeit, die Clinchwerkzeuge während des Werkzeugwechsels quer zur Bandlaufrichtung zu verfahren bzw. zu verschieben. Bevorzugt werden die Clinchwerkzeuge während des Werkzeugwechsels jedoch parallel zur Bandlaufrichtung verfahren. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass das Clinchwerkzeug in der Regel aus Oberwerkzeug und Unterwerkzeug besteht, sodass Oberwerkzeug und Unterwerkzeug außerhalb der Bandebene parallel zur Bandebene verfahren werden können. Es besteht daher die Möglichkeit, im Zuge des Werkzeugwechsels Oberwerkzeug und Unterwerkzeug entlang der Bandlaufrichtung oberhalb der Bandebene und unterhalb der Bandebene zu verschieben, sodass der Werkzeugwechsel auch bei in der Linie befindlichem Metallband realisiert werden kann, und zwar auch dann, wenn Oberwerkzeug und Unterwerkzeug mittels seitlicher Führungen zu einem rahmenartigen Werkzeugsatz verbunden sind, denn die Führungen liegen dann außerhalb der Bandbreite.
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In einer Wechselvorrichtung können z. B. mehrere Clinchwerkzeuge zur Verfügung gestellt werden. Ergänzend besteht die Möglichkeit, zusätzlich zu einem oder mehreren Clinchwerkzeugen ein herkömmliches Stanzwerkzeug für eine Stanzverbindung zur Verfügung zu stellen, sodass die Maschine bei Bedarf auch für das Stanzen umgerüstet werden kann. Dieses bietet sich z. B. bei spröden Werkstoffen an, die sich durch das Clinchen evtl. nicht optimal verbinden lassen. Insgesamt zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren folglich durch hohe Flexibilität aus.
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Ergänzend wird optional vorgeschlagen, Bandende und Bandanfang zusätzlich zum Clinchen adhäsiv miteinander zu verbinden, z. B. miteinander zu verkleben.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Verbinden von Metallbändern mit einem Verfahren der beschriebenen Art. Eine solche Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Verbindungspresse mit Pressengestell, Pressenoberteil und Pressenunterteil, wobei am Pressenoberteil ein Oberwerkzeug mit zumindest einem Stempel (oder einer Matrize) für das Durchsetzfügen und am Pressenunterteil ein Unterwerkzeug mit zumindest einer Matrize (oder einem Stempel) für das Durchsetzfügen befestigt sind, wobei Pressenoberteil und/oder Pressenunterteil zum Aufbringen einer Presskraft mit einem oder mehreren Antrieben (gegeneinander) verfahrbar sind. So besteht die Möglichkeit, das Pressenoberteil mit dem Oberwerkzeug mit Hilfe von Antrieben gegen das feststehende Unterwerkzeug zu verfahren oder umgekehrt. Bei den Antrieben kann es sich z. B. um hydraulische Presszylinder handeln. Dabei kann insbesondere auch auf bestehende Konstruktionen von Stanzverbindungspressen zurückgegriffen werden. Es können hohe Presskräfte aufgebracht werden, sodass nicht nur einzelne Verbindungspunkte, sondern zeitgleich eine Vielzahl von Verbindungspunkten gesetzt werden können, insbesondere eine oder mehrere vollständige Verbindungspunktreihen.
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So schlägt die Erfindung vor, dass das Oberwerkzeug als Mehrfachwerkzeug mit mehreren über die Bandbreite verteilten Stempeln (oder Matrizen) und das Unterwerkzeug als Mehrfachwerkzeug mit mehreren über die Bandbreite verteilten Matrizen (oder Stempeln) ausgebildet ist. Oberwerkzeug und Unterwerkzeug können bevorzugt über die Bandbreite verteilt mehr als 10 Stempel bzw. Matrizen, vorzugsweise mehr als 20 (z. B. 30 oder mehr) Stempel oder Matrizen aufweisen. Sofern – wie im Folgenden noch erläutert – matrizenlos, das heißt mit einer konturlosen flachen Matrize gearbeitet wird, kann für eine Vielzahl von Stempeln gegebenenfalls auch eine gemeinsame Gegenfläche realisiert sein.
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Oberwerkzeug und Unterwerkzeug bilden folglich ein Clinchwerkzeug bzw. einen Werkzeugsatz, wobei Oberwerkzeug oder Unterwerkzeug bevorzugt über Führungen, z. B. über Führungssäulen miteinander verbunden sein können. Diese Führungen, z. B. Führungssäulen sind im montierten Zustand des Werkzeuges in der Verbindungspresse außerhalb der Bandbreite angeordnet.
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Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass sich das Verfahren auf einfache Weise an unterschiedliche Bänder und insbesondere Banddicken anpassen lassen soll, ist besonders bevorzugt eine Werkzeugwechselvorrichtung mit mehreren Oberwerkzeugen und mehreren Unterwerkzeugen (und folglich mehreren Werkzeugsätzen) vorgesehen, welche wahlweise aus einer Arbeitsposition innerhalb der Presse in eine Warteposition außerhalb der Presse überführbar sind und umgekehrt.
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Einer ersten, bevorzugten Ausführungsform werden die Oberwerkzeuge und Unterwerkzeuge mit der Werkzeugwechselvorrichtung parallel zur Bandlaufrichtung aus der Arbeitsposition in die Warteposition überführt und umgekehrt. Dazu können Antriebe, z. B. hydraulische Wechselantriebe bzw. Wechselzylinder auf die Werkzeuge arbeiten. Diese Variante mit paralleler Austauschrichtung hat den Vorteil, dass die Werkzeuge auch dann gewechselt werden können, wenn sich das Metallband in der Maschine und folglich in der Verbindungspresse befindet, denn das Oberwerkzeug befindet sich oberhalb der Bandebene und das Unterwerkzeug befindet sich unterhalb der Bandebene, sodass sich die Werkzeuge auch austauschen lassen, wenn die Werkzeuge rahmenartig über Führungssäulen miteinander verbunden sind. Alternativ können die Oberwerkzeuge und Unterwerkzeuge mit der Werkzeugwechselvorrichtung aber auch quer zur Bandlaufrichtung aus der Warteposition in die Arbeitsposition überführt werden und umgekehrt. Die Werkzeugwechselvorrichtung weist dann vorzugsweise zumindest einen neben der Presse angeordneten Wechseltisch mit den Werkzeugen auf. Auf dem Wechseltisch sind die mehreren Werkzeuge in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnet. Der Wechseltisch verfährt dann (parallel zur Bandlaufrichtung) z. B. um eine Position und ein neues Werkzeug wird (quer zur Bandlaufrichtung) in den Pressenrahmen hineingeschoben. Sofern Oberwerkzeug und Unterwerkzeug über Führungssäulen miteinander verbunden sind, ist es erforderlich, den Austausch dann vorzunehmen, wenn sich kein Metallband in der Maschine befindet.
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Mit Hilfe der Werkzeugwechselvorrichtung besteht die Möglichkeit, mehrere Clinchwerkzeuge bzw. Werkzeugsätze zur Verfügung zu stellen, sodass eine einfache Anpassung der Maschine an die jeweiligen Gegebenheiten, insbesondere an unterschiedliche Banddicken erfolgen kann. Ergänzend besteht die Möglichkeit, die Werkzeugwechselvorrichtung mit einem zusätzlichen (herkömmlichen) Stanzwerkzeug auszurüsten, sodass sich die Maschine im Bedarfsfall auch in eine Stanzvorrichtung umrüsten lässt.
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Wie bereits erläutert weisen die Werkzeuge für das Clinchen in der Regel Stempel einerseits und Matrize andererseits auf. Bei der Matrize kann es sich z. B. um eine konturierte bzw. profilierte Matrize handeln, die an die Stempelform angepasst sein kann. Matrize meint im Rahmen der Erfindung aber auch eine nicht konturierte, flache Matrize und folglich ein flaches Gegenwerkzeug, so dass auch gleichsam "matrizenlose" Clinchverfahren umfasst werden.
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In einer optionalen Ausgestaltung der Erfindung werden die Bänder durch temperiertes Clinchen miteinander verbunden. Dann ist vorgesehen, dass die zu verbindenden Metallbänder vor und/oder während des Verbindens erwärmt werden. Dazu besteht die Möglichkeit, die Bänder selbst mit geeigneten Temperiervorrichtungen vorzuwärmen und dann zu clinchen. Alternativ oder ergänzend kann die Temperierung auch über die Clinchwerkzeuge selbst erfolgen. Dazu besteht die Möglichkeit, Oberwerkzeug und/oder Unterwerkzeug zu erwärmen, so dass das Band dann unter Kontaktdruck erwärmt wird und danach umgeformt wird. Dazu kann es zweckmäßig sein, mit einer nicht konturierten Matrize bzw. einem nicht konturierten Gegenwerkzeug zu arbeiten, wobei Gegenwerkzeug und/oder Stempel beheizbar sind. Bei einer Erwärmung der Bänder über eines oder beide Werkzeuge, kann es zweckmäßig sein, die Bänder vor dem Clinchen bzw. Pressen mit geeigneten Mitteln, z. B. einer Klemmeinrichtung oder dergleichen gegeneinander zu drücken. So besteht die Möglichkeit, die Bänder mit einem Niederhalter gegen die (beheizte) Gegenfläche zu drücken, so dass es zur Erwärmung des Verbindungsbereiches kommt. Anschließend erfolgt dann das Clinchen mit Hilfe des Stempels. Ein Kontaktdruck während des Heizens kann aber auch mit den Werkzeugen bzw. Stempeln selbst erfolgen. In der (ersten) Heizphase erfolgt dann lediglich eine Fixierung der Bänder und dabei das Erwärmen und in einer (zweiten) Clinchphase dann das verbinden.
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Beim temperierten Clinchen ist es zweckmäßig, wenn das bewegliche Werkzeug, z. B. das Oberwerkzeug positionsgeregelt anstellbar ist, und zwar insbesondere dann, wenn der Stempel in einer Heizphase für die Kontaktvorwärmung auf dem Band positioniert werden muss. Im Falle einer Kontaktvorwärmung mit Hilfe des Werkzeuges ist es außerdem zweckmäßig, wenn der Kontaktdruck (während des Heizens) bandabhängig einstellbar ist.
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Durch das Temperieren (Erwärmen) der Metallbänder wird deren Umformbarkeit bzw. deren Umformvermögen erhöht, so dass der Verbindungsprozess optimiert werden kann. Dieses ist insbesondere bei der Verbindung spröder Materialien vorteilhaft, da sich die Umformbarkeit spröder Materialien durch Temperierung verbessern lässt. Insgesamt kann das Temperieren bei bestimmten Werkstoffen oder Werkstoffkombinationen vorteilhaft sein. Rissbildungen können vermieden werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellen. Es zeigen
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1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in einem Vertikalschnitt,
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2 eine vereinfachte Ansicht auf den Gegenstand nach 1 in Richtung X,
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3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung ein einem Vertikalschnitt,
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4 den Gegenstand nach 3 in einer Seitenansicht und
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5 eine vereinfachte Ansicht auf den Gegenstand nach 4 in Richtung Y.
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Die Figuren zeigen eine Vorrichtung zum Verbinden von Metallbändern, nämlich zum Verbinden eines Bandendes eines ersten Metallbandes mit dem Bandanfang eines zweiten Metallbandes. Eine solche Vorrichtung wird vorzugsweise in eine Bandbehandlungsanlage (Bandprozesslinie) integriert, z. B. in den Einlaufbereich einer solchen Bandprozesslinie. Dort werden aufgewickelte Metallbänder im Einlaufteil abgewickelt, durchlaufen dann verschiedene Behandlungsstationen und werden im Auslaufteil wieder aufgewickelt oder in sonstiger Weise weiterverarbeitet. Damit die Metallbänder nicht stets neu eingefädelt werden müssen, wird der Bandanfang eines neuen Bundes mit dem Bandende des letzten Bundes verbunden. Dazu werden Bandanfang und Bandende unter Bildung einer Überlappung übereinander positioniert und im Bereich der Überlappung an mehreren Verbindungspunkten miteinander verbunden. Solche Verbindungsverfahren sind grundsätzlich bekannt. Die Metallbänder sind in den Figuren nicht dargestellt, lediglich die Bandebene E ist angedeutet.
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Erfindungsgemäß werden die Verbindungspunkte mittels Durchsetzfügen (Clinchen) erzeugt. Dazu weist die Vorrichtung eine Verbindungspresse 2 mit Pressengestell 3, Pressenoberteil 4 und Pressenunterteil 5 auf. Die Bandlaufrichtung B ist in 4 angedeutet, in 1 und 3 steht sie senkrecht zur Zeichenebene. An dem Pressenoberteil 4 ist ein Oberwerkzeug 6 mit mehreren Stempeln 8 für das Clinchen befestigt. Am Pressenunterteil 5 ist ein Unterwerkzeug 7 mit mehreren Matrizen für das Clinchen befestigt. Oberwerkzeug 6 mit Stempeln 8 und Unterwerkzeug 7 mit Matrizen 9 bilden einen Werkzeugsatz 10a, b, c. Oberwerkzeug 6 und Unterwerkzeug 7 sind jeweils als Mehrfachwerkzeuge mit jeweils mehreren über die Bandbreite verteilten Stempel 8 und Matrizen 9 ausgebildet. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Pressenoberteil 4 zum Aufbringen der Presskraft mit den Antrieben 11 gegen das fest stehende Pressenunterteil 5 verfahrbar. Die Antriebe 11 sind in den Ausführungsbeispielen als hydraulische Presszylinder 11 ausgebildet, welche mit ihren Kolben an das verfahrbare Pressenoberteil 4 angeschlossen sind und sich an dem festen Oberholm des Pressengestells 3 abstützen. Die 1 und 3 zeigen die Presse 2 in geteilter Darstellung jeweils in einer Hälfte geschlossen und in der anderen Hälfte geöffnet. Das Pressenoberteil 4 ist am Pressengestell 3 an Führungen 15 geführt.
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Die dargestellten Ausführungsformen sind jeweils mit einer Werkzeugwechselvorrichtung 12 ausgerüstet, welche mehrere Werkzeugsätze 10a, b, c, jeweils bestehend aus Oberwerkzeug 6 und Unterwerkzeug 7, zur Verfügung stellen. Mit Hilfe dieser Werkzeugwechselvorrichtung 12 lassen sich die einzelnen Werkzeugsätze 10a, b, c wahlweise aus einer Arbeitsposition innerhalb der Presse in eine Warteposition außerhalb der Presse überführen und umgekehrt. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, die Werkzeuge auszutauschen und die Vorrichtung an die gewünschten Gegebenheiten, z. B. an die jeweilige Banddicke anzupassen. Denn bevorzugt werden für das Verbinden bestimmter Banddicken unterschiedliche Werkzeuge eingesetzt.
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Die 1 und 2 einerseits und die 3 bis 5 andererseits zeigen zwei Ausführungsformen mit unterschiedlich ausgestalteten Werkzeugwechselvorrichtungen 12.
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In den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Werkzeuge 6, 7 mit der Werkzeugwechselvorrichtung 12 quer zur Bandlaufrichtung B aus der Arbeitsposition in die Warteposition überführt werden. Dazu ist die Werkzeugwechselvorrichtung 12 bei dieser Ausführungsform seitlich neben der Presse 2 angeordnet. Sie weist einen Wechseltisch 14 mit mehreren entlang der Bandlaufrichtung B hintereinander angeordneten Werkzeugsätzen 10a, b, c auf. Soll das sich in der Verbindungspresse 2 befindliche Werkzeug ausgetauscht werden, so wird es quer zur Bandlaufrichtung B aus der Presse heraus auf den Wechseltisch 14 gezogen (oder geschoben). Der Wechseltisch 14 verfährt dann parallel zur Bandlaufrichtung, z. B. um eine Position, sodass dann ein anderes Werkzeug quer zur Bandlaufrichtung B in die Presse 2 hineingeschoben (oder hineingezogen) werden kann. In der vereinfachten Draufsicht in 2 ist erkennbar, dass bei der dargestellten Ausführungsform in der Werkzeugwechselvorrichtung 12 vier verschiedene Werkzeuge bzw. Werkzeugsätze 10a, b, c, 10' angeordnet sind. Es sind drei Werkzeugsätze 10a, b, c für das Clinchen vorgesehen, mit denen eine, zwei oder drei Verbindungspunktreihen gesetzt werden können. Das erste Werkzeug 10a weist folglich eine Reihe von Stempeln und Matrizen auf, während der zweite Werkzeugsatz 10b zwei in Bandlaufrichtung B hintereinander angeordnete Reihen von Stempeln und Matrizen aufweist und der dritte Werkzeugsatz 10c drei in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnete Reihen von Stempeln und Matrizen aufweist, sodass wahlweise mit einem einzige Pressenhub ein, zwei oder drei Verbindungspunktreihen gesetzt werden können, je nachdem welches Werkzeug 10a, b, c in der Presse 2 angeordnet ist. Ergänzend ist ein zusätzlicher Werkzeugsatz 10' vorgesehen, der als Stanzwerkzeug 10' ausgebildet ist, sodass sich die Presse auch einfach für eine Stanzverbindung umrüsten lässt. Es wird deutlich, dass z. B. für unterschiedliche Banddicken bzw. Banddickenbereiche verschiedene Werkzeugsätze eingesetzt werden können, wobei die einzelnen Werkzeugsätze 10a, b, c in der Regel unterschiedliche Punktdurchmesser bzw. Stempeldurchmesser aufweisen. Für dünne Bänder werden in der Regel kleine Punktdurchmesser verwendet, wobei dann verhältnismäßig viele Verbindungspunkte gesetzt werden. Für dicke Bänder werden große Punktdurchmesser verwendet, wobei dann in der Regel weniger Punkte gesetzt werden.
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Dabei ist erkennbar, dass Oberwerkzeug 6 und Unterwerkzeug 7 unter Bildung des Werkzeugsatzes 10a, b, c über Führungen 13 miteinander verbunden sind. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um Führungssäulen 13, die gewährleisten, dass Oberwerkzeug 6 und Unterwerkzeug 7 mit Stempeln und Matrizen einwandfrei in der gewünschten Position zusammengefahren werden. Dabei weist jeder Werkzeugsatz insgesamt vier an den Ecken angeordnete Führungssäulen 13 auf. Dieses gilt gleichermaßen für die Ausführungsform nach 1 und 2 wie für die Ausführungsform nach 3 und 4.
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Während die Werkzeugsätze 10a, b, c bzw. 10' bei der Ausführungsform nach 1 und 2 quer zur Bandlaufrichtung B ausgewechselt werden, zeigen die 3 bis 5 eine zweite Ausführungsform, bei welcher die Werkzeugsätze 10a, b, c bzw. 10' entlang der Bandlaufrichtung B zum Austausch verfahren werden. Die einzelnen Werkzeugsätze sind wiederum in Bandlaufrichtung B hintereinander angeordnet, diesmal jedoch nicht seitlich versetzt zur Verbindungspresse 2, sondern entlang der Bandlaufrichtung versetzt zur Verbindungspresse 2. Dennoch wird der Durchlauf des Metallbandes nicht gestört, da die Oberwerkzeuge 6 stets oberhalb des Metallbandes bzw. der Bandebene E und die Unterwerkzeuge 7 stets unterhalb des Metallbandes angeordnet sind und da die Führungssäulen 13 stets außerhalb des Bandbereiches angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform lässt sich der Werkzeugsatz auch dann auswechseln, wenn sich das Band in der Maschine befindet. 4 zeigt eine Ansicht, bei der beispielhaft das Stanzwerkzeug 10' in der Maschine angeordnet ist.
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Um die Werkzeugsätze 10a, b, c, 10' austauschen zu können, sind in der Regel Wechselantriebe vorgesehen, z. B. hydraulische Antriebe, die in den Figuren nicht im Detail dargestellt sind.
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Die in den 2 und 5 angedeuteten Werkzeuge zeigen, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeitgleich eine Vielzahl quer zur Bandlaufrichtung B beabstandete Verbindungspunkte unter Bildung zumindest einer sich über die Bandbreite oder nahezu die Bandbreite erstreckenden Verbindungspunktreihe erzeugt werden können. Je nachdem, welches der Werkzeuge verwendet wird, können zeitgleich auch mehrere in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnete Verbindungspunktreihen erzeugt werden. Damit besteht die Möglichkeit, die gesamte Bandverbindung auch bei näheren Verbindungspunktreihen mit einem einzigen Pressenhub zu erzeugen. Die Verbindungspresse stellt mit den Hydraulikzylindern 11 ausreichend Presskräfte zur Verfügung.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist lediglich ein Wechseltisch auf einer Seite der Presse dargestellt. Ergänzend kann auf der gegenüberliegenden Seite ein zweiter Wechseltisch vorgesehen sein.
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Die Bänder können vor und/oder während des Clinchens erwärmt werden. Dazu können geeignet Temperiervorrichtungen vorgesehen sein. Einzelheiten sind nicht dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2202025 A1 [0004]
- DE 102005037182 A1 [0005]
- DE 102008025074 A1 [0009]
