DE19609263A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Flachdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Im wesentlichen aus Metall - bevorzugt Federstahl - beste­ hende Flachdichtungen sind seit langem bei Brennkraftma­ schinen in Gebrauch, insbesondere als Zylinderkopfdichtun­ gen oder Verteiler- bzw. Krümmerdichtungen. Die Dichtwir­ kung beruht im wesentlichen darauf, daß in das Material in die abzudichtende(n) Öffnung(en) umgebender Anordnung min­ destens eine Sicke eingeformt ist, die mittels kombinier­ ter elastisch/plastischer Verformung ein gleichermaßen spaltfreies Anliegen von Dichtungsmaterial an den beiden gegeneinander angepreßten Flächen - beispielsweise von Zy­ linderblock und Zylinderkopf oder Zylinderkopf und Krümmer- Stirnfläche - auch dann gewährleistet, wenn die Flächen zueinander nicht ideal planparallel liegen und/oder sich kleine Fremdkörper dazwischen befinden.

Vergleichsweise einfache Dichtungen dieser Art, die aus einem einzelnen Metallblech, jedoch mit relativ komplexem Sicken-Querschnitt, aufgebaut sind, sind etwa in DE 28 36 626 beschrieben.

Eine grundsätzlich verbesserte Dichtwirkung erbringen mehrlagige Flachdichtungen. Solche können aus mehreren - mindestens zwei - Lagen gleichen oder auch unterschiedli­ chen Materials aufgebaut sein und gehören mittlerweile in äußerst vielgestaltiger Ausführung zum Stand der Technik.

Derartige Flachdichtungen sind etwa in DE-PS 8 93 598 (speziell Fig. 3), GB 1 370 125, GB 1 549 200, EP 0 492 809 B1 oder EP 0 494 801 B1 beschrieben.

Je komplizierter der Schichtaufbau ist, desto höher sind naturgemäß auch Herstellungsaufwand und -kosten. Breite praktische Anwendung haben daher auch derzeit noch relativ einfache Zwei-Lagen-Dichtungen, die aus zwei gleichartigen Federstahlblechen mit gleich geformten, einfach konvexen Sicken gebildet sind, welche mit einander abgewandten, d. h. aus den Dichtungs-Oberflächen hervorstehenden, Sic­ ken miteinander verschweißt werden. Der sich ergebende Aufbau entspricht etwa dem in EP 0 494 801 gezeigten.

Zur Herstellung dieser Dichtungen werden die beiden Metal­ lagen zunächst aus Metallbändern einzeln in Stanz- und Prägemaschinen geformt, d. h. die Außenkontur und die Durchström- und Bolzenöffnungen ausgestanzt bzw. -geschnitten und die Sicke(n) eingedrückt, und anschlie­ ßend werden die vereinzelten Teil-Dichtungen miteinander in Ausrichtung gebracht und über elektrische Punktschwei­ ßungen verbunden (gefügt). Dieses Verfahren schließt meh­ rere Einlege-, Entnahme- bzw. Auswurf- und Transportvorgän­ ge und eine gesonderte Prüfung hinsichtlich der korrekten Flächenorientierung (Ausrichtung beider Sicken nach außen) der miteinander laminierten Metallbleche ein. Es hat mit­ hin eine relativ niedrige Produktivität und ist arbeitsko­ stenaufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren der eingangs genannten Gattung, bei dem der Handhabungs- und Prüfaufwand deutlich verringert und somit die Produktivität erhöht ist, sowie eine zur Durchführung des verbesserten Verfahrens geeignete Vorrichtung anzuge­ ben.

Diese Aufgabe wird in ihrem ersten Teil durch ein Verfah­ ren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst; eine Vor­ richtung, mit der der zweite Teil der Aufgabe gelöst wird, ist in Anspruch 13 angegeben.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, das Formen, Aus­ richten und Laminieren der Teil-Dichtungen weitestgehend zeitlich parallel und unter Vermeidung zwischengelagerter Handhabungen - bei denen die Fehlorientierungen auftreten können, die beim bekannten Verfahren den zusätzlichen Prüfvorgang nötig machen - in einer zusammenhängenden Vor­ richtung auszuführen.

In einer bevorzugten Ausprägung des vorgeschlagenen Ver­ fahrens soll das Ausschneiden oder Ausstanzen zumindest der Öffnungen und die Bildung der Sicken in den (zwei oder mehreren) zugeführten Materiallagen in einem ersten Ar­ beitsgang, das Verbinden der jagen in einem zweiten, nach­ folgenden Arbeitsgang und das Ausschneiden oder Ausstanzen mindestens eines Teils der Außenkontur gleichzeitig mit dem zweiten oder nachfolgend in einem dritten Arbeitsgang erfolgen. Bei diesem Verfahren kann - auch wenn gemäß ei­ ner weiter bevorzugten Ausprägung der größte Teil der Au­ ßenkontur der Flachdichtung bereits im ersten Schritt aus­ geschnitten wird - der Vorschub der einzelnen Teile inner­ halb der Vorrichtung bis zur Vollendung des Verbindens im Verbund des jeweiligen Materialbandes erfolgen. Dies er­ leichtert zum einen den Transport als solchen und zum an­ deren die genaue Ausrichtung der Teil-Dichtungen miteinan­ der zum Fügen.

Dieses Verfahren eignet sich für in bekannter Weise durch Punkt-Verschweißen der Teile gebildete Flachdichtungen; allgemeiner ausgedrückt wird das Verbinden der Lagen be­ vorzugt ein stoffschlüssiges Verbinden umfassen. Hierzu ist neben dem Verschweißen - insbesondere als Elektro- Punktschweißen - ein Verkleben oder Heißverpressen unter Einbringung einer Klebstofflage oder hinreichender Erwei­ chung einer der Materiallagen in Betracht zu ziehen.

Das Ausschneiden oder Ausstanzen der Öffnungen und die Bildung der Sicken - oben unter einem übergeordneten Ge­ sichtspunkt als erster Arbeitsgang bezeichnet - kann be­ vorzugt mit jeweils einem einzigen Werkzeug für jede der Teil-Dichtungen in je einem Schritt und für die Teile streng zeitgleich ausgeführt werden.

Für spezielle Ausbildungen der Dichtung und/oder des Ver­ fahrens kann dieser Arbeitsgang - in einem zweifachen Ver­ ständnis - zweckmäßigerweise aber auch in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Teil-Arbeitsgängen durchgeführt wer­ den: Zum einen kann es insbesondere zur Realisierung spe­ zieller Sickenformen zweckmäßig sein, das Ausschneiden oder Ausstanzen der Öffnungen (und ggfs. der Außenkontur) und das Formen der Sicken nicht in einem einzigen Schritt, sondern in mehreren Teilschritten vorzunehmen. Zum anderen sind Ausprägungen des Verfahrens möglich, bei denen das Formen der später miteinander verbundenen Teile einer Flachdichtung - wie weiter unten genauer erläutert - nicht im strengen Sinne zeitgleich, sondern in zeitlich gegen­ einander verschobenen Arbeitstakten erfolgt.

Eine zweckmäßige Verknüpfung der Arbeitsgänge erfolgt der­ art, daß in einem Schließ-/Öffnungszyklus der Vorrichtung jeweils mindestens der zweite Arbeitsgang für eine erste Flachdichtung und der erste Arbeitsgang für eine zweite Flachdichtung - für die dementsprechend der zweite Ar­ beitsgang im nachfolgenden Schließ-/Öffnungszyklus folgt - ausgeführt werden. Dies ist grundsätzlich auch für aus mehr als zwei Lagen aufgebaute Flachdichtungen möglich. Jedoch kann der Ablauf auch so ausgestaltet sein, daß sich die Fertigung einer Dichtung - je nach Anzahl und Komple­ xität der Gestalt der Lagen - über mehr als zwei Schließ-/Öffnungszyklen erstreckt.

Wird eine Flachdichtung aus zwei Materiallagen aufgebaut, so können die Materialbänder in die und innerhalb der Vor­ richtung längs einer im wesentlichen gemeinsamen Vorschub­ achse aus entgegengesetzten Richtungen vorgeschoben wer­ den. Die Vorschubebenen können dabei von Anfang an einen geringfügigen Höhenversatz gegeneinander haben, es ist aber auch möglich, die Lagen erst in der Fügestation über­ einander zu positionieren.

Bereits bei zwei Lagen kann die Materialzuführung alterna­ tiv hierzu so erfolgen, daß die Materialländer der Vor­ richtung längs sich in einem Punkt innerhalb einer Füge­ station unter einem Winkelschneidender Vorschubachsen zu­ geführt werden derart, daß die Lagen der Flachdichtung auch hierbei in der Fügestation übereinander zu liegen kommen. Für zwei Materialbahnen wird dabei ein Winkel von etwa 90° als geeignet angesehen, während sich der Winkel bei mehr als zwei Lagen nach deren konkreter Anzahl rich­ ten wird. Sind mehrere Lagen miteinander zu laminieren, so ist es auch möglich, zwei davon in einander entgegen­ gesetzten Richtungen und die übrige(n) in einem Winkel dazu zuzuführen bzw. vorzuschieben.

Nach dem Fügeschritt können die miteinander verbundenen Lagen längs einer die Vorschubrichtungen oder die die Vor­ schubrichtungen enthaltende(n) Ebene(n) schneidenden Achse ausgeworfen werden. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, das Ausstoßen des Laminates - das im übrigen be­ reits eine fertige Flachdichtung darstellen kann, aber nicht notwendigerweise darstellen muß - parallel zur Zu­ führebene auszuführen, in diesem Falle bevorzugt mit einem Höhenversatz gegenüber dieser Ebene, der etwas größer als die Dicke des Laminates ist.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach obigem mindestens zwei Aufnahmeein­ richtungen für Materialbänder, zwei voneinander beab­ standete Formstationen (etwa Stanzen/Pressen) und eine Fü­ gestation (etwa ein Punktschweißgerät) umfassen.

In einer bevorzugten Ausführung - bei der der Vorschub der Dichtungsteile bis zum Fügen im Verbund des jeweiligen Ma­ terialbandes erfolgt - ist eine dritte Formstation vorgese­ hen, die insbesondere mit der Fügestation zusammenhängend gebildet ist. Sie kann etwa ein einzelnes Werkzeug zum Punktschweißen und zum Ausstanzen der Flachdichtungs- Außenkontur enthalten.

Entsprechend der obigen Darstellung der möglichen Vorschub­ richtungen wird auch der Aufbau der Vorrichtung entweder derart sein, daß die durch die Anordnung der Aufnahmeein­ richtungen für die Materialbänder, der Formstationen und der Fügestation bestimmten Vorschubrichtungen der Lagen einander entgegengesetzt sind oder daß sie einander - be­ vorzugt in der Fügestation - schneiden. Neben dem vorgese­ hene Schichtaufbau der konkret zu fertigenden Flachdich­ tung werden auch die räumliche Bedingungen im Produktions­ prozeß die Wahl des konkreten Aufbaus der Maschine bestim­ men.

Zu den weiter oben erwähnten Vorteilen des vorgeschlagenen Verfahrens treten zusätzlich Einsparungen bei den Maschi­ nenkosten hinzu, wenn etwa in einem bevorzugten Aufbau der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mindestens ei­ ne Formstation und die Fügestation, insbesondere jedoch alle Formstationen und die Fügestation, eine gemeinsame Steuerung und gfs. auch einen gemeinsamen Antrieb aufwei­ sen. Einsparungen hinsichtlich der Werkzeugkosten sind insbesondere dadurch erreichbar, daß die Maschine einen zusammenhängenden beweglichen Werkzeugträger aufweist, der mindestens ein Formwerkzeug (bevorzugt jedoch mehrere oder sogar alle benötigten Formwerkzeuge) und das Fügewerkzeug trägt.

Auf besonders einfache und stabile Weise kann die Vorrich­ tung auf einem im wesentlichen integral zusammenhängenden Grundkörper (Maschinengestell) aufgebaut sein.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b eine Draufsicht bzw. eine Quer­ schnittsdarstellung einer Flachdichtung, die mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens herge­ stellt werden kann,

Fig. 2a und 2b eine vereinfachte Draufsicht auf das Unterteil bzw. eine schematische Längsschnittdar­ stellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3a bis 3c Prinzipdarstellungen zur Verdeutli­ chungen der Vorschubrichtungen bei Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens in unterschiedlichen Ausfüh­ rungsformen,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Materialban­ des, aus dem gemäß einer weiteren Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Verfahrens eine Flachdichtung hergestellt wird und an dem die einzelnen Arbeitsschritte zu erkennen sind und

Fig. 5 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens in Art der in Fig. 2a und 2b gezeigten Vorrichtung.

Fig. 1a zeigt in einer Draufsicht eine als solche bekannte zweilagige Federstahl-Flachdichtung 1 zum Einsatz als ein­ zelne Krümmerdichtung in einem Ottomotor. Die Flachdich­ tung 1 ist in ihrer Außenkontur 1a an die Gestalt des Krümmerflansches angepaßt und weist einen kreisförmigen zentralen Durchlaß (Abgasdurchlaß) 2, dessen Durchmesser demjenigen des Ausströmkanals entspricht, sowie zwei seit­ liche kreisförmige Öffnungen 3.1 und 3.2 auf, deren Durch­ messer etwas größer ist als derjenige der Krümmerbolzen, mit denen der Krümmer am Zylinderkopf befestigt wird. Der Abgasdurchlaß 2 ist von zwei - in der Draufsicht ebenfalls kreisförmigen - Sicken 4A und 4B (letztere liegt in der Draufsicht exakt unter der ersteren) umgeben, die sich - wie besser in Fig. 1b zu erkennen - in einander abgewand­ ter Orientierung konvex aus der Ebene der Flachdichtung 1 erheben. In der Nähe der Öffnungen 3.1 und 3.2 befindet sich jeweils ein Schweißpunkt 5.1 bzw. 5.2, über den die - wiederum in Fig. 1b zu erkennenden - Teile der Flachdich­ tung miteinander stoffschlüssig verbunden sind.

Fig. 1b zeigt eine - hinsichtlich der Dicke nicht maßstabsge­ rechte - Querschnittsdarstellung der Flachdichtung 1 längs der Linie A-A in Fig. 1a. Es ist ersichtlich, daß die Flachdichtung 1 aus zwei miteinander laminierten deckungs­ gleichen Federstahl-Teilen 1A und 1B besteht, deren Sicken 4A bzw. 4B einander abgewandt aus jeweils einer Oberfläche der Flachdichtung 1 hervorstehen. Der Schweißpunkt 5.2 ist in der Querschnittsdarstellung andeutungsweise darge­ stellt; der andere Schweißpunkt 5.1 ist nicht sichtbar, da er vor der Schnittebene angeordnet ist.

Die Fig. 2a und 2b zeigen in schematischen Längs­ schnittdarstellungen eine Vorrichtung 10 zur Durchführung des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 2a einen horizontalen Längsschnitt in der Mit­ tenebene und Fig. 2b und 2c je einen vertikalen Längs­ schnitt (ebenfalls in der Mittenebene) während zweier Pha­ sen eines Schließ-/Öffnungszyklus zeigen.

Die Vorrichtung bzw. Maschine 10 umfaßt als Hauptteile ein Maschinengestell 11 und drei Bearbeitungsstationen 12.1, 12.2. und 13, die auf dem Maschinengestell angeordnet sind. Die Stationen 12.1 und 12.2 sind im wesentlichen identische Stanz-Prägestationen. In diesen werden jeweils aus einem seitlich (für die Station 12.1 in der Figur von links, für die Station 12.2 von rechts - siehe Fig. 2b - in ein als Halbzeug eingesetztes Federstahlband die Löcher 2, 3.1 und 3.2 der in Fig. 1a und 1b dargestellten Flachdichtungs-Teile 1A bzw. 1B ausgestanzt und gleichzei­ tig die jeweilige Sicke 4A bzw. 4B geformt. Dies geschieht in den Matrizen 12.1a bzw. 12.2a der Bearbeitungsstation 12.1 bzw. 12.2 jeweils mittels eines geeigneten Ausschnei­ de- und Prägestempels, der gegenüber der in der Draufsicht zu erkennenden Matrize vertikal verschoben wird und beim Schließen in diese eingreift (vgl. Fig. 2c). Weiterhin wird in diesen Bearbeitungsstationen 12.1 bzw. 12.2 - und zwar jeweils in einer zweiten Matrize 12.1b bzw. 12.2b - auf gleiche Weise der größte Teil der Außenkontur der Flechdichtungs-Teile ausgestanzt. (Die Matrizen 12.1b und 12.2b sind gemäß der Figur ebenso wie die Matrizen 12.1a und 12.2a mit einer Negativform der Sicken versehen - in der Praxis kann es jedoch ausreichen, die vollständige Ausformung der Sicken in jeweils nur einer Station vorzu­ nehmen.) Die Federstahlbänder werden von einer - in der schematischen Darstellung nicht gezeigten - Vorratsrolle jeweils mittels eines Rollenbandvorschubes 14.1, 14.2 zu­ geführt.

In der Station 13 sind - wie aus Fig. 2b ersichtlich - die zugeführten Stahlbänder übereinander angeordnet. Sie sind derart miteinander ausgerichtet, daß ihre jeweils im vor­ hergehenden Bearbeitungsschritt erzeugten Öffnungen exakt deckungsgleich übereinanderliegen. In dieser Bearbeitungs­ station werden mittels eines kombinierten Punktschweiß- und Stanzwerkzeuges mittels Schweißelektroden 13a, 13b die Schweißpunkte 5.1 und 5.2 zur Verbindung der Flachdichtungs-Teile (vgl. Fig. 1a) gesetzt und der beim ersten Konturenstanzvorgang in den Stationen 12.1 und 12.2 stehengebliebene Teil der Außenkontur der Flachdichtung 1 in einer Matrize 13c ausgeschnitten. Nach dem Fügen und vollständigen Ausschneiden werden die Flachdichtungen durch Druckluft aus einer Druckluftdüse 15 im rechten Win­ kel zu den Vorschubrichtungen der Bänder ausgestoßen.

Die Vorrichtungselemente zur Handhabung der Restbänder sind in der stark vereinfachten Darstellung der besseren Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Es ist etwa mög­ lich, die Restbänder zwischen den Stationen 12.1 und 13 bzw. 12.2 und 13 nach oben auf eine Aufnehmerrolle abzu­ ziehen oder sie in der Station 13 (im wesentlichen gleich­ zeitig mit dem Ausschneiden der Flachdichtungen) zu zer­ stückeln und die Stücken über zwei im rechten Winkel zu den Vorschubrichtungen verlaufende Förderbänder aus der Maschine herauszutransportieren.

In Fig. 2b ist die Maschine 10, deren Unterteil in Fig. 2a in einer (schematischen) Draufsicht dargestellt ist, in einer ebenfalls schematischen, nicht maßstäblichen Längs­ schnittdarstellung längs der vertikalen Mittenebene ge­ zeigt. Die Elemente des Unterteils wurden bereits oben be­ schrieben. Der Aufbau des Oberteils der Maschine ist in Fig. 2b mit Bezugsziffern gekennzeichnet, die so gewählt sind, daß jeweils mit bestimmten Elementen des Unterteils korrespondierende Teile auch ähnliche Bezugsziffern tragen - die mit der Matrizen 12.1a, 12.2a zum Ausstanzen der Löcher und zum Formen der Sicke zusammenwirkenden Ausschneide- und Prägestempel die Ziffern 22.1a, 22.2a, die mit den Konturen-Matrizen 12.1b, 12.2b zusammenwirken­ den Stempel mit 22.1b, 22.2b und mit den beiden unteren Schweißelektroden 13a, 13b zusammenwirkende obere, druck­ federbelastete Schweißelektroden mit 23a, 23b. Der Rahmen des Maschinenoberteils ist mit 21 bezeichnet, und der Aus­ schneidestempel für den beim ersten Konturenschnitt zu­ nächst stehengebliebenen Umfangsabschnitt der Flachdich­ tung mit 23c. (Die zugehörige Matrize liegt hinter der Schnittebene und ist daher in der Figur nicht zu erken­ nen.) Die Stahlbänder, aus denen die Dichtungsteile ausge­ stanzt werden, sind mit 31A bzw. 31B bezeichnet.

Auch in Bezug auf Fig. 2b wird darauf hingewiesen, daß Aus­ wurfmechanismen (etwa auch für die in die Matrizen 12.1a, 12.2a fallenden Blechteile) zur Vereinfachung der Darstel­ lung nicht gezeigt sind. Hierfür können herkömmliche Lö­ sungen angewandt werden. Es ist auch zu beachten, daß die Darstellung der Stempel und Matrizen nicht deren konkrete Ausführung wiedergeben soll, sondern lediglich der Illu­ stration des Grundaufbaus und der Funktion der Maschine dient.

Die Funktion der Maschine ergibt sich im wesentlichen be­ reits aus den Figuren und ist knapp folgendermaßen zu skizzieren:
In die Maschine 10 werden - bei angehobenem Oberteil, wie in Fig. 2b dargestellt - von Vorratsrollen längs ein und derselben Vorschubachse einander entgegengerichtet mittels der Rollenvorschübe 14.1, 14.2 taktweise um jeweils einen vorbestimmten Betrag die zwei Stahlbänder 31A, 31B vorge­ schoben (und im übrigen zugleich die Materialreste entsorgt). Nach Beendigung eines Vorschubschrittes wird das Oberteil auf das Unterteil abgesenkt. Mittels der Stempel/Matrizen-Werkzeuge 22.1a/12.1a und 22.2a/12.2a wer­ den zunächst in die Bänder 31A, 31B jeweils die Durchström­ öffnungen und die Löcher für die Krümmerbolzen der beiden Teile einer späteren Flachdichtung gestanzt und die Sicken um erstere geprägt bzw. vorgeprägt. Die Werkzeuge sind da­ bei, wie in Fig. 2b zu erkennen, derart ausgebildet, daß im Band 31A nach unten konvexe Sicken und im Band 31B nach oben konvexe Sicken geformt werden.

Gleichzeitig werden zwei weiter zur Mitte der Maschine hin liegende Bandabschnitte, in denen die Löcher bereits im vorhergehenden Arbeitsschritt erzeugt (und die Sicken zu­ mindest vorgeprägt) worden waren, mittels der zweiten Stempel-Matrizen-Werkzeuge 22.1b/12.1b, 22.2b/12.2b mit einem unvollständigen Konturenschnitt versehen derart, daß die Konturen des Ober- und Unterteils der späteren Flach­ dichtung im wesentlichen ausgeschnitten sind, die Teile aber noch im Verbund mit dem jeweiligen Stahlband stehen und somit noch durch Betätigung des Rollenvorschubes vor­ geschoben werden können. Weiterhin werden gleichzeitig in der kombinierten Form-und Fügestation 13 die dort - etwa mit Hilfe von (nicht gezeigten) Ablenkblechen - überein­ andergeschobenen Bänder 31A, 31B mittels der über ihre Federn elastisch angepreßten Schweißelektroden 13a/13a, 13b/23b an zwei Punkten verschweißt. Zugleich werden die (bereits miteinander verschweißten) Dichtungsteile mittels des dort angeordneten Stanzwerkzeuges völlig aus ihren Bändern getrennt.

Anschließend werden das Oberteil angehoben (wobei die Schweißelektroden dem Anheben wegen der zugeordneten Druckfedern etwas verzögert folgen), die fertige Flach­ dichtung über die Druckluftdüse 15 seitlich ausgeblasen und der nächste Vorschubschritt eingeleitet. Mit diesem erfolgt zugleich die Abführung der nach dem beschriebenen Schritt verbliebenen Materialreste.

In Fig. 3a bis 3c werden - nach der obigen Erläuterung ei­ ner Vorrichtung, in die zwei Materialbänder längs ein und derselben Vorschubachse in einander entgegengesetzte Rich­ tungen zugeführt und vorgeschoben werden - in Form von Prinzipdarstellungen weitere Möglichkeiten gezeigt, wie die Vorschubrichtungen bei Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens in unterschiedlichen Ausführungsformen ge­ wählt sein können. Der Bezeichnungsweise in Fig. 1a und 1b sowie Fig. 2b folgend, werden die als Halbzeuge zugeführ­ ten Materialbänder mit 31A usw., die Flachdichtungs-Teile mit 1A usw. und deren Laminat bzw. die fertige Flachdich­ tung mit 1 bzw. 1′ bezeichnet. Die Arbeitsstationen und deren Funktionen entsprechen im wesentlichen der obigen Beschreibung, die räumliche Anordnung zueinander ist aber natürlich an die verschiedenen Vorschubweisen angepaßt.

In Fig. 3a ist gezeigt, wie zwei Materialbänder 31A, 31B unter einem rechten Winkel zueinander vorgeschoben und die fertige Zwei-Lagen-Flachdichtung 1 unter einem Winkel von 45° zu beiden Vorschubrichtungen ausgestoßen werden. Diese Anordnung liegt auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3b vor, hier kommen jedoch zwei unterschiedlich breite Mate­ rialbänder 31A, 31B zum Einsatz, aus denen die Dichtungs­ teile 1A, 1B in unterschiedlicher Orientierung zur Band­ längsachse ausgeschnitten werden und die daher in jedem Vorschubtakt jeweils um einen unterschiedlichen Betrag vorgeschoben werden müssen. Der Ausstoß der fertigen Flachdichtungen kann im übrigen bei beiden Ausführungen auch in einer der Vorschubrichtungen oder auch geneigt zu der durch diese aufgespannten Ebene erfolgen, beispiels­ weise senkrecht oder schräg nach unten.

Aus Fig. 3c ist ersichtlich, wie aus vier Materialbändern 31A bis 31D, deren Zufuhr- bzw. Vorschubrichtungen jeweils Winkel von 45° miteinander einschließen, eine vierlagige Flachdichtung 1 mit zueinander nicht kongruenten Lagen 1A bis 1D gefertigt wird. Diese wird schließlich - was in der Prinzipskizze nicht darstellbar ist - nach unten ausgeworfen, während die Rest-Materialbänder in der ur­ sprünglichen Vorschubrichtung abgezogen werden.

Eine weitere Variante der Materialzuführung, bei der zu­ gleich die Abfolge der Arbeitsschritte gegenüber der Aus­ führung nach Fig. 2a und 2b modifiziert ist, ist in Fig. 4 skizziert. Hierbei wird ein einzelner Blechstreifen 31 mit solcher Breite eingesetzt, daß die Teile 1A′′, 1B′′ einer Flachdichtung 1′′ (ohne Bolzenöffnungen) daraus nebeneinan­ der geformt werden können. Während des auf jeweils einen Form- und Fügeschritt folgenden Vorschubschrittes wird zu­ gleich mittels eines Schiebers das zuletzt ausgeschnittene Teil 1A′′ senkrecht zur Vorschubrichtung in Ausrichtung mit der Position des im nächsten Form- und Fügeschritt aus zu­ schneidenden Teil 1B′′ unter das Band geschoben. Zugleich mit dem Ausschneiden des Teiles 1B′′ wird dieses mit dem Teil 1A′′ verschweißt. Das Ausschneiden der Teile 1A′′ und 1B′′ einer Flachdichtung 1′′ geschieht also bei dieser Art der Materialzuführung mit einem zeitlichen Versatz von ei­ nem Arbeitstakt, d. h. zu Beginn des Prozesses nach Einle­ gen eines neuen Bandes 31 wird zunächst ein Ausschuß-Teil 1B′′ erzeugt, da zu diesem Zeitpunkt noch kein ausgeschnit­ tenes Teil 1A′′ aus der danebenliegenden Reihe verfügbar ist. Entsprechend wird am Ende ein Ausschuß-Teil 1A′′ er­ zeugt - beides fällt jedoch angesichts der Länge der ein­ gesetzten Blechstreifen nicht ins Gewicht.

Wie in dieser zu erkennen, erfolgt hier das Ausschnei­ den der Gesamtkontur der Teile 1A′′ und 1B′′ jeweils in ei­ nem einzigen Schritt, während das vorherige Ausschneiden der Durchlaßöffnung und das Prägen der Sicke in zwei ge­ trennten Schritten erfolgen und zusätzlich ein gesonderter Schritt des Planierens das Bandes nach dem Formen der Sic­ ken vorgesehen ist.

Fig. 5 ist ein stark vereinfachtes Blockschaltbild einer Steuereinrichtung 100 und des Antriebes 200 - die aus ei­ ner gemeinsamen Stromversorgung 300 gespeist werden - der in Fig. 2a und 2b gezeigten Vorrichtung 10.

Kernstück der Steuereinrichtung 100 ist ein Mikroprozessor 101, dem in üblicher Weise eingangsseitig ein Takt- bzw. Zeitgeber 102, ein- und ausgangsseitig ein Programmspei­ cher (ROM) 103 und ein Datenspeicher (RAM) 104 sowie ein­ gangsseitig eine Eingabeeinheit 105 und ausgangsseitig ei­ ne Anzeigeeinheit 106 zugeordnet sind. Der Ausgang des Mi­ kroprozessors 101 ist mit dem Dateneingang eines Control­ lers 107 verbunden, der zudem über einen Takteingang mit dem Zeitgeber 102 verbunden ist. Ausgangsseitig steht der Controller 107 direkt mit der Motoransteuerung 201a eines Hydraulikmotors 201 für die Vertikalbewegung des Oberteils der Vorrichtung 10 und mit dem Steueranschluß eines Lei­ stungsschalters 202 für die Schweißelektroden 13a, 13b, 23a, 23b der Vorrichtung sowie über eine Verzögerungsstufe 108 mit den Motoransteuerungen 203.1a, 203.2a von Schritt­ motoren 203.1, 203,2 zum Antrieb der Rollenvorschübe 14.1, 14.2 in Verbindung. Der Mikroprozessor 101 ist zudem mit einem Steuereingang einer Leistungssteuerstufe 301 für die Schweißelektroden sowie einem Steuereingang der Verzöge­ rungsstufe 108 verbunden. (Die Stromversorgungsanschlüsse sind für die Einheiten 100 und 200 nur global und ledig­ lich für die Schweißelektroden spezifisch dargestellt.)
Mittels der Eingabeeinheit 105 werden in die Steuerung die Geometrie der Teile einer herzustellenden Flachdichtung sowie zugehörige Materialparameter eingegeben, woraus im Mikroprozessor 101 - unter Zugriff auf die vorab gespei­ cherten Berechnungsprogramme sowie ebenfalls vorab gespei­ cherte Maschinenparameter - die Steuerdaten für den Vor­ schub der Materialbänder und die Arbeitstakte sowie für den Schweißvorgang berechnet werden. Diese Daten werden dem Controller 107 übergeben, der hieraus, getaktet durch den Zeitgeber 102, die Echtzeit-Steuerdaten für den Be­ trieb der Vorrichtung 10 ableitet und diese den einzelnen Antriebskomponenten zuführt, wobei eine betragsmäßig über den Mikroprozessor 102 gesteuerte Verzögerung des Vorschu­ bes gegenüber dem Werkzeugantrieb im Arbeitstakt durch die Verzögerungseinheit 108 und eine Leistungssteuerung der Schweißelektroden über die Stufe 301 erfolgt.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungs­ beispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Abwandlungen denk­ bar. Was die Verfahrenserzeugnisse angeht, so können dies insbesondere auch großflächige Flachdichtungen mit einer Mehrzahl von Durchlaßöffnungen und/oder entsprechenden Bolzenlöchern sein, die in der Regel auch eine Vielzahl von Schweiß- oder allgemein Fügepunkten aufweisen werden. Auch Flachdichtungen mit durch Umbördelungen miteinander verbundenen Lagen sind erfindungsgemäß herstellbar.

Weiterhin können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Flachdichtungen aus verschiedenen Metallen sowie auch un­ ter Einschluß von nichtmetallischen Materiallagen gefer­ tigt werden, wobei der Fügeschritt hier ggfs. vorteilhaft ein Verkleben, Heißverpressen o. ä. umfassen kann.

Claims (21)

1. Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen, minde­ stens eine Lage aus Metall aufweisenden Flachdichtung (1; 1; 1′′), insbesondere einer Dichtung für eine Brennkraft­ maschine, bei dem mindestens ein Teil der Lagen (1A, 1B; 1A′ bis 1D′; 1A′′, 1B′′) der Flachdichtung aus einem in Bandform eingesetzten Material (31A, 31B; 31A bis 31D; 31) durch Ausschneiden oder Ausstanzen von Öffnungen (2, 3.1, 3.2) sowie einer Außenkontur (1a) erzeugt und durch Umfor­ men mindestens eine, eine der Öffnungen umgebende, Sicke (4A, 4B) gebildet und die Lagen miteinander fest verbunden werden, wobei die Sicke konvex in einer der Oberflächen der Flachdichtung ausgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausschneiden oder Ausstanzen mindestens eines Teils der Öffnungen und der Außenkontur und die Bildung der Sic­ ke/Sicken in mindestens zwei Lagen der Flachdichtung im wesentlichen gleichzeitig für beide Lagen in einer einzi­ gen Vorrichtung (10) in vorgegebener Ausrichtung der Lagen zueinander und in derselben Vorrichtung das Verbinden die­ ser beiden Lagen ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ausschneiden oder Aus­ stanzen der Öffnungen (2., 3.1, 3.2) und die Bildung der Sicke/Sicken (4A, 4B) in einem ersten Arbeitsgang, das Verbinden der Lagen in einem zweiten, nachfolgenden Ar­ beitsgang und das Ausschneiden oder Ausstanzen mindestens eines Teils der Außenkontur (1a) mindestens einer Lage (1A, 1B; 1A′, 1b′; 1A′′, 1B′′) gleichzeitig mit dem zweiten oder nachfolgend in einem dritten Arbeitsgang erfolgen derart, daß ein Vorschub mindestens einer der Lagen inner­ halb der Vorrichtung bis zur Vollendung des Verbindens im Verbund des jeweiligen Materialbandes (31A, 31B; 31A′ bis 31D′; 31) erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ binden ein stoffschlüssiges Verbinden der Lagen umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das stoffschlüssige Verbin­ den ein Verschweißen, insbesondere Elektro-Punktschweißen, umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das stoffschlüssige Verbin­ den ein Verkleben oder Heißverpressen umfaßt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus­ schneiden oder Ausstanzen der Öffnungen (2, 3.1, 3.2) und die Bildung der Sicken (4A, 4B) für jede Lage (1A, 1B; 1A′, 1B′; 1A′′, 1B′′) in einem einzigen Arbeitsschritt mit­ tels eines einzigen Werkzeuges (12.1a, 22.1a, 12.2a, 22.2a) und für die Lagen zeitgleich erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Aus­ schneiden oder Ausstanzen der Öffnungen und die Bildung der Sicken in mehreren zeitlich verschobenen Teilschritten ausgeführt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß in einem Schließ-/Öffnungszyklus einer Vorrichtung (10) zur Durch­ führung des Verfahrens jeweils mindestens der zweite Ar­ beitsgang für eine erste Flachdichtung (1; 1′′) und der erste Arbeitsgang für eine zweite Flachdichtung (1; 1′′) ausgeführt werden.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die La­ gen (1A, 1B) der Flachdichtung aus jeweils einem Material­ band (31A, 31B) ausgestanzt bzw. ausgeschnitten werden, wobei die Materialbänder in der Vorrichtung (10) längs ei­ ner im wesentlichen gemeinsamen Vorschubachse aus entge­ gengesetzten Richtungen vorgeschoben werden derart, daß die Lagen (1A, 1B) in einer Fügestation (13) übereinander zu liegen kommen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lagen (1A′ bis 1D′) der Flachdichtung aus jeweils einem Mate­ rialband (31a′ bis 31D′) ausgestanzt bzw. ausgeschnitten werden, wobei die Materialbänder in der Vorrichtung längs sich in einem Punkt innerhalb einer Verbindungsstation schneidender Vorschubachsen vorgeschoben werden derart, daß die Lagen der Flachdichtung in einer Fügestation über­ einander zu liegen kommen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lagen (1A′, 1B′′) der Flachdichtung aus einem einzigen Material­ band (31) oder zwei in gleicher Vorschubrichtung nebenein­ ander zugeführten Materialbändern ausgestanzt bzw. ausge­ schnitten werden, wobei die Ausstanz- bzw. Ausschneid­ schritte für die einzelnen Lagen gegeneinander zeitlich versetzt ausgeführt werden derart, daß der letzte Ausstanz- bzw. Ausschneidschritt im wesentlichen gleich­ zeitig mit dem Fügeschritt erfolgt.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachdichtung (1; 1′, 1′′) längs einer die Vorschubrichtun­ gen oder die die Vorschubrichtungen enthaltende(n) Ebene(n) schneidenden Achse ausgeworfen wird.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens zwei Zufuhr­ einrichtungen (14.1, 14.2) für Materialbänder (31A, 31B), zwei voneinander beabstandete Formstationen (12.1, 12.2) und eine Fügestation (13) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine dritte Formstation (23c) vorgesehen ist, die insbesondere mit der Fügestation (13) zusammenhängend gebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Anordnung der Zufuhreinrichtungen (14.1, 14.2) für die Materialbän­ der (31A, 31B), zweier Formstationen (12.1, 12.2) und der Fügestation (13) bestimmten Vorschubrichtungen einander entgegengesetzt sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Anordnung der Zufuhreinrichtungen für die Materialbänder (31A′ bis 31D′), der diesen zugeordneten Formstationen und der Füge­ station bestimmten Vorschubrichtungen einander in der Fü­ gestation schneiden.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Anordnung der Zufuhreinrichtung bzw. -einrichtungen für ein Mate­ rialband (31) oder mehrere Materialbänder und der Formsta­ tionen bestimmten Abschnitte der Vorschubstrecken parallel zueinander verlaufen und durch die Anordnung mindesten ei­ ner Formstation zur Fügestation ein Abschnitt einer Vor­ schubstrecke für mindestens eine Lage (1A′′) bestimmt ist, der mit den erstgenannten Abschnitten einen Winkel, insbe­ sondere einen rechten Winkel, einschließt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens eine Formstation (12.1, 12.2, 13) und die Fügestation (13), insbesondere alle Formstationen und die Fügestation, eine gemeinsame Steuerung (100) aufweisen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens eine Formstation (12.1, 12.2, 13) und die Fügestation (13) einen gemeinsa­ men Antrieb (200) aufweisen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zusammenhän­ genden beweglichen Werkzeugträger (11, 21) aufweist, der mindestens ein Formwerkzeug (12.1a, 12.1b, 22.1a, 22.1b, 12.2a, 12.2b, 22.2a, 22.2b, 13c) und ein Fügewerkzeug (13a, 13b, 23a, 23b) trägt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie ei­ nen im wesentlichen integral zusammenhängenden Grundkörper (11) aufweist.