DE2739867A1

DE2739867A1 - Nietzapfenbefestigungsanordnung

Info

Publication number: DE2739867A1
Application number: DE19772739867
Authority: DE
Inventors: Alexander Murray Lamont
Original assignee: Comair Pty Ltd
Current assignee: Comair Pty Ltd
Priority date: 1976-09-06
Filing date: 1977-09-05
Publication date: 1978-03-09
Also published as: BR7705943A; JPS5333951A; AU2796377A; SE7709603L; DE2739867C3; ZA775219B; FR2363400A1; GB1528730A; DE2739867B2

Description

PATENTANWÄLTE

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COMAIR PTY. LTD. 304 Lorimer Street Port Melbourne/Victoria Australia

A. GRÜNECKER

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H. KINKELDEY

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8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

5. September 1977 P 11 951

Nietzapfenbefestigungsanordnung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine neue Nietzapfenbefestigungsanordnung und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, um leitfähige Teile, beispielsweise Metallplatten, mittels einer Nietzapfenanordnung miteinander zu befestigen, bei der ein Nietzapfen am einen der genannten Teile angeschweißt wird, indem man Prinzipien der Kondensatorentladung verwendet.

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Elektrische Zapfenschweißanlagen, die gegenwärtig in Gebrauch sind, wie etwa Kondensatorentladungs-Zapfenschweißanlagen, umfassen die Entladung eines Gleichstroms mit niederer Spannung und hoher Stromstärke durch einen spitz endenden Zapfen, der in Berührung mit einem Werkstück gehalten wird. Die Spitze initiiert einen Berührungslichtbogen mit dem Werkstück, und der Stromfluß löst einen Ionisierungsvorgang aus, der die Endfläche des Zapfens und einer ähnlichen, begrenzten Zone des Werkstücks schmilzt, wodurch der Zapfen an das Werkstück geschweißt wird. Der Zapfen wird normalerweise in einem tragbaren Handschweißgerät oder einer Schweißbank gehalten, was die Stromentladung durch den Zapfen ermöglicht, um die Schweißtätigkeit zu bewirken. Der Zapfen ist an seinem einen Ende, das von der Schweißstelle abgewandt ist, mit einem Gewinde oder einer anderen Einrichtung zum Anbringen einer Mutter oder einer anderen Befestigungseinrichtung versehen, wobei Gegenstände nachfolgend mechanisch mit dem Werkstück verbunden werden können.

Ein ernst zu nehmender Nachteil vorliegender Zapfenschweißanlagen liegt darin, daß sie nicht verwendet werden können,

um wirksam zwei leitfähige Teile (beispielsweise Metallteile) miteinander durch einen einzigen Arbeitsgang zu befestigen, während ein weiterer Nachteil derartiger Anlagen darin liegt, daß die Anbringung eines zweiten Teils an das Werkstück zusätzlich dazu, daß es einen zweiten, zeitraubenden Arbeitsgang wie etwa das Aufschrauben von Muttern, das Befestigen von Klemmen oder dergleichen erfordert, auch eine vollwirksame kräftige und einheitliche Verbindung der Teile nicht notwendigerweise sicherstellt.

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine verbesserte Bolzenvorzusehen, wobei zwei oder mehr leit-

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fähige Teile mittels gleichzeitiger oder nachfolgender Schweiß- und Niettätigkeiten miteinander befestigt werden können, um rasch und billig eine außergewöhnlich starke, dauerhafte und vibrationsbeständige Verbindung oder Verbindungsstelle zwischen den Teilen zu erzeugen.

Ohne daß dies eine Einschränkung bedeuten soll, ist die Erfindung insbesondere auf den Gebrauch einer verbesserten Nietzapfenbefestigungsanordnung anwendbar, um zwei Metallbleche aneinander zu befestigen, wie beispielsweise für die Herstellung einer Tafel- bzw. Wandbaugruppe, so daß die beiden Bleche leicht und rasch aneinander befestigt werden und mit einer beträchtlichen Festigkeit der Verbindung, sowie derart, daß die äußere Oberfläche des Blechs oder des Abschnitts, die vom Nietzapfen abgewandt ist, im wesentlichen unbeschädigt ist und die Verbindung an dieser Stirnfläche entweder unsichtbar oder nur sehr schwach sichtbar ist.

Die Nietzapfenbefestigungsanordnung dieser Erfindung ist insbesondere geeignet für die Verwendung beim Bau von Schienenfahrzeugaufbauten aus rostfreiem Stahl, aber es wird darauf hingewiesen, daß das Verfahren und die Vorrichtung dieser Erfindung auch auf eine Vielzahl anderer Zwecke Anwendung finden kann.

Gemäß einer Form der Erfindung ist eine Nietzapfenbefestigungsanordnung vorgesehen, um ein erstes leitfähiges Teil und ein zweites leitfähiges Teil aneinander zu befestigen, gekennzeichnet durch eine Büchse oder Manschette aus Isoliermaterial, die in eine öffnung eingepaßt ist, die sich durch das erste Metallteil erstreckt, ein zapfenartiges Befestigungselement, dessen Schaft durch die Isolierbüchse oder -manschette hindurchpaßt und dessen eines Ende in Berührung mit dem zweiten Teil steht und mit diesem elek-

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trisch verschweißbar ist, einen sich einstückig seitlich erstreckenden Flansch oder Absatz am zapfenartigen Befestigungselement, eine Einrichtung zum Abgeben eines Schweißstromes durch das zapfenförmige Befestigungselement, um es mit dem zweiten Teil zu verschweißen, und eine Einrichtung zum Andrücken des Flansches oder des Absatzes gegen die Fläche des ersten Teils an der dem zweiten Teil abgewandten Seite.

Der Flansch oder Absatz des zapfenartigen Befestigungselements weist vorzugsweise einen hiermit einstückigen, ringförmigen, sich seitlich erstreckenden Umfangsflansch an dem Abschnitt des zapfenartigen Befestigungselements auf, der vom zweiten Teil abgewandt ist, und der Flansch wird vorzugsweise gegen die Stirnfläche des ersten Teils mittels eines Druckes angedrückt, der von einem Nietandruckwerkzeug während oder unmittelbar nach der Schweißtätigkeit ausgeübt wird. Das Schweißwerkzeug ist vorzugsweise ein Zapfen-Handschweißgerät mit Kondensatorentladung. Falls gewünscht, können die Tätigkeiten des Schweißens und des Andrückens der Nieten von einem kombinierten Werkzeug durchgeführt werden, das in der Lage ist, sowohl die Schweißtätigkeit als auch die Andrucktätigkeit der Nieten gleichzeitig durchzuführen. Vorzugsweise ist die Länge der isolierenden Büchse bzw. Manschette mindestens genauso groß wie die Dicke des ersten Teils, so daß ein Ende der Büchse oder Manschette in Berührung mit dem zweiten Teil und das andere Ende der Büchse oder Manschette in Berührung mit dem sich seitlich erstreckenden Flansch am zapfenartigen Befestigungselement sich erstreckt, wenn der Flansch gegen die Stirnfläche des ersten Teils angedrückt wird.

Die Isolierbüchse oder -manschette bewirkt die Isolierung des zapfenartigen Befestigungselements gegenüber dem

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ersten Metallteil, um es zu ermöglichen, daß der Anschweißvorgang des Zapfens am zweiten Teil ausgeführt wird, während sich das erste Teil in einer Stellung in Berührung mit dem zweiten Teil befindet, so daß, wenn die Verbindung fertiggestellt ist, das erste und das zweite Teil zuverlässig durch die folgenden Umstände zusammengehalten werden:

1) die Schweißstelle, die zwischen dem Zapfen und den beiden Teilen bewirkt ist, insbesondere zwischen dem Zapfen und dem zweiten Teil,

2) die gesteuerten bzw. überwachten Toleranzen im Paßsitz zwischen dem Schaft des zapfenartigen Befestigungselements und der Isolierbüchse und zwischen dieser und der Wand der öffnung im ersten Teil, und

3) das Andrücken des Flansches oder des Absatzes am zapfenförmigen Befestigungselement gegen die Stirnfläche des ersten Teils gegenüber dem zweiten Teil.

Bei dieser Erfindung wird eine Verbindung mit beträchtlicher Stärke und Vibrationswiderstandsfähigkeit geschaffen, ohne daß die gegenüberliegende Seite des zweiten Teils erkennbar markiert würde.

In einer Abänderung der Erfindung wird der Schaft des zapfenförmigen Befestigungselements seitlich innerhalb der Büchse oder Manschette ausgeweitet, und diese wird zwischen dem Schaft und der Wand zur öffnung im ersten Teil zusammengepreßt, was dadurch bewirkt werden kann, daß man eine Axialkraft während oder nach der Befestigungstätigkeit auf das zapfenförmige Befestigungselement ausübt.

Die neuartige Nietzapfenbefestigungsanordnung gemäß dieser Erfindung weist beträchtliche Vorzüge in Fällen auf, wo es erwünscht ist, Bügel oder andere Bauteile auf der einen Seite einer Fläche aus einem dünnen Metallabschnitt oder

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einer Wand zu befestigen, wie etwa der Wand eines Eisenbahnwaggons, ohne daß man irgendeine unerwünschte Markierung oder Beschädigung auf der gegenüberliegenden Seite der Fläche der Wand verursacht,und zwar mit einem Minimum an Zeit und Arbeitsaufwand.

Andere Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung noch näher ersichtlich, das in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, wobei:

Fig. 1 eine Ansicht eines Aufrisses des Teils einer Nietzapf enbefestigungsanordnung ist, die in ihrem Zustand vor der Befestigungstatigkeit gezeigt ist,

Fig. 2 eine Ansicht eines Aufrisses ist, der die zwei Teile zeigt, die nach der Fertigstellung der Zapfennietverbindung aneinander befestigt sind,

Fig. 3 die Ansicht eines Aufrisses in auseinandergebautem Zustand von einer abgeänderten Form der Nietzapfenbefestigungsanordnung ist,

Fig. 4 eine Ansicht eines Aufrisses ist, der die fertiggestellte Verbindung zeigt, die von der Anordnung gemäß Fig. 3 hergestellt wurde, sowie eine Einrichtung zum Fertigstellen der Verbindung,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht des Nietzapfens ist, der in Fig. 3 gezeigt ist,

Fig. 6 eine Ansicht eines Aufrisses einer weiteren, abgeänderten Ausführungsform der Erfindung ist, wobei die Teile auseinandergebaut gezeigt sind,

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Fig. 7 eine Ansicht eines Aufrisses ist, der die fertiggestellte Verbindung zeigt, die von der Anordnung gejnäß Fig. 6 gebildet ist.

Es wird nun auf Fig. 1 und 2 der Zeichnungen Bezug genommen, die eine Nietzapfenbefestigungsanordnung zeigt, die insbesondere für leichte industrielle Arbeit geeignet ist, wobei das Bezugszeichen 10 ein erstes Metallteil anzeigt, das durch die Zapfenschweißtechnik der vorliegenden Erfindung an einem zweiten Metallteil 11 befestigt wurde. Das erste Teil 10 kann einen Abschnitt eines Bügels oder eines anderen Bauteils umfassen, das aus rostfreiem Stahl oder einem anderen Metall gebildet ist, und das zweite Teil 11 kann eine Außenwandplatte eines Eisenbahnwaggonaufbaus umfassen und kann aus rostfreiem Stahl oder einem anderen Material gebildet sein, aber es wird darauf hingewiesen, daß die Teile 10 und 11 Teile auch anderer Einheiten oder Aufbauten darstellen können und für jeden gewünschten Zweck verwendet werden können.

Ein erstes Teil 10 ist mit einer zylindrischen öffnung oder Ausnehmung 12 versehen, die mit einer leichten Ansenkung, wie an der Stelle 13 gezeigt, an ihrem unteren Ende ausgenommen sein kann, das ist an dem Ende, das neben der Fläche 14 des ersten Teiles 10 liegt, das gegen die Fläche 15 des zweiten Teils 11 durch die Niettätigkeit derart angeklemmt werden soll, daß die Teile 10 und 11 sicher aneinander befestigt sind.

Eine Isolierbüchse oder -manschette 16 aus einem geeigneten Isoliermaterial ist dazu eingerichtet, innerhalb der öffnung 12 eingepaßt zu werden. Die Isolierbüchse 16 umfaßt eine zylindrische Manschette 17, die passend in der öffnung 12 sitzt, und ist mit einem einstückigen, ringförmigen Radialflansch 18 versehen, dessen untere Fläche

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18a dazu eingerichtet ist, mit der Fläche 19 des ersten Teils 10 in Berührung zu treten (das heißt die Fläche, die vom zweiten Teil 11 entfernt ist), wenn die Isolierbüchse 16 -voll in der öffnung 12 eingeschoben ist.

Die Ansenkung 13 an der öffnung 12 stellt den freien Durch gang der Büchse 16 in die öffnung 12 sicher und stellt auch sicher, daß das untere Ende der Büchse 16 in Berührung mit der Fläche 19 des ersten Teils steht, wodurch die Ausbildung eines Lichtbogens während der Schweißtätigkeit verhindert wird.

Der Nietzapfen 20 umfaßt einen Stiel 21 zylindrischer Ausbildung, der später, nachdem die Verbindung fertiggestellt wurde, abgebrochen werden kann oder auch nicht und der mittels eines abbrechbaren Halses 22 mit verringertem Durchmesser an einem zylindrischen Schaft 23 befestigt ist, der dazu eingerichtet ist, mit einem engen Sitz in die Manschette 17 der Isolierbüchse 16 zu passen. Der Nietzapfen 20 ist auch mit einem ringförmigen, sich seitlich erstreckenden Kopf oder Umfangsflansch 24 versehen, der an seiner Unterseite mit einer Ausnehmung 25 versehen ist, die dazu eingerichtet ist, den ringförmigen Flansch 18 der Büchse 16 aufzunehmen, wenn die Teile zusammengebaut werden. Die Teile 21, 22, 23 und 24 des Nietzapfens 20 sind vorzugsweise einstückig miteinander ausgebildet. Ein den Lichtbogen auslösender Vorsprung oder eine Spitze 26 ist an der inneren oder unteren Stirnfläche 27 des Schaftes 23 vorgesehen und ist vorzugsweise einstückig hiermit ausgebildet, und die Spitze 26 ist dazu eingerichtet, zuerst mit der Fläche 15 des zweiten Teils 11 in Berührung zu treten, wenn der Stiel 21 des Zapfens im Spannfutter eines Kondensatorentladungs-Handschweißgeräts gehalten wird, und wenn dieses Gerät für die Befestigungstätigkeit verwendet wird.

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Wenn es gewünscht ist, die Teile 10 und 11 aneinander zu befestigen, dann werden diese Teile in Berührung angeordnet, und die Isolierbüchse 16 wird in die Ausnehmung 12 im Teil 10 eingesetzt, der Stiel 21 wird im Spannfutter des Kondensatorentladungs-Schweißgeräts gehalten, und der Zapfen 20 wird derart bewegt, daß sein Schaft 23 in die Manschette 17 der Büchse 16 eingeschoben wird und daß der Vorsprung 26 dann in einer Stellung liegt, um mit der Stirnfläche 15 des zweiten Teils 11 unter dem Druck in Berührung zu treten, der von der Betätigungsperson über den Handapparat des Kondensatorentladungs-Schweißgeräts aufgebracht wird.

Die Befestigungstätigkeit wird dann dadurch bewirkt, daß man eine Lichtbogenschweißtätigkeit an der zusammengebauten Anordnung mittels des Kondensatorentladungs-Schweißgeräts durchführt. Ein geeignetes Schweißgerät dieser Art wird unter dem Warenzeichen "OMARK" vertrieben.

Die Isolierbüchse 16 ist aus einem Isoliermaterial aufgebaut, das der elektrischen Ladung standhalten wird, die erforderlich ist, um die Lichtbogenschweißtätigkeit durchzuführen, die beispielsweise 5000 A für 6 ms umfassen kann. Ein derartiges geeignetes Isoliermaterial zu diesem Zweck ist das Material, das unter dem eingetragenen Warenzeichen "TEFLON" vertrieben wird. "TEFLON" weist eine Dielektrizitätskonstante von 2,1 bei 10 Hertz und eine Beständigkeit von 1000 bis 2000 V/mil (40.000 bis 80.000 V/nun) bei einer Dicke von 0,13 bis 0,304 mm auf. Es wird allerdings darauf hingewiesen, daß andere Isoliermaterialien mit ähnlichen Dielektrizitätskonstanten, beispielsweise phenolisch gebundene Harzfaser (phenolic bonded resin fibre), geformte Plaste oder andere Isoliermaterialien für spezielle Anwendungsfälle verwendet werden können.

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Die Wand 17 der Isolierbüchse 16 weist vorzugsweise die minimale Dicke auf, die sich mit den elektrischen Isoliererfordernissen der Schweißtätigkeit verträgt, und eine Dicke von 0,2 bis 0,5 mm, vorzugsweise etwa 0,25 mm, hat sich bei der Verwendung von "TEFLON" als Isoliermaterial als zufriedenstellend herausgestellt.

Die Kondensatorentladungs-Schweißtätigkeit befestigt sicher das erste Teil 10 am zweiten Teil 11, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Schweißverbindung oder das Schmelzbad von geschmolzenem Material ist in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 29 angezeigt. Der Flansch 18 der Isolierbüchse 16 wird in die Ausnehmung 25 im Kopf 24 des Zapfens 20 während der Schweißtätigkeit eingebracht, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Es wird dann ein zweiter Arbeitsgang durchgeführt, um den äußeren Umfang 24 a des Kopfes 24 gegen die Stirnfläche 19 des ersten Teils 10 hin zu verformen, um die Wirksamkeit der Verbindung zu verbessern. Zweckmäßigerweise ist dieser zweite Niet- oder Andrück-Arbeitsgang unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die in Fig. 4 gezeigt ist, aber es wird darauf hingewiesen, daß dieser Arbeitsgang in gleicher Weise auch bei dem zapfenartigen Befestigungselement durchgeführt werden kann, das in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Dieser verformende, andrückende Arbeitsgang wird von einem doppelt wirkenden Werkzeug 40 durchgeführt, bei dem ein (innerer) zugehöriger Abschnitt 41 des Werkzeugs 40 den Stiel 21 ergreift und einen axialen (nach oben gerichteten) Zug ausübt, während das zweite oder Gegenbestandteil 42 des Werkzeugs einen (nach unten gerichteten) Druck mittels eines geformten Stempels 43 auf den Kopf 24 des Zapfens 20 ausübt und somit diesen Kopf 24 verformt und den äußeren Umfang 24 a des Kopfes 24 veranlaßt, einen engen Sitz gegen die Stirn-

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fläche 19 des Teils 10 zu suchen. Das Bestandteil 41 kann mit Rillen 44 versehen werden, um den Stiel 21 zu ergreifen, und der Stiel 21 kann vom Zapfen 20 während der Betätigung des Werkzeugs 40 abgetrennt werden. Wo die Büchse 16 mit einem Flansch 18 versehen ist, wird die Verformung auch eine Andruckkraft gegen die Stirnfläche 18 a der Büchse 16 ausüben, die diese Kraft auf das erste Teil 10 überträgt und somit noch weiter die Wirksamkeit der Verbindung erhöht. Das Werkzeug, das für diesen zweiten Arbeitsgang verwendet wird, kann ein Abschnitt eines kombinierten Kondensatorentladungs-Schweiß- und Nietandruckwerkzeuges (nicht gezeigt) sein, oder es kann auch ein getrenntes Andruckwerkzeug sein (wie etwa das Werkzeug 40), um es zuzulassen, daß dieser Arbeitsgang in einer späteren Stufe innerhalb des Zusammenbau- bzw. Arbeitsflußzyklus durchgeführt wird.

Durch diese kombinierten Arbeitsgänge werden die Teile und 11 fest aneinander befestigt und bilden zusammen mit dem Bestandteil 20, 24 und 16 einen einheitlichen Aufbau, was eine Verbindung ergibt, die beträchtliche Festigkeit und Standfestigkeit gegenüber Vibrationen während eines längeren Gebrauchs aufweist.

Der Stiel 21 des Nietzapfens 20 kann, wie in Fig. 2 gezeigt ist, durch das Hilfsmittel der Einschnürung 22 während oder nach der Fertigstellung der Verbindung abgebrochen werden, er kann aber auch, falls für andere Zwecke erforderlich, an Ort und Stelle verbleiben.

Es hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Nietzapfenbefestigungsanordnung mittels eines einzigen Arbeitsganges oder mittels im wesentlichen gleichzeitiger, einheitlich zusammengefaßter Arbeitsgänge eine außerordentlich starke Verbindung zwischen den zusammengefügten Me-

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tallteilen erzeugt und daß keine merkliche oder beanstandenswerte Markierung an der Stirnfläche 30 des zweiten Teils 11 gegenüber der Verbindung erzeugt wird, was von wesentlichem Vorteil ist, da es häufig wünschenswert ist, eine glatte, unmarkierte Oberfläche 30 am Teil 11 zu behalten, beispielsweise wenn dieses Teil eine sichtbare Wand eines Eisenbahnwaggonaufbaus ist.

Bei einem Scherversuch, der durchgeführt wurde, wurden zwei rostfreie Stahlplatten mittels der erfindungsgemäßen Anordnung, die in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, aneinander befestigt, unter Verwendung eines Nietzapfens aus Stahl mit einem Durchmesser von 4,8 mm, und es hat sich herausgestellt, daß eine Kraft von 775 kg erforderlich war, wenn sie in Längsrichtung zu den zusammengefügten Platten angelegt war, um die geschweißte Verbindung aufzubrechen. Dies entspricht etwa 44 kg/mm², auf die Querschnittsfläche bezogen.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist und die insbesondere für Bauarbeiten geeignet ist, sind die Metallteile 10 und 11 sowie die öffnung 12 ausgebildet, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, aber der in Umfangsrichtung verlaufende Kopf oder Flansch 24 des Zapfens 20 in Fig. 3 bis 5 ist an seiner oberen Oberfläche 31 pilzförmig ausgebildet, und seine untere oder innere Oberfläche 32 ist abgeschrägt oder nach außen und oben unter einem kleinen spitzen Winkel (beispielsweise zwischen 3^C und 10° und vorzugsweise etwa 5°) gegenüber einer radialen Ebene geneigt, d.h. gegenüber einer Ebene, die rechtwinklig zur Achse des Zapfens 20 steht. Eine ringförmige Ausnehmung 25 ist in der Unterseite des Umfangsflansches 24 an den Umfang des Schaftes 23 des Zapfens 20 angrenzend ausgebildet, und die obere Fläche 33 der Ausnehmung 25 ist abgeschrägt oder gegenüber

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der Radialebene unter einem Winkel geneigt, der ähnlich ist dem der unteren Fläche 32 des Flansches 24. Die isolierende Büchse oder Manschette 16 dieser Vorrichtung ist zylindrisch, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, und ist nicht mit einem ümfangsflansch 18 versehen, wie dies bei der Büchse 16 in Fig. 1 und 2 der Fall ist. Das obere Ende der Büchse 16 ist dazu eingerichtet, passend in der Ausnehmung 25 aufgenommen zu werden, wenn die Teile der Vorrichtung, wie in Fig. 4, zusammengesetzt werden. Der Zapfen 20 ist mit einem Stiel 21 versehen, der am Kopf 24 mittels eines abbrechbaren Halses 22 von verringertem Durchmesser angeschlossen ist. Eine Lichtbogen auslösende Spitze 26 ist am unteren Ende des Zapfens 20 vorgesehen.

Der Zapfen 20 paßt eng in die zylindrische Isolierbüchse 16, die ihrerseits eng in die öffnung 12 im Teil 10 paßt, so daß die auslösende Spitze 26 mit der Oberfläche 15 des Teils 11 in Berührung tritt, wenn die Bestandteile für die Befestigungstätigkeit zusammengesetzt sind.

Während der ersten Stufe des Montagevorgangs, d.h. während der Lichtbogenschweißtätigkeit, beispielsweise mittels eines Kondensatorentladungs-Schweißgerätes, wird der Stiel 21 des Nietzapfens 20 im Spannfutter des Gerätes gehalten, ein Druck wird vom Schweißgerät auf den Kopf 24 des Zapfens 20 ausgeübt, und dieser Druck weist zusätzlich zur elektrischen Entladung durch den Zapfen 20 die nachfolgenden Wirkungen auf, nämlich

1)' Anschweißen des unteren oder inneren Endes des Zapfens 20 an die Stirnfläche 15 des Teils 11 und Ausbildung einer Schweißverbindung oder eines Schmelzbades 29 aus Schweißmaterial,

2) dichtes Annähern der Stirnfläche 32 des Kopfes 24 an die Stirnfläche 19 des Teiles 10, und

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3) Einbringen des oberen Endes der zylindrischen Manschette 17 in die Ausnehmung 25 des Kopfes 24.

Beim zweiten Arbeitsgang des Montagevorgangs wird der Kopf oder Flansch 24 des Zapfens 20 gewaltsam nach unten zur Stirnfläche 19 des Teils 10 hin durch die doppelte Wirkung des Klemmwerkzeuges 40 während der Niettätigkeit verformt, wie weiter oben in Zusammenhang mit der Befestigungseinrichtung beschrieben ist, die in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, und die beiden Teile werden hierbei fest aneinander befestigt, wobei die Stirnfläche 32 des Kopfes 24 und die Stirnfläche 33 der Ausnehmung 25 in Stellungen gedreht sind, die im wesentlichen radial zur Büchse 20 liegen, und die Stirnfläche 33 der Ausnehmung 25 mit dem oberen Ende der Büchse 16 in Eingriff steht.

Der Stiel 21 kann am Hals 22 während oder nach der Schweiß- und Niettätigkeit abgebrochen werden, wobei die fertiggestellte Verbindung in Fig. 4 gezeigt ist.

Ein wahlweise anwendbares Verfahren für das Drücken des Nietkopfes 24 in einem zweiten Verfahrensschritt ist wie folgt: Ein Schlagverfahren beim Drücken des Kopfes unter Verwendung eines pneumatischen Werkzeugs und eines Nietkopfgesenkes sowie eines geeigneten Gegenrahmens kann verwendet werden, indem man Schlagkräfte verwendet, um den Kopf 24 mit den axialen Kräften zu schließen, die den Schaft 23 seitlich innerhalb der Büchse 16 aufstauchen, um die Wand 17 der Büchse 16 gegen die Wand der Öffnung 12 im ersten Teil 10 anzudrücken und somit die Wirksamkeit der Verbindung noch zu verbessern.

Bei dem in Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Stiel 21 des Zapfens 20 mit einer Reihe in Axialabstand angebrachter, sich radial oder seitlich erstrecken-

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der ringförmiger Flansche oder Vorsprünge 34 versehen, die entgegengerichtet geneigte Flächen 35 aufweisen und voneinander sowie gegenüber dem Schaft 23 des Zapfens durch Halsabschnitte 36 mit verringertem Durchmesser getrennt sind. Eine Manschette 37 aus verformbarem Material wie etwa Aluminium ist dazu eingerichtet, über die Vorsprünge 34 des Stiels 21 zu passen, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Die anderen Bestandteile der Anordnung sind in Fig. 3 bis 5 gezeigt oder können auch so ausgebildet sein, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, der Umstand ausgenommen, daß der Zapfen 20 nicht mit einem einstückigen Flansch oder Kopf 24 mit größerem Durchmesser als der Schaft 23 versehen ist, wie dies in Fig. 1 bis 5 zu sehen ist.

Beim Fertigstellen der Schweiß- und Verbindungstätigkeit durch die Anordnung der Fig. 6 und 7 werden die Metallteile 10 und 11 miteinander in Berührung gebracht, die Isolierbüchse 16 wird in der öffnung 12 im Metallteil eingepaßt, und der Schaft 23 des Nietzapfens 20 wird in die Büchse 16 derart eingepaßt, daß die Auslösespitze in Berührung mit dem Metallteil 11 steht. Die Büchse 16 weist eine Länge auf, die ein wenig größer ist als die Dicke des Teiles 10, so daß, wenn die Bestandteile zusammengebaut sind, das obere Ende der Büchse 16 über die Oberfläche 19 des Teiles 10 hervorsteht, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Der Stiel 21 des Zapfens 20 wird dann in das Futter des Schweißgerätes eingesetzt, und die Lichtbogenschweißtätigkeit wird derart bewirkt, daß das Teil 10 zuverlässig am Teil 11 befestigt ist. Die Manschette 37 wird dann über den Stiel 21 des Zapfens 20 aufgesetzt und hierüber mittels eines geeigneten Drückwerkzeuges verformt, so daß die Manschette 37 in die Ausnehmungen zwischen den Vorsprüngen 34 und in Berührung mit den Vorsprüngen hineingedrückt wird. Der Boden der Manschette

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37 wird auch gegen die Stirnfläche des Teils 10 hin zusammengedrückt, sowie um das obere, hervorstehende Ende der Büchse 16.

Die Erfindung ist auf die Verbindung von zwei oder mehreren Teilen aus irgendeinem geeigneten leitfähigen Material anwendbar, wie etwa Stahl, Aluminium oder anderen Metallen oder Legierungen, und die Teile, die miteinander verbunden werden sollen, können irgendeine geeignete Dicke aufweisen oder können einen Teil irgendeines gewünschten Aufbaus bilden.

Die Erfindung ist beispielsweise, ohne daß dies eine Einschränkung bedeuten soll, auf den Bau von Transportfahrzeugen anwendbar (beispielsweise für die Anbringung von Außenwandplatten an Rahmen oder zur Anbringung integrierter Bügel, Behälter oder anderer Einrichtungen an Rahmen) oder auf die Herstellung von Haushaltsgerät, wie etwa Kühlschrankgehäusen, oder auf die Herstellung vorgefertigter Häuser bzw. Wohneinheiten, Anbringung von Täfelungen bzw. Verschalungen im Hochbau oder für andere Zwecke.

Die Anordnungen, die in Fig. 6 und 7 gezeigt sind, sind auch in der Lage, wieder zerlegt zu werden, indem man die Manschette 37 durch die Verwendung eines Hohlbohrers oder eines Spaltmeißels entfernt und indem man das erste Teil 10 entfernt und/oder ersetzt, indem man Ersatzmanschetten zu dessen Befestigung verwendet. Piese Art einer Anordnung ist geeignet zum Austauschen von Reklamezeichen oder anderen Gegenständen.

Die Erfindung ermöglicht eine wesentliche Vereinfachung von Montagevorgängen, eine Verringerung in Hauptausstattungskosten, eine Verringerung des Gewichts der Einrichtung, die verwendet wird (so daß die Tätigkeit von einem Mann durchgeführt werden kann), und die Erzeugung einer

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wirksamen, starken und vibrationsbeständigen Verbindung unter größerer Zeit- und Arbeitsersparnis. Die Erfindung sichert auch eine korrekte Positionierung der Verbindung, da die Ausnehmung 12 im Teil 10 vorgebohrt sein kann.

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Claims

Ansprüche

1 .J Nietzapf enbefestigungsanordnung zum sicheren Befestigen eines ersten leitfähigen Teils an einem zweiten leitfähigen Teil mittels eines zapfenartigen Befestigungselements, dessen eines Ende in Berührung mit dem zweiten Teil gebracht und mit diesem elektrisch verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsanordnung eine öffnung (12) aufweist, die sich durch das erste Teil (10) erstreckt, eine Manschette (16) aus Isoliermaterial, die in die öffnung eingepaßt ist, ein zapfenartiges Befestigungselement (20) , dessen Schaft (23) durch die Isoliermanschette paßt und dessen eines Ende in Berührung mit dem zweiten Teil (11) steht und mit diesem elektrisch verschweißbar ist, einen einstückigen, sich seitlich erstreckenden ringförmigen Flansch (24) an dem zapfenartigen Befestigungselement, eine Einrichtung zum Entladen eines Schweißstromes über das zapfenartige Befestigungselement, um es mit dem zweiten Teil zu

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TELEKOP.ER.P ORIGINAL INSPEC

verschweißen, und eine Einrichtung zum Andrücken des ringförmigen Flansches gegen die Stirnfläche des ersten Teils auf der dem zweiten Teil abgewandten Seite.
2. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Flansch (24) gegen die Stirnfläche des ersten Teiles durch einen Axialdruck verformt wird, der dem Flansch durch eine Nietdrücktätigkeit aufgebracht wird.
3. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (23) des zapfenartigen Befestigungselements (20) seitlich innerhalb der Isoliermanschette (16) aufgetrieben wird und daß die Isoliermanschette zwischen dem Schaft und der Wand der öffnung (12) im ersten Teil (10) während der Befestigungstätigkeit zusammengedrückt wird.
4. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreiben des Schafts (23) und das Zusammendrücken der Manschette (16) durch eine Axialkraft bewirkt werden, die auf das zapfenartige Befestigungselement (20) aufgebracht wird.
5. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtbogenauslösespitze (26) an dem Ende des zapfenartigen Befestigungselements (20), das mit dem zweiten Teil (11) in Berührung tritt, ausgebildet ist.
6.' Nietzapf enbefestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der öffnung (16) im ersten Teil (10) anliegend am zweiten Teil (11) ausgenommen oder abgeschrägt ist.

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7. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Ausnehmung (25) in der Fläche des sich seitlich erstreckenden Flansches (24) ausgebildet ist, die am ersten Teil (10) anliegt, daß die Ausnehmung auch am Schaft (23) anliegt und daß das Ende der Isoliermanschette (16) in die Ausnehmung paßt und in diese eingedrückt wird, wenn die Schweiß- und Drückarbeitsgänge durchgeführt werden.
8. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Isoliermanschette (16) größer ist als die Dicke des ersten Teils (10), um einen vorspringenden Abschnitt zu bilden, der in die ringförmige Ausnehmung (25) paßt.
9. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich seitlich erstreckender ringförmiger Flansch (18) am Ende der Isoliermanschette (16) ausgebildet ist und daß der Flansch in eine entsprechend geformte ringförmige Ausnehmung (25) in dem sich seitlich erstreckenden Flansch (24) des zapfenartigen Befestigungselements (20) paßt, um mit dem letztgenannten Flansch gegen die Oberfläche des ersten Teils (10) angedrückt zu werden.
10. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des sich seitlich erstreckenden Flansches (24), die an das erste Teil (10) angrenzt, mit einem kleinen spitzen Winkel nach außen vom Schaft (23) und vom ersten Teil weg vor dem Zusammenbau geneigt ist und gewaltsam in Druckberührung mit der Fläche des ersten Teils während der Niettätigkeit gebracht wird.

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11. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel zwischen 3° und 10° beträgt.
12. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zapfenartige Befestigungselement (20) mit einem einstückig angeformten, entfernbaren Stiel (21) versehen ist.
13. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der entfernbare Stiel (21) am zapfenartigen Befestigungselement (20) mittels eines Halsstücks (22) mit verringertem Durchmesser angeschlossen ist und vom Befestigungselement an dem Halsstück abgebrochen wird, nachdem die Verbindung fertiggestellt wurde.
14. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zapfenartige Befestigungselement (20) mit einer Reihe seitlicher Vorsprünge (24) oder Ausnehmungen (36) versehen ist und daß eine verformbare Manschette (37) über das bolzenartige Befestigungselement aufgesetzt ist, über die Vorsprünge und in die Ausnehmungen hinein verformt ist und gegen die Oberfläche des ersten Teils (10) angedrückt ist.
15. Nietzapfenbefestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Isolierbüchse oder -manschette (16) in Berührung mit dem zweiten Teil (11) steht und daß das andere Ende der Büchse oder Manschette in Berührung mit dem sich seitlich erstreckenden Flansch (24) oder der Manschette an dem zapfenartigen Befestigungselement (20) steht, wenn der Flansch oder die Manschette gegen die Oberfläche des ersten Teils (10) angedrückt ist.

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