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Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier flächiger Bau-
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teile, insbesondere Bleche, sowie Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens Die Ei#findung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden wenigstens
zweier flächiger Bauteile, insDcsolldele bleche, gemäß dem Oberbegriff des ilauptanspruciies,
weiter bezicht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfallrens.
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Gattungsgemäße Verfahren zum Verbinden insbesondere zweie Bleche haben
die Vorteile, daß beim Aufsetzen des mit einer oeffnung versehenen Bleches auf den
Kragen des anderen Bleches bereits eine Fixierung der beiden Bleche zueinander erreicht
wird und die beiden Bleche anschließend durch Umbördeln des
Kragens
haltbar miteinander verbunden werden können. Gegenüber einer Nietverbindung besteht
noch der Vorteil einer wesentlich einfacheren Montage; ein gesonderter Niet ist
nicht erforderlich. Bisher mußte bei der gattungsgemäßen Verbindung jedoch die Verbindungsstelle
von beiden Seiten zugänglich sein, da der Kragen während des Verformens bzw.
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des Umbördelns an seinem gegenüberliegenden Ende abgestützt werden
mußte. War diese Abstützstelle schwer oder überhaupt nicht zugänglich, so führte
dies zu einer erschwerten herstellung der gattungsgemäßen Verbindung oder machte
deren Anwendung gänzlich unmöglich.
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Aufgabe der Eifindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren derart
weiterzubilden, daß die Verbindung von einer Seite der Verbindungsstelle aus herstellbar
ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach zu handhabende und
unkompliziert aufgebaute Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das
Loch mit dem Kragen unrund ausgebildet wird und
ein entsprechend
dem Loch geformter Kopf eines Gegenhalters durch das Loch eingeschoben und derart
gedreht wird, daß er den Kragen teilweise hintergreift und daß anschließend durch
das Gegeneinanderdrücken von Gegenhalter und Werkzeug der Kragen verformt und gegebenenfalls
mit dem anderen Blech verschweißt wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht
darin, daß der Gegenhalter aus dem Kopf und einer Zugstange gebildet ist, daß die
Zugstange im Werkzeug axial verschiebbar geführt ist und daß der Kopf gegen einen
Stempel des Werkzeuges spannbar ist. Der Gegenhalter ist somit mit dem Werkzeug
verbunden und wird von einer Seite der Verbindungsstelle aus durch das Loch eingeführt
und anschließend mit dem Werkzeug derartig verdreht, daß er den an dem Loch angeformten
Kragen hintergreift. Dann wird der Gegenhalter relativ zum Werkzeug verschoben bzw.
gespannt, wodurch der Kragen nach Art einer Bördelung verformt wird.
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Die Zugstange des Gegenhalters kann im Werkzeug schraubenförmig geführt
sein, so daß die Zugstange bei ihrer axialen
Verschiebung im Werkzeug
zugleich um ihre Längsachse gedreht wird. Dies hat den Vorteil, daß nach dem Einführen
des Gegenhalters in das Loch nur die Zugstange axial festgespannt werden muß, während
die Verdrehung des Gegenhalters automatisch erfolgt. Der erforderliche Drehwinkel
des Gegenhalters kann durch die Steigung der Schraubenführung im Verhältnis zu seinem
liub bestimmt werden. Eine Verdrehung des Werkzeuges kann dann entfallen.
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Wenn eine höhere Festigkeit der gattungsgemäßen Verbindung erzielt
werden soll, können der Kopf des Gegenhalters und der Stempel des Werkzeuges als
Schweißelektroden ausgebildet sein , die gegeneinander elektrisch isoliert sind.
Die allgemeine, schweißtechnische Ausführung des Werkzeuges kann entsprechend den
nach den bekannten elektrischen Widerstandsschweißverfahren aufgebauten Punktschweißzangen
sein.
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Zweckmäßig kann die Zugstange in an sich bekannter Weise über eine
im Werkzeug angeordnete Kolben-Zylinder-Einheit durch ein Druckmittel, vorzugsweise
Druckluft, betätigt werden.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand mehrerer schematisch dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 zwei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
ausgebildete Bleche im Schnitt, mit eingesetztem Gegenhalter und Werkzeug, Fig.
2 die gleiche Darstellung wie in Fig. 1, jedoch während des Umformens des Kragens,
Fig. 3 eine Ansicht X der Fig. 1, Fig. 4 einen Schritt gemäß Linie IV-IV der Fig.
1, Fig. 5 im Schnitt ein durch Druckluft betätigtes, erfindungsgemäßes Werkzeug
zur Durchführung des Verfahrens und
Fig. 6 ein nur teilweise dargestelltes
Werkzeug nach Fig. 4, wobei der Kopf des Gegenhalters und der Stempel als Schweißelektroden
ausgebildet sind.
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In den Figuren 1 bis 4 ist eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellte Blechverbindung dargestellt. Mit 1 ist ein Blech bezeichnet, in das
ein unrundes L(.ch nach Art eines Langloches 2 eingearbeitet ist. An das Loch 2
ist beispielsweise durch Tiefziehen ein Kragen 3 angeformt. In einem mit dem Blech
1 zu verbindendem Blech 4 ist eine entsprechend den Außenmaßen des Kragens 3 geformte
Öffnung 5 vorgesehen, so daß das Blech 4 mit dem Blech 1 zusammengefügt werden kann,
wobei die Öffnung 5 den Kragen 3 umschließt.
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Mit 6 ist ein Gegenhalter bezeichnet, der aus einem Kopf 7 und einer
Zugstange 8 gebildet ist. Der Kopf 7 ist in Richtung des Pfeiles 9 gesehen etwa
gleich der Kontur des Loches 2, so daß er durch dieses hindurchgeschoben wr den
kann und durch eine Drehung um 900 den Kragen 3 hintergreift (siehe Fig. 4 gestrichelte
Linien). Der Gegenhalter 6 ist in einem Werkzeug 10 in seiner Längsachse verschiebbar
geführt. An seinem den Kopf 7 des Gegenhalters 6 zugewandtem Ende des Werkzeuges
10 ist ein Stempel 11 angeordnet, mit dem der
das Blech 4 überragende
Kragen 3 des Bleches 1 von der Zugstange 8 aus radial nach außen abgekantet bzw.
umgebördelt werden kann (siehe Fig. 2). Der Stempel 8 ist derartig ausgebildet,
daß eine Umbördelung des Kragens 3 nur in dem Bereich erfolgt, in dem der Kragen
3 durch die Stützflächen 12 des Kopfes 7 gegengehalten wird. Der Gegenhalter 6 ist
innerhalb des Werkzeuges 10 in nicht dargestellter Weise gegen Verdrehen gesichert,
so daß nach dem Einführen des Kopfes 7 durch das Loch 2 das gesamte Werkzeug 10
mit dem Gegenhalter 6 um 900 gedreht werden muß. Anschließend kann durch Spannen
des Gegenhalters 6 zum Werkstück 10 - dies kann beispielsweise durch ein am Werkzeug
10 abgestütztes, auf die Zugstange 8 wirkendes llebelgetriebe erfolgen - der Kragen
3 teilweise abgekantet bzw. umgebördelt werden, so daß das Blech 4 mit dem Blech
1 fest verbunden ist. Nach dem herstellen der Verbindung kann durch eine weitere
Drehung des Werkzeuges 10 bzw. des Gegenhalters 6 um 900 der Kopf 7 wieder aus dem
Loch 2 herausgezogen werden.
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Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit
einem wie in Fig. 1 bis 4 beschriebenen Gegenhalter 6, dessen Zugstange 8 in einem
Werkzeug 13 nach Art einer Nietpistole geführt ist. In einer Führungsbüchse 14 des
Werkzeuges 13 ist eine schraubenförmige Nut 15 (gestrichelte Linien) eingearbeitet,
die mit einem korrespondierenden Steg 16 an der Zugstange 8 derart zusammenwirkt,
daß bei einer Verschiebung der Zugstange 8 diese zugleich um ihre Längsachse gedreht
wird. An ihrem dem Kopf 7 entgegengesetzten Ende der Zugstange 8 ist ein Kolben
17 mit einer Dichtmanschette 18 angeordnet, der in einem Zylinder 19 gleiten kann.
Beim Betätigen des Werkzeuges 13 mittels eines Abzuges 20 wird in an sich bekannter
Weise der Zylinderraum 21 mit Druckluft beaufschlagt und der Kolben 17 bzw. der
gesamte Gegenhalter 6 gegen den Stempel 11 verschoben. Während der Verschiebebewegung
wird durch die Schraubenführung 15 bzw. 16 der Gegenhalter 6 im vorliegenden Ausführungsbeispiel
um 900 gedreht. Die Schraubenführung 15, 16 kann derart ausgeführt sein, daß kurz
vor der Endstellung des Kopfes 7 beim Stempel 8 keine Drehung mehr erfolgt, so daß
während der unmittelbaren Verformung
des Kragens 3 der Kopf 7 keine
Drehbewegung, sondern nur noch eine Verschiebebewegung ausführt. Es versteht sich,
daß in dieser Stellung (gestrichelte Darstellung des Kopfes 7) die Stützflächen
12 des Kopfes 7 dem Stempel 11 des Werkzeuges 13 gegenüberliegen. Das Werkzeug 13
kann in an sich bekannter Weise so ausgebildet sein, daß während des Verformens
des Kragens 3 ein pulsierender Schlageffekt durch eine wechselnde Druckbeaufschlagung
des Kolbens 17 erfolgt.
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Fig. 6 zeigt teilweise ein Werkzeug 22, mit dem eine verfahrensgemäße
Schweißverbindung herstellbar ist. Der nicht dargestellte Teil des Werkzeuges 22
kann im wesentlichen identisch dem Werkzeug 13 der Fig. 4 ausgebildet sein und ist
deshalb nicht noch einmal dargestellt. Der Stempel 11 ist als Elektrode aus einer
Kupferlegierung hergestellt und elektrisch isoliert am Werkzeug 22 befestigt. Der
vordere Bereich des Gegenhalters 6, bzw. der Kopf 7 und ein vorderer Teil 8a der
Zugstange 8 sind ebenfalls als Elektrode ausgebildet und gegenüber dem Stempel 11
durch eine elektrisch nicht leitende Büchse 23 isoliert. Die Elektroden 7 bzw. 8a
und 11 sind in nicht näher gezeigter Weise mit entsprechenden
Stromanschlüssen
plus bzw. minus verbunden. Bei der erstellung der Verbindung wird der Kopf 7 wiederum
in das Loch 2 eingeführt. Durch Betätigen des Werkzeuges 22 wird die Zugstange 8
bzw. 8a des Gegenhalters 6 angezogen , so daß sich der Kopf 7 gegen den Stempel
11 bewegt. Wenn sich der Kopf 7 und der Stempel 11 beiderseits des Kragens 3 angelegt
haben, entsteht eine leitende Verbindung zwischen den beiden Elektroden und die
Verbindungsstelle wird nach dem bekannten elektrischen Widerstands-Schweißverfahren
während des Verformens zusätzlich verschweißt. Bei der nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren durchgeführten Schweißverbindung ist es nicht zwingend erforderlich, daß
der Kragen 3 das Blech 4 überragt.
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