DE2822051B2

DE2822051B2 - Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier flächiger Bauteile, insbesondere Bleche, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2822051B2
Application number: DE19782822051
Authority: DE
Inventors: Niels 8070 Ingolstadt Sohmen
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1978-05-20
Filing date: 1978-05-20
Publication date: 1980-11-20
Also published as: DE2822051A1; DE2822051C3

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier flächiger Bauteile, insbesondere Bleche, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Weiter bezieht sich die Erfindung auf eine «o Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 entsprechendes Verfahren ist durch die US-PS 32 909 bekannt geworden. Dabei sollen zwei aneinander angrenzende Bleche, z. B. bei Abschnittsreparaturen an Karosserien von Kraftfahrzeugen, mittels eines V-förmig gebogenen Streifens durch Nieten oder Verschweißen miteinander verbunden werden. In den V-förmigen Streifen ist ein nnrundes Loch angeordnet, durch welches ein entsprechend geformter Kopf eines Gegenhalters durchführbar ist, der nach anschließendem Verdrehen den Streifen hintergreift. Mittels einer Flügelmutter kann ein relativ zum Kopf verschiebbares Spannstück gegen den Kopf gespannt werden, wodurch die zu verbindenden Bleche fixiert sind. Anschließend kann der V-förmige Streifen in den überlappenden Bereichen mit den Blechen vernietet oder verschweißt werden. Dabei muß jedoch die Verbindungsstelle in herkömmlicher Weise von beiden Seiten zugänglich sein.

Bekannt ist auch ein Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier flächiger Bauteile, von denen das eine ein Loch mit einem angeformten Kragen und das andere eine dem Kragen entsprechende öffnung aufweist, bei dem die beiden Bauteile derart angeordnet werden, daß sich der Kragen des einen Bauteiles durch die Öffnung des anderen Bauteiles dieses überragend erstreckt und die durch Verformen des Kragens mittels eines Werkzeuges miteinander verbunden werden. Dabei ist der Kragen ebenfalls während der Verformung auf der dem Werkzeug gegenüberliegenden Seite abzustützen.

Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren derart weiterzubilden, daO die Verbindung ohne zusätzliche "Mittel (z. B. Niet) von einer Seite der Verbindungsstelle aus und in einem einzigen Arbeitsgang herstellbar ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach zu handhabende, eine schnelle und haltbare Verbindung gewährleistende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Zusammenspannen der Bauteile und deren anschließendes Verbinden durch Verformen des Kragens in einem einzigen, zusammengefaßten Arbeitsgang und von einer Seite der Verbindungsstelle aus erfolgen kann.

Gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 2 können die Bauteile während des Zusammenspannens durch eine entsprechende Ausbildung der Vorrichtung miteinander verschweißt werden, Es versteht sich, daß bei dieser Verbindungsart der Kragen ggf. entfallen kann.

Die Patentansprüche 3 bis 6 kennzeichnen erfindungsgemäße Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Der Patentanspruch 3 definiert eine einfache und ■schnell handhabbare Vorrichtung. Durch die Merkmale des Patentanspruches 4 kann vorteilhaft ein manuelles Verdrehen des Kopfes nach dessen Einführen in das Loch entfallen. Der erforderliche Drehwinkel des Kopfes kann durch die Steigung der Schraubenführung im Verhältnis zu seinem Hub bestimmt werden.

Gemäß Patentanspruch 5 kann die Vorrichtung zugleich als Schweißwerkzeug ausgebildet sein. Die allgemeine, schweißtechnische Ausführungen des Werkzeuges kann entsprechend den nach den bekannten elektrischen Widerstands-Schweißverfahren aufgebauten Punktschweißzangen sein.

Die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 6 schließlich ist insbesondere für industrielle Zwecke vorteilhaft.

Die Erfindung ist im folgenden anhand mehrerer schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fi g, 1 zwei nach dem erfindungsgemftßen 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,

F i g. 3 eine Ansicht X der F i g. 1, F i g. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV der F i g. 1,

Fig.5 im Schnitt ein durch Druckluft betätigtes, erfindungsgemißes Werkzeug zur Durchführung des Verfahrensund I ο

F i g. 6 ein nur teilweise dargestelltes Werkzeug nach Fig.4, wobei der Kopf des Gegenhalters und der Stempel als Schweißelektroden ausgebildet sind.

In den F i g. 1 bis 4 ist eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Blechverbindung dargestellt Mit 1 ist ein Blech bezeichnet, in das ein unrundes Loch 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 verbindenden Blech 4 ist eine entsprechend den Außenmaßen des Kragens 3 geformte uffnung 5 vorgesehen, so daß das Blech 4 mit dem Blech 1 zusammengefügt werden kann, wobei die öffnung S den Kragen 3 umschließt. 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 werden kann und durch eine Drehung um 90° den Kragen 3 hintergreift (siehe F i g. 4 gestrichelt«; 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 !0 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 F i g. 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 gegengehahen 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 90° 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 Hebelgetriebe erfolgen — der Krügen 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 90° der Kopf 7 wieder aus dem Lx>ch 2 herausgezogen werden.

F i g. 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 Führungsböchse 14 des Werkzeuges 13 ist eine schraubenförmige Nur. 15 (gestrichelte Linien) eingeprbeitet, 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 Gegeilhalter 6 gegen den Stempel 11 verschoben. Während der Verschiebebewegung wird durch die Schraubenführung 15 bzw. 16 der Gegenhalter 6 im vorliegenden Ausführungsbeispiel um 90° 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 .i.ragens 3 der Kopf 7 keine Drehbewegung, sondern :ar 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

F i g. 6 zeigt teilweise ein Werkzeug 22, mit dem eine veifahrensgemäße 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 Stempel¹ U 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 vorde-rer Teil 8a der Zugstange 8 sind ebenfalls als Elektrode ausgebildet und gegenUher 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 Stromsmschlüssen plus bzw. minus verbunden. Bei der Herstellung 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 elektrische:·, 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier flächiger Bauteile, insbesondere Bleche, von denen eines ein unrundes Loch aufweist, in welches ein entsprechend dem Loch geformter, an einer Zugstange angeordneter Kopf eines Gegenhalters einführbar ist und durch Verdrehen das Bauteil hintergreift und das zweite Bauteil durch ein auf der Zugstange verschiebbares Spannstück gegen das ι ο erste Bauteil spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an das erste Bauteil (1) ein Kragen (3) angeformt ist, daß das zweite Bauteil (4) eine dem Kragen entsprechende, unrunde öffnung (5) aufweist, daß die beiden Bauteile derart angeordnet u werden, daß sich der Kragen (3) des einen Bauteils

(I) durch die öffnung (5) des anderen Bauteils (4) dieses überragend erstreckt und daß anschließend durch das Gegeneinanderdrücken von Spannteil (Stempei il) und Kopf (7) des Gegenhalters (6) der Kragen (3) verformi wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile während des Zusammenspannens miteinander verschweißt werden.

3. Vorrichtung zum Verbinden wenigstens zweier flächiger Bauteile, insbesondere Bleche, die ein unrundes Loch bzw. Öffnung aufweisen, durch die der an einer Zugstange angeordnete Kopf eines Gegenhalters einführbar ist und durch Verdrehen relativ zu den Bauteilen diese hintergreift, und die Bauteile dt -'.h ein auf der Zugstange verschiebbar geführtes Spannteil gegen den Kopf gespannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (8) in einem Werkzeug (1(0 axial verschiebbar geführt ist und daß der Kopf (//gegen einen Stempel

II1) des Werkzeuges (10) spannbar ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (8) im Werkzeug (10) schraubenförmig geführt ist, so daß die Zugstange (8) bei ihrer axialen Verschiebung im Werkzeug (13, 22) zugleich um ihre Längsachse gedreht wird.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (7) des Gegenhalters (6) und der Stempel (11) des Werkzeuges (22) als gegeneinander elektrisch isolierte Schweißelektroden ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (8) über eine im Werkzeug (13, 22) angeordnete Kolben-Zylinder-Einheit (17, so 19) durch ein Druckmittel relativ zum Werkzeug verschiebbar ist.