DE3131301A1

DE3131301A1 - "vorrichtung zum verbinden mindestens zweier duennwandiger werkstuecke durch ein scher-quetsch-verfahren"

Info

Publication number: DE3131301A1
Application number: DE19813131301
Authority: DE
Inventors: Hans Ing.(grad.) 8521 Weiher Stuhlinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-08-07
Filing date: 1981-08-07
Publication date: 1983-02-24
Also published as: BR8204652A; ZA825711B; ES8305607A1; ES514798A0

Description

Vorrichtung zum Verbinden mindestens zweier dünnwandiger
Werkstücke durch ein-Scher-Quetsch-Verfahren Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden mindestens #weier dünnwandiger Werkstücke aus metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen durch ein Scher-Quetsch-Verfahren, bei der in einer Halterung ein justierbarer Scherstempel sowie eine gegen den Scherstempel wirkende, versähie:#bbare Schermatrize vorgesehen sind, wobei in der Schermatrize relativ zu dieser und -gegen den Scherstempel ein Quetschstempel bewegbar angeordnet ist.
Dünnwandige Werkstücke aus metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen lassen sich durch sogenannte Scher-Quetsch-Verbindungen ohne zusätzliche Verbindungselemente formschlüssig verbinden. Hierbei werden die zu verbindenden Teile partiell so eingeschnitten, daß ein streifen- oder kreuzförmiger Steg entsteht, der soweit durchgedrückt wird, bis sich die Unterkante des unteren Bleches über der Oberkante des oberen Bleches befindet.
Anschließend wird der durchgedrückte Steg oder der stehengebliebene Blechrand so verquetscht, daß eine formschlüssige Verbindung entsteht. Vor dem Quetschen muß die Schermatrize von der Verbindungsstelle entfernt werden.
Dafür kommen entweder zwei getrennte Vorrichtungen für Einschneiden und Quetschen zum Einsatz oder der erforderliche unterschiedliche Bewegungsablauf der Scher--und Quetschwerkzeugteile wird durch eine Nockensteuerung erzielt.
Eine derartige Vorrichtung ist z.B. durch die deutsche Offenlegungsschrift 28909 bekannt. Alle bekannten Vorrichtungen können jedoch wegen der erforderlichen räumlichen Abmessungen und des großen Gewichtes nicht als bewegliche Handgeräte, ähnlich wie Punktschweißzangen, sondern nur stationär eingesetzt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art zu entwickeln, die als mobiles Handgerät eingesetzt werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist durch a) einen Hydraulik-Doppelzylinder mit zwei voneinander getrennten Kammern, b) einen im Innern des Doppelzylinders axial beweglichen Hohlkolben, dessen maximaler Hub durch die axiale Abmessung der einen Kammer des Doppelzylinders gegeben ist und dessen Stirnfläche der Kolbenstange mit der Schermatrize verbunden ist, c) einen weiteren axial beweglichen Kolben im Innern des Doppelzylinders und des Hohlkolbens mit einem durch die axiale Abmessung der anderen Kammer des Doppelzylinders vorgegebenen maximalen Hub und dessen Stirnfläche der Kolbenstange mit dem Quetschstempel verbunden ist.
d) elektrohydraulische Steuerventile zur Steuerung der Bewegung der Kolben.
Die Schermatrize ist zweckmäßigerweise durch eine Führung gegen Verdrehen gesichert.
Der Hub des Quetschstempels ist durch einen tiefen Anschlag und eine Stellmutter einstellbar.
Zur leichteren Handhabung der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist diese mit einer Zweihandschaltung mit Handgriffen und Bedienungsknöpfen sowie einer Aufhängung versehen.
Anhand der Zeichnung und zweier Ausführungsbeispiele wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigen FIG 1 und FIG 2 jeweils in schematischer Darstellung je ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In FIG 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines Hydraulikdoppelzylinders 22 und einer elektrohydraulischen Steuerung 10, 15 der Kolbenbewegung ist es möglich, eine Vorrichtung der genannten Art mit so kleinen Abmessungen und geringem Gewicht herzustellen, daß ein Einsatz als Handgerät möglich ist.
Die zu verbindenden Werkstücke 1 und 2, z.B. zwei dünne Bleche, werden in das geöffnete Werkzeug, bestehend aus der Schermatrize 3 mit dem Quetschstempel 4, dem Scherstempel 5 und dem durch die Abstreiferfedern 6 gefederten Abstreifer 7, eingelegt. Beim gemeinsamen Auslösen der beiden Bedienungsknöpfe 8 und 9 der Zweihandschaltung über das Steuerventil 10, wird der Hohlkolben 11, an dessen Stirnfläche 26 der Kolbenstange 111 die Schermatrize 3 befestigt ist, mit Hydrauliköl beaufschlagt und in die Richtung des Scherstempels 5 gedrückt. Dabei werden die Werkstücke 1 und 2 zwischen die Schermatrize 3 sowie den Abstreifer 7 geklemmt und der Scherstempel 5 schneidet in die Werkstücke 1 und 2 soweit ein, bis die Schermatrize 3 ihren tiefsten Punkt erreicht. Der tiefste Punkt der Schermatrize 3 ist vorgegeben durch die axiale Ausdehnung der Kammer 23 im Innern des Hydraulikdoppelzylinders 22. Durch die abgeschrägt Form des Scherstempels 5 wird gleichzeitig ein Steg durchgedrückt. Mit der Einstellschraube 12 läßt sich die Eintauchtiefe des Scherstempels 5 in die Werkstücke 1 und 2 so einstellen, daß die Stegunterkante des unteren Werkstückes über die Oberkante des oberen Werkstückes zum Liegen kommt. Die Schermatrize 3 ist durch die Führung 13 gegen Verdrehen gesichert und ein konstanter Schneidspalt zwischen der Schermatrize 3 und dem Scherstempel 5 gewährleistet. Nach Erreichen des tiefsten Punktes wird der Hohlkolben 11 mit der Schermatrize 3 hydraulisch wieder zurückgezogen. Gleichzeitig geht der Kolben 14, der über das Ventil 15 angesteuert wird, mit dem Quetschstempel 4, der an der Stirnfläche 27 der Kolbenstange 114 mit dem Kolben 14 verbunden ist, in Richtung des Scherstempels 5. Dadurch wird der durchgedrückte Steg der Werkstücke 1 und 2 so verformt, daß er über das obere Werkstück ausbaucht und eine formschlüssige Verbindung entsteht. Der Hub des Quetschstempels 4 und dadurch die Dicke des gequetschten Steges wird durch den Tiefenanschlag 16 begrenzt und kann mit der Stellmutter 17 entsprechend der Blechdicke der Werkstücke 1 und 2 verstellt werden. Der maximale Hub des Kolbens 14 ist vorgegeben durch die Längsausdehnung der Kammer 24 innerhalb des Hydraulikdoppelzylinders 22. Über die Führung 18 ist der Quetschstempel 4 gegen Verdrehen gesichert. Nach Loslassen der Bedienungsknöpfe 8 und 9 wird der Kolben 14 hydraulisch in seine Ausgangsstellung zurückgedrückt. Die Abstreiferfeder 6 streift über den Abstreifer 7 die verbundenen Werkstücke vom Scherstempel 5 ab. Zur leichteren Handhabung ist die Vorrichtung mit den Handgriffen 19 und 20 sowie der Aufhängung 21 versehen. Mit 25 ist die Werkzeughalterung bezeichnet.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in FIG 2 schematisch dargestellt. Sie ermöglicht durch eine erweiterte elektrohydraulische Steuerung eine noch kleinere Bauweise der Vorrichtung.
In FIG 2 sind die gleichen Bauteile mit denselben Bezugsziffern wie in FIG 1 bezeichnet. Beim gemeinsamen Auslösen der beiden Bedienungsknöpfe 8 und 9 der Zweihandschaltung wird das Steuerventil 210 so geöffnet, daß sich der Hohlkolben 11 mit der Schermatrize 3 in Richtung des Scherstempels 5 bewegt. Die Ventile 215 und 223 bleiben geschlossen. Gleichzeitig wird das Ventil 222 geöffnet und es entsteht zum Zylinderraum 24 des Kolbens 14 innerhalb des Hydraulikdoppelzylinders 22 ein Bypass. Drückt nun der Hohlkolben 11 mit der Stirnfläche 26 der Kolbenstange 111 auf die Befestigung 27 des Quetschstempels 4 der Kolbenstange 114, kann das Hydrauliköl über diesen Bypass von der einen Kolbenseite zur anderen Kolbenseite des Kolbens 14 strömen und der Kolben 14 wird durch den Hohlkolben 11 mitgezogen. Dies tritt dann ein, wenn die Vorderkante des Quetschstempels 4 gegenüber der Vorderkante der Schermatrize 3 soweit zurücksteht, daß der Quetschstempel 4 den beim Einschneiden des Scherstempels 5 entstehenden Steg nicht berühren wird. Nach Erreichen des tiefsten Punktes geht durch Umschalten des Ventils 210 der Hohlkolben 11 mit der Schermatrize 3 wieder soweit zurück, bis die Vorderkante der Schermatrize 3 gegenüber der Vorderkante des Quetschstempels 4 etwas zurücksteht.
Dann wird das Ventil 210 geschlossen und das Ventil 223 geöffnet, so daß für den Hohlkolben 11 ein Bypass entsteht. Gleichzeitig schließt das Ventil 222 und das Ventil 215 öffnet, dadurch bewegt sich der Kolben 14 mit dem Quetschstempel 4 in Richtung des Scherstempels 5 und quetscht den Steg. Dabei wird die Schermatrize 3 mit dem Hohlkolben 11 mitgezogen. Nach dem Loslassen der Bedienungsknöpfe 8 und 9 wird das Ventil 223 geschlossen. Die Ventile 210 und 215 werden so geschlatet, daß die Kolben 11 und 14 in ihre Ausgangsstellung zurückgehen.
5 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

v Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Verbinden mindesten#s zweier dünnwandiger Werkstücke aus metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen durch ein Scher-Quetsch-Verfahren, bei der in einer Halterung ein justierbarer Scherstempel sowie eine gegen den Scherstempel wirkende, verschiebbare Schermatrize vorgesehen sind, wobei in der Schermatrize relativ zu dieser und gegen den Scherstempel ein Quetschstempel bewegbar angeordnet ist, g e k e n n -z e i c h n e t durch a) einen Hydraulik-Doppelzylinder (22) mit zwei voneinander getrennten Kammern (23, 24), b) einen im Innern des Doppelzylinders (22) axial bewegzeichen Hohlkolben (11), dessen maximaler Hub durch die axiale Abmessung der einen Kammer (23) des Doppelzylinders (22) gegeben ist und dessen Stirnfläche (26) der Kolbenstange 111 mit der Schermatrize (3) verbunden ist, c) einen weiteren axiale beweglichen Kolben (14) im Innern des Doppelzylinders (22) und des Hohlkolbens (11) mit einem durch die axiale Abmessung der anderen Kammer (24) des Doppelzylinders (22) vorgegebenen maximalen Hub und dessen Stirnfläche (27) der Kolbenstange (114) mit dem Quetschstempel (4) verbunden ist, d) elektrohydraulische Steuerventile (10, 15, 210, 215, 222, 223) zur Steuerung der Bewegung des Kolbens (14) und des Hohlkolbens (11).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n~e t , daß die Schermatrize (3) durch eine Führung (13) gegen Verdrehen gesichert ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Hub des Quetschstempels (4) durch einen Tiefenanschlag (16) und eine Stellmutter (17) einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Zweihandschaltung mit Handgriffen (19, 20) und Bedienungsknöpfen (8, 9) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Aufhängung (21) vorgesehen ist.