DE3724648A1 - Fuegenaht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fügenaht zur Verbindung von Kanten dünnwandiger Platten, insbesondere Bleche.

Zur Verbindung von Blechen bzw. Kanten von Blechen bietet die Fügetechnik eine Vielzahl von Möglichkeiten wie Schweißen, Schrauben, Falzen, Löten, Nieten, Kleben u. dgl. Die bekann­ ten Fügeverfahren eignen sich nicht in gleicher Weise für die verschiedenen Anwendungsgebiete, Umgebungsbedingungen und für zu verbindende Materialien. So ist beispielsweise das Schweißen und Löten im allgemeinen nur für Metalle geeignet, während beim Kleben bei hohen Temperaturen Probleme auftreten. Beim Schrauben, Falzen oder Nieten wird der optische Eindruck durch hervorstehende Schraubenköpfe, Falze oder Nietköpfe beeinträchtigt, wobei diese zusätzlich eine Verletzungsgefahr hervorrufen. Durch Schweißen und Löten werden zwar feste Verbindungen geschaffen, wobei die Verbindungsstelle optisch nicht beeinträchtigt ist, jedoch sind der Arbeitsaufwand und die erforderlichen Vor­ kehrungen nicht unerheblich, da sich das Material verziehen kann und die Oberflächen zunächst beeinträchtigt werden und nur durch einen großen Aufwand an Nacharbeit wieder­ hergestellt werden können. Insbesondere bei oberflächen­ veredelten oder beschichteten Blechen wird die Oberflächen­ schicht gewöhnlich durch die Wärmeeinwirkung zerstört oder zumindest so beeinträchtigt, daß eine aufwendige Nacharbeit erforderlich ist. Lacke, Kunststoffbeschichtungen, Emaillie­ rungen, Verzinkungen und Grundierungen werden an der Schweiß- bzw. Lötstelle zerstört oder müssen gar vorher entfernt werden. Danach muß die Verbindungsstelle geschliffen und wieder mit der erforderlichen Schicht versehen werden. Dabei kann beispielsweise eine Rostschutzschicht nicht mehr an innenliegenden Flächen, beispielsweise beim Punkt­ schweißen, angebracht werden, was oft die Ursache für be­ ginnenden Rostfraß darstellt. Viele Materialien, insbeson­ dere verschiedenartige Materialien, können nur schwer mitein­ ander verlötet oder verschweißt werden, so daß hier diese Art der Fügetechnik entfallen muß.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Füge­ naht zur Verbindung von Kanten dünnwandiger Platten, ins­ besondere Bleche, zu schaffen, bei der die aneinanderstoßen­ den Flächen fest und sicher verbunden und dabei optisch nicht beeinträchtigt werden, wobei praktisch beliebige, auch beschichtete Materialien miteinander verbunden werden können, ohne daß eine Nacharbeit erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platten von ihrer Stoß- oder Verbindungslinie ausgehend zwei flächig oder wenigstens an den Randbereichen aneinander­ liegende Streifen bilden, und daß die von der Stoß- oder Verbindungsstelle abgewandten Randbereiche der beiden Strei­ fen mit gegensinnigen Zahnungen versehen sind, wobei jeweils die Zahnung am einen Randbereich um den anderen Randbereich wenigstens teilweise herumgebogen ist.

Die beiden miteinander verbundenen Platten weisen an der Verbindungsstelle auf der einen, als Außenseite zu verwen­ denden Seite keinerlei Erhebungen, Absätze od. dgl. auf, so daß sich diese Technik insbesondere zum Herstellen von Gehäusen und Rohren eignet. Die Verbindungsstelle ist keiner Wärmebehandlung oder chemischen Behandlung ausgesetzt, so daß beispielsweise eine Oberflächenschicht nicht be­ schädigt wird und ein Rostschutz erhalten bleibt. Die mitein­ ander zu verbindenden Platten können bereits ihre endgültige Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, die sich bei der Ver­ bindung nicht verändert oder die dabei nicht beschädigt oder beeinträchtigt wird. Da keinerlei Nacharbeit erforder­ lich ist, tritt eine deutliche Verbilligung gegenüber herkömm­ lichen Fügeverfahren auf. Die erfindungsgemäße Fügetechnik eignet sich auch insbesondere für Einsatzorte, beispiels­ weise Entwicklungsländer, wo keine Apparaturen für Ver­ bindungstechniken und Oberflächenbehandlung zur Verfügung stehen. Da sich die erfindungsgemäße Fügenaht für praktisch alle Arten von miteinander zu verbindenden Platten eignet, sind die Anwendungsmöglichkeiten nahezu unbegrenzt. Folgende Anwendungsmöglichkeiten sollen beispielhaft genannt sein: Im Fahrzeugbau die Verbindung von Karosserieteilen und verschiedener Materialien untereinander, wie beispielsweise verzinkte Teile mit lackierten Teilen, Anbringung von Zier­ leisten, Leichtbauweise im Flugzeugbau, Herstellung von Verpackungen, auch aus Pappe, Fassadenverkleidungen, Dach­ verkleidungen, Leuchten, Containerverpackungen, Behälter für die Lebensmittelindustrie, Stahlmöbel, insbesondere Stahlschränke, (Isolier-) Verkleidungen für Kessel und Rohre, verlorene Verschalungen beim Hausbau, Herstellung von Kunstgegenständen, Verbindung von PVC mit Metallen, Weltraumanwendungen, Solartechnik, Batterienherstellung, Strahlenschutzverkleidungen aus Blei, Herstellung von weißer Ware u. dgl.

Auch bei geringen Blechstärken tritt bereits eine große Festigkeit auf, wobei geringe Toleranzen infolge der fehlen­ den Wärmebehandlung und Nachbehandlung ermöglicht werden. Zur Verbindung sind keine komplizierten Werkzeuge erforder­ lich, im einfachsten Falle genügt eine Zange oder ein ähn­ liches Werkzeug. Durch den Wegfall der Nacharbeit wie Putzen, Glühen, Schleifen, Oberflächennachbehandlung usw. verringern sich nicht nur die Arbeitskosten, sondern es tritt auch eine Energie- und Materialersparnis auf. Durch die einfache Herstellung solcher Fügenähte und die Nichtbeeinträchtigung der Materialien beim Fügen eignen sich die erfindungsge­ mäßen Fügenähte insbesondere auch beim Formen- und Musterbau. Die zu verbindenden Platten können auch profiliert sein, das heißt, die Fügenähte brauchen nicht linear zu verlaufen.

Beispielsweise kann auch ein Boden an einem runden Behälter mittels einer derartigen Fügenaht befestigt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Fügenaht möglich.

Die herumzubiegenden Zahnungen können durch einfache, ent­ sprechende Ausnehmungen an den Plattenrändern gebildet werden. Dies kann im einfachsten Falle mittels einer Blech­ schere oder Blechsäge erfolgen, bei größeren Stückzahlen eignet sich ein maschineller Schneide- oder Stanzvorgang.

Die Zahnungen können ganz um die jeweils anderen Randbereiche herumgebogen werden, wodurch sie flächig an den entsprechen­ den Streifen anliegen, was zu einer besonders sicheren und festen Verbindung führt. Sie können jedoch auch nur teilweise umgebogen sein, so daß Hohlräume entstehen, die zur Erzielung einer noch höheren Festigkeit oder einer Dichtigkeit ausgeschäumt oder ausgegossen werden können.

Auch ohne Ausschäumen oder Ausgießen läßt sich eine dichte Verbindung dadurch erreichen, daß die beiden Streifen eine Dichtung einschließen. Diese Dichtung weist vorzugsweise einen runden Querschnitt auf, wobei die beiden Streifen entsprechend geformte Auswölbungen aufweisen, die die Dich­ tung aufnehmen. Zur Montage braucht die Dichtung lediglich in die eine Auswölbung eingelegt, das zu verbindende Teil angelegt und die Zahnungen umgebogen werden.

Besonders eignet sich eine derartige Fügenaht zur Herstellung von Rohren oder Gehäusen, indem die gegenüberliegenden Kanten einer gebogenen bzw. mehrfach abgewinkelten Platte miteinander verbunden werden.

Zwischen den beiden Streifen kann noch eine weitere Platte angeordnet sein, wobei sich die Zahnungen der beiden Strei­ fen durch Öffnungen in dieser Platte oder um einen gezahnten Rand dieser Platte herum erstrecken. Auf diese Weise können drei Platten an einer Stelle durch einen Arbeitsvorgang miteinander verbunden werden, wobei die mittlere Platte sogar durchgehend sein kann.

Im Bereich der Stoß- und Verbindungslinie können zweckmäßiger­ weise noch versteifende Einprägungen in einer oder allen miteinander zu verbindenden Platten vorgesehen sein, um die Steifigkeit zu erhöhen und gleichzeitig einen erwünsch­ ten optischen Effekt zu erreichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer winkeligen Verbindung zweier Bleche,

Fig. 2 Zahnungen an den Kantenbereichen zweier zu ver­ bindender Bleche,

Fig. 3 eine winkelige Verbindung zweier Bleche mit einer Dichtung runden Querschnitts,

Fig. 4 eine Verbindung zweier Platten in einer Ebene mit einer Dichtung rechteckigen Querschnitts,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Fügenaht zur Bildung eines Rohrs in einer vereinfachten Darstellung,

Fig. 6 die vereinfachte Darstellung einer in einer Rinne versenkten Fügenaht,

Fig. 7 in einer vereinfachten Darstellung zwei Bleche in einer abgestuften Anordnung mit einer schrägen Fügenaht,

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel der Verbindung dreier Bleche und

Fig. 9 eine Seitenansicht der in Fig. 8 dargestellten Fügenaht.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbei­ spiel werden zwei miteinander zu verbindende Bleche an den Verbindungskanten gezahnt, wobei die Zähne 12 bzw. 13 derart versetzt zueinander angeordnet sind, daß den Zähnen 12 des einen Blechs 10 Lücken zwischen den Zähnen 13 des anderen Blechs 11 gegenüberstehen und umgekehrt. Die Basisbreite der Zähne 12, 13 entspricht dabei im wesent­ lichen der Breite der Lücken. Die Zähne sind im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel trapezförmig ausgebildet, es sind jedoch selbstverständlich auch rechteckige, dreieckige, halbrunde oder andere vergleichbare Zahnformen möglich. Diese Zähne 12, 13 werden durch entsprechendes Ausstanzen oder Ausschneiden der Verbindungskanten gebildet.

Jeweils ein randseitiger Streifen 14, 15 an den Verbindungs­ kanten, an dem die Zähne 12, 13 ansetzen, wird nun um seine von der Verbindungskante abgewandte Außenlinie 16, 17 umge­ bogen, im dargestellten Ausführungsbeispiel um 135° um die gewünschte rechtwinklige Verbindung der beiden Bleche 10, 11 zu erreichen. Die Zähne 12, 13 werden nun um die jeweils gegenüberliegende Außenlinie 18, 19 der Streifen 14, 15 um ca. 45° in die entgegengesetzte Biegerichtung umgebogen. Die beiden Streifen 14, 15 werden nun flächig gemäß Fig. 1 aneinandergelegt, so daß sich die Zähne 12, 13 gemäß der gestrichelten Darstellung in Fig. 1 um 90° überlappen. Die Zähne 12 bzw. 13 des einen Blechs 10 bzw. 11 werden nun um die Streifen 15 bzw. 14 des anderen Blechs 11 bzw. 10 ganz herumgebogen, bis sie an diesen Streifen anliegen. Die Fügenaht ist damit vollendet und eine Ver­ schiebung der Streifen 14, 15 und damit der Bleche 10, 11 gegeneinander in keiner Richtung mehr möglich.

Das in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel ent­ spricht weitgehend dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel, jedoch weisen die beiden Strei­ fen 14′ und 15′ jeweils eine rechtwinklige Auswölbung 20, 21 auf, wobei die beiden Auswölbungen aufeinandergelegt einen rohrförmigen Innenraum mit quadratischem Querschnitt bilden. Dieser Innenraum dient zur Aufnahme einer Rundschnur­ dichtung 22, wobei die Dimensionierung so gewählt wird, daß diese Rundschnurdichtung 22 dichtend zusammengepreßt wird. Zur Montage wird zunächst die Rundschnurdichtung 22 in die eine Auswölbung 20 eingelegt und dann das andere Teil so dagegengelegt, daß die ebenen Bereiche der beiden Bereiche 14, 15 aufeinander zu liegen kommen. Die zunächst rechtwinklig zueinander angeordneten Zähne 12, 13 werden um 90° umgebogen, so daß sie an den Auswölbungen 20, 21 anliegen.

Selbstverständlich können diese Zähne 12, 13 auch noch weiter umgebogen werden. Ebenso ist es möglich, die Aus­ wölbungen 20, 21 halbkreisförmig auszubilden oder ihnen eine an den Querschnitt der jeweils verwendeten Dichtung angepaßte Gestalt zu geben. Die gebildeten Hohlräume können ausgeschäumt werden, um eine erhöhte Festigkeit und Dichtig­ keit zu erreichen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Bleche 10, 11 in einer Ebene angeordnet. Die Streifen 14′′ und 15′′ weisen eine flache Auswölbung 23, 24 auf, in die eine Flachdichtung 25 eingesetzt ist. Die Zähne 12 bzw. 13 sind jeweils vollständig um den Streifen 15′′ bzw. 14′′ des anderen Teils herumgebogen. Auf diese Weise lassen sich Bleche beliebig aneinandersetzen, so daß großflächige Gebilde, wie Fassaden oder Flugzeugver­ kleidungen, erreicht werden können.

In Fig. 5 ist in schematischer Weise die Bildung eines Rohrs gezeigt. Hierzu werden die einander gegenüberliegenden Kanten eines Blechs 10 gemäß den Fig. 1 und 2 vorbereitet, dann dieses Blech 10 rohrförmig gebogen und die Kanten gemäß Fig. 1 miteinander verbunden. Da die Streifen 14, 15 nach innen weisen, wird eine gleichmäßige, glatte Außen­ fläche erzielt.

Selbstverständlich kann die Verbindung auch gemäß den Fig. 3 und 4 erfolgen, sofern ein abgedichtetes Rohr erwünscht ist. Dieses Rohr kann auch einen anderen Querschnitt auf­ weisen, beispielsweise oval oder rechteckförmig sein. Ein Gehäuse, ein Schrank oder ein sonstiger Behälter wird entsprechend hergestellt, nämlich indem ein Blech dreimal rechtwinklig unter Bildung der Außenseiten gebogen und dann die Verbindung in der beschriebenen Weise herge­ stellt wird.

In den Fig. 6 und 7 sind weitere Möglichkeiten der Verbin­ dung zweier Bleche 10, 11 dargestellt. Gemäß Fig. 6 befindet sich die Fügenaht in einer Einwölbung 26, die nach Wunsch nach Herstellen der Fügenaht ausgeschäumt werden kann. Diese Art der Verbindung eignet sich wie die in Fig. 4 dargestellte Art zur Verbindung einer Vielzahl von Blechen unter Bildung einer sehr großen, zusammenhängenden Fläche, beispielsweise für Fassaden. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Blech 10 abgewinkelt, so daß die beiden Bleche 10, 11 stufenförmig aneinandergesetzt sind. Die Stoßstelle der beiden Bleche bildet die innere Winkelkante der Stufe, während die Fügenaht an dieser Stelle auf der gegenüberliegenden Blechseite angeordnet ist. Aus Fig. 7 ist erkennbar, daß diese Fügenaht, also die anein­ anderliegenden Streifen 14, 15, auch beliebig umgebogen sein kann.

Die Fig. 5 bis 7 stellen nur einzelne Beispiele einer großen Vielzahl von Möglichkeiten dar, da die beiden Bleche 10, 11 praktisch unter jedem beliebigen Winkel aneinanderstoßen können, während die Fügenaht von der Stoßstelle ausgehend ebenfalls einen beliebigen Winkel einnehmen kann. Dabei können die Bleche aus gleichen oder unterschiedlichen, beschichteten oder nicht beschichteten, oberflächenver­ edelten oder im Rohzustand befindlichen Materialien be­ stehen. Bei der Herstellung der Fügenaht erfolgt keine Beschädigung der Oberfläche, so daß keine Nacharbeit erfor­ derlich ist. So können beispielsweise auch lackierte oder emaillierte Bleche nachträglich mit einer derartigen Füge­ naht versehen werden. Auch zur Herstellung von Kartonbe­ hältern und Verpackungsmaterial eignet sich eine derartige Fügenaht in gleicher Weise.

Die Fügenaht braucht nicht - wie in den Ausführungsbei­ spielen dargestellt - geradlinig zu verlaufen, sondern sie kann auch eine andere Linienform aufweisen, beispiels­ weise rund sein. Die letzte Möglichkeit bietet sich beispiels­ weise dazu an, Böden in runde Behälter einzusetzen und zu befestigen.

Bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist zwischen die Streifen 14, 15 zweier gemäß Fig. 1 gebogener Bleche 10, 11 ein weiteres Blech 27 eingeschoben. Um das Herumbiegen der Streifen 14, 15 zu gestatten, weist dieses Blech 27 eine aus rechteckigen Öffnungen 28 bestehende Lochreihe auf, wobei jede Öffnung 28 die Breite zweier Zähne 12, 13 aufweist. Gegenüber der in Fig. 2 dargestell­ ten Anordnung der Zähne 12, 13 weisen diese nunmehr jeweils Zwischenräume auf, die der Breite zweier Zähne entsprechen. Auf diese Weise befindet sich an der Stelle der Stege zwi­ schen zwei Öffnungen 28 kein Zahn, wobei die Stege zur Verbesserung der Verbindung mit dem Blech 27 dienen. Selbst­ verständlich ist jedoch auch eine Verbindung der Bleche 10, 11 mit dem Blech 27 dadurch möglich, daß anstelle der Öffnungen 28 eine durchgehende Öffnung vorliegt, wobei dann die Anordnung der Zähne gemäß Fig. 2 beibehalten werden kann.

In Abwandlung des in den Fig. 8 und 9 dargestellten Aus­ führungsbeispiels kann das Blech 27 auch im Bereich der Streifen 14, 15 enden und dort ebenfalls eine Zahnung auf­ weisen. Die Zähne können dabei im wesentlichen der Form der Stege zwischen zwei Öffnungen 28 entsprechen, wobei diese Zähne dann abwechselnd um den Streifen 14 und den Streifen 15 umgelegt werden. Auf diese Weise entsteht eben­ falls eine sehr feste, drei Bleche verbindende Fügenaht.

Die Herstellung derartiger Fügenähte kann beispielsweise auch maschinell erfolgen. Hierzu werden zunächst die Zähne 12, 13 durch Bearbeitung der entsprechenden Kanten von Blechen mittels einer Schneide- oder Stanzmaschine herge­ stellt. Hierbei können gleichzeitig die Biegevorgänge der Streifen 14, 15 erfolgen. Nach dem Zusammensetzen der Bleche kann das Umbiegen der Zähne 12, 13 durch Profilwalzen er­ folgen. Eine derartige Maschine kann beispielsweise auch als elektrische Handwerkzeugmaschine ausgebildet sein, um an Ort und Stelle, beispielsweise auf einer Baustelle, die benötigten Fügenähte herzustellen.

Zur Versteifung der Fügenaht können im Bereich derselben auch versteifende Einprägungen in die Platten bzw. Bleche vorgenommen werden. Derartige Prägelinien verlaufen vorzugs­ weise parallel zur Stoß- und Verbindungslinie und können dar­ über hinaus auch optisch gefällig wirken.

Claims (12)

1. Fügenaht zur Verbindung von Kanten dünnwandiger Platten, insbesondere Bleche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (10, 11) von ihrer Stoß- oder Verbindungslinie ausgehend zwei flächig oder wenigstens an den Randbereichen aneinander­ liegende Streifen (14, 15; 14′, 15′; 14′′, 15′′) bilden, und daß die von der Stoß- oder Verbindungsstelle abgewandten Randbereiche (18, 19) der beiden Streifen mit gegensinnigen Zahnungen (12, 13) versehen sind, wobei jeweils die Zahnung (12 bzw. 13) am einen Randbereich (18 bzw. 19) um den anderen Randbereich (19 bzw. 18) wenigstens teilweise herumgebogen ist.

2. Fügenaht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnungen (12, 13) durch entsprechende Ausnehmungen an den Plattenrändern gebildet sind.

3. Fügenaht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnungen (12, 13) ganz um die jeweils anderen Randbereiche (19, 18) herumgebogen sind und flächig an den entsprechenden Streifen (15, 14) anliegen.

4. Fügenaht nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnungsbreite im wesentlichen der Breite der Strei­ fen (14, 15) entspricht.

5. Fügenaht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (12, 13) der Zahnung rechteckig, trapezförmig, dreieckig oder halbrund ausge­ bildet sind.

6. Fügenaht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Streifen (14′, 15′; 14′′, 15′′) eine Dichtung (22; 25) einschließen.

7. Fügenaht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (22; 25) einen runden oder rechteckigen Querschnitt aufweist und daß die beiden Streifen (14′, 15′; 14′′, 15′′) entsprechend geformte Auswölbungen (20, 21; 23, 24) aufweisen.

8. Fügenaht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf seiten der beiden Strei­ fen (14, 15) ausgeschäumt ist.

9. Fügenaht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie die gegenüberliegenden Kanten einer gebogenen oder mehrfach abgewinkelten Platte unter Bildung eines Rohrs oder eines Gehäuses verbindet.

10. Fügenaht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Streifen (14, 15) eine weitere Platte (27) angeordnet ist, und daß sich die Zahnungen der beiden Streifen (12, 13) durch Öff­ nungen (28) in dieser Platte oder um einen gezahnten Rand dieser Platte erstrecken.

11. Fügenaht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnung des gezahnten Randes der weiteren Platte (27) um wenigstens einen der Streifen (14, 15) gebogen ist.

12. Fügenaht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Stoß- und Ver­ bindungslinie wenigstens eine versteifende Einprägung in einer der Platten vorgesehen ist.