DE4239465C2 - Verfahren zum Verbinden zweier übereinanderliegender flacher dünner Objekte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier über­ einanderliegender flacher dünner Objekte, z. B. zweier gewellter Platten aus einem Kunstharz.

Ein bekanntes Verfahren zum Verbinden von beispielsweise zwei übereinanderliegenden Platten aus einem Kunstharz verwendet Metallklammern, die durch die Platten getrieben und an ihren daraus hervorstehenden Enden umgeklemmt werden. Die Verwendung der Metallklammern erschwert oder verhindert die Wiederverwen­ dung der Harzplatten bei einem Recycling, welches die Entfer­ nung der Klammern erfordert. Die Metallklammern sind härter als die Harzplatten und daher ist es wahrscheinlich, daß sie jede andere Harzplatte, die die Klammern berühren kann, be­ schädigen. Darüber hinaus neigen die Metallklammern dazu, im Laufe der Zeit zu verrosten.

Ein anderes bekanntes Verfahren ist gedacht für das Verbinden zweier übereinanderliegender Harzplatten, die jeweils Löcher aufweisen, die mit den Löchern der anderen Platten ausge­ richtet werden können. Ein Stift aus dem gleichen Harz wie das Harz der Platten wird durch jedes Paar ausgerichteter Löcher gesteckt und durch Schmelzen an seinem hervorstehenden Ende verformt, um die Platten aneinander zu befestigen. Dieses Ver­ fahren ist vom Standpunkt des Recycling her insofern vorteil­ haft, als sowohl die Platten als auch die Stifte aus der glei­ chen Art Harz sind. Die Notwendigkeit, Löcher für die Stifte bilden zu müssen, ist vom Produktivitätsstandpunkt her jedoch ein Nachteil.

Die US-PS 29 13 952 offenbart eine Verbindungsvorrichtung, be­ stehend aus einem Kopfteil, das die Form einer eingekerbten Kuppel hat, und einem Verbindungsteil, bestehend aus einem Paar von Schultern und sich davon nach unten erstreckenden Schenkeln. Nach Befestigung der Verbindungsvorrichtung auf dem Stift des Werkzeugs in der Art, daß sich der Stift in einer Öffnung des Kopfteils der Verbindungsvorrichtung befindet, der Stift somit zwischen den Schenkeln angeordnet ist und sich sowohl Stift als auch Schenkel nach unten erstrecken, durch­ bohren der Stift und die Schenkel die Verbindungsvorrichtung, ausgelöst durch die Bewegung des Werkzeugs, einen Flansch und dringen in die bestehende Öffnung ein. Weitere Abwärtsbewegung des Werkzeugs führt zu einer Abflachung des Kopfteils, wodurch sich die unteren Endteile der Schenkel nach außen aufbiegen und somit den Flansch befestigen.

Die DE-PS 40 34 129 offenbart zur Verbindung zweier Flansche, mit zuvor gebohrten Löchern, eine Spannhülse mit einer Viel­ zahl von Schlitzen, die bei Eintreiben eines Spannbolzens in ihre Bohrung gereckt und radial aufgeweitet wird, so daß sich die Spannhülse nach Beendigung des Montagevorganges mit der an ihrem Bund vorgesehenen Anlagefläche an einer Anlagefläche des einen Flansches und mit der Stützfläche an der Widerlager­ fläche des anderen Flansches abstützt.

Die DE-PS 18 00 502 offenbart ein Befestigungselement, beste­ hend aus einem Kopfteil sowie einem Schaft, mit einer vom Kopf ausgehenden Sackbohrung und wenigstens einer in Schaftlängs­ richtung verlaufenden Nut. Beim Eindrücken dieses Befesti­ gungselements in die Bohrung von zu verbindenden Platten wird der Schaft radial zusammengepreßt, da der Querschnitt der Bohrung geringer ist als der des Schaftteils.

Die DE-GM 72 02 868 offenbart ein Befestigungselement, bestehend aus einem sich auf die Öffnung legenden Ring, von dem Lappen abgebogen sind, die sich auf der Hinterseite der vorgefertig­ ten Öffnung verriegeln. Zur Fixierung dieser Anordnung wird ein Spreizdorn verwendet.

Unter diesen Umständen ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zum festen Verbinden von zwei übereinander­ liegenden flachen dünnen Objekten zu schaffen, ohne im voraus irgendein Loch durch die Objekte machen zu müssen.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mittels dessen zwei übereinanderliegende flache dünne Objekte in einer die Wiederverwendung bzw. das Recycling der Objekte ermöglichenden Weise verbunden werden können.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei flachen dünnen Objekten gelöst, welches die folgenden Schritte umfaßt: Positionieren einer Scheibe, die in ihrer Mitte ein Loch und um dieses Loch herum Eingriffsbe­ reiche hat, unterhalb einer übereinanderliegenden Anordnung der Objekte; Befestigen eines hohlen Verbindungsstiftes an einem Metallstift, welcher im wesentlichen vertikal zu und mit der Scheibe koaxial gehalten wird und welcher über der über­ einanderliegenden Anordnung der Objekte angeordnet ist, wobei der Verbindungsstift einen Kopf, einen Schaft mit einer an einem Endbereich radial nach außen vorstehenden Schulter auf­ weist, wobei die Schulter mit der Scheibe in Eingriff bringbar ist, sowie einen sich verjüngenden Endbereich, der von dem Schaft abtrennbar ist und dessen Hohlraum einen Durchmesser hat, der kleiner als der des Hohlraums des Schaftes ist, wobei der Metallstift ein zugespitztes Ende aufweist, um das der sich verjüngende Endbereich des Verbindungsstiftes herum positioniert ist, und das zugespitzte Ende des Metallstiftes sich an seiner Randoberfläche in demselben Winkel verjüngt wie der sich verjüngende Endbereich des Verbindungsstiftes; Be­ wegen des Metallstiftes zusammen mit dem Verbindungsstift auf die Scheibe zu, um das zugespitzte Ende und den sich verjün­ genden Endbereich in die Anordnung der flachen dünnen Objekte zu treiben, um ein Loch darin auszubilden, und um den Schaft durch das Loch in den flachen dünnen Objekten zu drücken, bis der Schaft mit der Scheibe passend in Eingriff ist, wobei die Anordnung aus flachen dünnen Objekten zwischen dem Kopf und der Scheibe aneinander befestigt werden; Abtrennen des sich verjüngenden Endbereichs des Verbindungsstifts vom Schaft des Verbindungsstiftes, indem der Metallstift derart relativ zum Verbindungsstift bewegt wird, daß ein Eingriffsbereich des Metallstifts mit einem Eingriffsbereich des abtrennbaren sich verjüngenden Endbereichs des Verbindungsstifts in Eingriff tritt, um den sich verjüngenden Endbereich vom Schaft abzu­ trennen; und Entfernen des Metallstifts vom Verbindungsstift, nachdem der Schaft mit der Scheibe passend in Eingriff ist und nachdem der sich verjüngende Endteil vom Schaft abgetrennt wurde.

Andere besondere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden durch die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen deutlich.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines aus einem Kunst­ harz gefertigten Verbindungsstiftes, der für die Durchführung eines diese Erfindung verwirklichenden Verfahrens verwendet wird;

Fig. 2 einen Längsschnitt des in Fig. 1 gezeigten Stiftes;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des Teils A aus Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Scheibe;

Fig. 5 einen Aufriß, zum Teil im Querschnitt, einer Vorrich­ tung, die für die Durchführung des diese Erfindung verwirklichenden Verfahrens verwendet wird;

Fig. 6 einen senkrechten Schnitt, der zwei durch einen Ver­ bindungsstift verbundene Platten zeigt; und

Fig. 7 eine Fig. 6 entsprechende Ansicht, die jedoch den von seinem Schaft abgetrennten vorstehenden, sich ver­ jüngenden Endbereich zeigt.

Im folgenden wird ein diese Erfindung verwirklichendes Verfahren unter Bezugnahme auf dies Zeichnungen beschrieben. Es ist ein Verfahren, das zum Verbinden zweier gewellter Harzplatten einge­ setzt wird. Zunächst erfolgt die Beschreibung eines Verbindungs­ stiftes und einer Scheibe, die zum Zusammenfügen der Harzplatten verwendet werden und die in Fig. 1 bis 4 gezeigt werden. Obwohl es üblich sein dürfte, eine Vielzahl von Stiften und Scheiben zu verwenden, zeigen die Zeichnungen und bezieht sich die folgende Beschreibung nur auf einen Verbindungsstift und eine Scheibe.

Der Verbindungsstift 1 ist aus dem gleichen Kunstharz gefertigt wie die zu verbindenden gewellten Platten 3 und 4, und hat einen Schaft 9 sowie einen vortretenden, sich verjüngenden Endbereich 15. Der Schaft 9 hat eine Länge, die größer als die gesamte Dicke der übereinanderliegenden Platten 3 und 4 ist. Der Schaft 9 hat einen radial vorstehenden, im Durchmesser vergrößerten Kopf 7 und eine zylindrische axiale Bohrung 5. Der Schaft 9 hat eine radial nach außen überstehende Schulter 11 an seinem von dem Kopf 7 entfernten Ende und die Schulter 11 hat eine sich verjüngende äußere Umfangsfläche 11a, mit zum Kopf 7 hin anstei­ gendem Durchmesser. Der Schaft 7 hat schließlich noch eine radial nach außen überstehende Zwischenschulter 13 zwischen dem Kopf 7 und der Schulter 11.

Der vorstehende, sich verjüngende Endbereich 15 ist durch vier in Umfangsrichtung gleich beabstandete, mit dem Schaft 9 und dem sich verjüngenden Endbereich 15 einstückige Verbindungsstücke, mit dem unteren Ende des Schaftes 9 verbunden. Der sich ver­ jüngende Endbereich 15 ist von dem Schaft 9 abtrennbar, wenn die Verbindungsstücke 17 durchtrennt werden, wie später beschrieben werden wird. Der sich verjüngende Endbereich 15 hat eine zylin­ drische axiale Bohrung 19, die koaxial mit der axialen Bohrung 5 des Schaftes 9 ist und einen Durchmesser hat, der etwas kleiner als der der letzteren ist. Dieser Unterschied im Bohrungsdurch­ messer definiert eine Schulter 21 auf dem sich verjüngenden Endbereich 15 an seinem dem Schaft nahen Ende. Die Schulter 21 kann mit einer Schulter 41b eines Metallstiftes 41, der weiter unten beschrieben werden wird, in Eingriff gebracht werden.

Die Scheibe 23 ist aus dem gleichen Kunstharz wie der Verbin­ dungsstift 1 gefertigt und hat einen im wesentlichen gleichen Außendurchmesser wie der Kopf 7 des Schaftes 9. Die Scheibe 23 hat in ihrer Mitte einen vorgewölbten Bereich 25, in dessen Mitte sich ein Loch 27 befindet, dessen Durchmesser im wesent­ lichen dem äußeren Durchmesser des Schaftes 9 entspricht. Der vorgewölbte Bereich 25 hat drei in Umfangsrichtung gleich beab­ standete, radial verlaufende Schlitze, die in dem Loch 27 enden. Die Schlitze 29 definieren drei Eingriffsbereiche 25a, die mit der Schulter 11 des Schaftes 9 eingreifen können.

Die Aufmerksamkeit wird nun auf die Fig. 5 bis 7 geleitet, die eine Vorrichtung zeigen, die zur Durchführung des diese Erfin­ dung realisierenden Verfahrens zum Verbinden der übereinander­ liegenden gewellten Harzplatten 3 und 4 durch den Stift 1 und die Scheibe 23 verwendet werden kann.

Die Vorrichtung 31 weist ein im wesentlichen L-förmiges Hauptge­ stell 33 mit einem horizontalen Bereich 33a und einem vertikalen Bereich 33d auf, wie in Fig. 5 gezeigt. Der horizontale Bereich 33a hat ein Loch, das aus einem Bereich mit großem Durchmesser 33b, dessen Durchmesser dem äußeren Durchmesser der Scheibe 23 entspricht, und einem Bereich mit kleinem Durchmesser 33c, der koaxial mit dem Bereich großen Durchmessers 33a verbunden ist und einen Durchmesser hat, der größer als der äußere Durchmesser des vortretenden, sich verjüngenden Endbereichs 15 des Stiftes 1 ist, besteht. Ein Schlitten 35 wird vertikal bewegbar auf dem vertikalen Bereich 33d des Hauptgestells 33 gehalten und ein Zylinder 37 ist mit dem Schlitten 35 verbunden, um ihn vertikal zu bewegen.

Die Vorrichtung 31 weist auch einen Eindrückstab 39 auf, der vertikal und koaxial mit den Löchern 33b und 33c des horizonta­ len Bereiches 33a des Hauptgestells 33 ausgerichtet ist. Der Eindrückstab 39 weist eine axiale Bohrung 39a auf und hat einen Außendurchmesser, der im wesentlichen dem des Kopfes 7 des Stiftes 1 entspricht. Der Eindrückstab 39 wird von dem Schlitten 35, mit diesem vertikal bewegbar, gehalten.

Ein Metallstift 41 ist passend vertikal in die axiale Bohrung 39a des Eindrückstabes 39 eingesetzt und mit einem Zylinder 43 verbunden, der auf dem Schlitten 35 koaxial mit dem Eindrückstab 39 gehalten ist, um den Metallstift 41 axial entlang der axialen Bohrung 39a zu bewegen. Der Metallstift 41 wird normalerweise so positioniert, daß ein Teilstück mit einer Länge, die der des Verbindungsstiftes 1 entspricht, abwärts aus dem unteren Ende des Eindrückstabes 39 hinausragt. Der Metallstift 41 hat ein zugespitztes unteres Ende 41a, dessen äußere Umfangsfläche sich im gleichen Winkel verjüngend zuläuft, wie der sich verjüngende Endbereich des Verbindungsstiftes 1. Der Metallstift 41 hat zwischen seinem zugespitzten Ende 41a und dem Eindrückstab 39 eine abwärtsgerichtete Schulter 41b, die den Metallstift 41 in einen oberen Bereich mit einem Durchmesser, der dem der axialen Bohrung 5 des Verbindungsstiftes 1 entspricht, und einen unteren Bereich mit einem Durchmesser, der dem der axialen Bohrung 19 des Verbindungsstiftes 1 entspricht, teilt. Die Schulter 41b ist zum Aufliegen auf der Schulter 21 in dem Verbindungsstift 1 vor­ gesehen.

Was nun das Verfahren betrifft, wird die Scheibe 23 in den Bereich großen Durchmessers 33b des Loches im horizontalen Bereich 33a des Hauptgestells 33 eingepaßt und die zwei überein­ anderliegenden gewellten Harzplatten 3 und 4, die verbunden werden sollen, werden auf den horizontalen Bereich 33a gelegt. Der Verbindungsstift 1 wird auf den abwärts aus dem Druckschaft hinausragenden Metallstift 41 gesetzt. Das zugespitzte Ende 41a verbleibt innerhalb des sich verjüngenden Endbereiches 15 des Verbindungsstiftes 1.

Der Zylinder 37 wird betätigt, um den Schlitten 35 und damit den Eindrückstab 39 abwärtszubewegen, so daß der Eindrückstab sein unteres Ende an den Kopf 7 des Verbindungsstiftes 1 anlegen und den Verbindungsstift 1 abwärts in Richtung der Harzplatten 3 und 4 drücken kann. Als Folge stößt der Verbindungsstift 1 auf die Anordnung der Harzplatten 3 und 4 und das zugespitzte Ende 41a des Metallstiftes 41 ragt aus dem unteren Ende des Verbindungsstiftes 1 hervor und wird in die Harzplatten Anordnung hineingetrieben, um darin ein Loch zu bilden. Indem der Eindrückstab 39 weiter abwärtsbewegt wird, schiebt sich der sich verjüngende Endbereich 15 des Verbindungsstiftes 1 in das Loch hinein und erweitert es, so daß der Schaft 9 in das Loch eintreten kann.

Während der Schaft 9 durch das Loch getrieben wird, schiebt sich der sich verjüngende Endbereich 15 in das Loch 27 der Scheibe 23 hinein und gestattet schließlich der Schulter 11 auf dem Schaft 9 sich, wenn der Schaft 9 vollkommen durch die Harzplatten 3 und 4 getrieben worden ist, hinter die Eingriffsbereiche 25a der Scheibe 23 zu schieben, indem sie sie elastisch verformt, wobei sein Kopf 7 auf der Oberseite der Harzplatten-Anordnung verbleibt, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Eingriffsbereiche 25a der Scheibe 23 stellen ihre ursprünglichen Positionen sofort nach Bewegung der Schulter 11 hinter das Loch 27 elastisch wieder her und verhindern die Trennung des Verbindungsstiftes 1 von der Scheibe 23, so daß die zwei Harzplatten 3 und 4 durch den Schaft 9 und die Scheibe 23 aneinander befestigt werden.

Dabei kommt die Zwischenschulter 13, wie im Detailausschnitt der Fig. 6 gezeigt (ansonsten in Fig. 6 und 7 nur angedeutet), zwischen den Harzplatten 3 und 4 zu liegen. Insbesondere kommt die Zwischenschulter 13 zur Anlage an der, der Harzplatte 4 zugewandten Fläche der Harzplatte 3 und trägt dazu bei, daß der Verbindungsstift 1 fest mit den Harzplatten 3 und 4 ver­ bunden bleibt.

Dann wird der Zylinder 43 betätigt, um den Metallstift 41 in der Längsachse des Verbindungsstiftes 1 abwärtszubewegen, so daß seine auf der Schulter 21 des Verbindungsstiftes 1 ruhende Schulter 41b den sich verjüngenden Endbereich 15 hinunter­ drücken kann, wodurch die Verbindungsstücke 17 zwischen dem Schaft 9 und dem Endbereich 15 durchtrennt werden und der sich verjüngende Endbereich 15 damit vom Schaft 9 abgetrennt wird. Der Endbereich 15 fällt durch sein Eigengewicht von dem Metallstift 41 ab.

Der Zylinder 37 wird betätigt, um seinen Kolben einzufahren, um den Metallstift 41 aus dem Schaft 9 des Verbindungsstiftes 1 zu entfernen, wobei der Zylinder 43 ebenfalls betätigt wird, seinen Kolben einzufahren, um den Metallstift 41 in seine ur­ sprüngliche Position zurückzubringen, woraufhin der Arbeitsgang des Verbindens der Harzplatten 3 und 4 abgeschlossen ist.

Obwohl das Verfahren dieser Erfindung als das Verbinden der Platten aus einem Kunstharz mit einem Verbindungsstift aus dem gleichen Harz beschrieben worden ist, ist es auch anwendbar zum Zusammenfügen von Platten aus Metall, wie Aluminium, sofern ein Stift aus dem gleichen Metall zum Zusammenfügen der Platten verwendet wird und sofern die Platten eine ausreichend geringe Dicke haben, so daß der Stift durch sie unter Lochbildung hindurchgetrieben werden kann.

Claims (3)

1. Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei flachen dünnen Objekten, welches die folgenden Schritte umfaßt:
Positionieren einer Scheibe (23), die in ihrer Mitte Loch (27) und um dieses Loch (27) herum Eingriffsbereiche (25a) hat, unterhalb einer übereinanderliegenden Anordnung der Objekte (3, 4);
Befestigen eines hohlen Verbindungsstiftes (1) an einem Metallstift (41), welcher im wesentlichen vertikal zu und mit der Scheibe (23) koaxial gehalten wird und welcher über der übereinanderliegenden Anordnung der Objekte (3, 4) an­ geordnet ist, wobei der Verbindungsstift (1) einen Kopf (7), einen Schaft (9) mit einer an einem Endbereich radial nach außen vorstehenden Schulter (11) aufweist, wobei die Schulter (11) mit der Scheibe (23) in Eingriff bringbar ist, sowie einen sich verjüngenden Endbereich (15), der von dem Schaft (9) abtrennbar ist und dessen Hohlraums einen Durchmesser hat, der kleiner als der des Hohlraums des Schaftes (9) ist, wobei der Metallstift (41) ein zuge­ spitztes Ende (41a) aufweist, um das der sich verjüngende Endbereich (15) des Verbindungsstiftes (1) herum positio­ niert ist, und das zugespitzte Ende (41a) des Metallstiftes (41) sich an seiner Randoberfläche in demselben Winkel ver­ jüngt wie der sich verjüngende Endbereich (15) des Verbin­ dungsstiftes (1);
Bewegen des Metallstiftes (41) zusammen mit dem Verbin­ dungsstift (1) auf die Scheibe (23) zu, um das zugespitzte Ende (41a) und den sich verjüngenden Endbereich (15) in die Anordnung der flachen dünnen Objekte (3, 4) zu treiben, um ein Loch darin auszubilden, und um den Schaft (9) durch das Loch in den flachen dünnen Objekten (3, 4) zu drücken, bis der Schaft (9) mit der Scheibe (23) passend in Eingriff ist, wobei die Anordnung aus flachen dünnen Objekten (3, 4) zwischen dem Kopf (7) und der Scheibe (23) aneinander be­ festigt werden;
Abtrennen des sich verjüngenden Endbereichs (15) des Ver­ bindungsstifts (1) vom Schaft (9) des Verbindungsstiftes (1) indem der Metallstift (41) derart relativ zum Ver­ bindungsstift (1) bewegt wird, daß ein Eingriffsbereich (41b) des Metallstifts (41) mit einem Eingriffsbereich (21) des abtrennbaren sich verjüngenden Endbereichs (15) des Verbindungsstifts (1) in Eingriff tritt, um den sich ver­ jüngenden Endbereich (15) vom Schaft (9) abzutrennen; und
Entfernen des Metallstifts (41) vom Verbindungsstift (1), nachdem der Schaft (9) mit der Scheibe (23) passend in Ein­ griff ist und nachdem der sich verjüngende Endteil (15) vom Schaft (9) abgetrennt wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen dünnen Objekte (3, 4) Platten aus einem Kunstharz sind und der Verbindungsstift (1) aus demselben Harz be­ steht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende Endbereich (15) des Verbindungsstifts (1) durch eine Mehrzahl von Elementen (17) mit dem Schaft (9) des Verbindungsstifts (1) verbunden ist, welche durch eine Kraft, die bei Bewegung des Metallstiftes (41) durch den Verbindungsstift (1) hindurch und relativ zu diesem auf den sich verjüngenden Endbereich (15) ausgeübt wird, durch­ trennbar sind.