DE69203831T2

DE69203831T2 - Verfahren zum Verbinden von zwei Teilen entlang aneinander-stossender Kanten und damit hergestellte Verbindung.

Info

Publication number: DE69203831T2
Application number: DE69203831T
Authority: DE
Inventors: Hans Oetiker
Original assignee: Hans Oetiker AG Maschinen und Apparatefabrik
Current assignee: Oetiker Schweiz AG
Priority date: 1991-11-18
Filing date: 1992-11-17
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2012-11-18
Also published as: EP0543338B1; HU212330B; JP3290216B2; CA2081795A1; DE69203831D1; ES2076654T3; MX9206604A; BR9204447A; HU9203601D0; CZ291138B6; KR930010396A; HUT65697A; SK339292A3; ATE125741T1; CA2081795C; SK283090B6; CZ339292A3; KR0159957B1; AU649172B2; AU2845092A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verbinden zweier Teile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Wie in der US-PS 5 001 816 beschrieben ist, hat man bisher sogenannte Klemmringe verwendet, um ringförmig geformte Elemente entlang eines entsprechenden Umfangsbereichs eines zylindrischen Teils wie beispielsweise einer Welle oder eines weiteren zylindrischen Teils dauerhaft festzuklemmen. Jedoch ist die Verwendung von Klemmringen mit sogenannten "Oetiker"-Ohren, die sich kommerziell als außerordentlich erfolgreich erwiesen haben, unter bestimmten Bedingungen nicht geeignet, insbesondere beispielsweise, wenn die Platzbedingungen keine vorstehenden Teile erlauben. in solchen Fällen hat man sogenannte Klemm- oder Kompressionsringe verwendet, die zum Festklemmen entweder von außen über die Verbindung aufgeschrumpft oder zusammengedrückt werden oder die beiden rohrförmigen Elemente durch Expansion des zylindrischen Teils aneinanderdrücken. Solche Klemm- oder Kompressionsringe werden durch Absägen, Abstanzen oder Abschneiden ringförmiger Abschnitte von Rohren des geeigneten Durchmessers hergestellt. Jedoch hat diese Herstellungsart sich als nachteilig erwiesen, und zwar insbesondere weil
a) die neu hergestellten Rohre entgratet werden müssen, was einen zusätzlichen Arbeitsvorgang bedeutet,
b) nur nichtrostendes Stahlmaterial verwendet werden kann, jedoch keine galvanisierten Teile, weil die Ringe beschädigt werden, d.h. die Galvanisierung entlang den Sägestellen, Stanzstellen oder abgeschnittenen Kanten fehlt, und weil
c) aus einem Rohrdurchmesser nur eine einzige Ringgröße hergestellt werden kann.
In der vorgenannten US-Patentschrift sind auch die Nachteile des Aufbiegens gelochter Scheiben oder die Herstellung eines Ringes aus einem entsprechenden bandförmigen Teil, der von einem endlosen Band abgeschnitten ist, erläutert, und es wird zur Vermeidung dieser Nachteile eine Anordnung zur Verbindung der zusammenstoßenden Bandendkanten zur Herstellung eines Ringes angegeben sowie eine Anordnung zur Verbindung der beiden kanten allgemein, die insbesondere in Dehnungs- und Kompressionsrichtung beansprucht werden kann. Zu diesem Zweck wird mindestens ein Halterungselement an einer Kante vorgeschlagen, welches in Kantenrichtung gesehen von hinten in eine in der anderen Kante vorgesehene Ausnehmung formschlüssig eingreift, und mindestens ein gegenüber diesem Halterungselement seitlich versetzter Vorsprung an der einen Kante, der formschlüssig im wesentlichen in Kantenrichtung an den mit der Ausnehmung versehenen Teil angrenzt.
Zur sicheren Fixierung solcher Verbindungen wurde vorgeschlagen, daß die Verbindungen mindestens eine zusätzliche gegenseitige Verriegelung haben sollen, die durch Einprägen, nietenartige Kaltverformung und/oder Punktverschweißung entlang gemeinsamer Abschnitte der Kanten erhalten werden soll. Jedoch wird Punktschweißen ebenso wie Hartlöten oder Löten in dieser US-Patentschrift für andere Materialien als nichtrostenden Stahl nicht empfohlen. Dies beruhte auf der Erkenntnis, daß mit Ausnahme für nichtrostenden Stahl Punktschweißen praktisch bei Materialien wie galvanisierten Materialien oder in anderer Weise mit einem Überzug versehenen Materialien nicht praktikabei ist.
Die zusätzliche Sicherung oder Verriegelung der Verbindung der beiden Kanten umfaßt in jedem Fall mehrere Segmente, so daß auch mehrere Punktschweißverbindungen vorgesehen werden müssen, um eine verläßliche Verriegelung sicherzustellen, soweit dies nicht durch Prägen oder Kaltmaterialverformung erreichbar ist.
Dies bedeutet andererseits in der Praxis, daß man mehrere Punktschweißpunkte vorsehen muß.
Um eine vollständig zufriedenstellende durch das Bandmaterial hindurchreichende Punktschweißung zu erhalten, müssen die einzelnen Punktschweißstellen bei Anwendung üblicher Widerstandspunktschweißung eine bestimmte Durchmessergröße haben. Je schmaler das Band ist, desto schwieriger ist die Unterbringung der punktgeschweißten Stellen mit dem notwendigen Durchmesser.
Aus der DE 40 23 393 ist es bekannt, ein Teil mit einem Querschnitt einer geschlossenen Hohlform dadurch herzustellen, daß man Flachmaterialstücke biegt, wobei entlang der Kante jedes Teils ein solcher Flansch gebildet wird, daß eine gezahnte Kante mit abwechselnden Zwischenräumen entlang der Kante jedes Teils gebildet wird, und daß die jeweils zusammenstoßenden Flansche so verbunden werden, daß die Laschen des einen Teils in die Zwischenräume des anderen eingreifen und umgekehrt. Die Teile werden zu einer Hohlform zusammengeschweißt durch Punkt schweißung, Lichtbogenschweißung oder Laserstrahlschweißung. Derartige Profilstrukturen werden als Teile einer Automobilkarosserie, wie etwa Windschutzscheibenseitenpfosten benutzt. Die drei Arten von Schweißverfahren werden als gleichwertig angesehen, wobei jede dieser drei in dem Patent erwähnten Schweißmethoden unterschiedslos für anwendbar gehalten werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verwendung geschweißter Verbindungen mit klemmenförmigen Ringen der in der oben erwähnten US-Patentschrift 5 001 816 beschriebenen Art zu erlauben, die aus galvanisiertem Stahl bestehen, ohne daß die galvanisierte Oberfläche des Materials durch den Schweißprozeß verschlechtert oder beschädigt würde.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Vorrichtungsanspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 6 gelöst, wobei besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung in den abhängigen Unteransprüchen beschrieben sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Es hat sich nun überraschenderweise herausgestellt, daß all die oben genannten Nachteile und Beschränkungen sich in außerordentlich einfacher Weise bei Anwendung üblicher Laserstrahlschweißung vermeiden lassen.
Schweißen mit Hilfe eines Laserstrahls bietet die folgenden Vorteile:
Es läßt sich jedes Grundmaterial verwenden und mit einer Laserstrahlschweißung bearbeiten, beispielsweise nichtrostender Stahl wie auch beschichtete Bandmaterialien wie etwa galvanisierter Stahl.
Die sich bei einer Laserstrahlschweißung ergebenden Punkte haben außerordentlich kleine Durchmesser.
Die Laserstrahlverschweißung erstreckt sich durch die Dicke des Bandmaterials, selbst wenn die Schweißpunkte klein sind.
Wegen der kleinen Durchmessermaße der bei Laserstrahlschweißung erhaltenen Bereiche kann praktisch jede Bandbreite, beispielsweise beginnend mit etwa 5 mm oder sogar noch schmaler, mit diesem Verfahren behandelt werden.

Kurze Erläuterung der Zeichnungen

Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen noch klarer, welche lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung zeigen und in denen
Fig. 1 eine teilweise Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Anordnung zum Verbinden zweier Flächenteile gemäß der Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform einer Verbindung gemäß der Erfindung zeigt,
Fig. 3 eine teilweise Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Verbindung gemäß der Erfindung zeigt,
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine andere abgewandelte Ausführungsform einer Verbindung gemäß der Erfindung von zwei großflächigen Teilen entlang einer längs verlaufenden gemeinsamen Kante zeigt,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Verbindung gemäß der Erfindung zeigt, und
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren abgewandelten Ausführung eines Klemmrings gemäß der Erfindung im noch nicht verbundenen, offenen Zustand zeigt.

Genauere Erläuterungen der Zeichnungen

Es sei nun Bezug auf die Zeichnungen genommen, in denen gleiche Bezugsziffern für die Bezeichnung gleicher Teile in den verschiedenen Ansichten verwendet werden, deren Figuren 1 bis 3 unterschiedliche mögliche Abwandlungen einer Verbindung nach der Erfindung veranschaulichen. Die Verbindung ist in Draufsicht auf die jeweiligen Flächenteile gezeichnet, senkrecht von oben auf die zu verbindenden Endkanten gesehen.
Plattenförmige Teile 1 und 5 sind längs ihrer gemeinsamen Kanten 3 bzw. 7 miteinander verbunden. Diese plattenförmigen Teile 1 und 5 können Platten, bandförmige Teile, relativ dünnwandige Stäbe etc. sein. Ein Halterungselement oder eine Haltezunge 9 ist an einer Kante 3 vorgesehen, die zwei seitlich wegragende laschenförmige Elemente aufweist. Gemäß den Figuren 1 und 2 enthält die Zunge 9 zwei solche Laschen 10 und 11, während in Figur 3 nur eine wegragende Lasche 11 vorgesehen ist. Die Zungen 9 greifen in entsprechende kongruente Ausnehmungen 13 im Teil 5 ein, also in eine Ausnehmung 13 komplementärer Form. Die Zunge 9 hintergreift dabei mit den beiden Laschen 10 und 11 den Ausschnitt 13 in Kantenrichtung gesehen von hinten längs der beiden Teile 14 und 15.
Wird die Verbindung gemäß den Figuren 1 und 2 in Zug- oder Druckrichtung beansprucht, dann besteht die Tendenz, daß die Bereiche der Flächenteile 5, die sich hinter den Abschnitten 14 und 15 befinden, sich seitlich von der Zunge 9 wegbewegen mit der Folge, daß die Zunge 9 aus der Ausnehmung 13 herausgezogen oder herausgeschoben wird. Um dieser Neigung eines seitlichen Herausbiegens in diesen beiden Bereichen zu begegnen, sind an der einen Kante 3 zwei Vorsprünge 17 und 19 vorgesehen. Diese beiden Vorsprünge 17 und 19 grenzen an die Abschnitte 18 und 20 des Teils 5 an und wirken so einem seitlichen Ausbiegen der beiden Bereiche zur Rückseite der Abschnitte 18 und 20 bzw. zur Rückseite der Abschnitte 14 und 15 entgegen. infolge dieser Anordnung der beiden Vorsprünge 17 und 19 ist die Verbindung zwischen den beiden Flächenteilen 1 und 5 entlang der Kanten 3 und 7 gegen Zug und Druck effektiv gesichert oder fixiert. Die beiden Vorsprünge 17 und 19 können damit entweder an der Endfläche entlang der Kante 3 oder auch zwischen der Zunge und den Enden der Kante 3 angeordnet werden.
in Figur 3 enthält die Zunge 9 nur eine Lasche 11, welche von hinten entlang des Abschnitts 14 entsprechend in die Ausnehmung 13 eingreift. Bei dieser Anordnung ist in analoger Weise nur ein Vorsprung 19 notwendig, der zumindest entlang des Abschnitts an den Flächenteil 5 angrenzt. Der Vorsprung 19 dient wiederum dazu, einem seitlichen Ausbiegen der Fläche des Teils 5 zur Rückseite der Abschnitte 14 und 20 entgegenzuwirken.
Figur 4 veranschaulicht eine Verbindung zwischen zwei Teilen 1 und 5 entlang einer längs verlaufenden gemeinsamen Kante 3, 7, wobei die an der einen Kante 3 vorgesehenen beiden Halterungselemente oder Zungen 29 nun in entsprechende Ausnehmungen 23 eingreifen. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 einer erfindungsgemäßen Verbindung brauchen keine Vorsprünge zwischen den beiden benachbarten Zungen 29 vorgesehen zu werden, weil die Zungen 29 gegenseitig einem seitlichen Ausbiegen der zwischen ihnen liegenden Fläche des Teils 5 entgegenwirken. im Gegensatz dazu ist je ein Vorsprung 15 und 17 endseitig an der Kante 3 angeordnet, der jeweils formschlüssig an die Abschnitte 18 bzw. 20 des Teils 5 angrenzt.
Zur zuverlässigen Sicherung oder Fixierung der oben beschriebenen Verbindung der beiden Teile 1 und 5 wird zusätzlich vorgeschlagen, eine Anzahl von Laserstrahlschweißpunkten 25 an Stellen vorzusehen, wie es die Zeichnung zeigt. Jedoch versteht es sich, daß die genaue Anzahl dieser Laserstrahlschweißpunkte wie auch ihre jeweilige Stelle verändert werden kann, wie es dem Fachmann bekannt ist, um Erfordernisse in einem gegebenen Fall, beispielsweise unter Kompression oder Spannung zu erfüllen.
Figur 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Klemmring, der aus einem Klemmband mit zwei Endabschnitten 31 und 35 besteht. Der Klemmring ist in dieser Figur im offenen, nicht zusammengefügten Zustand gezeigt. Das Klemmband kann aus einem Stück oder mehrteilig mit entsprechend einer oder mehreren Verbindungen gefertigt werden.
Die beiden Endkanten 33 und 37 an den Endabschnitten 31 und 35 sind mit Verbindungselementen analog der Ausführungsform nach Fig. 1 versehen. An der Kante 3 ist eine Zunge 39 mit beiderseits wegragenden Laschenabschnitten 40 und 41 angeordnet. Zusätzlich sind an der Kante 3 Vorsprünge 47 und 49 vorgesehen. Dementsprechend ist eine Ausnehmung 43 an der Kante 37 angeordnet, und Abschnitte 48 und 50 sind entlang den Seiten vorgesehen, in welche oder an welche die Elemente der Kante 33 eingeführt werden bzw. angrenzen. Die Stellen, wo zusätzliche Befestigungen durch Laserstrahlschweißung angebracht werden können, sind in Figur 6 durch ein "x" gekennzeichnet.
Je nach dem gewünschten Durchmesser der Klemme oder des Kompressionsringes kann ein entsprechender Bandabschnitt von einem endlosen Band abgeschnitten werden. Die Elemente werden entlang der Kanten 33 und 37 entsprechend an den beiden Endflächenabschnitten 31 und 35 dieses bandförmigen Abschnittes ausgestanzt oder ausgepreßt. Der Klemmring wird nun gebildet durch Zusammen fügen der beiden Endkanten 33 und 37 zusammen mit ihren entsprechend geformten Verbindungselementen, indem der Bandabschnitt in geeignete Kreisform gebogen wird. Zur zusätzlichen Fixierung der Verbindung wird anschließend eine Laserstrahlschweißung vorgenommen.
Die Verbindung der Flächenteile und Bandenden der hier beschriebenen Klemmen und Klemmringe kann in geeigneter Weise abgewandelt werden, wie es ausführlicher in Figur 7 der eingangs erwähnten US-Patentschrift erläutert ist. Zusätzlich können die seitlichen Abschnitte der Halterungselemente oder der Zungen, welche die entsprechenden Ausnehmungen hintergreifen, in irgendeiner geeigneten Weise ausgebildet werden, wie es ebenfalls in dieser US-Patentschrift beschrieben ist. Die Verwendungen und Anwendungen der Verbindungen gemäß der Erfindung sind sehr vielseitig, wobei es für die Erfindung wichtig ist, daß mindestens auf einer Seite der Halterungselemente ein Vorsprung vorgesehen ist, und zwar speziell an der Seite, an welcher das Halterungselement die entsprechende Ausnehmung hintergreift.
Während verschiedene Ausführungsformen entsprechend der Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, versteht es sich jedoch, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern zahlreiche Änderungen und Modifikationen umfaßt, wie sie dem Fachmann bekannt sind, so daß die hier gezeigten und beschriebenen Einzelheiten keine Beschränkung der Erfindung darstellen, die vielmehr auch solche Änderungen und Abwandlungen umfassen soll, die innerhalb des Schutzbereichs der beiliegenden Ansprüche liegen.

Claims

1. Anordnung zur Verbindung zweier Teile längs zweier ihrer Kanten, die zumindest entlang eines gemeinsamen Abschnittes im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, insbesondere eines klemmenförmigen Ringes, der aus einem Stück Flachstahlband gebogen ist, dessen Endteile (1, 5, 31, 35, 101, 105) entlang zwei ihrer Querkanten (3, 7, 33, 37), die zumindest entlang eines gemeinsamen Abschnittes im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, miteinander verbunden sind, mit Halterungsmitteln (9, 29, 39), die von einer Kante (3, 33) des einen Teils in Richtung zu und über die Kante des anderen Teils hinausragen und in Kantenrichtung gesehen von hinten formschlüssig in eine Ausnehmung (13, 23, 43) eingreifen, die im anderen Teil vorgesehen ist, und mit mindestens einem Vorsprung (17, 19, 47, 49) an der Kante (3, 33) des einen Teils, der seitlich gegenüber den Halterungsmitteln versetzt ist und formschlüssig an den anderen Teil derart angrenzt, daß eine Biegebewegung in Kantenrichtung innerhalb des anderen Teils erzwungen wird, aufgrund deren sich die Ausnehmung bei Spannkräften in den beiden Teilen öffnen kann, und weiterhin mit zusätzlicher Schweißbefestigung längs zumindest eines gemeinsamen Abschnittes der Rückhaltemittel und/oder des Vorsprungs, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile aus galvanisiertem Stahl hergestellt sind und daß die zusätzliche Schweißbefestigung eine Laserstrahlschweißbefestigung ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Rückhaltemittel (9, 29, 39) beiderseits in Kantenrichtung gesehen von hinten in die Ausnehmung eingreifen, und wobei mindestens zwei Vorsprünge (17, 19; 29; 47, 49) vorgesehen sind, von denen jeweils einer auf einer entsprechenden Seite der Rückhaltemittel und seitlich gegen diese versetzt angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Rückhaltemittel (9, 39) von hinten im wesentlichen in der Mitte des gemeinsamen Abschnittes in die Ausnehmung eingreifen, und wobei der Vorsprung im wesenltichen im Bereich eines Endes oder der Enden des Abschnittes angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher ein zungenartiges Rückhalteelement (39), welches im wesentlichen in der Mitte der einen Kante (33) angeordnet ist, beiderseits Laschen (40, 41) aufweist, die sich im wesentlichen parallel zur Kantenrichtung erstrecken, wobei das zungenartige Rückhalteelement mit seinen Laschen von hinten formschlüssig in eine im wesentlichen kongruente und ebenfalls im wesentlichen zentral angeordnete Ausnehmung (43) in der anderen Kante (37) eingreift, und bei welcher ein Vorsprung (47, 49) in jeweils der seitlich gegenüber dem zungenförmigen Rückhalteelement versetzten Kante (33), mindestens nahe einem entsprechenden Seitenkantenende angeordnet ist, wobei jeder Vorsprung formschlüssig an das bandförmige Teil (35), welches die Ausnehmung (43) aufweist, im wesentlichen parallel zur Kantenrichtung und in Richtung zur Ausnehmung angrenzt.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Rückhalteelemente (29) an einer Kante (3), von denen jedes in einer Hälfte des gemeinsamen Abschnittes angeordnet ist, formschlüssig, in Kantenrichtung gesehen von hinten in jeweils eine entsprechende Ausnehmung (23) in der anderen Kante (7) eingreifen, und daß mindestens ein Vorsprung (17, 19) jeweils in einer Kante (3) angeordnet ist und seitlich gegenüber jedem am weitesten außen gelegenen Rückhalteelement (29) in Richtung zum Ende des gemeinsamen Abschnittes versetzt ist und formschlüssig an den die Ausnehmungen (23) aufweisenden Teil (5) im wesentlichen in Kantenrichtung und in Richtung zur jeweils äußersten Ausnehmung angrenzt.

6. Verfahren zum Verbinden zweier Endteile (3, 7, 33, 37), insbesondere eines aus einem Stück schweißbaren Stahl hergestellten Ringes, wobei jeder Endteil eine Kante aufweist, die zumindest entlang eines gemeinsamen Abschnittes im wesentlichen parallel zur jeweils anderen Kante verläuft, mit den Schritten:

Ausbildung mindestens eines Rückhalteelementes (9, 29, 39) an einer Kante (3, 33, 103),

Einführen des Rückhalteelementes in eine entsprechende Ausnehmung (13, 23, 43) in der anderen Kante (7, 37), so daß es in Kantenrichtung gesehen von hinten formschlüssig in die Ausnehmung eingreift, um ein Herausziehen des Rückhalteelementes zu verhindern und die beiden Teile aneinander zu halten,

Vorsehen mindestens eines Vorsprungs (17, 19, 47, 49) an einer Kante (3, 33), welcher gegenüber dem Rückhalteelement in Richtung des Eingriffs von hinten seitlich versetzt ist und formschlüssig an das die Ausnehmung (13, 23, 43) aufweisende Teil (5, 35) im wesentlichen in Kantenrichtung derart angrenzt, daß Kraftkomponenten entgegengewirkt wird, die im wesentlichen in Kantenrichtung von der Ausnehmung weg wirken und beim Spannen und/oder Kompressionsbelastungen aufgrund des Eingriffs von hinten in die Ausnehmung und des Rückhalteelementes, an der Verbindung auftreten,

und Verbinden der beiden Teile durch Verschweißen zumindest längs eines gemeinsamen Abschnittes zur sicheren Fixierung der Verbindung,

dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile aus einem Stück galvanisiertem Stahl gebildet sind und durch Laserstrahlverschweißung miteinander fest verbunden werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die beiden Teile mindestens an einer Stelle entlang des gemeinsamen Abschnittes des Rückhalteelementes und/oder des Vorsprungs durch Laserstrahlverschweißung miteinander fest verbunden werden.