EP1341621B1 - Ausbeulvorrichtung und -verfahren - Google Patents

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EP1341621B1
EP1341621B1 EP00977335A EP00977335A EP1341621B1 EP 1341621 B1 EP1341621 B1 EP 1341621B1 EP 00977335 A EP00977335 A EP 00977335A EP 00977335 A EP00977335 A EP 00977335A EP 1341621 B1 EP1341621 B1 EP 1341621B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lever arms
connection
material layer
bearing elements
planishing
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP00977335A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1341621A1 (de
Inventor
Ralph Meichtry
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/06—Removing local distortions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S72/00—Metal deforming
    • Y10S72/705—Vehicle body or frame straightener

Definitions

  • the invention relates to a Ausbulvortechnische according to the preamble of claim 1 and a Ausbeulvon according to The preamble of claim 10.
  • US4,026,139 shows a lever device with a mid-articulated bearing Pair of levers. At the end of each of the levers a suction cap is attached via a joint. in the Hinge point of the lever pair is pivotally hinged a U-shaped tension element, the at the free end also has a suction cap, which is attached to the Dellstelle shall be.
  • This construction has by means of additional holes on the two Although it is possible to adjust the adjustment, it is necessary for the regularly necessary adjustments However, unsuitable, since the corresponding adjustment on the one hand cumbersome, on the other in the handle unequal lever lengths and leverage and unwanted Causes movement paths. On more complex parts this construction is not included sufficient flexibility can be used. In addition, v. A. in larger bumps, during the bulging process, the distance between the two support points is necessarily changed, what the risk of scratch marks or a difficult to control handling result Has.
  • the invention provides for the first time an apparatus and a method for the repair of dented or gedellt material layers, in particular vehicle bodies made Sheet metal or plastic, which with low operating forces a metered force allow for the Dellstelle to be recovered and at startup as well as, Optionally, when needed, a light and flexible adjustability of the Have device.
  • the idea of the invention assumes the opposing forces, which of the necessary Counteract dent resistance, on at least two feet of support elements distribute the force over at least two acting on the tension element, adjustable lever at any time substantially uniformly initiated on this.
  • the Ausbulvor Vietnamese contains two or more lever arms, which in Area of the opposite end of their handle with a lever arms connecting Joint member are hingedly connected.
  • the lever arms are at one of these ends spaced point articulated and movable on a support member via abutment means supported.
  • the tension element is in turn connected to the hinge member.
  • the carrier element is operatively connected to at least two support elements, the in turn, the bulge device against the workpiece to be machined support.
  • the lever device of a dent removal device preferably has two lever arms with a gear ratio of at least about 3: 1.
  • the working end of the tension element is detachable with a connecting element connected, which has an end surface for connection to the material layer to be processed has.
  • This connection of the end surface with the material layer is in a particularly preferred embodiment by means of a hot melt adhesive causes the the parts connects to each other, but can also be done in a mechanical manner.
  • the adhesive has a strength at ambient temperature; the one for one only plastic deformation of the material layer is sufficient but smaller than the tensile strength at break the material layer to damage the material layer safely turn off.
  • the hot melt adhesive is preferably one at room temperature solid polymer with polar side groups used, which at temperatures of over 150 ° C softens or melts. Such polymers are known and commercially available, e.g. Copolymers with vinyl acetate, acrylates or acrylic acid, as well as hot melt adhesives based of ionomers.
  • the inventive method is particularly suitable for use for Body repair of vehicles, wherein the material layer of sheet metal, in particular Sheet steel, and any cover layers prior to bonding with the Connecting element to be removed if their adhesion to the material layer less than the required tensile strength of the bond.
  • FIG. 1 shows an inventive dent removal device 10 with two lever arms 151.1, 151.2, a joint member 157, a support element 16 and support devices 162.1, 162.2.
  • the lever arms 151.1,151.2 each have at their free end a handle 163.2, which is shown schematically in the second lever arm 151.2.
  • Each lever arm 151.1, 151.2 is connected at the end opposite the handle 158.1, 158.2 via a joint (in this case an axle joint) to the joint member 157.
  • the lever arms 151.1, 151.2 are also hingedly connected to the support means 162.1, 162.2 at a distance d1 from these axle joints.
  • these joints have a mounted in a slot-shaped opening 156 of the lever arms 151.1,151.2 axis or stub axle.
  • the carrier element 16 is a straight rail on which the supporting devices 162.1, 162.2 designed as carriages are displaceable. These slides can be locked by means of adjusting means 164.1, 164.2, such as wing nuts, in a desired position on the arm.
  • the arm 16 is operatively connected at its ends with support elements 12.1, 12.2, wherein these are height adjustable with respect to the arm 16 here.
  • the tension member 11 is at least partially threaded therethrough Rod 154 by means of an adjusting head 155 adjustably connected to the hinge member 157.
  • This adjustability causes the ratio of the distance d3 between the support elements 12.1, 12.2 to the maximum distance d2 of the tension element 11 at least 10: 1, preferably at least 20: 1.
  • the tension member or the rod 154 are preferably guided, here by guide slots or a bore 71, so that a defined Force is guaranteed.
  • the inventive arrangement causes that upon actuation of the lever arms 151.1,151.2 in the direction of the workpiece to be machined the traction element 11 moves away from this and a desired part of the maximum distance d2 travels. It is guaranteed that even with uneven Force on the lever arms 151.1, 151.2, the tension element uniform from the Dellstelle is moved away and no unwanted force components in the workpiece be initiated.
  • the tension element 11 has here at its free working end 68 a coupling device 69 on.
  • This coupling device 69 allows a detachable connection with a Connecting element 13 connectable to the deformable Dellstelle.
  • this coupling device 69 by a recess in Area of the working end 68 of the connecting element 13 is formed, preferably a A latching mechanism, for example a groove or a groove, so that the connecting element 13 not only loose can be pushed into this recess, but in it finds a defined stop.
  • alternative coupling devices e.g. a firmly latching bayonet connection can be used.
  • the construction of the arm 16 with the carriages can be clearly seen in the plan view of Figure 2 , which shows a preferred embodiment of the arm 16 with two spaced, straight rail parts 165.1, 165.2.
  • the support devices 162.1, 162.2 can additionally be determined at different positions of the carrier element 16, so that their mutual spacing can be varied.
  • a particular advantage of the invention lies in the fact that the bulging device can be adjusted very flexibly and adapted to practically all imaginable workpiece geometries, but that the distance d3 between the bearing elements 12.1, 12.2 remains constant during use of the tool and thus a safe and accurate Support is achieved while avoiding the disadvantages of the prior art.
  • the distance d3 may indeed be adjustable, but not undesirable changes in the use of the tool or joint assemblies are required, which make the tool unstable (cf the Achsgelenke 32 in US 4,026,139).
  • the distance between the tension element and the support elements 12.1, 12.2 remains constant.
  • unwanted force components are transversely effected to the material surface, which would affect the use of a bonding member 13 to be bonded due to the shear forces occurring in the adhesion very disadvantageous.
  • the device according to the invention allows that the restoring forces can be introduced substantially perpendicular to the bulge region (B) and a substantially homogeneous force flow is achieved.
  • the support arm may be of the straight rail shape differ.
  • the carrier arm in the middle area e.g. have a yoke-like, upwardly facing geometry.
  • the Support devices 162.1, 162.2 remain in this case in the manner described above slidable straight rail parts.
  • Such yoke-like transitions can with the Rail parts mechanically connected or formed integrally with these.
  • FIG . 3 a shows a support element 12 in a lateral view.
  • a support element 12 in a lateral view.
  • Particularly favorable is the arrangement of a three-axis joint 51, which is designed here as a ball joint.
  • This makes it possible to spatially move the foot 52 of the support element 12, so that the bulge-out device 10 can also be applied on spatially curved material parts in the desired angular position.
  • the foot 52 of the support element has as large an area as possible, which is approximately 20-30 cm 2 in a tool for bulging car bodies and is of circular design here.
  • this includes a with the material layer WStemporärverbind and releasable fastening device 55, wiez.B. a magnet or a suction cup.
  • FIG. 3b shows a further preferred embodiment of a support element 12.
  • the support element 12 is here mitzwei feet 52.1, 52.2 provided. Via a ball joint 56, the support element 12 is pivotally connected to the carrier element 16.
  • the two feet 52.1, 52.2 are about adjusting devices 57.1, 57.2, 57.3, 57.4, here for example adjusting nuts, joint and length / Achslagenver ein (also rotation), arranged movably relative to the support arm.
  • a ball joint can be provided as an adjustment.
  • each of the feet can be correspondingly smaller compared to the foot shown in FIG. 3a without undue pressure being exerted on the material surface.
  • this arrangement has the advantage that the tool can be supported against the workpiece even in difficult due to geometric conditions work areas.
  • a bump B in a material layer WS for example the steel sheet of a vehicle body, is to be eliminated.
  • the connecting element 13 is pressed with its end face 61 onto a hotmelt adhesive 19 liquefied by the previous action of heat. After cooling of the hotmelt adhesive 19, the connecting element 13 is so firmly connected to the material layer WS that pulling this layer in the bump region in the direction of the arrow Z leads to a plastic deformation of the material layer.
  • the connecting element 13 consists essentially of the end surface 61, a transition piece 62 and a coupling head 63 connected to the coupling means 69 of the Pull element 15 interacts releasably.
  • the coupling head 63 preferably engages in a recess or groove of the coupling device 69, so that under the coupling head 63 is not undesirable from the coupling device 69 is solved.
  • the coupling head 63 has a Centering geometry, eg. A conical shape, so that the attachment of the tool and the engagement with the coupling device 69 is facilitated.
  • the arrangement of Tension element 11 and connecting element 13 are chosen so that the over the lever arms 151.1, 151.2 (see Figure 1) introduced forces as perpendicular to the material layer WS act to effect a uniform bulging Dellstelle B.
  • the maximum distance d2 (see Figure 1) of the tension element 15 in the direction of arrow Z is limited according to the invention but variably adjustable.
  • the length d4 can be varied, e.g. by a sentence of Connecting elements 13 are provided with different lengths of the transition piece 62 becomes.
  • a force (F) by pressing the lever arms (151.1, 152.2) are introduced substantially perpendicular to the bulge region (B).
  • the end surface 61 need not be flat and can be adapted to the shape of a bump be, e.g. by the contact area or virtually all of the element 13 from a material that by cutting or thermal deformation of the be adapted to the respective bulge shape, z. B.dnch that the contact area a thermoplastic material and in the plastic state before bonding for shape adaptation is pressed into the bump.
  • the actual bulging process is now as follows. Connecting a connector 13 with the material layer WS is made as described above. Thereafter, the support means 162.1, 162.2 of the lever arms 151.1, 152.2 with respect to a support element and other adjustment parameters, such as adjustable Feet 52 of the support elements, adjusted and aligned. Thereafter, the tension element 11th connected to the connecting element 13 via the coupling 63, 69 and the support elements 12.1,12.2 on the workpiece to be machined at the desired location stated.
  • By actuating the lever arms 151.1, 152.2 is a substantially perpendicularzum Bump area B standing force F exerted on the latter. After the desired Plastic deformation of the bump is usually the first tool by loosening the Coupled off the connecting element 13 and finally the connection between Connection element 13 and material layer WS solved.
  • the inventive concept also includes embodiments in an obvious way which coordinates the handles of the lever arms 151.1, 151.2 by means of an auxiliary structure be actuated, e.g. a designed in a conventional manner lever device, which also can be guided or supported by the rod 154.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Ausbeulvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Ausbeulverfahren gemäss Oberbegriff des Anspruchs 10.
Eine solche Vorrichtung und ein Solches Verfahren sind aus der US-A-4 930 335 bekannt.
Es sind verschiedene Vorrichtungen zum Beseitigen beulen-oder dellenförmiger Deformationen an Fahrzeugen bekannt. Aus EP 681 876 ist eine Hebeleinrichtung bekannt, die mittels eines oder mehrerer an einem Punkt abgestützter Hebel ein Ausbeulen von der Innenseite eines deformierten Karosserieblechs erlauben. Diese Vorrichtung besitzt den Nachteil, dass die zu bearbeitende Innenseite in der Regel nicht frei liegt und dass aufgrund der nur an einem Punktabgestützten Hebel eine präzise Handhabungerschwert ist. Grundsätzlich besitzen Einhebelvorrichtungen den zusätzlichen Nachteil, dass Kräfte schräg auf die zu bearbeitende Stelle oder die Abstützstelle eingeleitet werden.
US4,026,139 zeigteine Hebelvorrichtung miteinem im Mittenbereich gelenkig gelagerten Hebelpaar. Am Ende jedes der Hebel ist je eine Saugkappe über ein Gelenk befestigt. Im Gelenkpunkt des Hebelpaars ist ein U-förmiges Zugelement schwenkbar angelenkt, das am freien Ende ebenfalls eine Saugkappe aufweist, welche an der Dellstelle angesetzt werden soll. Diese Konstruktion besitzt mittels zusätzlichen Bohrungen an den beiden Hebeln zwar eine Verstellmöglichkeit, istfür die regelmässig notwendigen Justierungen jedoch ungeeignet, da das entsprechende Verstellen einerseits umständlich ist, andererseits in der Handhabe ungleiche Hebellängen und Hebelkräfte sowie ungewünschte Bewegungswege bewirkt. An komplexeren Werkteilen ist diese Konstruktion nicht mit genügender Flexibilität einsetzbar. Hinzu kommt, dass sich, v.a. bei grösseren Beulen, während dem Ausbeulvorgang die Distanz der beiden Abstützstellen zwingend verändert, was die Gefahr von Kratzspuren bzw. eine schwer kontrollierbare Handhabung zur Folge hat.
Verschiedene herkömmlicheAusbeulvorrichtungen, so z.B. US4,089,201 und US 3,635,072, zeigen Konstruktionen mit über Gewindestäben verstellbaren Zugelementen, die mittels Drehen von Flügelmuttern und dergleichen verstelltwerden. Diese Lösungen sind äusserst schlecht bedienbar, v.a. wenn deren Betätigung durch eine einzige Bedienperson ausgeführtwerden soll. Zudem sind unerwünschte Bedienkräfte erforderlich, so dass wie bei US 3,635,072 in der Regel kein Handbetrieb möglich ist.
Die oben beschriebenen Vorrichtungen besitzen ausserdem den ihnen gemeinsamen Nachteil, dass die Vorrichtungen schwer am auszubeulenden Werkstoff ansetzbar sind, da sowohl Abstützteile als auch der Zugteil der Vorrichtungen im wesentlichen gleichzeitig angesetzt werden müssen. Eine nachträgliche Verstellung ist zwar bei der erwähnten Einhebelkonstruktion gemäss EP 681876 möglich, doch besitztdiese den Nachteil, dass die Abstützstelle ihrerseits zu stark belastet wird, wenn sie direkt am Werkstoff angreift.
Weitere Vorrichtungen, wie z.B. US 4,089,201, sind bekannt, welche die Dellstelle durchdringen müssen, um deren Ausbeulen zu ermöglichen. Es ist ohne weiteres erkennbar, dass dies einen nachträglichen, zusätzlichen Reparaturaufwand verursacht, der wenn möglich zu vermeiden ist. Zum Stand der Technik des Ausbeulens gehört auch eine Einhebelkonstruktion, bei der der auszubeulende Bereich nicht von innen gedrückt sondern von aussen gezogen wird, wobei dessen Zugelement mittels Klebstoff im Beulenbereich verklebt wird. Auch jene Lösung gewährleistet jedoch keine kontrollierte Krafteinwirkung bzw. eine ausreichendfeine und genau Kontrolle der damit ausgeübten Zugkraft und führt zu einer übermässigen Belastung der Auflagestelle.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Ausbeulvorrichtung und ein Ausbeulverfahren zu schaffen, welche leicht und mit geringen Bedienkräften handhabbar, ein sicheres und einfaches Abstützten auf dem zu bearbeitenden Werkteil erlaubt, flexibel verstellbar, falls gewünscht, mit einer Verstellbarkeit auch während des Gebrauchs, und zu geringen Gegenkräften an der Auflagestelle führt.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 10 definierte Erfindung gelöst.
Dem abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausführungen der Erfindung zu entnehmen.
Die Erfindung schafft erstmals eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reparatur von verbeulten bzw. gedellten Werkstoffschichten, insbesondere Fahrzeugkarosserien aus Metallblech oder Kunststoff, welche mit geringen Bedienkräften eine dosierte Krafteinwirkung auf die rückzuformende Dellstelle ermöglichen und beim Ansetzen sowie, optional bei Bedarf, während dem Gebrauch, eine leichte und flexible Verstellbarkeit der Vorrichtung aufweisen.
Der Erfindungsgedanke geht davon aus, die Gegenkräfte, welche der notwendigen Ausbeulkraft entgegen wirken, auf mindestens zwei Füsse von Auflageelementen zu verteilen, wobei die Krafteinwirkung über mindestens zwei auf das Zugelement wirkende, verstellbare Hebel jederzeit im wesentlichen gleichmässig auf dieses eingeleitet wird.
Zu diesem Zweck enthält die Ausbeulvorrichtung zwei oder mehr Hebelarme, die im Bereich des ihrem Griff gegenüberliegenden Endes mit einem die Hebelarme verbindenden Gelenkglied gelenkig verbunden sind. Die Hebelarme sind an einer von diesen Enden beabstandeten Stelle gelenkig und beweglich auf einem Trägerelement überAbstützeinrichtungen abgestützt. Das Zugelement ist seinerseits mit dem Gelenkglied verbunden. Das Trägerelement ist mit mindestens zwei Auflageelementen wirkverbundenen, die ihrerseits die Ausbeulvorrichtung gegenüber dem zu bearbeitenden Werkteil abstützen.
Die Hebelvorrichtung einer erfindungsgemässen Ausbeulvorrichtung besitzt bevorzugt zwei Hebelarme mit einem Übersetzungsverhältnis von mindestens etwa 3:1.
Vorzugsweise ist dabei das Arbeitsende des Zugelements lösbar mit einem Verbindungselement verbunden, das eine Endfläche zur Verbindung mit der zu bearbeitenden Werkstoffschicht besitzt. Diese Verbindung der Endfläche mit der Werkstoffschicht wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mittels eines Schmelzklebers bewirkt,der die Teile miteinander verbindet, kann aber auch auf mechanische Weise erfolgen. Zweckmässigerweise hat die Klebstelle bei Umgebungstemperatur eine Festigkeit; die für eine nur plastische Verformung der Werkstoffschicht ausreicht aber kleiner ist, als die Bruchdehnungsfestigkeit der Werkstoffschicht, um eine Beschädigung der Werkstoffschicht sicher auszuschalten. Als Schmelzklebstoff wird vorzugsweise ein bei Raumtemperatur festes Polymer mit polaren Seitengruppen verwendet, das bei Temperaturen von über 150° C erweicht oder schmilzt. Solche Polyrnere sind bekannt und im Handel erhältlich, wie z.B. Copolymere mit Vinylacetat, Acrylaten oder Acrylsäure, sowie Schmelzklebstoffe auf Basis von lonomeren.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich insbesondere für die Anwendung zur Karosseriereparatur von Fahrzeugen, wobei die Werkstoffschicht aus Metallblech, insbesondere Stahlblech, besteht und allfällige Deckschichten vor dem Verkleben mit dem Verbindungselement entfernt werden, wenn deren Haftfestigkeit auf der Werkstoffschicht kleiner ist als die erforderliche Zugfestigkeit der Klebstelle.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine halbschematische Darstellung einer erfndungsgemässen Vorrichtung in Seitenansicht;
Figur 2
einen Teil der Vorrichtung von Fig. 1 in der Draufsicht;
Figur 3a
eine erfindungsgemässe Abstützvorrichtung in Seitenansicht;
Figur 3b
eine andere erfindungsgemässe Abstützvorrichtung in Seitenansicht und
Figur 4
die schematische Darstellung einer Klebstelle bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemässe Ausbeulvorrichtung 10 mit zwei Hebelarmen 151.1, 151.2, einem Gelenkglied 157, einem Trägerelement 16 und Abstützeinrichtungen 162.1, 162.2. Die Hebelarme 151.1,151.2 besitzen an ihrem freien Ende je einen Griff163.2, der beim zweiten Hebelarm 151.2 schematisch dargestellt ist. Jeder Hebelarm 151.1,151.2 ist am dem Griff gegenüberliegenden Ende 158.1,158.2 je über ein Gelenk (hier ein Achsgelenk) mit dem Gelenkglied 157verbunden. Zusätzlich sind die Hebelarme 151.1,151.2 in einemAbstand d1 von diesen Achsgelenken ebenfalls gelenkig mit den Abstützeinrichtungen 162.1,162.2 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzen diese Gelenkverbindungen eine in einer schlitzförmigen Öffnung 156 der Hebelarme 151.1,151.2 gelagerte Achse oder Achsstummel. Das Trägerelement 16 ist bei dieser Ausführungsform eine gerade Schiene auf der die als Schlitten ausgebildeten Abstützeinrichtungen 162.1, 162.2 verschiebbar sind. Diese Schlitten können mittels Stellmitteln 164.1, 164.2, z.B. Flügelmuttern, in einer gewünschten Position auf dem Arm arretiertwerden. Der Arm 16 ist an seinen Enden je mit Auflageelementen 12.1, 12.2 wirkverbunden, wobei diese hier bezüglich des Arms 16 höhenverstellbar sind.
Das Zugelement 11 isthier über eine mindestensteilweise miteinem Gewindeversehenen Stange154 mittels eines Stellkopfs 155 verstellbar mit dem Gelenkglied 157 verbunden. Diese Verstellbarkeit bewirkt, dass das Verhältnis des Abstandes d3 zwischen den Auflageelementen 12.1, 12.2 zum maximalen Weg d2 des Zugelements 11 mindestens 10:1, vorzugsweise mindestens 20:1 beträgt. Das Zugelement bzw. die Stange 154 werden bevorzugt geführt, hier durch Führungsschlitze oder eine Bohrung 71, so dass eine definierte Krafteinwirkung gewährleistetwird. Die erfindungsgemässe Anordnung bewirkt, dass bei Betätigen der Hebelarme 151.1,151.2 in Richtung des zu bearbeitenden Werkstücks sich das Zugelement 11 von diesem wegbewegt und einen gewünschten Teilweg des maximalen Wegs d2 zurücklegt. Es ist gewährleistet, dass auch bei ungleichmässiger Krafteinwirkung auf die Hebelarme 151.1, 151.2 das Zugelement gleichförmig von der Dellstelle wegbewegt wird und keine unerwünschten Kraftkomponenten in das Werkstück eingeleitet werden.
Das Zugelement 11 weist hier an seinem freien Arbeitsende 68 eine Kupplungseinrichtung 69 auf. Diese Kupplungseinrichtung 69 ermöglicht eine lösbare Verbindung mit einem Verbindungselement13,das mitderzu deformierenden Dellstelleverbindbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird diese Kupplungseinrichtung 69 durch eine Ausnehmung im Bereich des Arbeitsendes 68 des Verbindungselements 13 gebildet, die vorzugsweise einen Einrastmechanismus, bspw. eine Kehlungoder eine Nut, enthält, sodass das Verbindungselement13 nicht nur lose in diese Ausnehmungeingeschoben werden kann, sondern darin einen definierten Halt findet. Falls gewünscht, können alternative Kupplungseinrichtungen, z.B. eine fest einrastende Bajonettverbindung, verwendet werden.
Die Konstruktion des Arms 16 mit den Schlitten ist in der Draufsicht von Figur 2 gut zu erkennen, die eine bevorzugte Ausführung des Armes 16 mit zwei beabstandeten, geraden Schienenteilen 165.1,165.2 zeigt. Bei besonderen Ausführungsformen können die Abstützeinrichtungen 162.1,162.2 zusätzlich an verschiedenen Positionen des Trägerelements 16 festgestellt werden, so dass deren gegenseitiger Abstand variiert werden kann. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Ausbeulvorrichtung aufgabengemäss sehr flexibel einstellbar ist und an praktisch alle erdenklichen Werkteilgeometrien angepasst werden kann, dass aber die Distanz d3 zwischen den Auflageelementen 12.1, 12.2 während dem Einsatz des Werkzeugs konstant bleibt und damit eine sichere und genaue Abstützung unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik erreicht wird. Insbesondere im Vergleich zu den eingangs beschriebenen Einhebelkonstruktionen und US 4,026,139 wird deutlich, dass der Abstand d3 zwar verstellbar sein kann, sich beim Einsatz des Werkzeugs aber nicht unerwünscht verändert oder Gelenkanordnungen erforderlich sind, welche das Werkzeug instabil machen (vgl. die Achsgelenke 32 in US 4,026,139). Ausserdem bleibt bei der erfindungsgemässen Lösung der Abstand zwischen Zugelement und Auflageelementen 12.1, 12.2 konstant. Dadurch werden keine unerwünschten Kraftkomponenten querzur Werkstofffläche bewirkt, welche den Einsatzeines zu verklebenden Verbindungselements 13 wegen den in der Klebstelle auftretenden Scherkräften sehr nachteilig beeinflussen würden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung erlaubtes, dass die Rückformungskräfte im wesentlichen senkrechtzum Beulenbereich (B) eingeleitet werden können und ein weitgehend homogener Kraftfluss erzielt wird.
Bei besonderen Ausführungsformen kann der Trägerarm von der geraden Schienenform abweichen. Um eine grössere Hubdistanz d2 (vgl. Figur 1) zu erreichen, kann derTrägerarm im Mittenbereich z.B. eine jochartige, nach oben weisende Geometrie aufweisen. Die Abstützeinrichtungen 162.1,162.2 bleiben diesfalls in vorstehend beschriebener Weise auf geraden Schienenteilen verschiebbar. Solche jochartigen Übergänge können mit den Schienenteilen mechanisch verbunden oder mit diesen einteilig ausgebildet werden.
Figur 3a zeigt ein Auflageelement 12 in seitlicher Ansicht. Besonders günstig ist die Anordnung eines Dreiachsen-Gelenks 51, das hier als Kugelgelenk ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, den Fuss 52 des Auflageelements 12 räumlich zu bewegen, so dass die Ausbeulvorrichtung 10 auch auf räumlich gekrümmten Werkstoffteilen in gewünschter Winkellage angelegt werden kann. Erfindungsgemäss besitzt der Fuss 52 des Auflageelements eine möglichst grosse Fläche, die bei einem Werkzeug für das Ausbeulen von Autokarosserien ca. 20-30 cm2 beträgt und hier kreisförmig ausgestaltet ist. Bei einer bevorzugten Variante des Auflageelements 52 enthält dieses eine mit der Werkstoffschicht WStemporärverbind-und lösbare Befestigungseinrichtung 55,wiez.B. ein Magnet oder eine Saugglocke.
In Figur 3b ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Auflageelements 12 dargestellt. Um eine bessere Verteilung der der Zugkraft entgegenwirkenden Gegenkräfte auf den Werkteil zu erreichen und um bei gekrümmten Werkteilen eine gute Auflage zu gewährleisten, ist das Auflageelement 12 hier mitzwei Füssen 52.1, 52.2 versehen. Über ein Kugelgelenk 56 ist das Auflageelement 12 gelenkig mit dem Trägerelement 16 verbunden. Die beiden Füsse 52.1, 52.2 sind über Verstelleinrichtungen 57.1, 57.2, 57.3, 57.4, hier beispielsweise Stellmuttern, Gelenk und Längen-/Achslagenverstellung (auch Rotation), gegenüber dem Trägerarm beweglich angeordnet. Selbstverständlich kann auch für jeden der Füsse 52.1, 52.2 ein Kugelgelenk als Verstelleinrichtung vorgesehen werden. Die Auflageflächen jedes der Füsse kann im Vergleich zum in Figur 3a gezeigten Fuss entsprechend kleiner sein, ohne dass unzulässige Druckeinwirkungen auf die Werkstofffläche entstehen würden. Ausserdem besitzt diese Anordnung den Vorteil, dass das Werkzeug auch bei aufgrund geometrischer Verhältnisse schwierigen Arbeitsbereichen gegenüber dem Werkteil abgestützt werden kann.
Anhand von Figur 4 soll das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert werden. Eine Beule B in einer Werkstoffschicht WS, z.B. das Stahlblech einer Fahrzeugkarosserie, soll beseitigt werden. Auf der Werkstoffschicht WS wird etwa in der Mitte des Beulenbereichs B das Verbindungselement 13 mit seiner Endfläche 61 auf einen durch vorgängige Wärmeeinwirkung verflüssigten Schmelzkleber 19 aufgedrückt. Nach dem Erkalten des Schmelzklebers 19 ist das Verbindungselement 13 so fest mit der Werkstoffschicht WS verbunden, dass ein Ziehen dieser Schicht im Beulenbereich in Richtung des Pfeils Z zu einer plastischen Verformung der Werkstoffschichtführt.
Das Verbindungselement 13 besteht im wesentlichen aus der Endfläche 61, einem Übergangsstück 62 und einem Kupplungskopf 63, der mit der Kupplungseinrichtung 69 des Zugelements 15 lösbar zusammenwirkt. Der Kupplungskopf 63 rastet vorzugsweise in einer Ausnehmung bzw. Kehlung der Kupplungseinrichtung 69 ein, so dass unterZugeinwirkung der Kupplungskopf63 nichtunerwünschterweisevon der Kupplungseinrichtung 69 gelöstwird. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Kupplungskopf 63 eine zentrierende Geometrie, bspw. eine Kegelform, so dass das Ansetzen des Werkzeugs und das Einrasten mit der Kupplungseinrichtung 69 erleichtert wird. Die Anordnung von Zugelement 11 und Verbindungselement 13 werden so gewählt, dass die über die Hebelarme 151.1, 151.2 (vgl. Figur 1) eingeleiteten Kräfte möglichst senkrecht auf die Werkstoffschicht WS einwirken, um ein gleichförmiges Ausbeulen der Dellstelle B zu bewirken.
Da der maximale Weg d2 (vgl. Figur 1) des Zugelements 15 in Richtung des Pfeiles Z ist erfindungsgemäss begrenzt aber variabel einstellbar. Um eine Anpassung and die Tiefe einer Beule B zu erreichen kann die Länge d4 variiert werden, z.B. indem ein Satz von Verbindungselementen 13 mit unterschiedlichen Längen des Übergangsstücks 62 bereitgestellt wird. Im Rahmen des Verfahrens soll eine Kraft (F) durch Betätigung der Hebelarme (151.1, 152.2) im wesentlichen senkrecht zum Beulenbereich (B) eingeleitet werden.
Die Endfläche 61 muss nicht eben ausgebildet sein und kann der Form einer Beule angepasst werden, z.B. indem deren Kontaktbereich oder praktisch das ganze Element 13 aus einem Material besteht, dass durch spangebende oder thermische Verformung der jeweiligen Beulenform angepasstwerden kann,z. B.dadurch,dass der Kontaktbereich aus einem Thermoplast besteht und in plastischem Zustand vor dem Verkleben zur Formanpassung in die Beule gepresst wird.
Der eigentliche Ausbeulvorgang erfolgt nunmehr wie folgt. Das Verbinden eines Verbindungselements 13 mit der Werkstoffschicht WS wird wie vorstehend beschrieben vorgenommen. Danach werden die Abstützeinrichtungen 162.1, 162.2 der Hebelarme 151.1, 152.2 bezüglich eines Trägerelements sowie weitere Einstellparameter, wie verstellbare Füsse 52 der Auflageelemente, justiert und ausgerichtet. Danach wird das Zugelement 11 mit dem Verbindungselement 13 über die Kupplung 63, 69 verbunden und die Auflageelemente12.1,12.2 auf dem zu bearbeitenden Werkstück an der gewünschten Stelle angesetzt. Durch Betätigung der Hebelarme 151.1, 152.2 wird eine im wesentlichen senkrechtzum Beulenbereich B stehende Kraft F auf letztere ausgeübt. Nach dergewünschten plastischen Deformation der Beule wird in der Regel zuerstdas Werkzeug durch Lösen der Kupplung vom Verbindungselement 13 abgesetzt und schliesslich die Verbindung zwischen Verbindungselement 13 und Werkstoffschicht WS gelöst.
Der Erfindungsgedanke umfasst in naheliegender Weise auch Ausführungsbeispiele, bei denen die Griffe der Hebelarme 151.1, 151.2 mittels einer Hilfskonstruktion koordiniert betätigt werden, z.B. eine in üblicher Weise ausgestaltete Hebeleinrichtung, die ebenfalls durch die Stange 154 geführt bzw. abgestützt sein kann.

Claims (12)

  1. Ausbeulvorrichtung (10) mit einem Zugelement (11) und gelenkig verbundenen Hebelarmen (151.1,151.2) sowie Auflageelementen (12.1,12.2) zur Auflage auf einer Werkstoffschicht (WS), wobei die Hebelarme (151.1,151.2) im Bereich des ihrem Griff gegenüberliegenden Endes (158.1, 158.2) mit einem die Hebelarme (151.1,151.2) verbindenden Gelenkglied (157) gelenkig verbunden sind und die Hebelarme (151.1,151.2) an einer von diesen Enden (158.1,158.2) beabstandeten Stelle (161) gelenkig und beweglich auf einem mit den Auflageelementen (12.1,12.2) wirkverbundenen Trägerelement (16) über Abstützeinrichtungen (162.1,162.2) abgestützt sind und das Zugelement (11) mit dem Gelenkglied (157) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (16) als Schiene ausgebildet ist, auf der die Abstützeinrichtungen (162.1,162.2) verschieb- und/oder arretierbar gelagert sind.
  2. Ausbeulvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement derart verstellbar mit dem Gelenkglied 157 verbunden ist, dass der maximale Weg (d2) des Zugelements (11) verstellbar ist.
  3. Ausbeulvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Zugelement(11) an seinem Arbeitsende (68) eine Kupplungseinrichtung (69) aufweist, die mit einem Verbindungselement (13), das mit dem zu bearbeitenden Werkstoff (WS) in Wirkverbindung steht, zusammenwirkt.
  4. Ausbeulvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente (12) so am Trägerelement (16) angeordnet sind, dass deren Fuss (52) der Auflageelemente (12) hinsichtlich Distanz (d1) und/oder Winkellage zum Trägerelement (16) verstellbar ist.
  5. Ausbeulvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente (12) je mindestens zwei Füsse (52) besitzen.
  6. Ausbeulvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fuss (52) der Auflageelemente (12) eine mit der Werkstoffschicht (WS) temporär verbind- und lösbare Befestigungseinrichtung (55) enthält.
  7. Ausbeulvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (13) eine Endfläche (61) zur Verbindung mit einer Klebstelle besitzt.
  8. Ausbeulvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Endfläche (61) des Verbindungselementes (13) aus einem mittels einem Heissschmelzklebstoff verklebbaren Material besteht.
  9. Ausbeulvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkstelle des Gelenkgliedes (157) und der Abstützeinrichtung (162) an den Hebelarmen (151) und der Griff der Hebelarme (163) derart voneinander beabstandet sind, dass die Hebelarme ein Übersetzungsverhältnis von mindestens 1:3 besitzen.
  10. Verfahren zum Ausbeulen von Werkstoffschichten (WS) unter Verwendung einer Ausbeulvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, mit einem Zugelemen (11), das im Beulenbereich (B) mit dieser verbunden ist, durch Verbinden eines Verbindungselements (13) mit der Werkstoffschicht (WS); Verbinden des Zugelements (11) mit dem Verbindungselement (13) über eine Kupplung (63, 69); Ansetzen von mit dem Trägerelement (16) verbundenen Auflageelementen (12.1, 12.2) auf dem zu bearbeitenden Werkstück; Einleiten einer im wesentlichen senkrecht zum Beulenbereich (B) stehenden Kraft (F) durch Betätigung der Hebelarme (151.1, 152.2); Lösen der Verbindung zwischen Verbindungselement (13) und Werkstoffschicht (WS), gekennzeichnet durch, ein Einstellen von Abstützeinrichtungen (162.1,162.2) der Hebelarme (151.1,152.2) bezüglich eines Trägerelements (16); bevor das Zugelements (11) mit dem Verbindungselement (13) verbunden wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Verbindungselements (13) mit der Werkstoffschicht (WS) durch Verkleben erfolgt und dass die Klebstelle bei Umgebungstemperatur eine Festigkeit besitzt, die für eine nur plastische Verformung der Werkstoffschicht (WS) ausreicht aber kleiner ist, als die Bruchdehnungsfestigkeit der Werkstoffschicht (WS).
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mittels eines Schmelzklebstoffs erfolgt, insbesondere ein bei Raumtemperatur festes Polymer mit polaren Seitengruppen oder lonomere, die bei Temperaturen von über 150° C erweichen oder schmelzen.
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