WO2008074587A1 - A clamping fixture comprising sealing elements which are accommodated in a groove and can rotate about their axial axis - Google Patents

A clamping fixture comprising sealing elements which are accommodated in a groove and can rotate about their axial axis Download PDF

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WO2008074587A1
WO2008074587A1 PCT/EP2007/062649 EP2007062649W WO2008074587A1 WO 2008074587 A1 WO2008074587 A1 WO 2008074587A1 EP 2007062649 W EP2007062649 W EP 2007062649W WO 2008074587 A1 WO2008074587 A1 WO 2008074587A1
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WO
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sealing elements
clamping device
grooves
region
negative pressure
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Application number
PCT/EP2007/062649
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Werner Staudinger
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Thyssenkrupp Steel Ag
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    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B23K2101/185—Tailored blanks

Definitions

  • the invention relates to a clamping device for the cohesive joining of at least two semi-finished products, in particular at least two sheet metal blanks, with a clamping plate, wherein the clamping plate has at least a first bearing area and at least a second bearing area with grooves for receiving sealing elements and depressions for generating a negative pressure and wherein between the bearing areas at least one area is provided for joining the semi-finished products. Furthermore, the present invention relates to a use of the clamping device according to the invention.
  • clamping devices are known in which sheets to be joined together in contact areas of a clamping plate are arranged such that between the sheets, a joint gap is formed, in which the sheets then joined together, in particular be welded together.
  • the sheets are fixed by means of negative pressure as possible in a certain position, so that they can not slip during joining.
  • sealing elements are provided on the surface of the clamping plate or the bearing areas, which are intended to prevent ingress of air between the support areas and the sheets to be joined, so as to increase the holding force or the effect of the negative pressure.
  • the sealing elements are introduced in on the surface of the clamping plate Recesses arranged, which are usually designed rectangular due to the lower production costs.
  • a major disadvantage of the known from the prior art arrangements of the sealing elements is that the sealing elements are relatively firmly clamped in the most rechteckfömigen wells, so that it when transferring or when pushing the sheet metal blanks in the desired position on the respective support area a twisting of the sealing elements can occur, which in turn can lead to a detachment of the sealing elements from the wells.
  • the actual function of the sealing elements to prevent the ingress of air in the gap between support area and sheet metal blank is lost, which can lead to leakage, for example, and thus to a demolition of the negative pressure.
  • the production of a good quality joint connection is no longer possible because, due to the lack of negative pressure, it can lead to a shift of the sheets from their desired position.
  • the service life of the joining equipment, such as a welding system significantly shortened, whereby the cost-effectiveness of such systems decreases.
  • the present invention is based on the object of providing a clamping device for the cohesive joining of at least two semi-finished products with which good-quality joint connections can be produced and at the same time long service life and high process reliability can be achieved.
  • the above-mentioned object is achieved according to a first teaching of the present invention in that the depth of the grooves for receiving the sealing elements is less than the diameter of the sealing elements disposed therein and the cross-section of the grooves is adapted to the sealing elements such that these within the grooves are rotatable about their axial axis. Because the depth of the grooves is less than the diameter of the sealing elements, the sealing element protrudes a few millimeters, preferably between 0.1 and 0.4 mm, out of the groove.
  • the cross section of the grooves is adapted to the sealing elements such that the sealing elements within the groove during transfer of the semifinished products or sheet metal blanks are freely rotatable about its axial axis, so that upon transferring a twisting of the sealing elements and / or a detachment of the sealing elements the grooves is prevented.
  • the free mobility of the sealing elements within the grooves ensures that the contact between the sheet metal blanks and the sealing elements is not interrupted during the transfer of the sheet metal blanks in the desired position on the support areas as well as later joining the sheet metal blanks, so that a secure seal is ensured against the ingress of air between the surface of the support areas and the semi-finished products arranged thereon.
  • a leakage or a demolition of the after the positioning of the semi-finished products on the support areas between the surface of the support areas and the semi-finished products disposed thereon negative pressure is prevented, so that it is possible with the clamping device according to the invention, the semi-finished slip-resistant in particular in the securely fix the desired position.
  • the clamping device according to the invention the semi-finished slip-resistant in particular in the securely fix the desired position.
  • the grooves for receiving the sealing elements in the opening direction to a decreasing width.
  • the width of the groove is smaller than the diameter of the sealing element arranged therein, so that the sealing elements in the groove during the transfer of the semi-finished products are freely rotatable about its axial axis, but can not slip out of the groove.
  • a particularly good rotational capability of the sealing elements in the grooves can be achieved according to a next embodiment of the embodiment of the clamping device according to the invention characterized in that the grooves for receiving the sealing elements have a substantially trapezoidal cross-section.
  • the trapezoidal cross section is advantageously designed so that the cross section in the lower part of the trapezoidal shape is wider than the diameter of the sealing element, so that sufficient clearance between the walls of the groove and the surface of the sealing element is sufficient mobility and thus a good rotation to ensure the sealing element within the groove.
  • the cross-section of the groove tapers, whereby a detachment of the sealing element from the groove is prevented.
  • a further improvement of the rotatability of the sealing elements within the grooves is achieved, according to a next further developed embodiment of the clamping device according to the invention, characterized that the grooves for receiving the sealing elements in the opening region have internal radii as contact surfaces for the sealing elements. Due to the internal radii in the opening region of the grooves, the grooves are optimally adapted to the preferably circular cross-section of the sealing elements and can thereby advantageously serve as abutment and guide surface during the rotational movement of the sealing elements about its axial axis. The sealing elements can thereby move freely within the groove and are optimally guided during their rotational movement within the groove, so that a rotation of the sealing elements is facilitated and a twisting of the sealing elements during the transfer of the semi-finished products is avoided.
  • the contact surfaces forming radii are arranged symmetrically to the axial plane of the sealing elements, wherein the axial plane perpendicular to the support area, it is achieved that the sealing elements within the groove due to the symmetrical arrangement of the formed as radii contact surfaces optimally be guided so that the rotational movement of the sealing elements about its axial axis can be made very uniform.
  • the corners in the lower region of the grooves for receiving the sealing elements have radii, wherein in the untensioned state, ie in the state where no negative pressure is generated, a free space between the outer surface of the sealing elements and the outer surface of the radii is provided. If a negative pressure is generated after the semifinished products have been pushed onto the bearing areas, the sealing elements are deformed or compressed within the groove. Because the corners in the lower region of the grooves have radii and as long as no negative pressure prevails, a clearance is provided between the outer surface of the sealing elements and the outer surface of the radii, the sealing elements, as soon as negative pressure is applied, can deform as desired within the groove, to achieve the best possible sealing effect.
  • the sealing elements are designed in the form of cylindrical means.
  • the cylindrical means or the sealing element which preferably has a circular cross section, in this case of a rubber-like material, whereby the sealing element is very flexible deformable.
  • the sealing elements preferably have a tubular cross-section. But it is also possible to use sealing elements with a closed cross-section.
  • the sealing elements have a variable cross-section.
  • the sealing elements depending on, for example, the thickness of the semi-finished products to be joined and / or the space available for the Arrangement of the grooves on the clamping plate can be selected and adapted specifically.
  • the sealing elements according to a further advantageous embodiment of the clamping device according to the invention on a high temperature resistance. Due to the high temperatures occurring during joining, a high temperature resistance of the sealing elements is advantageous, in particular in that, according to the invention, the sealing elements are also partially arranged very close to the joining regions of the semi-finished products.
  • the sealing elements are preferably each used as a tubular unit to airtight seal the area under negative pressure between the surface of the respective support area and the semifinished product.
  • the sealing elements are also arranged in the region between the joining region and the depressions for generating a negative pressure, since a secure seal for firmly fixing the semi-finished products in their position is very important, especially in this area, in order to produce an optimum joint connection can.
  • a further advantageous embodiment of the clamping device according to the invention is that the clamping plate is connected via spacers with a base plate or can be.
  • the spacer elements With the help of the spacer elements, it is possible without great effort to position the clamping plate or the support areas relative to each other, so that the semifinished products arranged thereon, which are preferably joined together in the I-joint, are optimally positioned to each other to an edge offset at the joint To avoid, on the underlying bottom of the semi-finished products, and thus to produce a good quality joint seam.
  • the clamping plate is aligned, in particular in the region of the joining regions, with respect to the greatest possible flatness of its bearing areas or bearing surfaces.
  • through holes are provided in the region of the depressions for generating a negative pressure.
  • the recesses for generating a negative pressure are preferably arranged in the form of grooves or slots along the joining region on the surface of the clamping plate or in the region of the support areas.
  • Along the groove or the slot holes are provided by the clamping plate on which hoses for generating the negative pressure are arranged on the clamping plate underside. These hoses are in turn connected, for example, with an ejector, through which the negative pressure is generated.
  • the through holes are arranged within the groove or the slot at a certain distance from each other, so that the most uniform and targeted application of a negative pressure is possible.
  • a further advantageous embodiment of the clamping device according to the invention provides that on the side facing away from the support areas of the clamping plate groove-shaped channels are arranged for generating a negative pressure, which are closed by means for covering.
  • the means for covering the groove-shaped channels are preferably designed in the form of thin sheets.
  • connections for tubular means are provided, which in turn are connected to means for generating negative pressure, such as an ejector.
  • the above-described object is achieved by the use of a clamping device according to the invention for joining "tailored blanks" and / or for joining "tailored engineered blanks".
  • a clamping device according to the invention By using the clamping device according to the invention, it is possible to produce good quality joint connections between semi-finished products, in particular between sheet metal blanks. This is particularly advantageous when joining "tailored blanks"("TB") and / or when joining "tailored engineered blanks"("TEB”).”
  • Tiiloredblanks are metal parts, which are usually composed of two or more pre-plates and welded together by straight weld seams, so that they have an optimized over the cross-section according to the local load situation strength, thickness and surface.
  • Tailored blanks which is not a straight line, but any weld seam exhibit.
  • exact positioning of the weld plays a decisive role with regard to the load capacity of the "Tailored Engineered Blanks”.
  • the correct position positioning of the pre-boards to each other and in particular the maintenance of this position during the actual welding is particularly important.
  • Fig. 1 shows schematically a plan view of a
  • Fig. 2 shows schematically a sectional view of a
  • Fig. 3 schematically shows a bottom view of a
  • FIG. 1 is an embodiment of a clamping device for the cohesive joining of semi-finished products 1, in particular of sheet metal blanks, with a clamping plate 2, wherein the clamping plate 2 in the embodiment shown in FIG. 1 has three support areas 3, 4 and 5 schematically.
  • the clamping plate 2 which for example has a thickness of between 14 and 20 mm, preferably consists of a light metal, for example of aluminum or of an aluminum alloy, which is machinable as easily as possible.
  • each bearing area 3, 4, 5 grooves 7 for receiving sealing elements 8 and depressions 9 for generating a negative pressure are arranged.
  • the recesses 9 are preferably also in the form of grooves or slots in the surface of the clamping plate 2 in the region of the support areas 3, 4, 5 milled.
  • the depressions 9 for generating a negative pressure have, for example, a width between 14 and 28 mm, preferably between 20 and 28 mm, and a depth between 1.2 and 2.0 mm, preferably between 1.8 and 2.0 mm.
  • the recesses 9 are preferably connected at their ends by milling. In the region of the recesses 9 holes 10 in the form of through holes in the clamping plate 2 are provided at certain intervals.
  • connections for tubular means are provided in the region of the bores, which are connected via one or more intake ducts with means for generating a negative pressure, preferably with an ejector (not shown here).
  • a negative pressure preferably with an ejector (not shown here).
  • Fig. 3 there is a further embodiment possibility in that on the support areas 3, 4, 5 facing away from the clamping plate 2 groove-shaped channels are arranged to generate a negative pressure, which means with the cover 12, preferably with sheets, are closed.
  • At each of at least one end of the groove-shaped channels 13 ports are provided for tubular means, which in turn are connected, for example, with an ejector for generating negative pressure.
  • FIG. 2 schematically shows a sectional view of such a groove 7 with a sealing element 8 arranged therein.
  • the sealing elements 8 which preferably have a diameter of 3.5 to 4.5 mm, the area between the support areas 3, 4, 5 and the semifinished products 1 disposed thereon is hermetically sealed.
  • the grooves 7 are inventively designed so that their depth is less than the diameter of the sealing elements 8, so that the sealing elements 8 a small piece, preferably between 0.1 and 0.4 mm, from the groove 7 protrude or protrude.
  • the depth of the grooves 7 may be, for example, between 3.0 and 3.8 mm.
  • the cross-section of the grooves 7 to the sealing elements 8 according to the invention adapted so that they are freely rotatable within the grooves 7 about its axial axis, so that between the sealing elements 8 and the resting semi-finished products 1 is in continuous contact, which over the holes 10 in The depressions 9, a negative pressure between the surface of the support areas 3, 4, 5 and the semifinished products 1 can be constructed so that the semi-finished 1 can be kept taut and slip-proof during the joining process in position.
  • the grooves 7 are inventively designed so that they have a decreasing width in the opening direction.
  • the width of the groove 7 in the opening region 14 is smaller than the diameter of the sealing element 8.
  • the grooves 7 preferably have a substantially trapezoidal cross-section.
  • the grooves 7 preferably have internal radii 15 as contact surfaces for the sealing elements 8.
  • the radii 15 forming the contact surfaces are preferably arranged symmetrically with respect to the axial plane of the sealing elements 8, the axial plane extending perpendicularly to the support region. This ensures that the sealing elements 8 are particularly well and easily guided within the grooves 7 and easily rotatable without the sealing elements 8 can escape from the grooves 7.
  • the sealing elements 8 are preferably made of a flexible, rubber-like cylindrical means having a circular, preferably tubular, cross-section. But the sealing elements 8 may also have a closed cross-section. In order to achieve a particularly efficient sealing, at least one sealing element 8 in each case surrounds a bearing region 3, 4, 5, the depressions 9 for generating a negative pressure.
  • the regions 11 for joining the semi-finished products 1, in particular for welding the semifinished products 1, is provided.
  • the regions 11 for joining the semi-finished products 1, the width of which are selected depending on the component requirements, for example, a width of 4 to 6 mm, can be carried out in the form of recesses milled into the clamping plate 2 or in the form of a continuous joining gap. It is important that when joining the semi-finished products 1, in particular during laser welding of the semi-finished products 1, the joining regions 11 are not adversely affected.
  • the clamping plate 2 is preferably connected via a plurality of adjustable spacer elements, such as spacers, with a base plate (not shown here). With the help of the spacer elements, it is possible to position the clamping plate 2 and thus the arranged on the clamping plate 2 and on the support areas 3, 4, 5 semi-finished products 1 in the desired position to each other.
  • Distance elements which are arranged in the joining region, preferably have milled recess.
  • the semi-finished products to be joined are preferably
  • Sheet metal blanks for example made of galvanized sheet steel, which may have different thicknesses and grades.
  • these are applied to the respective bearing areas 3, 4, 5 by the semi-finished products 1 are pushed over the sealing elements 8 in the correct position.
  • the sealing elements 8 are characterized by a high degree of flexibility and good rotatability about their axial axis within the groove 7, so that when transferring the semi-finished products 1, a twisting of the sealing elements 8 is not possible and the sealing elements. 8 also can not be pulled out of the grooves 7.
  • the semi-finished products 1 are thereby positioned so that they are blunt against each other with the edges to be welded in the regions to be joined 11.

Abstract

The invention relates to a clamping fixture for integrally joining together at least two semi-finished products (1), in particular at least two sheet metal blanks, comprising a clamping plate (2), wherein the clamping plate (2) has at least a first support region (3) and at least a second support region (4) with grooves (7) for accommodating sealing elements (8) and depressions (9) for creating a negative pressure, and wherein at least one region (11) for joining together the semi-finished products (1) is provided between the support regions (3, 4). The object of providing a clamping fixture for integrally joining together at least two semi-finished products (1) whereby good-quality joints can be produced, and at the same time long operating lives and a high level of process reliability are obtained, is achieved in that the depth of the grooves (7) for accommodating the sealing elements (8) is less than the diameter of the sealing elements (8) arranged therein, and the cross section of the grooves (7) is adapted to the sealing elements (8) in such a way that said sealing elements can be rotated about their axial axis within the grooves (7).

Description

EINSPANNVORRICHTUNG MIT IN EINER NUTE AUFGENOMMENEN UND UM IHRE AXIALE ACHSE DREHBAREN DICHTELEMENTENCLAMPING DEVICE WITH A NUT ATTACHED AND AROUND THE AXIAL AXIS OF ROTATING SEALING ELEMENTS
Die Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung zum Stoffschlüssigen Fügen von mindestens zwei Halbzeugen, insbesondere von mindestens zwei Blechzuschnitten, mit einer Spannplatte, wobei die Spannplatte mindestens einen ersten Auflagebereich und mindestens einen zweiten Auflagebereich mit Nuten zur Aufnahme von Dichtelementen und mit Vertiefungen zur Erzeugung eines Unterdrucks aufweist und wobei zwischen den Auflagebereichen mindestens ein Bereich zum Fügen der Halbzeuge vorgesehen ist. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung.The invention relates to a clamping device for the cohesive joining of at least two semi-finished products, in particular at least two sheet metal blanks, with a clamping plate, wherein the clamping plate has at least a first bearing area and at least a second bearing area with grooves for receiving sealing elements and depressions for generating a negative pressure and wherein between the bearing areas at least one area is provided for joining the semi-finished products. Furthermore, the present invention relates to a use of the clamping device according to the invention.
Aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der DE 100 04 676 Al, sind Einspannvorrichtungen bekannt, bei denen miteinander zu fügende Bleche in Auflagebereichen einer Spannplatte derart angeordnet werden, dass zwischen den Blechen ein Fügespalt entsteht, in welchem die Bleche anschließend miteinander gefügt, insbesondere miteinander verschweißt, werden. Die Bleche werden dabei mittels Unterdruck möglichst in einer bestimmten Position fixiert, damit diese beim Fügen nicht verrutschen können. Zusätzlich zu dem Unterdruck sind auf der Oberfläche der Spannplatte bzw. der Auflagebereiche Dichtelemente vorgesehen, welche ein Eindringen von Luft zwischen den Auflagebereichen und den zu fügenden Blechen verhindern sollen, um so die Haltekraft bzw. die Wirkung des Unterdrucks zu erhöhen. Die Dichtelemente sind dabei in auf der Oberfläche der Spannplatte eingebrachte Vertiefungen angeordnet, welche auf Grund der geringeren Herstellungskosten meist rechteckförmig ausgestaltet sind.From the prior art, in particular from DE 100 04 676 Al, clamping devices are known in which sheets to be joined together in contact areas of a clamping plate are arranged such that between the sheets, a joint gap is formed, in which the sheets then joined together, in particular be welded together. The sheets are fixed by means of negative pressure as possible in a certain position, so that they can not slip during joining. In addition to the negative pressure sealing elements are provided on the surface of the clamping plate or the bearing areas, which are intended to prevent ingress of air between the support areas and the sheets to be joined, so as to increase the holding force or the effect of the negative pressure. The sealing elements are introduced in on the surface of the clamping plate Recesses arranged, which are usually designed rectangular due to the lower production costs.
Ein großer Nachteil besteht bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen der Dichtelemente darin, dass die Dichtelemente relativ fest in den meist rechteckfömigen Vertiefungen eingeklemmt sind, so dass es beim Überführen bzw. beim Aufschieben der Blechzuschnitte in die gewünschte Position auf dem jeweiligen Auflagebereich zu einem Verdrillen der Dichtelemente kommen kann, was wiederum zu einem Herauslösen der Dichtelemente aus den Vertiefungen führen kann. Die eigentliche Funktion der Dichtelemente, das Eindringen von Luft in dem Spalt zwischen Auflagebereich und Blechzuschnitt zu verhindern, geht dabei verloren, was beispielsweise zu einer Leckage und damit zu einem Abriss des Unterdrucks führen kann. Die Herstellung einer qualitativ guten Fügeverbindung ist dadurch nicht mehr möglich, da, auf Grund des fehlenden Unterdrucks, es zu einer Verschiebung der Bleche aus ihrer gewünschten Position kommen kann. Zudem werden die Standzeiten der Fügeanlagen, beispielsweise einer Schweißanlage, erheblich verkürzt, wodurch die Wirtschaftlichkeit entsprechender Anlagen sinkt.A major disadvantage of the known from the prior art arrangements of the sealing elements is that the sealing elements are relatively firmly clamped in the most rechteckfömigen wells, so that it when transferring or when pushing the sheet metal blanks in the desired position on the respective support area a twisting of the sealing elements can occur, which in turn can lead to a detachment of the sealing elements from the wells. The actual function of the sealing elements to prevent the ingress of air in the gap between support area and sheet metal blank is lost, which can lead to leakage, for example, and thus to a demolition of the negative pressure. The production of a good quality joint connection is no longer possible because, due to the lack of negative pressure, it can lead to a shift of the sheets from their desired position. In addition, the service life of the joining equipment, such as a welding system, significantly shortened, whereby the cost-effectiveness of such systems decreases.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Einspannvorrichtung zum Stoffschlüssigen Fügen von mindestens zwei Halbzeugen zur Verfügung zu stellen, mit welcher qualitativ gute Fügeverbindungen hergestellt werden können und gleichzeitig hohe Standzeiten und eine hohe Prozesssicherheit erreicht werden. Die oben hergeleitete Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass die Tiefe der Nuten zur Aufnahme der Dichtelemente geringer als der Durchmesser der darin angeordneten Dichtelemente ist und der Querschnitt der Nuten an die Dichtelemente derart angepasst ist, dass diese innerhalb der Nuten um ihre axiale Achse drehbar sind. Dadurch, dass die Tiefe der Nuten geringer als der Durchmesser der Dichtelemente ist, ragt das Dichtelement wenige Millimeter, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,4 mm, aus der Nut hervor. Zudem ist der Querschnitt der Nuten an die Dichtelemente derart angepasst, dass die Dichtelemente innerhalb der Nut beim Überführen der Halbzeuge bzw. der Blechzuschnitte um ihre axiale Achse frei drehbar sind, so dass beim Überführen ein Verdrillen der Dichtelemente und/oder ein Herauslösen der Dichtelemente aus den Nuten verhindert wird. Durch die freie Beweglichkeit der Dichtelemente innerhalb der Nuten wird sichergestellt, dass der Kontakt zwischen den Blechzuschnitten und den Dichtelementen sowohl während des Überführens der Blechzuschnitte in die gewünschte Position auf den Auflagebereichen als auch beim späteren Fügen der Blechzuschnitte nicht unterbrochen wird, so dass eine sichere Abdichtung gegen das Eindringen von Luft zwischen der Oberfläche der Auflagebereiche und der darauf angeordneten Halbzeuge gewährleistet ist. Eine Leckage bzw. ein Abriss des nach dem Positionieren der Halbzeuge auf den Auflagebereichen zwischen der Oberfläche der Auflagebereiche und der darauf angeordneten Halbzeuge aufgebrachten Unterdrucks wird dadurch verhindert, so dass es mit der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung möglich ist, die Halbzeuge insbesondere während des Fügens verrutschsicher in der gewünschten Position sicher zu fixieren. Somit ist es möglich qualitative gute Fügeverbindungen herzustellen und gleichzeitig die Standzeit der Fügeanlage und die Prozesssicherheit zu erhöhen .Proceeding from this, the present invention is based on the object of providing a clamping device for the cohesive joining of at least two semi-finished products with which good-quality joint connections can be produced and at the same time long service life and high process reliability can be achieved. The above-mentioned object is achieved according to a first teaching of the present invention in that the depth of the grooves for receiving the sealing elements is less than the diameter of the sealing elements disposed therein and the cross-section of the grooves is adapted to the sealing elements such that these within the grooves are rotatable about their axial axis. Because the depth of the grooves is less than the diameter of the sealing elements, the sealing element protrudes a few millimeters, preferably between 0.1 and 0.4 mm, out of the groove. In addition, the cross section of the grooves is adapted to the sealing elements such that the sealing elements within the groove during transfer of the semifinished products or sheet metal blanks are freely rotatable about its axial axis, so that upon transferring a twisting of the sealing elements and / or a detachment of the sealing elements the grooves is prevented. The free mobility of the sealing elements within the grooves ensures that the contact between the sheet metal blanks and the sealing elements is not interrupted during the transfer of the sheet metal blanks in the desired position on the support areas as well as later joining the sheet metal blanks, so that a secure seal is ensured against the ingress of air between the surface of the support areas and the semi-finished products arranged thereon. A leakage or a demolition of the after the positioning of the semi-finished products on the support areas between the surface of the support areas and the semi-finished products disposed thereon negative pressure is prevented, so that it is possible with the clamping device according to the invention, the semi-finished slip-resistant in particular in the securely fix the desired position. Thus, it is possible to produce good quality joints and at the same time the To increase the service life of the joining plant and the process reliability.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Einspannvorrichtung weisen die Nuten zur Aufnahme der Dichtelemente in Öffnungsrichtung eine kleiner werdende Breite auf. Vorzugsweise ist im Öffnungsbereich die Breite der Nut geringer als der Durchmesser des darin angeordneten Dichtelementes, so dass die Dichtelemente in der Nut beim Überführen der Halbzeuge um ihre axiale Achse frei drehbar sind, jedoch nicht aus der Nut herausrutschen können .According to an advantageous embodiment of the clamping device, the grooves for receiving the sealing elements in the opening direction to a decreasing width. Preferably, in the opening region, the width of the groove is smaller than the diameter of the sealing element arranged therein, so that the sealing elements in the groove during the transfer of the semi-finished products are freely rotatable about its axial axis, but can not slip out of the groove.
Eine besonders gute Drehfähigkeit der Dichtelemente in den Nuten kann gemäß einer nächsten ausgebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung dadurch erreicht werden, dass die Nuten zur Aufnahme der Dichtelemente einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Der trapezförmige Querschnitt ist dabei vorteilhafterweise so ausgebildet, dass der Querschnitt im unteren Bereich der Trapezform breiter als der Durchmesser des Dichtelementes ist, so dass genügend Freiraum zwischen den Wänden der Nut und der Oberfläche des Dichtelementes ist, um eine ausreichende Beweglichkeit und damit eine gute Drehbarkeit des Dichtelementes innerhalb der Nut zu gewährleisten. Zum Öffnungsbereich hin verjüngt sich der Querschnitt der Nut, wodurch ein Herauslösen des Dichtelementes aus der Nut verhindert wird.A particularly good rotational capability of the sealing elements in the grooves can be achieved according to a next embodiment of the embodiment of the clamping device according to the invention characterized in that the grooves for receiving the sealing elements have a substantially trapezoidal cross-section. The trapezoidal cross section is advantageously designed so that the cross section in the lower part of the trapezoidal shape is wider than the diameter of the sealing element, so that sufficient clearance between the walls of the groove and the surface of the sealing element is sufficient mobility and thus a good rotation to ensure the sealing element within the groove. Towards the opening region, the cross-section of the groove tapers, whereby a detachment of the sealing element from the groove is prevented.
Eine weitere Verbesserung der Drehbarkeit der Dichtelemente innerhalb der Nuten wird, gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung, dadurch erreicht, dass die Nuten zur Aufnahme der Dichtelemente im Öffnungsbereich innenliegende Radien als Anlageflächen für die Dichtelemente aufweisen. Durch die innenliegenden Radien im Öffnungsbereich der Nuten sind die Nuten an den vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt der Dichtelemente optimal angepasst und können dadurch vorteilhafterweise als Anlage- und Führungsfläche während der Drehbewegung der Dichtelemente um ihre axiale Achse dienen. Die Dichtelemente können sich dadurch innerhalb der Nut frei bewegen und werden bei ihrer Drehbewegung innerhalb der Nut optimal geführt, so dass eine Drehung der Dichtelemente erleichtert wird und ein Verdrillen der Dichtelemente während des Überführens der Halbzeuge vermieden wird.A further improvement of the rotatability of the sealing elements within the grooves is achieved, according to a next further developed embodiment of the clamping device according to the invention, characterized that the grooves for receiving the sealing elements in the opening region have internal radii as contact surfaces for the sealing elements. Due to the internal radii in the opening region of the grooves, the grooves are optimally adapted to the preferably circular cross-section of the sealing elements and can thereby advantageously serve as abutment and guide surface during the rotational movement of the sealing elements about its axial axis. The sealing elements can thereby move freely within the groove and are optimally guided during their rotational movement within the groove, so that a rotation of the sealing elements is facilitated and a twisting of the sealing elements during the transfer of the semi-finished products is avoided.
Dadurch, dass gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Einspannvorrichtung die Anlageflächen bildenden Radien symmetrisch zur Axialebene der Dichtelemente angeordnet sind, wobei die Axialebene senkrecht zum Auflagebereich verläuft, wird erreicht, dass die Dichtelemente innerhalb der Nut auf Grund der symmetrischen Anordnung der als Radien ausgeformten Anlageflächen optimal geführt werden, so dass die Drehbewegung der Dichtelemente um ihre axiale Achse besonders gleichmäßig erfolgen kann.The fact that, according to a further advantageous embodiment of the clamping device, the contact surfaces forming radii are arranged symmetrically to the axial plane of the sealing elements, wherein the axial plane perpendicular to the support area, it is achieved that the sealing elements within the groove due to the symmetrical arrangement of the formed as radii contact surfaces optimally be guided so that the rotational movement of the sealing elements about its axial axis can be made very uniform.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Einspannvorrichtung weisen die Ecken im unteren Bereich der Nuten zur Aufnahme der Dichtelemente Radien auf, wobei im ungespannten Zustand, d.h. in dem Zustand, wo kein Unterdruck erzeugt wird, ein Freiraum zwischen der Außenfläche der Dichtelemente und der Außenfläche der Radien vorgesehen ist. Wird nach dem Aufschieben der Halbzeuge auf die Auflagebereiche ein Unterdruck erzeugt, werden die Dichtelemente innerhalb der Nut verformt bzw. bzw. zusammengedrückt. Dadurch, dass die Ecken im unteren Bereich der Nuten Radien aufweisen und solange noch kein Unterdruck vorherrscht, ein Freiraum zwischen der Außenfläche der Dichtelemente und der Außenfläche der Radien vorgesehen ist, können sich die Dichtelemente, sobald Unterdruck aufgebracht wird, innerhalb der Nut beliebig verformen, um eine möglichst gute Dichtwirkung zu erzielen .According to a further advantageous embodiment of the clamping device, the corners in the lower region of the grooves for receiving the sealing elements have radii, wherein in the untensioned state, ie in the state where no negative pressure is generated, a free space between the outer surface of the sealing elements and the outer surface of the radii is provided. If a negative pressure is generated after the semifinished products have been pushed onto the bearing areas, the sealing elements are deformed or compressed within the groove. Because the corners in the lower region of the grooves have radii and as long as no negative pressure prevails, a clearance is provided between the outer surface of the sealing elements and the outer surface of the radii, the sealing elements, as soon as negative pressure is applied, can deform as desired within the groove, to achieve the best possible sealing effect.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung sind die Dichtelemente in Form von zylinderförmigen Mitteln ausgebildet. Vorzugsweise besteht das zylinderförmige Mittel bzw. das Dichtelement, welches vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, dabei aus einem gummiartigen Material, wodurch das Dichtelement sehr flexibel verformbar ist. Dadurch können Leckagen besonders gut verhindert werden und die Halbzeuge können leicht, ohne großen Aufwand über die Dichtelemente geführt werden. Damit auch bei einem sehr hohen Anpressdruck die Funktion des Abdichtens durch die Dichtelemente optimal erreicht wird, weisen die Dichtelemente vorzugsweise einen schlauchförmigen Querschnitt auf. Es ist aber auch möglich, Dichtelemente mit einem geschlossenen Querschnitt einzusetzen .According to a further advantageous embodiment of the clamping device according to the invention, the sealing elements are designed in the form of cylindrical means. Preferably, the cylindrical means or the sealing element, which preferably has a circular cross section, in this case of a rubber-like material, whereby the sealing element is very flexible deformable. As a result, leaks can be prevented particularly well and the semi-finished products can be easily performed on the sealing elements without much effort. Thus, even with a very high contact pressure, the function of sealing by the sealing elements is optimally achieved, the sealing elements preferably have a tubular cross-section. But it is also possible to use sealing elements with a closed cross-section.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Dichtelemente einen veränderbaren Querschnitt auf. Durch einen veränderbaren Querschnitt können die Dichtelemente in Abhängigkeit von beispielsweise der Dicke der zu fügenden Halbzeuge und/oder dem zur Verfügung stehenden Platz für die Anordnung der Nuten auf der Spannplatte gezielt ausgewählt und angepasst werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the sealing elements have a variable cross-section. By a variable cross-section, the sealing elements depending on, for example, the thickness of the semi-finished products to be joined and / or the space available for the Arrangement of the grooves on the clamping plate can be selected and adapted specifically.
Ferner weisen die Dichtelemente gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung eine hohe Temperaturbeständigkeit auf. Aufgrund der beim Fügen auftretenden hohen Temperaturen ist eine hohe Temperaturbeständigkeit der Dichtelemente vorteilhaft, insbesondere dadurch, dass die Dichtelemente erfindungsgemäß teilweise auch sehr nah im Bereich der Fügebereiche der Halbzeuge angeordnet sind.Furthermore, the sealing elements according to a further advantageous embodiment of the clamping device according to the invention on a high temperature resistance. Due to the high temperatures occurring during joining, a high temperature resistance of the sealing elements is advantageous, in particular in that, according to the invention, the sealing elements are also partially arranged very close to the joining regions of the semi-finished products.
Dadurch, dass gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung mindestens ein Dichtelement jeweils eines Auflagebereiches die Vertiefungen zur Erzeugung eines Unterdrucks umgibt, wird eine besonders gute und effiziente Abdichtung und damit Aufrechterhaltung des Unterdrucks während des gesamten Fügeprozesses sichergestellt, wodurch die Prozesssicherheit wesentlich erhöht wird. Somit werden die Dichtelemente vorzugsweise jeweils als schlauchförmige Einheit verwendet, um den unter Unterdruck stehenden Bereich zwischen der Oberfläche des jeweiligen Auflagebereichs und des Halbzeugs luftdicht zu verschließen. Vorteilhafterweise sind die Dichtelemente dabei auch in dem Bereich zwischen dem Fügebereich und den Vertiefungen zur Erzeugung eines Unterdrucks angeordnet, da besonders in diesem Bereich eine sichere Abdichtung zum festen Fixieren der Halbzeuge in ihrer Position sehr wichtig ist, um eine optimale Fügeverbindung herstellen zu können .Characterized in that according to a further advantageous embodiment of the clamping device according to the invention at least one sealing element in each case a support area surrounds the wells to generate a negative pressure, a particularly good and efficient sealing and thus maintaining the negative pressure during the entire joining process is ensured, whereby the process safety is significantly increased. Thus, the sealing elements are preferably each used as a tubular unit to airtight seal the area under negative pressure between the surface of the respective support area and the semifinished product. Advantageously, the sealing elements are also arranged in the region between the joining region and the depressions for generating a negative pressure, since a secure seal for firmly fixing the semi-finished products in their position is very important, especially in this area, in order to produce an optimum joint connection can.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung besteht darin, dass die Spannplatte über Distanzelemente mit einer Grundplatte verbunden ist bzw. sein kann. Mit Hilfe der Distanzelemente ist es ohne großen Aufwand möglich, die Spannplatte bzw. die Auflagebereiche relativ zueinander gezielt zu positionieren, so dass die darauf angeordneten Halbzeuge, welche vorzugsweise im I-Stoß miteinander gefügt werden, optimal zueinander positioniert sind, um einen Kantenversatz am Fügestoß, auf der aufliegenden Unterseite der Halbzeuge, zu vermeiden und somit eine qualitativ gute Fügenaht herstellen zu können. Dabei wird die Spannplatte insbesondere im Bereich der Fügebereiche in Bezug auf eine möglichst große Ebenheit ihrer Auflagebereiche bzw. Auflageflächen ausgerichtet.A further advantageous embodiment of the clamping device according to the invention is that the clamping plate is connected via spacers with a base plate or can be. With the help of the spacer elements, it is possible without great effort to position the clamping plate or the support areas relative to each other, so that the semifinished products arranged thereon, which are preferably joined together in the I-joint, are optimally positioned to each other to an edge offset at the joint To avoid, on the underlying bottom of the semi-finished products, and thus to produce a good quality joint seam. In this case, the clamping plate is aligned, in particular in the region of the joining regions, with respect to the greatest possible flatness of its bearing areas or bearing surfaces.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im Bereich der Vertiefungen zur Erzeugung eines Unterdrucks Durchgangsbohrungen vorgesehen. Die Vertiefungen zur Erzeugung eines Unterdrucks sind vorzugsweise in Form von Nuten oder Schlitzen entlang des Fügebereichs auf der Oberfläche der Spannplatte bzw. im Bereich der Auflagebereiche angeordnet. Entlang der Nut bzw. des Schlitzes sind durch die Spannplatte Bohrungen vorgesehen, an denen auf der Spannplattenunterseite Schläuche zur Erzeugung des Unterdrucks angeordnet sind. Diese Schläuche sind wiederum beispielsweise mit einem Ejektor verbunden, durch welchen der Unterdruck erzeugt wird. Die Durchgangsbohrungen sind dabei innerhalb der Nut bzw. des Schlitzes in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet, so dass eine möglichst gleichmäßig und gezielte Aufbringung eines Unterdrucks möglich ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, through holes are provided in the region of the depressions for generating a negative pressure. The recesses for generating a negative pressure are preferably arranged in the form of grooves or slots along the joining region on the surface of the clamping plate or in the region of the support areas. Along the groove or the slot holes are provided by the clamping plate on which hoses for generating the negative pressure are arranged on the clamping plate underside. These hoses are in turn connected, for example, with an ejector, through which the negative pressure is generated. The through holes are arranged within the groove or the slot at a certain distance from each other, so that the most uniform and targeted application of a negative pressure is possible.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung sieht vor, dass auf der den Auflagebereichen abgewandten Seite der Spannplatte nutförmige Kanäle zur Erzeugung eines Unterdrucks angeordnet sind, welche mit Mitteln zur Abdeckung verschlossen sind. Die Mittel zur Abdeckung der nutförmigen Kanäle sind dabei vorzugsweise in Form von dünnen Blechen ausgestaltet. An jeweils mindestens einem Ende der nutförmigen Kanäle sind Anschlüsse für schlauchförmige Mittel vorgesehen, welche wiederum mit Mitteln zur Erzeugung von Unterdruck, beispielsweise einem Ejektor, verbunden sind. Durch diese Ausgestaltung ist es vorteilhafterweise nicht mehr notwendig, an jeder Durchgangsbohrung einen separaten Anschluss für ein schlauchförmiges Mittel anzubringen, wodurch der Aufwand und die Kosten für die Einspannvorrichtung wesentlich reduziert werden können.A further advantageous embodiment of the clamping device according to the invention provides that on the side facing away from the support areas of the clamping plate groove-shaped channels are arranged for generating a negative pressure, which are closed by means for covering. The means for covering the groove-shaped channels are preferably designed in the form of thin sheets. At at least one end of the groove-shaped channels connections for tubular means are provided, which in turn are connected to means for generating negative pressure, such as an ejector. By virtue of this embodiment, it is advantageously no longer necessary to provide a separate connection for a tubular means at each through-bore, as a result of which the expenditure and the costs for the clamping device can be substantially reduced.
Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung zum Fügen von „Tailored Blanks" und/oder zum Fügen von „Tailored Engineered Blanks" gelöst. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung ist es möglich, qualitativ gute Fügeverbindungen zwischen Halbzeugen, insbesondere zwischen Blechzuschnitten, herzustellen. Dies ist insbesondere vorteilhaft beim Fügen von „Tailored Blanks" („TB") und/oder beim Fügen von „Tailored Engineered Blanks" („TEB") . „Tailored Blanks" sind Metallteile, welche meist aus zwei oder mehreren Vorplatinen zusammengesetzt und durch geradlinige Schweißnähte miteinander verschweißt sind, so dass sie eine über den Querschnitt entsprechend der örtlichen Belastungssituation optimierte Festigkeit, Dicke und Oberfläche aufweisen. „Tailored Engineered Blanks" sind hingegen „Tailored Blanks" welche einen nicht geradlinigen, sondern einen beliebigen Schweißnahtverlauf aufweisen. Gerade bei „Tailored Engineered Blanks" spielt die exakte Positionierung der Schweißnaht im Hinblick auf die Belastungsfähigkeit der „Tailored Engineered Blanks" eine entscheidende Rolle. Dabei ist die lagerichtige Positionierung der Vorplatinen zueinander und insbesondere das Halten dieser Position während des eigentlichen Verschweißens besonders wichtig. Diese Anforderungen werden bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung erfüllt, wodurch es möglich ist, eine schnelle und leichte Herstellung von „Tailored Blanks" und/oder „Tailored Engineered Blanks" mit hoher Qualität zu ermöglichen.According to a second teaching of the present invention, the above-described object is achieved by the use of a clamping device according to the invention for joining "tailored blanks" and / or for joining "tailored engineered blanks". By using the clamping device according to the invention, it is possible to produce good quality joint connections between semi-finished products, in particular between sheet metal blanks. This is particularly advantageous when joining "tailored blanks"("TB") and / or when joining "tailored engineered blanks"("TEB")."Tailoredblanks" are metal parts, which are usually composed of two or more pre-plates and welded together by straight weld seams, so that they have an optimized over the cross-section according to the local load situation strength, thickness and surface. "Tailored Engineered Blanks", however, are " Tailored blanks "which is not a straight line, but any weld seam exhibit. Especially with "Tailored Engineered Blanks" the exact positioning of the weld plays a decisive role with regard to the load capacity of the "Tailored Engineered Blanks". In this case, the correct position positioning of the pre-boards to each other and in particular the maintenance of this position during the actual welding is particularly important. These requirements are met in the use of the clamping device according to the invention, whereby it is possible to enable a high and fast production of "tailored blanks" and / or "tailored engineered blanks".
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche. Andererseits wird verwiesen auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt inThere are now a variety of ways to design and develop the clamping device according to the invention. Reference is made to the claims subordinate to claim 1. On the other hand, reference is made to the description of an embodiment of a clamping device according to the invention in conjunction with the drawing. The drawing shows in
Fig. 1 schematisch eine Draufsicht einesFig. 1 shows schematically a plan view of a
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung,Embodiment of a clamping device according to the invention,
Fig. 2 schematisch eine Schnittansicht einesFig. 2 shows schematically a sectional view of a
Ausführungsbeispiels eines in einer Vertiefung angeordneten Dichtelementes undEmbodiment of a arranged in a recess sealing element and
Fig. 3 schematisch eine Unteransicht einesFig. 3 schematically shows a bottom view of a
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung . In Fig. 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Einspannvorrichtung zum stoffschlüssigen Fügen von Halbzeugen 1, insbesondere von Blechzuschnitten, mit einer Spannplatte 2, wobei die Spannplatte 2 in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel drei Auflagebereiche 3, 4 und 5 aufweist. Die Spannplatte 2, welche beispielsweise eine Dicke zwischen 14 und 20 mm aufweist, besteht vorzugsweise aus einem Leichtmetall, beispielsweise aus Aluminium bzw. aus einer Aluminiumlegierung, welche möglichst leicht spanabhebend bearbeitbar ist. In jedem Auflagebereich 3, 4, 5 sind Nuten 7 zur Aufnahme von Dichtelementen 8 und Vertiefungen 9 zur Erzeugung eines Unterdrucks angeordnet. Die Vertiefungen 9 sind vorzugsweise ebenfalls in Form von Nuten bzw. Schlitzen in die Oberfläche der Spannplatte 2 im Bereich der Auflagebereiche 3, 4, 5 eingefräst. Die Vertiefungen 9 zur Erzeugung eines Unterdrucks weisen beispielsweise eine Breite zwischen 14 und 28 mm, bevorzugt zwischen 20 und 28 mm, und eine Tiefe zwischen 1,2 und 2,0 mm, bevorzugt zwischen 1,8 und 2,0 mm, auf. Die Vertiefungen 9 sind vorzugsweise an ihren Enden durch Einfräsungen miteinander verbunden. Im Bereich der Vertiefungen 9 sind in bestimmten Abständen Bohrungen 10 in Form von Durchgangsbohrungen in der Spannplatte 2 vorgesehen. Auf der Unterseite der Spannplatte 2 sind im Bereich der Bohrungen 10 Anschlüsse für schlauchförmige Mittel vorgesehen, welche über einen oder mehrere Ansaugkanäle mit Mitteln zur Erzeugung eines Unterdrucks, vorzugsweise mit einem Ejektor, verbunden sind (hier nicht dargestellt). Wie in Fig. 3 dargestellt, besteht eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit darin, dass auf der den Auflagebereichen 3, 4, 5 abgewandten Seite der Spannplatte 2 nutförmige Kanäle zur Erzeugung eines Unterdrucks angeordnet sind, welche mit Mitteln zur Abdeckung 12, vorzugsweise mit Blechen, verschlossen sind. An jeweils mindestens einem Ende der nutförmigen Kanäle sind Anschlüsse 13 für schlauchförmige Mittel vorgesehen, welche wiederum beispielsweise mit einem Ejektor zur Erzeugung von Unterdruck verbunden sind.Embodiment of a clamping device according to the invention. In Fig. 1 is an embodiment of a clamping device for the cohesive joining of semi-finished products 1, in particular of sheet metal blanks, with a clamping plate 2, wherein the clamping plate 2 in the embodiment shown in FIG. 1 has three support areas 3, 4 and 5 schematically. The clamping plate 2, which for example has a thickness of between 14 and 20 mm, preferably consists of a light metal, for example of aluminum or of an aluminum alloy, which is machinable as easily as possible. In each bearing area 3, 4, 5, grooves 7 for receiving sealing elements 8 and depressions 9 for generating a negative pressure are arranged. The recesses 9 are preferably also in the form of grooves or slots in the surface of the clamping plate 2 in the region of the support areas 3, 4, 5 milled. The depressions 9 for generating a negative pressure have, for example, a width between 14 and 28 mm, preferably between 20 and 28 mm, and a depth between 1.2 and 2.0 mm, preferably between 1.8 and 2.0 mm. The recesses 9 are preferably connected at their ends by milling. In the region of the recesses 9 holes 10 in the form of through holes in the clamping plate 2 are provided at certain intervals. On the underside of the clamping plate 2 10 connections for tubular means are provided in the region of the bores, which are connected via one or more intake ducts with means for generating a negative pressure, preferably with an ejector (not shown here). As shown in Fig. 3, there is a further embodiment possibility in that on the support areas 3, 4, 5 facing away from the clamping plate 2 groove-shaped channels are arranged to generate a negative pressure, which means with the cover 12, preferably with sheets, are closed. At each of at least one end of the groove-shaped channels 13 ports are provided for tubular means, which in turn are connected, for example, with an ejector for generating negative pressure.
Um den im Bereich der Vertiefungen 9 erzeugten Unterdruck sicher aufrechterhalten zu können, sind in den Auflagebereichen 3, 4, 5 Nuten 7 zur Aufnahme von Dichtelementen 8 vorgesehen. In Fig. 2 ist schematisch eine Schnittansicht einer solchen Nut 7 mit einem darin angeordneten Dichtelement 8 gezeigt. Mit Hilfe der Dichtelemente 8, welche vorzugsweise einen Durchmesser von 3,5 bis 4,5 mm aufweisen, wird der Bereich zwischen den Auflagebereichen 3, 4, 5 und den darauf angeordneten Halbzeugen 1 luftdicht abgeschlossen. Die Nuten 7 sind dabei erfindungsgemäß so ausgeführt, dass deren Tiefe geringer ist als der Durchmesser der Dichtelemente 8, so dass die Dichtelemente 8 ein kleines Stück, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,4 mm, aus der Nut 7 überstehen bzw. herausragen. Die Tiefe der Nuten 7 kann dabei beispielsweise zwischen 3,0 und 3,8 mm betragen. Ferner ist der Querschnitt der Nuten 7 an die Dichtelemente 8 erfindungsgemäß derart angepasst, dass diese innerhalb der Nuten 7 um ihre axiale Achse frei drehbar sind, so dass zwischen den Dichtelementen 8 und den aufliegenden Halbzeugen 1 ununterbrochen Kontakt besteht, wodurch über die Bohrungen 10 in den Vertiefungen 9 ein Unterdruck zwischen der Oberfläche der Auflagebereiche 3, 4, 5 und der Halbzeuge 1 aufgebaut werden kann, so dass die Halbzeuge 1 gespannt und verrutschsicher während des Fügevorgangs in ihrer Position gehalten werden können. Die Nuten 7 sind erfindungsgemäß so ausgestaltet, dass sie in Öffnungsrichtung eine kleiner werdende Breite aufweisen. Die Breite der Nut 7 im Öffnungsbereich 14 ist dabei kleiner als der Durchmesser des Dichtelementes 8. Dadurch wird ein Herausrutschen des Dichtelementes 8 während des Überführens von Halbzeugen 1 besonders gut verhindert. Um eine sehr gute Drehbarkeit der Dichtelemente 8 innerhalb der Nut 7 zu erreichen, weisen die Nuten 7 vorzugsweise einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf. Im Öffnungsbereich 14 weisen die Nuten 7 vorzugsweise innenliegende Radien 15 als Anlageflächen für die Dichtelemente 8 auf. Die die Anlageflächen bildenden Radien 15 sind dabei vorzugsweise symmetrisch zur Axialebene der Dichtelemente 8 angeordnet, wobei die Axialebene senkrecht zum Auflagebereich verläuft. Dadurch wird erreicht, dass die Dichtelemente 8 besonders gut und leicht innerhalb der Nuten 7 geführt und leicht drehbar sind, ohne dass sich die Dichtelemente 8 aus den Nuten 7 herauslösen können. Zudem weisen die Ecken im unteren Bereich der Nuten 7 zur Aufnahme der Dichtelemente 8 Radien 16 auf, wobei im ungespannten Zustand ein Freiraum zwischen der Außenfläche der Dichtelemente 8 und der Außenfläche der Radien 16 vorgesehen ist. Dadurch können sich die Dichtelemente 8, sobald Unterdruck aufgebracht wird, innerhalb der Nut 7 beliebig verformen, um eine möglichst gute Dichtwirkung zu erzielen. Die Dichtelemente 8 bestehen vorzugsweise aus einem flexiblen, gummiartigen zylinderförmigen Mittel mit einem kreisförmigen, vorzugsweise schlauchförmigen, Querschnitt. Die Dichtelemente 8 können aber auch einen geschlossenen Querschnitt aufweisen. Um eine besonders effiziente Abdichtung zu erreichen, umgibt mindestens ein Dichtelement 8 jeweils eines Auflagebereichs 3, 4, 5 die Vertiefungen 9 zur Erzeugung eines Unterdrucks. Zwischen den einzelnen Auflagebereichen 3, 4, 5 sind Bereiche 11 zum Fügen der Halbzeuge 1, insbesondere zum Schweißen der Halbzeuge 1, vorgesehen. Die Bereiche 11 zum Fügen der Halbzeuge 1, deren Breite in Abhängigkeit der Bauteilanforderungen gewählt werden, beispielsweise einer Breite von 4 bis 6 mm, können in Form von in die Spannplatte 2 eingefräste Vertiefungen oder in Form eines durchgehenden Fügespalts ausgeführt sein. Wichtig dabei ist, dass beim Fügen der Halbzeuge 1, insbesondere beim Laserschweißen der Halbzeuge 1, die Fügebereiche 11 nicht negativ beeinflusst werden.In order to be able to reliably maintain the negative pressure generated in the region of the recesses 9, grooves 7 for receiving sealing elements 8 are provided in the support regions 3, 4, 5. FIG. 2 schematically shows a sectional view of such a groove 7 with a sealing element 8 arranged therein. With the help of the sealing elements 8, which preferably have a diameter of 3.5 to 4.5 mm, the area between the support areas 3, 4, 5 and the semifinished products 1 disposed thereon is hermetically sealed. The grooves 7 are inventively designed so that their depth is less than the diameter of the sealing elements 8, so that the sealing elements 8 a small piece, preferably between 0.1 and 0.4 mm, from the groove 7 protrude or protrude. The depth of the grooves 7 may be, for example, between 3.0 and 3.8 mm. Furthermore, the cross-section of the grooves 7 to the sealing elements 8 according to the invention adapted so that they are freely rotatable within the grooves 7 about its axial axis, so that between the sealing elements 8 and the resting semi-finished products 1 is in continuous contact, which over the holes 10 in The depressions 9, a negative pressure between the surface of the support areas 3, 4, 5 and the semifinished products 1 can be constructed so that the semi-finished 1 can be kept taut and slip-proof during the joining process in position. The grooves 7 are inventively designed so that they have a decreasing width in the opening direction. The width of the groove 7 in the opening region 14 is smaller than the diameter of the sealing element 8. This prevents slipping out of the sealing element 8 during the transfer of semi-finished products 1 particularly well. In order to achieve a very good rotatability of the sealing elements 8 within the groove 7, the grooves 7 preferably have a substantially trapezoidal cross-section. In the opening region 14, the grooves 7 preferably have internal radii 15 as contact surfaces for the sealing elements 8. The radii 15 forming the contact surfaces are preferably arranged symmetrically with respect to the axial plane of the sealing elements 8, the axial plane extending perpendicularly to the support region. This ensures that the sealing elements 8 are particularly well and easily guided within the grooves 7 and easily rotatable without the sealing elements 8 can escape from the grooves 7. In addition, the corners in the lower region of the grooves 7 for receiving the sealing elements 8 radii 16, wherein in the untensioned state, a free space between the outer surface of the sealing elements 8 and the outer surface of the radii 16 is provided. As a result, the sealing elements 8, as soon as negative pressure is applied, deform as desired within the groove 7 in order to achieve the best possible sealing effect. The sealing elements 8 are preferably made of a flexible, rubber-like cylindrical means having a circular, preferably tubular, cross-section. But the sealing elements 8 may also have a closed cross-section. In order to achieve a particularly efficient sealing, at least one sealing element 8 in each case surrounds a bearing region 3, 4, 5, the depressions 9 for generating a negative pressure. Between the individual bearing areas 3, 4, 5 are areas 11 for joining the semifinished products 1, in particular for welding the semifinished products 1, is provided. The regions 11 for joining the semi-finished products 1, the width of which are selected depending on the component requirements, for example, a width of 4 to 6 mm, can be carried out in the form of recesses milled into the clamping plate 2 or in the form of a continuous joining gap. It is important that when joining the semi-finished products 1, in particular during laser welding of the semi-finished products 1, the joining regions 11 are not adversely affected.
Die Spannplatte 2 ist vorzugsweise über mehrere einstellbare Distanzelemente, beispielsweise Distanzstempel, mit einer Grundplatte verbunden (hier nicht dargestellt) . Mit Hilfe der Distanzelemente ist es möglich, die Spannplatte 2 und damit die auf der Spannplatte 2 bzw. auf den Auflagebereichen 3, 4, 5 angeordneten Halbzeuge 1 in der gewünschten Position zueinander zu positionieren. Distanzelemente, welche im Fügebereich angeordnet sind, weisen vorzugsweise eingefräste Aussparung auf.The clamping plate 2 is preferably connected via a plurality of adjustable spacer elements, such as spacers, with a base plate (not shown here). With the help of the spacer elements, it is possible to position the clamping plate 2 and thus the arranged on the clamping plate 2 and on the support areas 3, 4, 5 semi-finished products 1 in the desired position to each other. Distance elements, which are arranged in the joining region, preferably have milled recess.
Die zu fügenden Halbzeuge sind vorzugsweiseThe semi-finished products to be joined are preferably
Blechzuschnitte, beispielsweise aus verzinkten Stahlblech, welche unterschiedliche Dicken und Güten aufweisen können. Zum Fügen der Halbzeuge 1 werden diese auf die jeweiligen Auflagebereiche 3, 4, 5 aufgebracht, indem die Halbzeug 1 über die Dichtelemente 8 in die richtige Position geschoben werden. Die Dichtelemente 8 zeichnen sich dabei durch eine hohe Flexibilität und einer guten Drehbarkeit um ihre axiale Achse innerhalb der Nut 7 aus, so dass beim Überführen der Halbzeuge 1 ein Verdrillen der Dichtelemente 8 nicht möglich ist und die Dichtelemente 8 auch nicht aus den Nuten 7 herausgezogen werden können. Die Halbzeuge 1 werden dabei so positioniert, dass diese mit den zu verschweißenden Kanten in den zu fügenden Bereichen 11 stumpf gegeneinander liegen. Auf der Oberfläche der Spannplatte 2, im Bereich der Auflageflächen 3, 4, 5, sind Anschläge (hier nicht dargestellt) zur lagegenauen Positionierung der Halbzeuge 1 angeordnet. Sobald die Halbzeuge 1 in der gewünschten Position angeordnet sind, wird die Luft zwischen der Oberfläche der Auflagebereiche 3, 4, 5 und der darauf angeordneten Halbzeuge 1 über die Bohrungen 10 in den Vertiefungen 9 zur Erzeugung eines Unterdrucks mit Hilfe beispielsweise eines Ejektors möglichst schnell abgesaugt. Die Halbzeuge 1 werden dadurch auf die Oberfläche der Auflagebereiche 3, 4, 5 angesaugt, wobei die Dichtelemente 8 dabei verformt bzw. zusammengedrückt werden und dadurch ein Nachströmen von Luft verhindern. Die Halbzeuge 1 können dadurch verrutschsicher in ihrer Position, insbesondere während des Fügens, fixiert werden.Sheet metal blanks, for example made of galvanized sheet steel, which may have different thicknesses and grades. For joining the semi-finished products 1, these are applied to the respective bearing areas 3, 4, 5 by the semi-finished products 1 are pushed over the sealing elements 8 in the correct position. The sealing elements 8 are characterized by a high degree of flexibility and good rotatability about their axial axis within the groove 7, so that when transferring the semi-finished products 1, a twisting of the sealing elements 8 is not possible and the sealing elements. 8 also can not be pulled out of the grooves 7. The semi-finished products 1 are thereby positioned so that they are blunt against each other with the edges to be welded in the regions to be joined 11. On the surface of the clamping plate 2, in the region of the bearing surfaces 3, 4, 5, stops (not shown here) for the positionally accurate positioning of the semi-finished products 1 are arranged. Once the semifinished products 1 are arranged in the desired position, the air between the surface of the support areas 3, 4, 5 and the semifinished products 1 disposed thereon is sucked as quickly as possible via the holes 10 in the recesses 9 for generating a negative pressure using, for example, an ejector , The semi-finished products 1 are thereby sucked onto the surface of the support areas 3, 4, 5, wherein the sealing elements 8 are deformed or compressed and thereby prevent a backflow of air. The semi-finished products 1 can thereby be fixed in a non-slip in their position, especially during the joining.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es insbesondere möglich, „Tailored Blanks" und/oder „Tailored Engineered Blanks" reproduzierbar, schnell und kostengünstig herzustellen. With the aid of the method according to the invention, it is possible, in particular, to produce "tailored blanks" and / or "tailored engineered blanks" reproducibly, quickly and inexpensively.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT APPLICATIONS
1. Einspannvorrichtung zum stoffschlüssigen Fügen von mindestens zwei Halbzeugen (1), insbesondere von mindestens zwei Blechzuschnitten, mit einer Spannplatte (2), wobei die Spannplatte (2) mindestens einen ersten Auflagebereich (3) und mindestens einen zweiten Auflagebereich (4) mit Nuten (7) zur Aufnahme von Dichtelementen (8) und Vertiefungen (9) zur Erzeugung eines Unterdrucks aufweist und wobei zwischen den Auflagebereichen (3, 4) mindestens ein Bereich (11) zum Fügen der Halbzeuge (1) vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Tiefe der Nuten (7) zur Aufnahme der Dichtelemente (8) geringer als der Durchmesser der darin angeordneten Dichtelemente (8) ist und der Querschnitt der Nuten (7) an die Dichtelemente (8) derart angepasst ist, dass diese innerhalb der Nut (7) um ihre axiale Achse drehbar sind.1. clamping device for integrally joining at least two semi-finished products (1), in particular at least two sheet metal blanks, with a clamping plate (2), wherein the clamping plate (2) at least a first support area (3) and at least a second support area (4) with grooves (7) for receiving sealing elements (8) and depressions (9) for generating a negative pressure and wherein between the support areas (3, 4) at least one region (11) for joining the semi-finished products (1) is provided, characterized in that the Depth of the grooves (7) for receiving the sealing elements (8) is less than the diameter of the sealing elements arranged therein (8) and the cross section of the grooves (7) is adapted to the sealing elements (8) such that these within the groove (7 ) are rotatable about their axial axis.
2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Nuten (7) zur Aufnahme der Dichtelemente (8) in Öffnungsrichtung eine kleiner werdende Breite aufweisen .2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the grooves (7) for receiving the sealing elements (8) in the opening direction have a decreasing width.
3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Nuten (7) einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. 3. Clamping device according to claim 2, characterized in that the grooves (7) have a substantially trapezoidal cross section.
4. Einspannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Nuten (7) zur Aufnahme der Dichtelemente (8) im Öffnungsbereich (14) innenliegende Radien (15) als Anlageflächen für die Dichtelemente (8) aufweisen.4. Clamping device according to claim 2 or 3, d a d u r c h e c e n e c e s in that the grooves (7) for receiving the sealing elements (8) in the opening region (14) have internal radii (15) as contact surfaces for the sealing elements (8).
5. Einspannvorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die die Anlageflächen bildenden Radien (15) symmetrisch zur Axialebene der Dichtelemente (8) angeordnet sind, wobei die Axialebene senkrecht zum Auflagebereich verläuft.5. The clamping device according to claim 4, wherein the radii forming the contact surfaces are arranged symmetrically with respect to the axial plane of the sealing elements, the axial plane extending perpendicularly to the support region.
6. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Ecken im unteren Bereich der Nuten (7) zur Aufnahme der Dichtelemente (8) Radien (16) aufweisen, wobei im ungespannten Zustand ein Freiraum zwischen der Außenfläche der Dichtelemente (8) und der Außenfläche der Radien (16) vorgesehen ist.6. Clamping device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the corners in the lower region of the grooves (7) for receiving the sealing elements (8) have radii (16), wherein in the untensioned state, a free space between the outer surface of the sealing elements (8 ) and the outer surface of the radii (16) is provided.
7. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Dichtelemente (8) in Form von zylinderförmigen Mitteln ausgebildet sind.7. Clamping device according to one of claims 1 to 6, d a d u r c h e c e n e c e in n e, s e s the sealing elements (8) are formed in the form of cylindrical means.
8. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Dichtelemente (8) einen veränderbaren Querschnitt aufweisen . 8. Clamping device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sealing elements (8) have a variable cross-section.
9. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Dichtelemente (8) eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen .9. The clamping device according to claim 1, wherein the sealing elements have a high temperature resistance.
10. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens ein Dichtelement (8) jeweils eines Auflagebereichs (3, 4) die Vertiefungen (9) zur Erzeugung eines Unterdrucks umgibt.10. The clamping device according to claim 1, wherein at least one sealing element (8) in each case of a contact region (3, 4) surrounds the depressions (9) for generating a negative pressure.
11. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Spannplatte (2) über Distanzelemente mit einer Grundplatte verbunden ist.11. The clamping device according to claim 1, wherein the clamping plate (2) is connected to a base plate via spacer elements.
12. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s im Bereich der Vertiefungen (9) zur Erzeugung eines Unterdrucks Durchgangsbohrungen (10) vorgesehen sind.12. Clamping device according to one of claims 1 to 11, d a d u r c h e c e n e z e c h e n e, d a s s are provided in the region of the recesses (9) for generating a negative pressure through holes (10).
13. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s auf der den Auflagebereichen (3, 4) abgewandten Seite der Spannplatte (2) nutförmige Kanäle zur Erzeugung eines Unterdrucks angeordnet sind, welche mit Mitteln zur Abdeckung (12) verschlossen sind.13. Clamping device according to one of claims 1 to 12, in which a groove-shaped channels are arranged on the side of the clamping plate (2) facing away from the support areas (3, 4) for generating a negative pressure, which are closed by means of the cover (12).
14. Verwendung einer Einpannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Fügen von „Tailored Blanks" und/oder zum Fügen von „Tailored Engineered Blanks". 14. Use of a clamping device according to one of claims 1 to 13 for joining "tailored blanks" and / or for joining "tailored engineered blanks".
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