WO2020011485A1 - Werkzeug und verfahren zum verpressen eines hilfsfügeelements mit einem separat von dem hilfsfügeelement ausgebildeten werkstück, insbesondere zum herstellen eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Werkzeug und verfahren zum verpressen eines hilfsfügeelements mit einem separat von dem hilfsfügeelement ausgebildeten werkstück, insbesondere zum herstellen eines kraftfahrzeugs Download PDF

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WO2020011485A1
WO2020011485A1 PCT/EP2019/065666 EP2019065666W WO2020011485A1 WO 2020011485 A1 WO2020011485 A1 WO 2020011485A1 EP 2019065666 W EP2019065666 W EP 2019065666W WO 2020011485 A1 WO2020011485 A1 WO 2020011485A1
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WO
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tool
workpiece
auxiliary joining
movement
spring element
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PCT/EP2019/065666
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French (fr)
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Robert Lindacher
Robert Kirschner
Boris Bevc
Dietmar Opel
Mario Meinhardt
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21J15/36—Rivet sets, i.e. tools for forming heads; Mandrels for expanding parts of hollow rivets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/025—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant characterised by having a particular shape
    • F16F1/028—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant characterised by having a particular shape cylindrical, with radial openings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/373—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers characterised by having a particular shape

Definitions

  • the invention relates to a tool for pressing at least one auxiliary joining element with a workpiece formed separately from the auxiliary joining element according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for pressing at least one auxiliary joining element with a separately from the
  • EP 0 993 902 A2 discloses a method for attaching a functional element, in particular a fastening element, to a sheet metal part, optionally in a liquid-tight and / or gas-tight form. It is envisaged that
  • Functional element is pressed against the sheet metal part supported by a die and sheet material is pressed into an undercut of the functional element by means of at least one movably mounted molded part of the die.
  • DE 696 30 901 T2 discloses a method for connecting a fastening element, which has a head section, a shaft section and at least one radial groove in its shaft section, to a
  • Sheet metal component in that a hole is formed in the sheet metal component in such a way that a collar of material is formed which protrudes away from the sheet metal component from one side of the sheet metal component.
  • DE 42 24 994 A1 discloses a device for flush-fitting insertion of a module by means of a stamp in a recess in a card lying flat on a plate.
  • the object of the present invention is to further develop a tool and a method of the type mentioned at the outset in such a way that the auxiliary joining element can be connected to the workpiece in a particularly advantageous manner.
  • This object is achieved according to the invention by a tool with the features of patent claim 1 and by a method with the features of patent claim 8.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • a first aspect of the invention relates to a tool for pressing at least one auxiliary joining element with a tool formed separately from the auxiliary joining element
  • the auxiliary joining element is connected to the workpiece with the workpiece formed separately from the auxiliary joining element.
  • the feature that the auxiliary joining element is formed separately from the workpiece or vice versa is to be understood to mean that the auxiliary joining element and the workpiece are formed as separate components which are connected to one another.
  • the workpiece is formed, for example, from a metallic material, in particular from a sheet metal, so that the workpiece
  • the workpiece points at least before the pressing of the
  • Auxiliary joining element with the workpiece has an at least substantially two-dimensional shape, so that the workpiece can be formed at least before the auxiliary joining element is pressed onto the workpiece as a surface element, in particular as a circuit board, and preferably as a sheet metal plate.
  • the auxiliary joining element is, for example, at least partially pressed into the workpiece and thereby connected to the workpiece.
  • a flow of material of at least the auxiliary joining element is brought about, whereby the flowing of the material of the auxiliary joining element connects the auxiliary joining element to the workpiece, for example at least in a form-fitting manner.
  • the pressing can cause at least one wall area of the workpiece to be arranged between at least two further wall areas of the auxiliary joining element, for example opposite and spaced from one another, as a result of which the auxiliary joining element can be firmly connected to the workpiece.
  • the workpiece and the auxiliary joining element connected to the workpiece form, for example, a structural unit which can be connected, for example particularly advantageously, to a further component, in particular in a material connection, via the auxiliary joining element. It is thus possible to firmly and particularly advantageously, in particular cohesively, the workpiece with the help of the auxiliary joining element Connect component.
  • the component and the auxiliary joining element can be welded to one another particularly advantageously.
  • the tool has two tool elements, which are also referred to as tool halves.
  • the tool elements can be moved towards one another along a direction of movement, in particular translationally, and can thus be moved from an open position to a closed position. In other words, if the tool elements initially assume their open position, then the tool elements can then be moved towards one another in a translatory manner along the direction of movement, as a result of which the tool elements are then moved into their closed position or assume the closed position. In the closed position, the tool elements are arranged closer to each other along the direction of movement than in the open position.
  • the tool can in particular be designed as a press, the tool elements of which are pressed against one another or against one another along the direction of movement. If the workpiece and the auxiliary joining element are in the meantime between the tool elements, the auxiliary joining element is pressed with the workpiece by means of the press and is thereby connected. This means that the workpiece and that
  • Auxiliary joining element can be arranged between the tool elements, so that the auxiliary joining element can be pressed with the workpiece in a joining region of the workpiece by moving the tool elements into the closed position. This means that the auxiliary joining element is pressed in the joining area of the workpiece with the workpiece and is thereby connected to the workpiece by the
  • Tool elements which are initially in the open position are moved towards one another and thereby moved into the closed position, in particular while the auxiliary joining element and the workpiece are located between the tool elements.
  • the auxiliary joining element is arranged in the joining area of the workpiece and in particular on the workpiece before the pressing. If the tool elements are then moved from the open position into the closed position while the workpiece and the auxiliary joining element arranged in the joining area are located along the direction of movement between the tool elements, the auxiliary joining element is pressed in the joining area with the workpiece and thereby with the workpiece connected.
  • the auxiliary joining element is at least almost flush-pressed or pressed in with or into the workpiece, so that, for example, that with the workpiece Pressed auxiliary joining element after pressing both on a first side and on a second side of the workpiece or of the auxiliary joining element facing away from the first side is flush with a surface of the workpiece that adjoins, in particular, directly or directly adjoins the auxiliary joining element.
  • At least one spring element also referred to simply as a spring, is provided according to the invention, which on one of the
  • Tool elements is held.
  • the one tool element is in particular that of the tool elements on which that between the tool elements
  • arranged workpiece in particular in the vertical direction down, at least indirectly, in particular directly, is supported while the tool elements are still in the open position and while the workpiece and the
  • Auxiliary joining element is arranged along the direction of movement between the tool elements.
  • the spring element is at least partially elastically deformable along the direction of movement and thereby from one initial state in one
  • the spring element in particular along the direction of movement, is deformed more elastically than in the initial state, wherein it is preferably provided that the spring element is not elastically deformed in the initial state, that is to say is not elastically deformed.
  • the spring element in the initial state, has a first length running along the direction of movement, the spring element in the deformation state having a second length that is shorter than the first length and runs along the direction of movement. At least one point of the spring element is held on the one tool element, so that, for example, when the spring element is elastically deformed from the initial state into the deformed state, a translational relative movement between the point of the spring element and the one that runs along the direction of movement and takes place relative to the one tool element Tool element is omitted.
  • the spring element takes the in the open position of the tool elements
  • the spring element Since the spring element is elastically deformable along the direction of movement, the spring element has, for example in the initial state, the first length extending along the direction of movement and in that
  • the position is both in that Initial state as well as in the deformation state at the same location of the one tool element.
  • End of the spring element facing away from the tool element in the initial state has a first distance running along the direction of movement and in that
  • the first distance being greater than zero and greater than the second distance.
  • the second distance can be greater than zero or zero.
  • the spring element assumes a position or a position relative to the one tool element.
  • the workpiece is at least in the open position on the spring element
  • Spring element is supported or can be supported, while the workpiece is arranged along the direction of movement between the tool elements.
  • Initial state of the spring element to hold or hold at least the joining area of the workpiece by means of the spring element at a distance, in particular along the direction of movement, from the one tool element.
  • the workpiece is supported on the spring element which is in the initial state in such a way that at least the joining region of the workpiece by means of the spring element along the direction of movement of spaced from the one tool element, that is to say held at the aforementioned distance along the direction of movement from the one tool element.
  • at least the joining area does not directly touch the one tool element.
  • the spring element can be elastically deformed by moving the tool elements into the closed position along the direction of movement and can thus be converted from the initial state into the deformed state.
  • the tool elements are moved towards each other and thereby moved from the open position into the closed position after the workpiece has previously been on the
  • the spring element is by means of Tool elements deformed elastically along the direction of movement and thereby brought from the initial state into the deformed state. This is
  • the joining area can be displaced or displaced along the direction of movement and in the direction of the one tool element.
  • the spring element in particular its elastic deformation running along the direction of movement, thus allows the joining area to be displaced in the direction of the one tool element, this displacement running along the direction of movement or coinciding with it.
  • the aforementioned flow of the material of the auxiliary joining element on the part of the one tool element can be specifically influenced or guided or defined, in particular by means of the one tool element.
  • Tool element for example, the flow of the material of the auxiliary joining element can be specifically influenced or set or defined by means of the other tool element.
  • a particularly advantageous and defined gap can be set between the joining area and the one tool element, for example by means of the spring element or by means of the displacement of the joining area, so that material of the auxiliary joining element can flow into this gap particularly advantageously.
  • the auxiliary joining element on the side of the one tool element can be pressed particularly advantageously with the workpiece by means of the one tool element, in particular pressed into the workpiece, so that, for example, the flush pressing or pressing described above can be realized.
  • Tool element is movably held on the one tool element.
  • the previously described position or location of the spring element relative to the one tool element along the direction of movement can be adjusted as required, that is to say varied or changed, so that, for example
  • Workpiece can be positioned specifically, as required and defined relative to the one tool element and / or relative to the auxiliary joining element.
  • the feature that the spring element is held on the one tool element in the initial state along the direction of movement relative to the one tool element is to be understood in particular that the spring element can be moved along the direction of movement and thus at least translationally relative to the one tool element, while the tool elements are in the open position, while the spring element is in its initial state and while the Spring element held on the one tool element, that is connected to the one tool element.
  • the spring element is thus adjustable
  • Spring element formed so that, for example, the aforementioned first distance can be set. In other words, multiple, from each other
  • the adjustable spring element enables a sufficient amount of material of the auxiliary joining element to flow on the side of the one tool element, in particular between the workpiece and the one tool element, so that both the one tool element and the other
  • Tool element flow a sufficient amount of material of the auxiliary joining element and as a result, the auxiliary joining element can be particularly firmly connected to the workpiece.
  • Tool elements from the open position to the closed position the workpiece is formed at least in a partial area.
  • the invention is based on the finding that, when workpieces such as sheet metal are formed, no pre-fixation of components is conventionally used, for example to bring flanges into an exact position.
  • Any spring elements that are used are usually standardized elements which are rigid, ie immobile, relative to the tool elements.
  • no technical means are used to position the auxiliary joining elements and the workpieces relative to one another during the pressing in and to pre-fix them in an exact position. Due to the manufacturing process, an actual shape may deviate from an exact, constructed shape, in particular due to tolerances. This deviation is also known as the form deviation, which can lead to considerable problems.
  • the auxiliary joining element is held very firmly on the workpiece in a first direction, but can easily be detached from the workpiece in a second direction opposite the first direction.
  • the first distance or the position or position of the spring element relative to the one tool element for example, the
  • Spring element and by means of the spring element on which a tool element is supported, can be fixed relative to the auxiliary joining element.
  • the relative position of the workpiece to the auxiliary joining element which is also referred to as a press-in element, can be set and secured as required by means of the adjustable spring element.
  • the one tool element is that of the
  • Tool elements is one that is vertically above the other
  • Tool element is arranged.
  • the spring element is then when the
  • Direction of movement coincides, for example, with the vertical direction, held on the upper or lower tool element.
  • at least one respective adjustable spring element is held both on the one tool element and on the other tool element.
  • At least one locking element in particular a hydraulic, pneumatic or otherwise actuable locking element, is used as the fixing element.
  • the fixing element for example, the workpiece, in particular at least during the pressing, can be relative to the
  • the tool according to the invention enables the following advantages to be realized:
  • the spring element has a first thread, the tool element having a thread
  • the spring element is screwed to the one tool element via the threads, by means of which a relative rotation between the spring element and the one tool in a along the
  • Tool element the first distance and thus the previously described position or position of the spring element relative to the one tool element can be adjusted in a particularly simple and precise manner.
  • External thread and the second thread is an internal thread corresponding to the external thread.
  • the first distance can be set particularly easily, for example by rotating the spring element relative to the one tool element.
  • a torque acting around the direction of movement is exerted on the spring element.
  • the threads also ensure in a particularly simple manner that forces which act on the spring element, for example during compression along the direction of movement, do not lead to a change in the first distance or the position or position of the spring element relative to the one tool element, so that a defined and advantageous pressing or pressing the auxiliary joining element can be realized.
  • the spring element preferably has at least one recess on at least one side, in particular a slot or a groove, into which a tool, in particular a screwdriver, can be inserted.
  • a tool in particular a screwdriver
  • Torques can be transmitted from the tool to the spring element.
  • the spring element by means of the torque and thus by means of the
  • Tool particularly easily rotated relative to the tool element and thereby adjusted in height or altitude.
  • a further embodiment is characterized in that the spring element has a spherical segment-shaped head on its end facing away from one tool element and facing the other tool element, on which the
  • Workpiece can be supported. This allows the workpiece to be supported in a targeted and defined manner so that the joining area along the direction of movement can be held in a targeted and defined manner at the aforementioned distance from the one tool element.
  • the spring element is formed from a plastic or from a metallic workpiece, in particular from a steel.
  • the workpiece can be supported particularly advantageously.
  • At least one insert which is formed separately from the one tool element and at least partially arranged in the one tool element, is provided, on which the auxiliary joining element can be supported at least during the pressing.
  • the insert can be detached from the tool element in a particularly simple and cost-effective manner and exchanged for a new, non-worn insert without this
  • the one tool element and the insert are formed from different materials.
  • the insert can have a greater hardness than the one tool element, so that excessively rapid wear of the insert can be avoided.
  • a second aspect of the invention relates to a method for pressing at least one auxiliary joining element with a workpiece formed separately from the auxiliary joining element by means of a tool, in particular by means of a tool according to the invention according to the first aspect of the invention.
  • the method has a first step, in which the workpiece and the auxiliary joining element are arranged between two tool elements which can be moved towards one another along a direction of movement and thereby movable from an open position to a closed position, in particular while the tool elements are in the open position.
  • the tool elements, in particular from the open position are moved into the closed position while the auxiliary joining element and the workpiece move between the tool elements are located.
  • the auxiliary joining element is pressed with the workpiece in a joining region of the workpiece.
  • Initial state is held in a deformable state and is held in the open position of the tool elements, the initial state spring element.
  • the workpiece arranged between the tool elements is at least in the open position and in the
  • the spring element is elastically deformed, in particular compressed, by moving the tool elements into the closed position along the direction of movement, and is thereby transferred from the initial state to the deformed state.
  • Tool element relocated.
  • material of the auxiliary joining element arranged on the side of the one tool element can be arranged on the side of the
  • Tool element and in particular by means of the one tool element are particularly advantageously deformed and / or made to flow, so that a particularly firm and in particular at least form-fitting connection between the auxiliary joining element and the workpiece can be ensured both on the part of the one tool element and on the part of the other tool element.
  • the spring element is held on the one tool element in the initial state along the direction of movement relative to the one tool element. It is preferably provided within the scope of the method that the spring element in the initial state and in the open position is moved along the direction of movement relative to the one tool element, in particular translationally, while the spring element is held on the one tool, that is to say with the one tool element connected is.
  • Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are as advantages and to view advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.
  • the workpiece is formed from a first material and the auxiliary joining element from a second material that is different from the first material.
  • the first material is, for example, a metallic material, in particular a light metal such as aluminum.
  • the second material is preferably a metallic material, in particular a steel.
  • the auxiliary joining element makes it possible to be able to connect, in particular weld, the above-mentioned structural unit comprising the workpiece and the auxiliary joining element pressed to the workpiece with a further component, in particular integrally, by, for example, the component with the auxiliary joining element, in particular by
  • the further component and the auxiliary joining element can be matched to one another in a particularly advantageous manner with regard to their weldability, while for example a weldability of the further component to the workpiece itself is not possible or is possible only in a very complex manner. In this way it is possible for the workpiece and the component to be formed from different materials. Nevertheless, the workpiece can be connected particularly advantageously and particularly firmly to the further component by means of the auxiliary joining element.
  • the component and the auxiliary joining element are formed from the same material.
  • the further component can be formed from a metallic material, in particular from a steel. The auxiliary joining element thus makes it possible to connect materials of the same type particularly advantageously to one another without the workpiece as a whole having to be adapted to advantageous weldability with the component or vice versa.
  • FIG. 1 shows a detail of a schematic and sectional side view of a tool according to the invention for pressing at least one auxiliary joining element with a workpiece formed separately from the auxiliary joining element, in particular for producing a
  • FIG. 3 shows a schematic and perspective top view of a spring element of the tool
  • Fig. 4 is a partial schematic and sectional side view of a structural unit which has the workpiece and the auxiliary joining element pressed therewith.
  • auxiliary joining element 2 which is also referred to as a press-in element
  • workpiece 3 formed separately from the auxiliary joining element 2.
  • the workpiece 3 is a sheet or a sheet metal part.
  • Workpiece 3 is formed from a first material.
  • the workpiece 3 can be formed from a light metal, in particular from aluminum.
  • Auxiliary joining element 2 is a solid, that is, non-hollow component.
  • the auxiliary joining element 2 can be formed from a second material different from the first material.
  • the auxiliary joining element 2 is preferably formed from a steel.
  • the auxiliary joining element 2 is formed from a solid material or as a solid material and thus solid, the auxiliary joining element 2 being a slug, in particular a steel slug.
  • the tool 1 has two along one in FIG. 1 by a double arrow 4
  • Workpiece 3 and the auxiliary joining element 2 are arranged between the tool elements 5 and 6, in particular in such a way that the auxiliary joining element 2 is or will be arranged in the joining region B.
  • the tool elements 5 and 6 are then moved from the open position G to the closed position and thereby moved towards one another, as a result of which the auxiliary joining element 2 is pressed with the workpiece 3 and is thus connected.
  • the auxiliary joining element 2 is pressed into the workpiece 3.
  • a structural unit 7 is formed or manufactured which is used, for example, to manufacture a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the structural unit 7 comprises the workpiece 3 and the auxiliary joining element 2 connected to the workpiece 3.
  • the pressing is designed as a flush-fitting pressing or as a flush-fitting pressing, so that the auxiliary joining element 2 after the pressing, both on a first side 8 and on one of the The first side 8 facing away from the second side 9 of the structural unit 7 and thus of the workpiece 3 and the auxiliary joining element 2 is flush with a respective surface 10 or 11 of the workpiece 3 that directly or immediately adjoins the auxiliary joining element 2, that is to say is arranged.
  • the auxiliary joining element 2 can be particularly advantageously connected to a further component, not shown in the figures, in particular in a material connection, for example by welding the auxiliary joining element 2 to the further component. This makes it possible to connect the workpiece 3 to the further component particularly advantageously by means of the auxiliary joining element 2, in particular to weld it.
  • the workpiece 3 has an opening in the form of a through opening 12 which is arranged in the joining region B.
  • the joining area B comprises the through opening 12.
  • the auxiliary joining element 2 is arranged on the workpiece 3 and in the joining area B such that the auxiliary joining element 2 is arranged in the through opening 12, in particular inserted through the through opening 12, in particular in such a way that the auxiliary joining element 2 first of all on the side 8 and thus on the side of the tool element 5 as well as on the side 9 and thus on the side of the tool element 6 from FIG Through opening 12 protrudes and the workpiece 3, in particular the surfaces 10 and 11 protrudes along the direction of movement.
  • an edge region R of the workpiece 3 delimiting the through opening 12 can be gripped and thus have at least one phase not shown in the figures.
  • the second material from which the auxiliary joining element 2 is formed is caused to flow.
  • the second material is also referred to as the material of the auxiliary joining element 2, so that the pressing causes the material of the auxiliary joining element 2 to flow, preferably on both the side 8 and the side 9
  • a wall region W of the workpiece 3, which can be seen in FIG. 4, is arranged between two further wall regions 13 and 14 of the auxiliary joining element 2 spaced apart from one another, the wall regions 13 and 14 being produced, for example, by the flow of the material.
  • the wall regions 13 and 14 being produced, for example, by the flow of the material.
  • Tool element 6 a particularly advantageous flow of the material
  • the tool 1 has at least one presently held on the tool element 5, elastically deformable along the direction of movement (double arrow 4) and thus from an initial state A spring element 15 which can be converted into a deformation state (not shown) and which, in the open position G, assumes the initial state A, and which is simply referred to as a spring.
  • the spring element 15 can also be seen particularly well from FIGS. 2 and 3.
  • the workpiece 3 arranged between the tool elements 5 and 6 is supported on the spring element 15 at least in the open position G and in the initial state A, as a result of which in the open position G of the tool elements 5 and 6 and in the initial state A of the
  • Spring element 15 is held at a distance AB from the tool element 5. If the tool elements 5 and 6, which are then initially open and are thus in the open position G, are closed, that is to say moved into the closed position, the spring element 15 is elastically deformed along the direction of movement and compressed in the present case, as a result of which the spring element 15 moves out of the
  • Initial state A is converted to the deformation state.
  • Initial state A has an end 16 of the spring element 15 which faces away from the tool element 5 and a first distance 17 from the tool element 5 which runs along the direction of movement.
  • the end 16 has a second distance from the tool element 5 which runs along the direction of movement and is smaller than the first distance 17, and in the deformation state V the spring element 15 is flush with the tool element 5, in particular with one of the tool element 6 facing surface of the tool element 5, arranged or in the deformation state V that is
  • Spring element 15 is set back from tool element 6 with respect to tool element 5. In other words, the first distance 17 is at least reduced or even eliminated when the spring element 15 is transferred from the initial state A to the deformation state V.
  • the spring element allows the joining region B to be displaced along the direction of movement and thereby in the direction of the tool element 5, or during pressing
  • Tool element 5 relocated, whereby the spring element 15 is elastically deformed and thus brought from the initial state A to the deformation state V.
  • the spring element 15 In the initial state A and in the open position G, the spring element 15 is held on the tool element 5 so as to be movable along the direction of movement relative to the tool element 5. This means that the spring element 15 can be moved at least translationally relative to the tool element 5 and relative to the tool element 6, while the
  • Tool elements 5 and 6 assume the open position G and while the spring element 15 assumes its initial state A.
  • different values of the distance 17 can be set.
  • the spring element 15 can be adjusted with respect to its position or position relative to the tool element 5 along the direction of movement be while the spring element 15 assumes the initial state A and the tool elements 5 and 6 assume the open position G.
  • the distance AB between the joining area B and the tool element 5 can also be set, so that an orientation or a position of the workpiece 3 relative to the auxiliary joining element 2 formed separately from the workpiece 3 can be set.
  • auxiliary joining element 2 in a state in which the auxiliary joining element 2 and the workpiece 3 are arranged along the direction of movement between the tool elements 5 and 6 and the auxiliary joining element 2 the
  • auxiliary joining element 2 protrudes from the through opening 12 both on the side 8 and on the side 9 and thereby projects above the workpiece 3, has an extension extending along the direction of movement. Furthermore, for example, the workpiece 3 can be moved along the direction of movement relative to the auxiliary joining element 2. By moving or moving the spring element 15 along the direction of movement relative to the
  • the workpiece 3 can be moved along the direction of movement relative to the auxiliary joining element 2, in particular while the auxiliary joining element 2 along the
  • the direction of movement remains at rest and is thus moved relative to the tool elements 5 and 6. This makes it possible to work the workpiece 3 along the
  • auxiliary joining element 2 Material of the auxiliary joining element 2 can be ensured, so that the auxiliary joining element 2 can be connected to the workpiece 3 on both sides 8 and 9 particularly advantageously and in particular particularly firmly.
  • Tool element 5 in a along the direction of movement (double arrow 4) and translational relative movement between the spring element 15 and the
  • Tool element 5 are converted, whereby the spring element 15 can be adjusted in terms of its position or position along the direction of movement.
  • the spring element is thus designed as an adjustable spring element. By adjusting the position of the spring element 15 along the
  • the distance AB or the first distance 17 can be set as required in the direction of movement.
  • the first thread 18 is a
  • External thread corresponding internal thread is formed.
  • the external thread is screwed into the internal thread, so that the spring element 15 in the
  • Tool element 5 is screwed.
  • the spring element 15 has at its end 16 facing away from the tool element 5, which is facing the tool element 6, a spherical segment-shaped head 20, which can also be seen particularly well from FIG. 1.
  • the head 20 enables the workpiece 3 to be supported in a defined manner, so that the distance 17 or AB can be set as required. In this way, the workpiece 3 can be positioned relative to the auxiliary joining element 2 and kept in a desired position, as required, along the direction of movement.
  • the tool 1 also has at least one separate from that
  • Tool element 5 and insert 21 formed separately from tool element 6 and at least partially, in particular at least predominantly or completely, in which tool element 5, on which auxiliary joining element 2, in particular along the direction of movement and thereby towards tool element 5, at least during pressing is supported or is supported. After corresponding wear of the insert 21, the insert 21 can be removed and exchanged for a new insert that has not been worn, without this
  • the tool element 5 and the insert 21 are formed from different materials. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (1) zum Verpressen wenigstens eines Hilfsfügeelements (2) mit einem separat von dem Hilfsfügeelement (2) ausgebildeten Werkstück (3), mit zwei entlang einer Bewegungsrichtung (4) aufeinander zubewegbaren und dadurch aus einer geöffneten Stellung (G) in eine geschlossene Stellung bewegbaren Werkzeugelementen (5, 6), zwischen welchen das Werkstück (3) und das Hilfsfügeelement (2) anordenbar sind, sodass das Hilfsfügeelement (2) in einem Fügebereich (B) des Werkstücks (3) mit dem Werkstück (3) durch Bewegen der Werkzeugelemente (5, 6) in die geschlossene Stellung (G) verpressbar ist, umfassend wenigstens ein an einem der Werkzeugelemente (5, 6) gehaltenes, entlang der Bewegungsrichtung (4) elastisch verformbares und dadurch aus einem Ausgangszustand (A) in einen Verformungszustand (V) überführbares und in der geöffneten Stellung (G) der Werkzeugelemente (5, 6) den Ausgangszustand (A) einnehmendes Federelement (15), an welchem das Werkstück (3) zumindest in der geöffneten Stellung (G) abstützbar ist.

Description

Werkzeug und Verfahren zum Verpressen eines Hilfsfügeelements mit einem separat von dem Hilfsfügeelement ausgebildeten Werkstück, insbesondere zum Herstellen eines
Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Verpressen wenigstens eines Hilfsfügeelements mit einem separat von dem Hilfsfügeelement ausgebildeten Werkstück gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verpressen wenigstens eines Hilfsfügeelements mit einem separat von dem
Hilfsfügeelement ausgebildeten Werkstück gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.
Die EP 0 993 902 A2 offenbart ein Verfahren zur Anbringung eines Funktionselements, insbesondere eines Befestigungselements, an einem Blechteil, gegebenenfalls in flüssigkeits- und/oder gasdichter Form. Dabei ist es vorgesehen, dass das
Funktionselement gegen das durch eine Matrize abgestützte Blechteil gepresst und Blechmaterial mittels wenigstens eines beweglich gelagerten Formteils der Matrize in eine Hinterschneidung des Funktionselements gedrückt wird.
Des Weiteren offenbart die DE 696 30 901 T2 ein Verfahren zum Verbinden eines Befestigungselements, welches einen Kopfabschnitt, einen Schaftabschnitt und zumindest eine radiale Nut in seinem Schaftabschnitt aufweist, mit einer
Blechkomponente, indem ein Loch in der Blechkomponente derart ausgebildet wird, dass ein Kragen aus Material ausgebildet wird, der von einer Seite der Blechkomponente von der Blechkomponente weg gerichtet vorragt.
Des Weiteren ist aus der DE 42 24 994 A1 eine Vorrichtung zum flächenbündigen Eindrücken eines Moduls mittels eines Stempels in einer Ausnehmung einer auf einer Platte flach aufliegenden Karte bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Werkzeug und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Hilfsfügeelement auf besonders vorteilhafte Weise mit dem Werkstück verbunden werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Verpressen wenigstens eines Hilfsfügeelements mit einem separat von dem Hilfsfügeelement ausgebildeten
Werkstück. Durch das Verpressen des Hilfsfügeelements, welches auch als
Funktionselement bezeichnet wird, mit dem Werkstück wird das Hilfsfügeelement mit dem separat von dem Hilfsfügeelement ausgebildeten Werkstück verbunden. Unter dem Merkmal, dass das Hilfsfügeelement separat von dem Werkstück ausgebildet ist beziehungsweise umgekehrt, ist zu verstehen, dass das Hilfsfügeelement und das Werkstück als separat voneinander ausgebildete Komponenten ausgebildet sind, welche miteinander verbunden werden. Das Werkstück ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Blech, gebildet, sodass das Werkstück
beispielsweise als ein Blech beziehungsweise als ein Blechteil ausgebildet ist.
Beispielsweise weist das Werkstück zumindest vor dem Verpressen des
Hilfsfügeelements mit dem Werkstück eine zumindest im Wesentlichen zweidimensionale Form auf, sodass das Werkstück zumindest vor dem Verpressen des Hilfsfügeelements mit dem Werkstück als ein Flächenelement, insbesondere als eine Platine und dabei vorzugsweise als eine Blechplatine, ausgebildet sein kann. Im Rahmen des Verpressens des Hilfsfügeelements mit dem Werkstück wird das Hilfsfügeelement beispielsweise zumindest teilweise in das Werkstück eingepresst und dadurch mit dem Werkstück verbunden. Im Zuge des Verpressens beziehungsweise Einpressens wird beispielsweise ein Fließen von Material zumindest des Hilfsfügeelements bewirkt, wobei durch dieses Fließen des Materials des Hilfsfügeelements das Hilfsfügeelement beispielsweise zumindest formschlüssig mit dem Werkstück verbunden wird. Insbesondere kann durch das Verpressen bewirkt werden, dass zumindest ein Wandungsbereich des Werkstücks zwischen wenigstens zwei beispielsweise einander gegenüberliegenden und voneinander beabstandeten weiteren Wandungsbereichen des Hilfsfügeelements angeordnet wird, wodurch das Hilfsfügeelement fest mit dem Werkstück verbunden werden kann.
Das Werkstück und das mit dem Werkstück verbundene Hilfsfügeelement bilden beispielsweise eine Baueinheit, welche über das Hilfsfügeelement beispielsweise besonders vorteilhaft mit einem weiteren Bauelement, insbesondere stoffschlüssig, verbunden werden kann. Somit ist es möglich, das Werkstück unter Vermittlung des Hilfsfügeelements fest und besonders vorteilhaft, insbesondere stoffschlüssig, mit dem Bauelement zu verbinden. Hierbei können beispielsweise das Bauelement und das Hilfsfügeelement besonders vorteilhaft miteinander verschweißt werden.
Das Werkzeug weist zwei Werkzeugelemente auf, welche auch als Werkzeughälften bezeichnet werden. Die Werkzeugelemente sind entlang einer Bewegungsrichtung, insbesondere translatorisch, aufeinander zubewegbar und dadurch aus einer geöffneten Stellung in eine geschlossene Stellung bewegbar. Mit anderen Worten, nehmen die Werkzeugelemente beispielsweise zunächst ihre geöffnete Stellung ein, so können dann die Werkzeugelemente entlang der Bewegungsrichtung translatorisch aufeinander zubewegt werden, wodurch dann die Werkzeugelemente in ihre geschlossene Stellung bewegt werden beziehungsweise die geschlossene Stellung einnehmen. In der geschlossenen Stellung sind die Werkzeugelemente entlang der Bewegungsrichtung näher aneinander angeordnet als in der geöffneten Stellung. Das Werkzeug kann dabei insbesondere als Presse ausgebildet sein, deren Werkzeugelemente entlang der Bewegungsrichtung aneinander beziehungsweise gegeneinander gepresst werden. Befinden sich währenddessen das Werkstück und das Hilfsfügeelement zwischen den Werkzeugelementen, so wird das Hilfsfügeelement mittels der Presse mit dem Werkstück verpresst und dadurch verbunden. Dies bedeutet, dass das Werkstück und das
Hilfsfügeelement zwischen den Werkzeugelementen anordenbar sind, sodass das Hilfsfügeelement in einem Fügebereich des Werkstücks mit dem Werkstück durch Bewegen der Werkzeugelemente in die geschlossene Stellung verpressbar ist. Dies bedeutet, dass das Hilfsfügeelement in dem Fügebereich des Werkstücks mit dem Werkstück verpresst und dadurch mit dem Werkstück verbunden wird, indem die
Werkzeugelemente, welche sich zunächst in der geöffneten Stellung befinden, aufeinander zubewegt und dadurch in die geschlossene Stellung bewegt werden, insbesondere während sich das Hilfsfügeelement und das Werkstück zwischen den Werkzeugelementen befinden.
Beispielsweise wird vor dem Verpressen das Hilfsfügeelement in dem Fügebereich des Werkstücks und dabei insbesondere an dem Werkstück angeordnet. Werden dann die Werkzeugelemente aus der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung bewegt, während sich das Werkstück und das in dem Fügebereich angeordnete Hilfsfügeelement entlang der Bewegungsrichtung zwischen den Werkzeugelementen befinden, so wird dadurch das Hilfsfügeelement in dem Fügebereich mit dem Werkstück verpresst und dadurch mit dem Werkstück verbunden. Vorzugsweise erfolgt ein zumindest nahezu flächenbündiges Verpressen beziehungsweise Einpressen des Hilfsfügeelements mit dem beziehungsweise in das Werkstück, sodass beispielsweise das mit dem Werkstück verpresste Hilfsfügeelement nach dem Verpressen sowohl auf einer ersten Seite als auch auf einer der ersten Seite abgewandten zweiten Seite des Werkstücks beziehungsweise des Hilfsfügeelements bündig mit einer sich insbesondere unmittelbar beziehungsweise direkt an das Hilfsfügeelement anschließenden Oberfläche des Werkstücks abschließt, das heißt angeordnet ist.
Um nun das Hilfsfügeelement besonders vorteilhaft und insbesondere besonders fest mit dem Werkstück verbinden zu können, ist erfindungsgemäß wenigstens ein einfach auch als Feder bezeichnetes Federelement vorgesehen, welches an einem der
Werkzeugelemente gehalten ist. Das eine Werkzeugelement ist insbesondere dasjenige der Werkzeugelemente, an welchem das zwischen den Werkzeugelementen
angeordnete Werkstück, insbesondere in vertikaler Richtung nach unten, zumindest mittelbar, insbesondere direkt, abgestützt ist, während sich die Werkzeugelemente noch in der geöffneten Stellung befinden und während das Werkstück sowie das
Hilfsfügeelement entlang der Bewegungsrichtung zwischen den Werkzeugelementen angeordnet ist. Das Federelement ist zumindest teilweise entlang der Bewegungsrichtung elastisch verformbar und dadurch aus einem Ausgangszustand in einem
Verformungszustand überführbar. In dem Verformungszustand ist das Federelement, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung, stärker elastisch verformt als in dem Ausgangszustand, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Federelement in dem Ausgangszustand nicht elastisch verformt, das heißt elastisch unverformt ist.
Beispielsweise weist das Federelement in dem Ausgangszustand eine entlang der Bewegungsrichtung verlaufende erste Länge auf, wobei das Federelement in dem Verformungszustand eine gegenüber der ersten Länge geringere und entlang der Bewegungsrichtung verlaufende zweiten Länge aufweist. Dabei ist zumindest eine Stelle des Federelements an dem einen Werkzeugelement gehalten, sodass beispielsweise bei der elastischen Verformung des Federelements aus dem Ausganszustand in den Verformungszustand eine entlang der Bewegungsrichtung verlaufende und relativ zu dem einen Werkzeugelement erfolgende, translatorische Relativbewegung zwischen der Stelle des Federelements und dem einen Werkzeugelement unterbleibt.
Das Federelement nimmt in der geöffneten Stellung der Werkzeugelemente den
Ausgangszustand ein. Da das Federelement entlang der Bewegungsrichtung elastisch verformbar ist, weist das Federelement beispielsweise in dem Ausgangszustand die sich entlang der Bewegungsrichtung erstreckende erste Länge und in dem
Verformungszustand die sich entlang der Bewegungsrichtung erstreckende zweite Länge auf, welche geringer als die erste Länge ist. Die Stelle ist jedoch sowohl in dem Ausgangszustand als auch in dem Verformungszustand an derselben Stelle des einen Werkzeugelements angeordnet. Somit weist beispielsweise ein dem einen
Werkzeugelement abgewandtes Ende des Federelements in dem Ausgangszustand einen entlang der Bewegungsrichtung verlaufenden ersten Abstand und in dem
Verformungszustand einen entlang der Bewegungsrichtung verlaufenden zweiten
Abstand zu der Stelle des Federelements beziehungsweise des einen Werkzeugelements und/oder von dem einen Werkzeugelement auf, wobei der erste Abstand größer als null und größer als der zweite Abstand ist. Der zweite Abstand kann größer als null sein oder aber null betragen. Das Federelement nimmt beispielsweise in dem Ausgangszustand und in der geöffneten Stellung der Werkzeugelemente eine Position oder eine Lage relativ zu dem einen Werkzeugelement ein.
An dem Federelement ist das Werkstück zumindest in der geöffneten Stellung
abstützbar. Dies bedeutet, dass das Werkstück zumindest in der geöffneten Stellung der Werkzeugelemente und in dem Ausgangszustand des Federelements an dem
Federelement abgestützt ist beziehungsweise abstützbar ist, während das Werkstück entlang der Bewegungsrichtung zwischen den Werkzeugelementen angeordnet ist.
Hierdurch ist in der geöffneten Stellung der Werkzeugelemente und in dem
Ausgangszustand des Federelements zumindest der Fügebereich des Werkstücks mittels des Federelements in einem insbesondere entlang der Bewegungsrichtung verlaufenden Abstand zu dem einen Werkzeugelement zu halten beziehungsweise gehalten. Mit anderen Worten, wird das Werkstück zwischen den Werkzeugelementen angeordnet, während sich die Werkzeugelemente in der geöffneten Stellung befinden, so wird das Werkstück an dem sich in dem Ausgangszustand befindenden Federelement derart abgestützt, dass zumindest der Fügebereich des Werkstücks mittels des Federelements entlang der Bewegungsrichtung von dem einen Werkzeugelement beabstandet, das heißt in dem zuvor genannten, entlang der Bewegungsrichtung verlaufenden Abstand zu dem einen Werkzeugelement gehalten wird. Somit berührt zumindest der Fügebereich das eine Werkzeugelement nicht direkt.
Das Federelement ist durch Bewegen der Werkzeugelemente in die geschlossene Stellung entlang der Bewegungsrichtung elastisch verformbar und dadurch aus dem Ausgangszustand in den Verformungszustand überführbar. Mit anderen Worten, werden die Werkzeugelemente aufeinander zubewegt und dadurch aus der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung bewegt, nachdem das Werkstück zuvor auf die
beschriebene Weise zwischen den Werkzeugelementen angeordnet und dabei an dem Federelement abgestützt wurde, so wird das Federelement mittels der Werkzeugelemente entlang der Bewegungsrichtung elastisch verformt und dadurch aus dem Ausgangszustand in den Verformungszustand gebracht. Hierdurch ist
beziehungsweise wird zumindest der Fügebereich entlang der Bewegungsrichtung und dabei in Richtung des einen Werkzeugelements verlagerbar beziehungsweise verlagert. Das Federelement, insbesondere dessen entlang der Bewegungsrichtung verlaufende elastische Verformung, lässt somit eine Verlagerung des Fügebereichs in Richtung des einen Werkzeugelements zu, wobei diese Verlagerung entlang der Bewegungsrichtung verläuft beziehungsweise mit dieser zusammenfällt. Hierdurch kann beispielsweise das zuvor genannte Fließen des Materials des Hilfsfügeelements auf Seiten des einen Werkzeugelements gezielt beeinflusst beziehungsweise geführt oder definiert werden, insbesondere mittels des einen Werkzeugelements. Auf Seiten des anderen
Werkzeugelements kann beispielsweise das Fließen des Materials des Hilfsfügeelements mittels des anderen Werkzeugelements gezielt beeinflusst beziehungsweise eingestellt oder definiert werden. Insbesondere kann beispielsweise mittels des Federelements beziehungsweise mittels der Verlagerung des Fügebereichs ein besonders vorteilhafter und definierter Spalt zwischen dem Fügebereich und dem einen Werkzeugelement eingestellt werden, sodass Material des Hilfsfügeelements in diesen Spalt besonders vorteilhaft einfließen kann. Daraufhin kann das Hilfsfügeelement auf Seiten des einen Werkzeugelements mittels des einen Werkzeugelements besonders vorteilhaft mit dem Werkstück verpresst, insbesondere in das Werkstück eingepresst, werden, sodass beispielsweise das zuvor beschriebene flächenbündige Verpressen beziehungsweise Einpressen realisiert werden kann.
Außerdem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Federelement in dem
Ausgangszustand entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem einen
Werkzeugelement bewegbar an dem einen Werkzeugelement gehalten ist. Somit kann die zuvor beschriebene Position beziehungsweise Lage des Federelements relativ zu dem einen Werkzeugelement entlang der Bewegungsrichtung bedarfsgerecht eingestellt, das heißt variiert beziehungsweise verändert werden, sodass beispielsweise das
Werkstück gezielt, bedarfsgerecht und definiert relativ zu dem einen Werkzeugelement und/oder relativ zu dem Hilfsfügeelement positioniert werden kann. Unter dem Merkmal, dass das Federelement in dem Ausgangszustand entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem einen Werkzeugelement bewegbar an dem einen Werkzeugelement gehalten ist, ist insbesondere zu verstehen, dass das Federelement entlang der Bewegungsrichtung und somit zumindest translatorisch relativ zu dem einen Werkzeugelement bewegt werden kann, während sich die Werkzeugelemente in der geöffneten Stellung befinden, während das Federelement seinen Ausgangszustand einnimmt und während das Federelement an dem einen Werkzeugelement gehalten, das heißt mit dem einen Werkzeugelement verbunden ist. Das Federelement ist somit als einstellbares
Federelement ausgebildet, sodass beispielsweise der zuvor genannte erste Abstand eingestellt werden kann. Mit anderen Worten können mehrere, voneinander
unterschiedliche Werte des ersten Abstands bedarfsgerecht eingestellt werden.
Das einstellbare Federelement ermöglicht es, dass eine hinreichende Menge an Material des Hilfsfügeelements auf Seiten des einen Werkzeugelements fließen, insbesondere zwischen das Werkstück und das eine Werkzeugelement fließen, kann, sodass sowohl auf Seiten des einen Werkzeugelements als auch auf Seiten des anderen
Werkzeugelements eine hinreichende Menge an Material des Hilfsfügeelements fließen und in der Folge das Hilfsfügeelement besonders fest mit dem Werkstück verbunden werden kann.
Ferner ist es denkbar, dass durch das beziehungsweise bei dem Bewegen der
Werkzeugelemente aus der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung das Werkstück zumindest in einem Teilbereich umgeformt wird. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass herkömmlicherweise bei einer Umformung von Werkstücken wie beispielsweise Blechen keine Vorfixierung von Bauteilen genutzt wird, um beispielsweise Flansche in eine exakte Position zu bringen. Etwaig zum Einsatz kommende Federelemente sind üblicherweise genormte Elemente, welche relativ zu den Werkzeugelementen starr, das heißt unbeweglich sind. Insbesondere beim Verpressen von Hilfsfügeelementen in korrespondierende Werkstücke wird kein technisches Mittel verwendet, um die Hilfsfügeelemente und die Werkstücke während des Einpressens relativ zueinander zu positionieren und in einer exakten Lage vorzufixieren. Dabei kann es herstellungsbedingt zu einer Abweichung einer Ist-Form von einer exakten, konstruierten Form kommen, insbesondere aufgrund von Toleranzen. Diese Abweichung wird auch als Formabweichung bezeichnet, welche zu erheblichen Problemen führen kann.
Insbesondere kann es dazu kommen, dass das Hilfsfügeelement zwar in eine erste Richtung sehr fest an dem Werkstück gehalten ist, jedoch in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung einfach von dem Werkstück gelöst werden kann.
Diese Probleme und Nachteile können nun mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs vermieden werden.
Durch Einstellen des ersten Abstands beziehungsweise der Position oder Lage des Federelements relativ zu dem einen Werkzeugelement kann beispielsweise das
Werkstück, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung, relativ zu dem einen Werkzeugelement positioniert werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, den
Fügebereich, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung, relativ zu dem
Hilfsfügeelement zu positionieren beziehungsweise auszurichten. Hierdurch kann eine gewünschte und vorteilhafte Lage des Werkstücks relativ zu dem Hilfsfügeelement eingestellt werden, wobei diese Lage dadurch, dass das Werkstück an dem
Federelement und unter Vermittlung des Federelements an dem einen Werkzeugelement abgestützt ist, relativ zu dem Hilfsfügeelement fixiert werden kann. Insgesamt ist erkennbar, dass die relative Lage des Werkstücks zum auch als Einpresselement bezeichneten Hilfsfügeelement mittels des einstellbaren Federelements bedarfsgerecht eingestellt und gesichert werden kann.
Ferner ist es denkbar, dass das eine Werkzeugelement dasjenige der
Werkzeugelemente ist, welches in vertikaler Richtung oberhalb des anderen
Werkzeugelements angeordnet ist. Das Federelement ist somit dann, wenn die
Bewegungsrichtung beispielsweise mit der vertikalen Richtung zusammenfällt, an dem oberen oder unteren Werkzeugelement gehalten. Insbesondere ist es denkbar, dass sowohl an dem einen Werkzeugelement als auch an dem anderen Werkzeugelement wenigstens ein jeweiliges, einstellbares Federelement gehalten ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn wenigstens ein insbesondere hydraulisches, pneumatisches oder anderweitig betätigbares Feststellelement als Fixierelement zum Einsatz kommt. Mittels des Fixierelements kann beispielsweise das Werkstück, insbesondere zumindest während des Verpressens, relativ zu den
Werkzeugelementen und/oder relativ zu dem Hilfsfügeelement fixiert werden, sodass übermäßige Formabweichungen vermieden werden können.
Insbesondere ermöglicht das erfindungsgemäße Werkzeug die Realisierung der folgenden Vorteile:
- Einstellmöglichkeit der Lage des Werkstücks zum Hilfsfügeelement
- Unabhängigkeit von Prozessstreuungen
- Reduzierung von Prozessstörungen
- Erhöhung der Genauigkeit
- genauer definierbares Prozessfenster
- weniger manuelle Nacharbeiten
- erhöhte Qualität In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Federelement ein erstes Gewinde auf, wobei das Werkzeugelement ein mit dem ersten Gewinde
korrespondierendes zweites Gewinde aufweist. Das Federelement ist mit dem einen Werkzeugelement über die Gewinde verschraubt, mittels welchen eine Relativdrehung zwischen dem Federelement und dem einen Werkzeug in eine entlang der
Bewegungsrichtung verlaufende und translatorische Relativbewegung zwischen dem Federelement und dem einen Werkzeugelement umwandelbar ist. Durch diese translatorische Relativbewegung zwischen dem Federelement und dem einen
Werkzeugelement sind der erste Abstand und somit die zuvor beschriebene Lage beziehungsweise Position des Federelements relativ zu dem einen Werkzeugelement auf besonders einfache und präzise Weise einstellbar.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das erste Gewinde ein
Außengewinde und das zweite Gewinde ein mit dem Außengewinde korrespondierendes Innengewinde ist. Hierdurch kann der erste Abstand besonders einfach eingestellt werden, indem beispielsweise das Federelement relativ zu dem einen Werkzeugelement gedreht wird. Hierzu wird beispielsweise ein um die Bewegungsrichtung wirkendes Drehmoment auf das Federelement ausgeübt. Die Gewinde stellen ferner auf besonders einfache Weise sicher, dass Kräfte, die beispielsweise beim Verpressen entlang der Bewegungsrichtung auf das Federelement wirken, nicht zu einer Veränderung des ersten Abstands beziehungsweise der Lage oder Position des Federelements relativ zu dem einen Werkzeugelement führen, sodass ein definiertes und vorteilhaftes Verpressen beziehungsweise Einpressen des Hilfsfügeelements realisiert werden kann.
Vorzugsweise weist das Federelement auf wenigstens einer Seite zumindest eine Ausnehmung, insbesondere einen Schlitz oder eine Nut, auf, in welche ein Werkzeug, insbesondere ein Schraubendreher, eingesteckt werden kann. Dadurch kann das Werkzeug formschlüssig mit dem Federelement Zusammenwirken, wodurch
Drehmomente von dem Werkzeug auf das Federelement übertragen werden können. Somit kann das Federelement mittels des Drehmoments und somit mittels des
Werkzeugs besonders einfach relativ zu dem Werkzeugelement gedreht und dadurch in seiner Höhe oder Höhenlage eingestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Federelement an seinem dem einen Werkzeugelement abgewandten und dem anderen Werkzeugelement zugewandten Ende einen kugelsegmentförmigen Kopf aufweist, an welchem das
Werkstück abstützbar ist. Dadurch kann das Werkstück gezielt und definiert abgestützt werden, sodass der Fügebereich entlang der Bewegungsrichtung gezielt und definiert in dem zuvor genannten Abstand zu dem einen Werkzeugelement gehalten werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Federelement aus einem Kunststoff oder aus einem metallischen Werkstück, insbesondere aus einem Stahl, gebildet. Hierdurch kann das Werkstück besonders vorteilhaft abgestützt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein separat von dem einen Werkzeugelement ausgebildetes und zumindest teilweise in dem einen Werkzeugelement angeordneter Einsatz vorgesehen, an welchem das Hilfsfügeelement zumindest bei dem Verpressen abstützbar ist. Bei dem Verpressen wirken sehr große Kräfte auf das
Hilfsfügeelement. Diese, auf das Hilfsfügeelement wirkenden Kräfte können nun von dem Hilfsfügeelement auf den Einsatz übertragen und von dem Einsatz aufgenommen werden. Kommt es beispielsweise im Rahmen einer Serien- beziehungsweise
Massenproduktion zu einem Verschleiß des Einsatzes, so kann der Einsatz auf besonders einfache und kostengünstige Weise von dem Werkzeugelement gelöst und gegen einen neuen, unverschlissenen Einsatz ausgetauscht werden, ohne das
Werkzeugelement insgesamt reparieren beziehungsweise austauschen zu müssen.
Dadurch kann ein besonders zeit- und kostengünstiger Herstellungsprozess gewährleistet werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das eine Werkzeugelement und der Einsatz aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet ist. Dabei kann der Einsatz eine größere Härte aufweisen als das eine Werkzeugelement, sodass ein übermäßig schneller Verschleiß des Einsatzes vermieden werden kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verpressen wenigstens eines Hilfsfügeelements mit einem separat von dem Hilfsfügeelement ausgebildeten Werkstück mittels eines Werkzeugs, insbesondere mittels eines erfindungsgemäßen Werkzeugs gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Das Verfahren weist einen ersten Schritt auf, bei welchem das Werkstück und das Hilfsfügeelement zwischen zwei entlang einer Bewegungsrichtung aufeinander zubewegbaren und dadurch aus einer geöffneten Stellung in eine geschlossene Stellung bewegbaren Werkzeugelemente angeordnet werden, insbesondere während sich die Werkzeugelemente in der geöffneten Stellung befinden. Bei einem zweiten Schritt des Verfahrens werden die Werkzeugelemente, insbesondere aus der geöffneten Stellung, in die geschlossene Stellung bewegt, während sich das Hilfsfügeelement und das Werkstück zwischen den Werkzeugelementen befinden. Hierdurch wird das Hilfsfügeelement in einem Fügebereich des Werkstücks mit dem Werkstück verpresst.
Um nun das Hilfsfügeelement besonders vorteilhaft mit dem Werkstück verpressen und somit besonders fest mit dem Werkstück verbinden zu können, ist es bei einem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass an allen der Werkzeugelemente wenigstens ein entlang der Bewegungsrichtung elastisch verformbares und dadurch aus einem
Ausgangszustand in einen Verformungszustand überführbares und in der geöffneten Stellung der Werkzeugelemente den Ausgangszustand einnehmendes Federelement gehalten ist. An dem Federelement wird das zwischen den Werkzeugelementen angeordnete Werkstück zumindest in der geöffneten Stellung und in dem
Ausgangszustand des Federelements abgestützt, wodurch in der geöffneten Stellung der Werkzeugelemente und in dem Ausgangszustand des Federelements zumindest der Fügebereich des Werkstücks mittels des Federelements in einem Abstand zu dem einen Werkzeugelement gehalten wird.
Das Federelement wird durch Bewegen der Werkzeugelemente in die geschlossene Stellung entlang der Bewegungsrichtung elastisch verformt, insbesondere komprimiert, und dadurch aus dem Ausgangszustand in den Verformungszustand überführt. Hierdurch wird der Fügebereich entlang der Bewegungsrichtung und in Richtung des einen
Werkzeugelements verlagert. Hierdurch kann beispielsweise auf Seiten des einen Werkzeugelements angeordnetes Material des Hilfsfügeelements auf Seiten des
Werkzeugelements und insbesondere mittels des einen Werkzeugelements besonders vorteilhaft verformt und/oder zum Fließen gebracht werden, sodass sowohl auf Seiten des einen Werkzeugelements als auch auf Seiten des anderen Werkzeugelements eine besonders feste und insbesondere zumindest formschlüssige Verbindung zwischen dem Hilfsfügeelement und dem Werkstück gewährleistet werden kann.
Bei dem zweiten Aspekt der Erfindung ist das Federelement in dem Ausgangszustand entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem einen Werkzeugelement bewegbar an dem einen Werkzeugelement gehalten. Vorzugsweise ist es im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, dass das Federelement in dem Ausgangszustand und in der geöffneten Stellung entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem einen Werkzeugelement, insbesondere translatorisch, bewegt wird, während das Federelement an dem einen Werkzeug gehalten, das heißt mit dem einen Werkzeugelement verbunden ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Werkstück aus einem ersten Werkstoff und das Hilfsfügeelement aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen zweiten Werkstoff gebildet ist. Bei dem ersten Werkstoff handelt es sich beispielsweise um einen metallischen Werkstoff, insbesondere um ein Leichtmetall wie beispielsweise Aluminium. Bei dem zweiten Werkstoff handelt es sich vorzugsweise um einen metallischen Werkstoff, insbesondere um einen Stahl. Das Hilfsfügeelement ermöglicht es, die zuvor genannte, das Werkstück und das mit dem Werkstück verpresste Hilfsfügeelement umfassende Baueinheit mit einem weiteren Bauelement, insbesondere stoffschlüssig, verbinden, insbesondere verschweißen, zu können, indem beispielsweise das Bauelement mit dem Hilfsfügeelement, insbesondere durch
Punktschweißen, verschweißt wird. Dabei können beispielsweise das weitere Bauelement und das Hilfsfügeelement hinsichtlich ihrer Verschweißbarkeit besonders vorteilhaft aufeinander abgestimmt werden, während beispielsweise eine Verschweißbarkeit des weiteren Bauelements mit dem Werkstück an sich nicht oder nur sehr aufwändig möglich ist. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Werkstück und das Bauelement aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Dennoch kann das Werkstück unter Vermittlung des Hilfsfügeelements besonders vorteilhaft und besonders fest mit dem weiteren Bauelement verbunden werden. Beispielsweise sind das Bauelement und das Hilfsfügeelement aus dem gleichen Werkstoff gebildet. Insbesondere kann das weitere Bauelement aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl, gebildet sein. Das Hilfsfügeelement ermöglicht es somit, artungleiche Werkstoffe besonders vorteilhaft miteinander verbinden zu können, ohne dass das Werkstück insgesamt auf eine vorteilhafte Verschweißbarkeit mit dem Bauelement angepasst werden muss beziehungsweise umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs zum Verpressen wenigstens eines Hilfsfügeelements mit einem separat von dem Hilfsfügeelement ausgebildeten Werkstück, insbesondere zur Herstellung eines
Fahrzeugs; Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Werkzeugs;
Fig. 3 eine schematische und perspektivische Draufsicht eines Federelements des Werkzeugs; und
Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer Baueinheit, welche das Werkstück und das damit verpresste Hilfsfügeelement aufweist.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht ein beispielsweise als Presse ausgebildetes Werkzeug zum Verpressen wenigstens eines auch als Einpresselement bezeichneten Hilfsfügeelements 2 mit einem separat von dem Hilfsfügeelement 2 ausgebildeten Werkstück 3. Das Werkstück 3 ist beispielsweise zunächst eine Platine beziehungsweise ein Flächenelement, welches eine zumindest im Wesentlichen zweidimensionale Form und somit eine flächige Erstreckung aufweist. Beispielsweise ist das Werkstück 3 ein Blech beziehungsweise ein Blechteil. Das
Werkstück 3 ist aus einem ersten Werkstoff gebildet. Insbesondere kann das Werkstück 3 aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, gebildet sein. Das
Hilfsfügeelement 2 ist ein massives, das heißt nicht-hohles Bauteil. Insbesondere kann das Hilfsfügeelement 2 aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen zweiten Werkstoff gebildet sein. Vorzugsweise ist das Hilfsfügeelement 2 aus einem Stahl gebildet. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Hilfsfügeelement 2 aus einem Vollmaterial beziehungsweise als Vollmaterial und somit massiv ausgebildet, wobei das Hilfsfügeelement 2 ein Butzen, insbesondere ein Stahlbutzen, ist.
Das Werkzeug 1 weist zwei entlang einer in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil 4
veranschaulichten Bewegungsrichtung aufeinander zubewegbare und dadurch aus einer in Fig. 2 gezeigten geöffneten Stellung G in eine in den Fig. nicht gezeigte geschlossene Stellung bewegbare Werkzeugelemente 5 und 6 auf, zwischen welchen das Werkstück 3 und das Hilfsfügeelement 2 anordenbar sind beziehungsweise angeordnet sind oder angeordnet werden. Dadurch ist das Hilfsfügeelement 2 in einem Fügebereich B des Werkstücks 3 mit dem Werkstück 3 durch Bewegen der Werkzeugelemente in die geschlossene Stellung verpressbar. Mit anderen Worten, zunächst befinden sich die Werkzeugelemente 5 und 6 in der geöffneten Stellung G. während sich die Werkzeugelemente 5 und 6 in der geöffneten Stellung G befinden, werden das
Werkstück 3 und das Hilfsfügeelement 2 zwischen den Werkzeugelementen 5 und 6 angeordnet, insbesondere derart, dass das Hilfsfügeelement 2 in dem Fügebereich B angeordnet ist beziehungsweise wird. Danach werden die Werkzeugelemente 5 und 6 aus der geöffneten Stellung G in die geschlossene Stellung bewegt und dadurch aufeinander zubewegt, wodurch das Hilfsfügeelement 2 mit dem Werkstück 3 verpresst und somit verbunden wird. Insbesondere wird das Hilfsfügeelement 2 in das Werkstück 3 eingepresst.
Aus Fig. 4 ist erkennbar, dass durch das Verpressen des Hilfsfügeelements 2 mit dem Werkstück 3 eine Baueinheit 7 gebildet beziehungsweise hergestellt wird, welche beispielsweise zum Herstellen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, verwendet wird. Die Baueinheit 7 umfasst das Werkstück 3 und das mit dem Werkstück 3 verbundene Hilfsfügeelement 2. Insbesondere ist das Verpressen als ein flächenbündiges Verpressen beziehungsweise als ein flächenbündiges Einpressen ausgebildet, sodass das Hilfsfügeelement 2 nach dem Verpressen sowohl auf einer ersten Seite 8 als auch auf einer der ersten Seite 8 abgewandten zweiten Seite 9 der Baueinheit 7 und somit des Werkstücks 3 und des Hilfsfügeelements 2 bündig mit einer jeweiligen, sich direkt beziehungsweise unmittelbar an das Hilfsfügeelement 2 anschließenden Oberfläche 10 beziehungsweise 1 1 des Werkstücks 3 abschließt, das heißt angeordnet ist.
Das Hilfsfügeelement 2 kann besonders vorteilhaft mit einem weiteren, in den Fig. nicht dargestellten Bauelement verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden, werden, indem beispielsweise das Hilfsfügeelement 2 mit dem weiteren Bauelement verschweißt wird. Dadurch ist es möglich, das Werkstück 3 besonders vorteilhaft unter Vermittlung des Hilfsfügeelements 2 mit dem weiteren Bauelement zu verbinden, insbesondere zu verschweißen.
Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass das Werkstück 3 an sich eine als Durchgangsöffnung 12 ausgebildete Öffnung aufweist, welche in dem Fügebereich B angeordnet ist. Mit anderen Worten umfasst der Fügebereich B die Durchgangsöffnung 12. Das Hilfsfügeelement 2 wird dabei derart an dem Werkstück 3 und in dem Fügebereich B angeordnet, dass das Hilfsfügeelement 2 in der Durchgangsöffnung 12 angeordnet, insbesondere durch die Durchgangsöffnung 12 gesteckt, wird, insbesondere derart, dass das Hilfsfügeelement 2 zunächst sowohl auf der Seite 8 und somit auf Seiten des Werkzeugelements 5 als auch auf der Seite 9 und somit auf Seiten des Werkzeugelements 6 aus der Durchgangsöffnung 12 herausragt und das Werkstück 3, insbesondere die Oberflächen 10 und 1 1 , entlang der Bewegungsrichtung überragt.
Auf der Seite 8 und/oder auf der Seite 9 kann beispielsweise ein die Durchgangsöffnung 12 begrenzender Randbereich R des Werkstücks 3 angefasst sein und somit wenigstens eine in den Fig. nicht dargestellte Phase aufweisen.
Durch das Verpressen des Hilfsfügeelements 2 mit dem Werkstück 3 wird ein Fließen des zweiten Werkstoffs, aus welchem das Hilfsfügeelement 2 gebildet ist, bewirkt. Der zweite Werkstoff wird auch als Material des Hilfsfügeelements 2 bezeichnet, sodass durch das Verpressen ein Fließen des Materials des Hilfsfügeelements 2 bewirkt wird, vorzugsweise sowohl auf der Seite 8 als auch auf der Seite 9. Hierdurch wird
beispielsweise ein aus Fig. 4 erkennbarer Wandungsbereich W des Werkstücks 3 zwischen zwei voneinander beabstandeten, weiteren Wandungsbereichen 13 und 14 des Hilfsfügeelements 2 angeordnet, wobei die Wandungsbereiche 13 und 14 beispielsweise durch das Fließen des Materials hergestellt werden. Insbesondere wird der
Wandungsbereich W zwischen den Wandungsbereichen 13 und 14 verpresst beziehungsweise zwischen die Wandungsbereiche 13 und 14 eingepresst, sodass das Hilfsfügeelement 2 sowohl auf der Seite 8 als auch auf der Seite 9 besonders fest mit dem Werkstück 3 verbunden wird.
Um nun sowohl auf Seiten des Werkzeugelements 5 als auch auf Seiten des
Werkzeugelements 6 ein besonders vorteilhaftes Fließen des Materials des
Hilfsfügeelements 2 bewirken beziehungsweise zulassen zu können, sodass das Hilfsfügeelement 2 besonders fest mit dem Werkstück 3 verbunden werden kann, weist das Werkzeug 1 wenigstens ein vorliegend an dem Werkzeugelement 5 gehaltenes, entlang der Bewegungsrichtung (Doppelpfeil 4) elastisch verformbares und dadurch aus einem Ausgangszustand A in einen nicht gezeigten Verformungszustand überführbares und in der geöffneten Stellung G den Ausgangszustand A einnehmendes Federelement 15 auf, welches einfach auch als Feder bezeichnet wird. Das Federelement 15 ist auch besonders gut aus Fig. 2 und 3 erkennbar. An dem Federelement 15 wird das zwischen den Werkzeugelementen 5 und 6 angeordnete Werkstück 3 zumindest in der geöffneten Stellung G und in dem Ausgangszustand A abgestützt, wodurch in der geöffneten Stellung G der Werkzeugelemente 5 und 6 und in dem Ausgangszustand A des
Federelements 15 zumindest der Fügebereich B des Werkstücks 3 mittels des
Federelements 15 in einem Abstand AB von dem Werkzeugelement 5 gehalten wird. Werden die dann zunächst geöffneten und sich somit in der geöffneten Stellung G befindenden Werkzeugelemente 5 und 6 geschlossen, das heißt in die geschlossene Stellung bewegt, so wird das Federelement 15 entlang der Bewegungsrichtung elastisch verformt und vorliegend komprimiert, wodurch das Federelement 15 aus dem
Ausgangszustand A in den Verformungszustand überführt wird.
Der Verformungszustand ist beispielsweise in Fig. 1 durch gestrichelte Linien
veranschaulicht und mit V bezeichnet. In der geöffneten Stellung G und in dem
Ausgangszustand A weist ein dem Werkzeugelement 5 abgewandtes Ende 16 des Federelements 15 einen entlang der Bewegungsrichtung verlaufenden ersten Abstand 17 von dem Werkzeugelement 5 auf. In dem Verformungszustand V weist beispielsweise das Ende 16 einen entlang der Bewegungsrichtung verlaufenden und gegenüber dem ersten Abstand 17 geringeren zweiten Abstand zu dem Werkzeugelement 5 auf, und in dem Verformungszustand V ist das Federelement 15 bündig mit dem Werkzeugelement 5, insbesondere mit einer dem Werkzeugelement 6 zugewandten Oberfläche des Werkzeugelements 5, angeordnet oder in dem Verformungszustand V ist das
Federelement 15 gegenüber dem Werkzeugelement 5 von dem Werkzeugelement 6 weg zurückversetzt. Mit anderen Worten wird der erste Abstand 17 zumindest verkleinert oder gar aufgehoben, wenn das Federelement 15 aus dem Ausgangszustand A in den Verformungszustand V überführt wird. Durch das Überführen des Federelements 15 aus dem Ausgangszustand A in den Verformungszustand V lässt das Federelement eine Verlagerung des Fügebereichs B entlang der Bewegungsrichtung und dabei in Richtung des Werkzeugelements 5 zu beziehungsweise bei einem Verpressen wird der
Fügebereich B entlang der Bewegungsrichtung und dabei in Richtung des
Werkzeugelements 5 verlagert, wodurch das Federelement 15 elastisch verformt und somit aus dem Ausgangszustand A in den Verformungszustand V gebracht wird.
Das Federelement 15 ist dabei in dem Ausgangszustand A und in der geöffneten Stellung G entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Werkzeugelement 5 bewegbar an dem Werkzeugelement 5 gehalten. Dies bedeutet, dass das Federelement 15 entlang der Bewegungsrichtung zumindest translatorisch relativ zu dem Werkzeugelement 5 und relativ zu dem Werkzeugelement 6 bewegt werden kann, während die
Werkzeugelemente 5 und 6 die geöffnete Stellung G einnehmen und während das Federelement 15 seinen Ausgangszustand A einnimmt. Hierdurch können beispielsweise unterschiedliche Werte des Abstands 17 eingestellt werden. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt kann das Federelement 15 hinsichtlich seiner Lage beziehungsweise Position relativ zu dem Werkzeugelement 5 entlang der Bewegungsrichtung eingestellt werden, während das Federelement 15 den Ausgangszustand A einnimmt und die Werkzeugelemente 5 und 6 die geöffnete Stellung G einnehmen. Durch Verlagern des den Ausgangszustand A einnehmenden Federelements 15 entlang der
Bewegungsrichtung relativ zu dem Werkzeugelement 5 kann auch der Abstand AB zwischen dem Fügebereich B und dem Werkzeugelement 5 eingestellt werden, sodass eine Ausrichtung beziehungsweise eine Position des Werkstücks 3 relativ zu dem separat von dem Werkstück 3 ausgebildeten Hilfsfügeelement 2 eingestellt werden kann.
Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass das Hilfsfügeelement 2 in einem Zustand, in welchem das Hilfsfügeelement 2 und das Werkstück 3 entlang der Bewegungsrichtung zwischen den Werkzeugelementen 5 und 6 angeordnet sind und das Hilfsfügeelement 2 die
Durchgangsöffnung 12 durchdringt, sodass das Hilfsfügeelement 2 sowohl auf der Seite 8 als auch auf der Seite 9 aus der Durchgangsöffnung 12 herausragt und dabei das Werkstück 3 überragt, eine entlang der Bewegungsrichtung verlaufende Erstreckung aufweist. Ferner kann beispielsweise das Werkstück 3 entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Hilfsfügeelement 2 bewegt werden. Durch Bewegen beziehungsweise Verlagern des Federelements 15 entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem
Werkzeugelement 5 und durch damit einhergehendes Verändern des Abstands AB kann das Werkstück 3 entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Hilfsfügeelement 2 bewegt werden, insbesondere während das Hilfsfügeelement 2 entlang der
Bewegungsrichtung in Ruhe bleibt und somit relativ zu den Werkzeugelementen 5 und 6 bewegt wird. Hierdurch ist es möglich, das Werkstück 3 derart entlang der
Bewegungsrichtung relativ zu dem Hilfsfügeelement 2 auszurichten, das heißt den Abstand AB derart einzustellen, dass sich das Hilfsfügeelement 3 bezogen auf die Bewegungsrichtung in der Mitte des Hilfsfügeelements 2 beziehungsweise in der Mitte der Erstreckung des Hilfsfügeelements 2 angeordnet wird beziehungsweise ist. Hierdurch kann sowohl auf der Seite 8 als auch auf der Seite 9 ein vorteilhaftes Fließen des
Materials des Hilfsfügeelements 2 sichergestellt werden, sodass Hilfsfügeelement 2 auf beiden Seiten 8 und 9 besonders vorteilhaft und insbesondere besonders fest mit dem Werkstück 3 verbunden werden kann.
Besonders gut in Zusammenschau mit Fig. 3 ist erkennbar, dass das Federelement ein erstes Gewinde 18 und das Werkzeugelement 5 ein mit dem ersten Gewinde 18 korrespondierendes zweites Gewinde 19 aufweist, wobei das Federelement 15 mit dem Werkzeugelement 5 über die Gewinde 18 und 19 verschraubt ist. Mittels der Gewinde 18 und 19 kann eine Relativdrehung zwischen dem Federelement 15 und dem
Werkzeugelement 5 in eine entlang der Bewegungsrichtung (Doppelpfeil 4) verlaufende und translatorische Relativbewegung zwischen dem Federelement 15 und dem
Werkzeugelement 5 umgewandelt werden, wodurch das Federelement 15 hinsichtlich seiner Lage beziehungsweise Position entlang der Bewegungsrichtung eingestellt werden kann. Das Federelement ist somit als einstellbares Federelement ausgebildet. Durch Einstellen der Lage beziehungsweise Position des Federelements 15 entlang der
Bewegungsrichtung kann der Abstand AB beziehungsweise der erste Abstand 17 bedarfsgerecht eingestellt werden. Vorliegend ist das erste Gewinde 18 als ein
Außengewinde ausgebildet, während das zweite Gewinde 19 als ein mit dem
Außengewinde korrespondierendes Innengewinde ausgebildet ist. Das Außengewinde ist dabei in das Innengewinde eingeschraubt, sodass das Federelement 15 in das
Werkzeugelement 5 eingeschraubt ist.
Außerdem weist das Federelement 15 an seinem dem Werkzeugelement 5 abgewandten Ende 16, welches dem Werkzeugelement 6 zugewandt ist, einen kugelsegmentförmigen Kopf 20 auf, welcher auch besonders gut aus Fig. 1 erkennbar ist. Der Kopf 20 ermöglicht eine definierte Abstützung des Werkstücks 3, sodass der Abstand 17 beziehungsweise AB bedarfsgerecht eingestellt werden kann. Hierdurch kann das Werkstück 3 besonders bedarfsgerecht entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Hilfsfügeelement 2 positioniert und in einer gewünschten Position gehalten werden.
Das Werkzeug 1 weist darüber hinaus wenigstens einen separat von dem
Werkzeugelement 5 und separat von dem Werkzeugelement 6 ausgebildeten und zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Werkzeugelement 5 angeordneten Einsatz 21 auf, an welchem das Hilfsfügeelement 2, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung und dabei zu dem Werkzeugelement 5 hin, zumindest bei dem Verpressen abstützbar ist beziehungsweise abgestützt wird. Nach entsprechendem Verschleiß des Einsatzes 21 kann der Einsatz 21 ausgebaut und gegen einen nicht verschlissenen, neuen Einsatz getauscht werden, ohne das
Werkzeugelement insgesamt reparieren beziehungsweise austauschen zu müssen.
Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Werkzeugelement 5 und der Einsatz 21 aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Bezugszeichenliste
1 Werkzeug
2 Hilfsfügeelement
3 Werkstück
4 Doppelpfeil
5 Werkzeugelement
6 Werkzeugelement
7 Baueinheit
8 Seite
9 Seite
10 Oberfläche
1 1 Oberfläche
12 Durchgangsöffnung
13 Wandungsbereich
14 Wandungsbereich
15 Federelement
16 Ende
17 Abstand
18 erstes Gewinde
19 zweites Gewinde
20 Kopf
21 Einsatz
A Ausgangszustand AB Abstand
B Fügebereich
G geöffnete Stellung R Randbereich
V Verformungszustand W Wandungsbereich

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeug (1 ) zum Verpressen wenigstens eines Hilfsfügeelements (2) mit einem separat von dem Hilfsfügeelement (2) ausgebildeten Werkstück (3), mit zwei entlang einer Bewegungsrichtung (4) aufeinander zubewegbaren und dadurch aus einer geöffneten Stellung (G) in eine geschlossene Stellung bewegbaren
Werkzeugelementen (5, 6), zwischen welchen das Werkstück (3) und das
Hilfsfügeelement (2) anordenbar sind, sodass das Hilfsfügeelement (2) in einem Fügebereich (B) des Werkstücks (3) mit dem Werkstück (3) durch Bewegen der Werkzeugelemente (5, 6) in die geschlossene Stellung (G) verpressbar ist, gekennzeichnet durch
wenigstens ein an einem der Werkzeugelemente (5, 6) gehaltenes, entlang der Bewegungsrichtung (4) elastisch verformbares und dadurch aus einem
Ausgangszustand (A) in einen Verformungszustand (V) überführbares und in der geöffneten Stellung (G) der Werkzeugelemente (5, 6) den Ausgangszustand (A) einnehmendes Federelement (15), an welchem das Werkstück (3) zumindest in der geöffneten Stellung (G) abstützbar ist, wodurch in der geöffneten Stellung (G) der Werkzeugelemente (5, 6) und in dem Ausgangszustand (A) des Federelements (15) zumindest der Fügebereich (B) des Werkstücks (3) mittels des Federelements (15) in einem Abstand (AB) zu dem einen Werkzeugelement (5) zu halten ist, wobei das Federelement (15) durch Bewegen der Werkzeugelemente (5, 6) in die geschlossene Stellung entlang der Bewegungsrichtung (4) elastisch verformbar und dadurch aus dem Ausgangszustand (A) in den Verformungszustand (V) überführbar ist, wodurch zumindest der Fügebereich (B) entlang der Bewegungsrichtung (4) und in Richtung des einen Werkzeugelements (5) verlagerbar ist, und wobei das Federelement (15) in dem Ausgangszustand (A) entlang der Bewegungsrichtung (4) relativ zu zumindest dem einen Werkzeugelement (5) bewegbar an dem einen Werkzeugelement (5) gehalten ist.
2. Werkzeug (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Federelement (15) ein erstes Gewinde (18) und das eine Werkzeugelement (5) ein zweites Gewinde (19) aufweist, wobei das Federelement (15) mit dem einen Werkzeugelement (5) über die Gewinde (18, 19) verschraubt ist, mittels welchen eine Relativdrehung zwischen dem Federelement (15) und dem einen
Werkzeugelement (5) in eine entlang der Bewegungsrichtung (4) verlaufende und translatorische Relativbewegung zwischen dem Federelement (15) und dem einen Werkzeugelement (5) umwandelbar ist.
3. Werkzeug (1 ) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Gewinde (18) ein Außengewinde und das zweite Gewinde (19) ein mit dem Außengewinde korrespondierendes Innengewinde ist.
4. Werkzeug (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Federelement (15) an seinem dem einen Werkzeugelement (5) abgewandten und dem anderen Werkzeugelement (6) zugewandten Ende (16) einen
kugelsegmentförmigen Kopf (20) aufweist, an welchem das Werkstück (20) abstützbar ist.
5. Werkzeug (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Federelement (15) aus einem Kunststoff oder aus einem metallischen
Werkstoff gebildet ist.
6. Werkzeug (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
wenigstens einen separat von dem einen Werkzeugelement (5) ausgebildeten und zumindest teilweise in dem einen Werkzeugelement (5) angeordneten Einsatz (21 ), an welchem das Hilfsfügeelement (2) zumindest beim Verpressen abstützbar ist.
7. Werkzeug (1 ) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das eine Werkzeugelement (5) und der Einsatz (21 ) aus voneinander
unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind.
8. Verfahren zum Verpressen wenigstens eines Hilfsfügeelements (2) mit einem separat von dem Hilfsfügeelement (2) ausgebildeten Werkstück (3) mittels eines Werkzeugs (1 ), mit den Schritten:
- Anordnen des Werkstücks (3) und des Hilfsfügeelements (2) zwischen zwei entlang einer Bewegungsrichtung (4) aufeinander zubewegbaren und dadurch aus einer geöffneten Stellung (G) in eine geschlossene Stellung bewegbaren Werkzeugelementen (5, 6) des Werkzeugs (1 );
- Bewegen der Werkzeugelemente (5, 6) in die geschlossene Stellung, während sich das Hilfsfügeelement (2) und das Werkstück (3) zwischen den
Werkzeugelementen (5, 6) befinden, wodurch das Hilfsfügeelement (2) in einem Fügebereich (B) des Werkstücks (3) mit dem Werkstück (3) verpresst wird, gekennzeichnet durch
wenigstens ein an einem der Werkzeugelemente (5, 6) gehaltenes, entlang der Bewegungsrichtung (4) elastisch verformbares und dadurch aus einem
Ausgangszustand (A) in einen Verformungszustand (V) überführbares und in der geöffneten Stellung (G) der Werkzeugelemente (5, 6) den Ausgangszustand (A) einnehmendes Federelement (15), an welchem das zwischen den
Werkzeugelementen (5, 6) angeordnete Werkstück (3) zumindest in der geöffneten Stellung (G) abgestützt wird, wodurch in der geöffneten Stellung (G) der
Werkzeugelemente (5, 6) und in dem Ausgangszustand (A) des Federelements (15) zumindest der Fügebereich (B) des Werkstücks (3) mittels des Federelements (15) in einem Abstand (AB) zu dem einen Werkzeugelement (5) gehalten wird, wobei das Federelement (15) durch Bewegen der Werkzeugelemente (5, 6) in die geschlossene Stellung entlang der Bewegungsrichtung (4) elastisch verformt und dadurch aus dem Ausgangszustand (A) in den Verformungszustand (V) überführt wird, wodurch zumindest der Fügebereich (B) entlang der Bewegungsrichtung (4) und in Richtung des einen Werkzeugelements (5) verlagert wird, und wobei das Federelement (15) in dem Ausgangszustand (A) entlang der Bewegungsrichtung (4) relativ zu dem einen Werkzeugelement (5) bewegbar an dem einen
Werkzeugelement (5) gehalten ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Federelement (15) entlang der Bewegungsrichtung (4) relativ zu dem einen Werkzeugelement (5) zumindest translatorisch bewegt wird, während das Federelement (15) seinen Ausgangszustand (A) einnimmt und an dem einen Werkzeugelement (5) gehalten ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkstück (3) aus einem ersten Werkstoff und das Hilfsfügeelement (2) aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen zweiten Werkstoff gebildet ist.
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