DE3822377C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und geht aus von der gattungsbildenden DE 32 10 956 A1.

Bei einem Verbindungsverfahren mit einer derartigen Vorrichtung werden die beiden Bleche durch den Stempel derart fließverformt, daß sie unter Einwirkung der Matrize eine formschlüssige Verbindung bilden. Dieses Verfahren ist bei entsprechender Ausarbeitung der relevanten Abmessungen und Kräfte dabei nicht nur geeignet, zwei Bleche dauerhaft miteinander zu verbinden, sondern kann darüber hinaus in deutlich vereinfachter Form anstelle des sog. Heftens von beispielsweise Karosserieblechen zur Anwendung kommen. Geheftet werden die Karosseriebleche dabei durch Punktschweißung vor dem eigentlichen Verschweißungsvorgang. Zur Erzielung einer lagegenauen Zuordnung der miteinander zu verbindenden Blechteile sowie einer sicheren Heftverbindung werden die beiden Blechteile zunächst miteinander verspannt. Hierzu ist die Vorrichtung mit einem Niederhalter versehen, welcher während des Heftvorganges die Blechteile gegeneinander preßt.

Wenngleich die bekannte Vorrichtung einen äußerst funktionalen und einfachen Aufbau zeigt, so sind doch Verbesserungen wünschenswert, da sich mit der gezeigten Ausführungsform nicht beliebige Blechteile miteinander verbinden lassen. Sowohl die möglichen Verschiebewege des Stempels sowie des Niederhalters, als auch die Höhe der für die Fließverformung aufzubringenden Kräfte sind bei der bekannten Vorrichtung durch die Abmessungen der Hydraulikstempel und die möglichen Höchstdrücke der Hydraulikflüssigkeit begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, an einer Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs genannten Art Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer bei gesteigerter Funktionalität größere Umformkräfte möglich sind, so daß auch dickere Blechteile miteinander verbunden werden können. Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.

Fällt die Schwenkachse des als Schwenkhebel ausgebildeten Betätigungsorganes mit der Schwenkachse des ebenfalls schwenkbaren Niederhalters zusammen, so wird bereits bei geringer Wegstrecke beispielsweise eines am Schwenkhebel angreifenden Betätigungszylinders genügend Freiraum geschaffen, um die zu verbindenden Blechteile in die erfindungsgemäße Vorrichtung einzulegen. Auch ermöglicht die gemeinsame Schwenkachse eine einfache, montagefreundliche Konstruktion und gewährleistet daneben einen kräftemäßig optimierten Relativbewegungsablauf zwischen Betätigungsorgan und Niederhalter, so daß eine derart gestaltete Vorrichtung die Aufnahme hoher Reaktionskräfte erlaubt.

Die Merkmale des Anspruchs 2 bieten eine gesteigerte Zugänglichkeit, um die den jeweiligen Anforderungen entsprechenden Stempel in die erfindungsgemäße Vorrichtung einsetzen zu können. Der dritte Anspruch hingegen gibt an, wie der Niederhalter auf sichere Weise als Abstreifer bei der Rückbewegung des Stempels wirken kann. Während bei der aus der DE 32 10 956 A1 bekannten Vorrichtung sich diese Abstreiferfunktion allein aus den sich einstellenden Spannkräften der Federelemente ergibt, kann mit der im Anspruch 3 beschriebenen Gestaltung die Federkraft stets ausreichend hoch gewählt werden, da das Abheben des Niederhalters durch den am Absatz des Führungsstiftes anliegenden Arm des Kniehebels sichergestellt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Gezeigt ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei sich der Niederhalter in einer die Blechteile ver­ spannenden Position befindet, der vom Niederhalter verdeckte und daher gestrichelt dargestellte Stempel jedoch noch nicht auf der Blechoberfläche aufliegt.

Zwei bruchstückhaft gezeigte Blechteile 1 a, 1 b werden durch Fließverformung formschlüssig miteinander ver­ bunden, indem ein Stempel 2 in eine in einer Auflage 3 für die Blechteile 1 angeordnete Matrize bewegt wird und dabei die von den Blechteilen 1 a; 1 b gebildete Ebene durch­ dringt. Für die Bewegung des Stempels 2 ist ein um einen die Achse 6 bildenden Achsbolzen drehbar gelagerter Schwenkhebel 8 vorgesehen, welcher mittels eines Koppelgliedes 10 sowie eines daran angelenkten und gemäß Pfeilrichtung 11 verschiebbaren Pneumatikzylinders 12 in Bewegung ver­ setzt wird. Die Auflage 3, das Koppelglied 10, der Pneuma­ tikzylinder 12, sowie ein Aufnahmeelement 13 für den die Achse 6 bildenden Achsbolzen sind dabei in einem in seiner Gesamtheit mit 15 bezeichneten Gehäuse untergebracht.

Um die beiden Blechteile 1 a, 1 b sicher und insbesondere lagegenau miteinander verbinden zu können, ist es erforderlich, eine Vorrichtung vorzusehen, mit Hilfe derer die beiden Blechteile 1 a, 1 b miteinander verspannt werden können. Dafür ist ein ebenfalls gegen die Auflage 3 wirkender Niederhalter 14 nahe dem Stempel 2 vorge­ sehen, wobei vorteilhafterweise auch der Niederhalter 14 von dem als Schwenkhebel 8 ausgebildeten Betätigungsorgan des Stempels 2 bewegt bzw. gespannt wird. Der Nieder­ halter 14, welcher ebenfalls um die Achse 6 schwenkbar gelagert ist, ist räumlich vor dem Stempel 2 sowie Bereichen des Schwenkhebels 8 angeordnet, weshalb letztere teilweise gestrichelt dargestellt sind. Die Kraftüber­ tragung zwischen dem freien Arm 16 des Schwenkhebels 8 sowie dem Gegenarm 18 des Niederhalters 14 erfolgt mittels einer Druckfeder 20 z. B. in Form eines Tellerfederpaketes. Zur Führung dieses Tellerfeder­ paketes, anstelle dessen ebensogut beispielsweise eine Schraubenfeder oder eine Zylinder-Kolben-Einheit vor­ gesehen sein kann, ist ein am Gegenarm 18 befestigter Führungsstift 22 vorgesehen, welcher den freien Arm 16 des Schwenkhebels 8 durchdringt und einen Absatz 24 auf­ weist, welcher einen Anschlag für diesen freien Arm 16 darstellt. Mit Hilfe dieses Anschlages wird bei Bewegung des Pneumatikzylinders 12 gegen Pfeilrichtung 11 nicht nur der Stempel 2, sondern auch der Niederhalter 14 von der Auflage 3 bzw. den Blechteilen 1 abgehoben.

Ausgehend von jenem abgehobenen Zustand wird im folgen­ den der Bewegungsablauf beim Verbinden zweier Blechteile beschrieben. Nachdem die beiden Blechteile 1 a, 1 b auf die Auflage 3 lagegenau aufgelegt wurden, wird der Pneumatikzylinder 12 in Pfeilrichtung 11 in Bewegung versetzt. Dadurch schwenkt der Schwenkhebel 8 um seine Achse 6 gemäß Pfeilrichtung 25 und nimmt bei dieser Schwenkbewegung aufgrund der Vorspannung der Druckfeder (Tellerfederpaket) 20 den ebenfalls um die Achse 6 schwenkbaren Niederhalter 14 mit. Letzterer kommt bereits vor dem Stempel 2 mit dem obenliegenden Blechteil 1 a in Berührung und verspannt aufgrund der weiteren Bewegung des Schwenkhebels 8 gemäß Pfeilrichtung 25 die beiden Blechteile 1 a; 1 b gegeneinander. Erst im weiteren Bewegungsablauf, welcher durch die Druckfeder 20 keineswegs behindert wird, sondern wobei lediglich die Spannkraft zwischen Niederhalter 14, den Blechteilen 1 a; 1 b, sowie der Auflage 3 weiter erhöht wird, gelangt schließlich auch der Stempel 2 in die von den Blechteilen 1 a; 1 b gebildete Ebene, durchdringt diese Ebene bis zu seinem Anschlag in der Matrize 4 und stellt somit die durch Fließverformung gebildete formschlüssige Verbindung der beiden Blechteile 1 a; 1 b her.

Anschließend wird der Pneumatikzylinder 12 gegen Pfeil­ richtung 11 zurückbewegt. Hierbei wird aufgrund der hohen Vorspannkräfte der Druckfeder 20 zunächst der Stempel 2 von den Blechteilen 1 a; 1 b abgehoben, der Niederhalter 14 bleibt zu Beginn dieses Bewegungsab­ laufes weiterhin gegen die Auflage 3 gepreßt und wirkt somit als Abstreifer der nunmehr miteinander verbundenen Blechteile 1 a; 1 b vom Stempel 2. Erst nach weiterer Ver­ schwenkung des Schwenkhebels 8 gegen Pfeilrichtung 25 kommt der freie Arm 16 am Absatz 24 des Führungsstiftes 22 zum Anschlag, so daß nunmehr auch der Niederhalter 14 von den Blechteilen 1 a; 1 b bzw. der Auflage 3 abgehoben wird.

Insgesamt zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung durch höchste Funktionalität bei vertretbarem konstruktiven Aufwand aus. Indem das Verspannen sowie das Verbinden der beiden Blechteile quasi in einem einzigen Arbeits­ gang erfolgt, kann der Fertigungsablauf deutlich be­ schleunigt werden. Einsetzbar ist diese Vorrichtung zu vielfältigen Gelegenheiten, insbesondere bietet sie sich jedoch an, um Blechteile von Fahrzeugkarosserien vor dem endgültigen Verschweißen miteinander zu verheften. Sollten dabei die Heftpunkte bei der Weiterverwendung der gehefteten Bleche störend wirken, können diese Heftpunkte beim endgültigen Verschweißen der Blechteile durch Aufbringen eines Schweißpunktes geglättet werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Verbinden zumindest zweier aufeinanderliegender Blechteile (1 a, 1 b) mit einem mittels eines insbesondere durch eine Kolben-Zylindereinheit (12) angetriebenen Betätigungsorganes gegen eine in einer Auflage (3) angeordnete Matrize bewegbaren Stempel (2), welcher hierbei durch Fließverformung der dazwischenliegenden Blechteile deren formschlüssige Verbindung herstellt, wobei ein gegen die Auflage (3) gerichteter Niederhalter (14), welcher sich unter Zwischenschaltung eines Kraftspeicherelementes (20) am Betätigungsorgan abstützt, die Blechteile zeitlich vor Einwirkung des Stempels gegeneinander verspannt, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan als Schwenkhebel (8) ausgebildet ist, dessen Schwenkachse (6) mit der Schwenkachse des ebenfalls schwenkbaren Niederhalters (14) zusammenfällt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (2) und der Niederhalter (14) nebeneinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem Schwenkhebel (8) und dem Niederhalter (14) angeordnete Kraftspeicherelement als Druckfeder (20) ausgebildet ist und mittels eines am Niederhalter (14) befestigten Führungsstiftes (22) geführt ist.