| Dokumentenidentifikation |
DE102004061795A1 13.07.2006 |
| Titel |
Verfahren zum Herstellen einer Schweissverbindung zwischen zwei ineinander gesteckten Hohlprofilen |
| Anmelder |
Wilhelm Karmann GmbH, 49084 Osnabrück, DE |
| Erfinder |
Weiss, Lorenz, 49076 Osnabrück, DE;
Imhorst, Tobias, 49170 Hagen, DE;
Schulz, Robert, 49134 Wallenhorst, DE;
Exner, Markus, 49191 Belm, DE |
| DE-Anmeldedatum |
22.12.2004 |
| DE-Aktenzeichen |
102004061795 |
| Offenlegungstag |
13.07.2006 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
13.07.2006 |
| IPC-Hauptklasse |
B23K 31/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
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| IPC-Nebenklasse |
B23K 33/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE
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| Zusammenfassung |
Verfahren zum Herstellen einer Schweißverbindung zwischen zwei ineinander gesteckten Hohlprofilen, umfassend: Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Hohlprofils; Stecken des ersten Hohlprofils in eine Ausnehmung des zweiten Hohlprofils, wobei das erste Hohlprofil gegenüberliegende Flächen aufweist, die jeweils einen Anlagebereich umfassen, der zur Verbindung mit Umfangsabschnitten der Ausnehmung des zweiten Hohlprofils dient; Anordnen einer Druckeinrichtung zwischen den gegenüberliegenden Anlagebereichen; Aktivieren der Druckeinrichtung, um die gegenüberliegenden Anlagebereiche auseinander zu drücken, um mindestens abschnittsweise einen Nullspalt zwischen den Anlagebereichen des ersten Hohlprofils und Umfangsabschnitten der Ausnehmung des zweiten Hohlprofils zu erzeugen; Anhalten der Druckeinrichtung, wenn ein für eine Schweißverbindung ausreichender Nullspalt erzeugt ist, und Ausführen eines Schweiß- oder Lötvorganges entlang des Nullspaltes, um das erste Hohlprofil mit dem zweiten Hohlprofil zu verbinden.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißverbindung
zwischen zwei ineinander gesteckten Hohlprofilen und eine Druckeinrichtung zur Ausführung
des Verfahrens.
Bei der Herstellung eines Kraftfahrzeuges werden Hohlprofile vorgefertigt
und miteinander verbunden, um einen Kraftfahrzeugrahmen für das Kraftfahrzeug zu
bilden.
Bei der Herstellung bestimmter Kraftfahrzeugrahmen werden Hohlprofile
ineinander gesteckt und folgend durch einen Schweißvorgang verbunden. So wird z.
B. die A-Säule eines Kraftfahrzeugrahmens in eine Ausnehmung eines zugeordneten
Längsträgers des Kraftfahrzeugrahmens gesteckt und folgend durch einen Schweißvorgang
mit diesem verbunden, um einen Teil des Kraftfahrzeugrahmens zu bilden.
Ist die A-Säule in den Längsträger eingesteckt, so ergibt sich ein
Spalt zwischen der A-Säule und der Ausnehmung des Längsträgers, bevor der Schweißvorgang
ausgeführt wird. Die Größe des Spaltes hängt von der Positioniergenauigkeit und
den Toleranzen der Bauteile ab und kann bis zu einigen Millimetern betragen.
Für eine Vereinfachung des Schweißvorgangs wäre es wünschenswert,
wenn der Spalt so klein wie möglich wäre.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Herstellen einer
Schweißverbindung zwischen zwei ineinander gesteckten Hohlprofilen bereitzustellen,
bei dem der Spalt zwischen den ineinander gesteckten Hohlprofilen vor dem Ausführen
eines Schweißvorganges so gering wie möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum
Herstellen einer Schweißverbindung zwischen zwei ineinander gesteckten Hohlprofilen,
umfassend
- a) Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Hohlprofils,
- b) Stecken des ersten Hohlprofils in eine Ausnehmung des zweiten Hohlprofils,
wobei das erste Hohlprofil gegenüberliegende Flächen aufweist, die jeweils einen
Anlagebereich umfassen, der zur Verbindung mit Umfangsabschnitten der Ausnehmung
des zweiten Hohlprofils dient,
- c) Anordnen einer Druckeinrichtung zwischen den gegenüberliegenden Anlagebereichen,
- d) Aktivieren der Druckeinrichtung, um die gegenüberliegenden Anlagebereiche
auseinander zu drücken, um mindestens abschnittsweise einen Nullspalt zwischen den
Anlagebereichen des ersten Hohlprofils und Umfangsabschnitten der Ausnehmung des
zweiten Hohlprofils zu erzeugen,
- e) Anhalten der Druckeinrichtung, wenn ein für eine Schweißverbindung ausreichender
Nullspalt erzeugt ist, und
- f) Ausführen eines Schweiß- oder Lötvorganges entlang des Nullspaltes, um das
erste Hohlprofil mit dem zweiten Hohlprofil zu verbinden.
Unter dem Begriff Nullspalt ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung
ein Spalt zwischen den ineinander gesteckten Hohlprofilen vor dem Schweißvorgang
zu verstehen, der kleiner ist als 1 Millimeter pro Seite. Bevorzugt ist die Größe
des Spaltes kleiner als 0,3 Millimeter pro Seite. Weiter bevorzugt ist die Größe
des Spaltes kleiner als 0,1 Millimeter pro Seite und höchst bevorzugt ist die Größe
des Spaltes kleiner als 0,01 Millimeter pro Seite.
Der Begriff Nullspalt sollte jedoch nicht so verstanden werden, daß
dieser entlang des gesamten Umfangs der Ausnehmung des zweiten Hohlprofils gebildet
sein muß, obwohl dies wünschenswert sein kann. Vielmehr kann es für eine gewünschte
Festigkeit der Verbindung der beiden ineinander gesteckten Hohlprofile ausreichend
sein, wenn der Nullspalt lediglich entlang einiger Umfangsabschnitte der Ausnehmung
des zweiten Hohlprofils gebildet ist.
Vorteilhaft wird das zweite Hohlprofil nach dem Schritt a) in einer
Fügestation fixiert.
Ebenso vorteilhaft wird das erste Hohlprofil nach dem Schritt b) in
der Fügestation fixiert.
Bevorzugt werden die Hohlprofile senkrecht zueinander in der Fügestation
fixiert.
Vorteilhaft wird nach dem Schritt c) die Druckeinrichtung in der Fügestation
fixiert.
Vorteilhaft wird die Druckeinrichtung per Knopfdruck aktiviert.
Die Druckeinrichtung kann über eine Kraftsteuerung angehalten werden.
In dieser Variante wird der Druck, den die Druckeinrichtung erzeugt, um die gegenüberliegenden
Anlagebereiche auseinander zu drücken, erfaßt. Überschreitet dieser Druck einen
vorher eingestellten Druck, so wird die Druckeinrichtung angehalten.
Die Druckeinrichtung kann ferner über eine Wegsteuerung angehalten
werden. In dieser Variante wird der Druck, den die Druckeinrichtung erzeugt, um
die gegenüberliegenden Anlagebereiche auseinander zu drücken, über mechanische Komponenten
erzeugt, wobei der Verfahrweg mindestens einer Komponente proportional
zu dem Druck ist, den die Druckeinrichtung auf die Anlagebereiche ausübt. Überschreitet
der Verfahrweg einen vorher bestimmten Wert, so wird die Druckeinrichtung angehalten.
Die Druckeinrichtung kann nach dem Schritt e) oder f) deaktiviert
werden, um die Druckeinrichtung für ein Entnehmen derselben aus dem Hohlprofil vorzubereiten.
Der Begriff „Aktivieren der Druckeinrichtung" steht somit im Rahmen der vorliegenden
Erfindung für die Phase, in der die Druckeinrichtung einen Druck aufbaut, um die
Anlagebereiche auseinander zu drücken. Der Begriff „Deaktivieren der Druckeinrichtung"
steht somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung für die Phase, in der der Druck,
um die gegenüberliegenden Anlagebereiche auseinander zu drücken, abgebaut wird.
Die Druckeinrichtung kann somit vor oder nach dem Ausführen des Schweißvorganges
deaktiviert werden:
- 1. Bevorzugt wird die Druckeinrichtung angehalten, wenn ein ausreichender Nullspalt
erzeugt ist, der Schweißvorgang ausgeführt und erst dann die Druckeinrichtung deaktiviert.
Auf diese Weise ist sichergestellt, daß sich keine Rückverformung des ersten Hohlprofils
ergibt und während des Schweißvorgangs ein optimaler Nullspalt erzeugt ist. Eine
Rückverformung der Anlagebereiche des ersten Hohlprofils kann sich bspw. aufgrund
der Materialparameter oder der geometrischen Verhältnisse ergeben.
- 2. Die Druckeinrichtung kann jedoch auch vor dem Ausführen des Schweißvorganges
deaktiviert werden. Dies kann z. B. dann sinnvoll sein, wenn die Rückverformung
der Anlagebereiche des ersten Hohlprofils derart gering ist, daß sich die durch
die Rückverformung der Anlagebereiche ergebende Größe des Spaltes weiterhin für
das folgend auszuführende Schweißverfahren eignet. Dies kann ferner sinnvoll sein,
wenn die Anlagebereiche des ersten Hohlprofils schon im plastischen Bereich verformt
sind, bspw. bei einem Rohr, das dadurch hergestellt wurde, daß es über einen Dorn
gezogen worden ist, da in diesem Fall eine Rückverformung nicht stattfindet bzw.
nur gering ausfällt.
In beiden Fällen ist jedoch die Verformung durch das Ausführen des
Schweißvorganges bleibend und Toleranzen, die sich während des bisherigen Herstellungsverfahrens
ergeben haben, werden ausgeglichen.
Vorteilhaft wird der Nullspalt entlang 1/3, bevorzugt mindestens entlang
1/2, weiter bevorzugt mindestens entlang 2/3 und höchst bevorzugt mindestens entlang
4/5 einer Länge des Anlagebereiches, senkrecht zu einer Druckrichtung der Druckeinrichtung,
erzeugt.
Vorteilhaft drückt die Druckeinrichtung mindestens einen weiteren
Anlagebereich einer weiteren Fläche des ersten Hohlprofils an das zweite Hohlprofil,
um einen weiteren Nullspalt zwischen den Anlagebereichen des ersten Hohlprofils
und Umfangsabschnitten der Ausnehmung des zweiten Hohlprofils zu erzeugen.
Bevorzugt drückt die Druckeinrichtung zwei weitere Anlagebereiche
des ersten Hohlprofils, von denen jeder auf einer weiteren Fläche des ersten Hohlprofils
gebildet ist, an Umfangsabschnitte der Ausnehmung des zweiten Hohlprofils, um zwei
weitere Nullspalte zwischen Anlagebereichen des ersten Hohlprofils und Umfangsabschnitten
der Ausnehmung des zweiten Hohlprofils zu erzeugen.
Weiter bevorzugt sind in diesem Fall die beiden weiteren Anlagebereiche
auf gegenüberliegenden Flächen des ersten Hohlprofils gebildet.
Bevorzugt wird in Schritt f) ein Laserschweißverfahren ausgeführt.
Ein Laserschweißverfahren wird wegen der geringeren Wärmeeinleitung und daraus resultierenden,
geringen Korrosion bevorzugt. Für ein Laserschweißverfahren ohne Zusatzdraht ist
es bspw. ausreichend, wenn der Nullspalt kleiner als 0,3 mm pro Seite ist. Ferner
können andere Schweißverfahren verwendet werden, insbesondere Schutzgasschweißverfahren,
wie z. B. ein Mag-Schweißverfahren und ein Mig-Schweißverfahren. Insbesondere werden
Schweißverfahren bevorzugt, die ohne Zuführen eines Zusatzdrahtes auskommen. Alternativ
kann ein Lötverfahren verwendet werden, insbesondere ein Schutzgas-Lötverfahren,
wie z. B. ein MIG-Lötverfahren.
Die Hohlprofile können in einem Roll- oder Walzverfahren vorgefertigt
werden. Alternativ können die Hohlprofile in einem Innenhochdruckumformverfahren
(IHU-Verfahren) vorgefertigt werden. Bevorzugt werden geschlossene Hohlprofile verwendet.
Bevorzugt werden die Hohlprofile mit einem rechteckigen Querschnitt
vorgefertigt.
Vorteilhaft wird ein Druck, den die Druckeinrichtung im Schritt d)
erzeugt, um die gegenüberliegenden Anlagebereiche auseinander zu drücken, hydraulisch
oder pneumatisch oder durch einen Roboterarm oder durch einen Stellmotor erzeugt.
Zwei auf diese Weise verbundenen Hohlprofile können als Rahmenstruktur
oder Rahmenteil für einen Kraftfahrzeugrahmen eines Kraftfahrzeuges verwendet werden.
Als Druckeinrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
eignet sich insbesondere eine Druckeinrichtung mit einem Gehäuse, wobei
in dem Gehäuse ein Spreizkeil und mindestens zwei Pressbacken verschieblich angeordnet
sind, der Spreizkeil Seitenflächen umfaßt, die jeweils mit einer Pressbacke derart
zusammenwirken, daß eine Bewegung des Spreizkeils entlang einer Pressrichtung eine
Bewegung der Pressbacken hervorruft, bei der sich die Pressbacken voneinander entfernen,
und eine den Pressbacken zugeordnete Rückholeinrichtung bei einer Bewegung des Spreizkeils
entlang einer Löserichtung eine Bewegung der Pressbacken hervorruft, bei der sich
die Pressbacken aufeinander zu bewegen.
Bevorzugt verläuft die Pressrichtung entgegengesetzt zur Löserichtung,
insbesondere zeigt die Pressrichtung bevorzugt aus dem Gehäuse heraus und die Löserichtung
in das Gehäuse hinein.
Bevorzugt umfaßt das Gehäuse einen Befestigungsbereich für eine Befestigung
des Gehäuses an der Fügestation.
Bevorzugt sind die Seitenflächen des Spreizkeils zum Zusammenwirken
mit den Pressbacken durch Seitenflächen eines Pyramidenstumpfes gebildet.
Bevorzugt weist der Pyramidenstumpf eine quadratische Grundfläche
auf.
Die Druckeinrichtung kann zwei Pressbacken aufweisen, die jeweils
mit einer Seitenfläche des Pyramidenstumpfes zusammenwirken.
Die Druckeinrichtung kann vier Pressbacken aufweisen, die jeweils
mit einer Seitenfläche des Pyramidenstumpfes zusammenwirken.
Der Pyramidenstumpf kann eine drei-, fünf-, sechs- oder mehreckige
Grundfläche aufweisen, wobei regelmäßige Grundflächen bevorzugt sind.
Bevorzugt umfaßt die Rückholeinrichtung mindestens eine Rückholfeder,
die die Pressbacken aufeinander zu bewegt, wenn der Spreizkeil entlang der Löserichtung
bewegt wird.
Alternativ oder zusätzlich kann die Rückholeinrichtung längliche Vorsprünge
umfassen, die jeweils an Seitenflächen des Spreizkeils gebildet sind, die mit den
Pressbacken zusammenwirken, und die in eine entsprechende Ausnehmung der Pressbacken
greifen, sodaß der Spreizkeil über die Vorsprünge mit den Pressbacken zusammenwirkt.
Der Spreizkeil und/oder die Pressbacken können in dem Gehäuse mittels
Gleitlager verschieblich angeordnet sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine seitliche Querschnittsansicht
einer Druckeinrichtung, die zwischen Anlagebereichen eines ersten Hohlprofils angeordnet
ist, wobei das erste Hohlprofil in ein zweites Hohlprofil gesteckt ist;
2 eine Draufsicht auf die Anordnung der
1;
3 eine seitliche Querschnittsansicht
ähnlich zu der der 1, wobei eine Variante der Druckeinrichtung
gezeigt ist und
4 eine Draufsicht der Anordnung der
3.
Folgend wird unter Bezug auf die 1 und
2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens beschrieben:
Ein erstes Hohlprofil 3 wird in einer Ausnehmung 7 eines zweiten
Hohlprofils 5 gesteckt, das an einer Fügestation 19 befestigt
ist, wobei die Befestigung selbst nicht dargestellt ist. Anschließend wird das erste
Hohlprofil 3 an der Fügestation 19 befestigt. Die beiden Hohlprofile
3, 5 sollen über eine Schweißverbindung miteinander verbunden
werden, um ein Rahmenteil 1 eines Kraftfahrzeugrahmens eines Kraftfahrzeuges
zu bilden.
Folgend wird eine Druckeinrichtung 13 in das erste Hohlprofil
3 eingebracht, um Anlagebereiche 11 auf gegenüberliegenden Flächen
9 des ersten Hohlprofils 3 an die Ausnehmung 7 des zweiten
Hohlprofils 5 heran zudrücken, um einen Nullspalt 15 zwischen
dem ersten Hohlprofil 3 und dem zweiten Hohlprofil 5 zu erzeugen,
um das Herstellen einer Schweißverbindung zwischen dem ersten Hohlprofil
3 und dem zweiten Hohlprofil 5 zu vereinfachen.
Die Druckeinrichtung 13 umfaßt ein Gehäuse 25, in
dem ein Spreizkeil 27 und zwei Pressbacken 29 verschieblich geführt
sind. Vorliegend sind die Pressbacken 29 über Gleitlager 51 verschieblich
in dem Gehäuse 25 geführt. Der Spreizkeil 27 weist vorliegend
keine besondere Lagerung in dem Gehäuse 25 auf, kann jedoch alternativ
über Gleitlager in diesem verschieblich geführt sein.
Die Druckeinrichtung 13 umfaßt einen Befestigungsbereich
39, mittels dessen die Druckeinrichtung 13 folgend in einer Halteeinrichtung
23 der Fügestation 19 fixiert wird. Die Halteeinrichtung
23 und die Befestigungsbereiche 39 sind derart aufeinander abgestimmt,
daß die Pressbacken 29 der Druckeinrichtung 13 auf Höhe der Ausnehmung
7 des zweiten Hohlprofils 5, in der in
1 gezeigten Stellung, befestigt werden.
Folgend wird die Druckeinrichtung 13 aktiviert, indem der
Spreizkeil 27 entlang einer Pressrichtung 33 mit Hilfe eines nicht
dargestellten Stellmotors aus dem Gehäuse 25 gezogen wird. Durch diese
Bewegung wirkt eine Kraft F entlang einer Druckrichtung 21 auf die Pressbacken
29, die eine Verschiebung der Pressbacken 29 dadurch hervorruft,
daß gegenüberliegende Seitenflächen 31 eines Pyramidenstumpfes
41 auf die Pressbacken 29 der Druckeinrichtung 13 wirken,
wodurch die gegenüberliegenden Anlagebereiche 11 auseinander gedrückt werden.
Über eine nicht dargestellte Wegsteuerung wird der Verfahrweg erfaßt,
den der Stellmotor 13 den Spreizkeil 27 aus dem Gehäuse
25 herauszieht. Überschreitet der Verfahrweg einen vorbestimmten Wert,
so wird der Stellmotor angehalten. Der vorbestimmte Wert ist variabel und so einzustellen,
daß die Druckeinrichtung erst dann angehalten wird, wenn der Nullspalt
15 eine Größe aufweist, die für den folgend auszuführenden Schweißvorgang
ausreicht.
Hat der Stellmotor den Spreizkeil 27 bis zu dem vorbestimmten
Verfahrweg aus dem Gehäuse 25 gezogen, sodaß ein ausreichender Nullspalt
15 gebildet ist, so wird die Druckeinrichtung 13 angehalten und
ein Schweißvorgang entlang des Nullspaltes 15 ausgeführt, um das erste
Hohlprofi 3 mit dem zweiten Hohlprofil 5 zu verbinden.
Vorliegend ist der Verfahrweg des Spreizkeils 27 so eingestellt,
daß der Nullspalt kleiner als 0,3 Millimeter ist, sodaß die beiden Hohlprofile
3, 5 über ein Laserschweißverfahren ohne Zusatzdraht miteinander
verbunden werden können.
Der Nullspalt 15 wird vorliegend nicht entlang des gesamten
Umfanges der Ausnehmung 7 des zweiten Hohlprofils 5 gebildet,
sondern lediglich entlang Umfangsabschnitten 17 der Ausnehmung
7 des zweiten Hohlprofils 5.
Folgend wird die Druckeinrichtung 13 deaktiviert, d. h. zurück
in die Ausgangslage überführt. Dies geschieht vorliegend dadurch, daß der Spreizkeil
27 von dem Stellmotor entlang einer Löserichtung 37 bewegt wird.
Um die Pressbacken 29 während des Deaktivierens gleichzeitig
aufeinander zu zubewegen, weist die Druckeinrichtung 13 eine Rückholeinrichtung
35 auf. Die Rückholeinrichtung 35 umfaßt zwei längliche Vorsprünge
47, von denen jeweils einer auf einer der gegenüberliegenden Seitenflächen
31 des Pyramidenstumpfes 41 gebildet ist, und ferner zwei Ausnehmungen
49, die in den Pressbacken 29 gebildet sind und in denen jeweils
ein länglicher Vorsprung 47 verschieblich geführt ist. Vorliegend weisen
der längliche Vorsprung 47 und die Ausnehmung 49 die Form eines
Dreiecks auf.
Dadurch, daß die Bewegung des Spreizkeils 27 mit den Pressbacken
29 gekoppelt ist, über den länglichen Vorsprung 47 und die Ausnehmung
49, werden die Pressbacken 29 aufeinander zubewegt, wenn der Spreizkeil
27 entlang der Löserichtung 37 bewegt wird.
Der Stellmotor verfährt den Spreizkeil 27 während des Deaktivierens
der Druckeinrichtung 13 den gleichen Verfahrweg zurück, um den er den Spreizkeil
27 aus dem Gehäuse 25 gezogen hat.
Anschließend wird die Druckeinrichtung 13 von der Halteeinrichtung
23 gelöst und entlang der Pressrichtung 33 um eine in
1 vertikale Höhe des zweiten Hohlprofils
5 verschoben, sodaß die Pressbacken 29 zwischen den in
1 unten dargestellten Anlagebereichen 11 zur
Anlage kommen. In dieser Stellung wird die Druckeinrichtung 13 mit Hilfe
einer nicht dargestellten Halteeinrichtung 23 fixiert und das bisher dargestellte
Verfahren wiederholt sich, um auch an dieser Stelle einen Nullspalt 15
und eine Schweißverbindung zwischen dem ersten Hohlprofil 3 und dem zweiten
Hohlprofil 5 zu erzeugen.
Anschließend wird die Druckeinrichtung 13 vollständig aus
dem ersten Hohlprofil 3 entfernt.
Das Rahmenteil 1 kann folgend einer Tauchlackierung zugeführt
werden, wobei ein Korrosionsschutz und/oder eine Grundierung durch einen Durchlaß
53 in dem ersten Hohlprofil auch in einen Innenraum des zweiten Hohlprofils
5 gelangen kann.
Unter Bezug auf die 3 und 4
wird folgend ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel
der 3 und 4
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel der 1
und 2 durch die Gestaltung der Druckeinrichtung,
weshalb folgend nur die Änderungen in der Gestaltung der Druckeinrichtung
13 beschrieben werden sollen.
Die Druckeinrichtung 13 umfaßt folgend vier Pressbacken
29, die jeweils an einer Seitenfläche 31 eines Pyramidenstumpfes
41 anliegen. Der Pyramidenstumpf 41 weist eine Grundfläche
43 auf, die vorliegend quadratisch ist.
Anstelle eines länglichen Vorsprunges 47 und einer Ausnehmung
49 umfaßt die Rückholeinrichtung 35 des zweiten Ausführungsbeispiels
zwei Rückholfedern 45, die derart angeordnet sind, daß jede Rückholfeder
45 gegenüberliegende Pressbacken 29 miteinander verbindet.
Wird der Spreizkeil 27 aus dem Gehäuse 25 herausgezogen,
so werden die Pressbacken 29 durch die Seitenflächen 31 des Pyramidenstumpfes
41 auseinander gedrückt. Wird der Spreizkeil 27 wieder in das
Gehäuse 25 geschoben, so bewegen sich die Pressbacken 29 aufgrund
der Federkraft der Rückholfedern 45 wieder aufeinander zu.
Anstelle eines Stellmotors und einer Halteeinrichtung 23
wird die Druckeinrichtung 13 im zweiten Ausführungsbeispiel über einen
Roboterarm in das erste Hohlprofil 3 eingeführt und über den Roboterarm
auch während der Aktivierung der Druckeinrichtung 13 in Position gehalten.
Ferner umfaßt der Roboterarm eine pneumatisch angetriebene Verschiebeeinrichtung,
die den Spreizkeil 27 in der Druckeinrichtung 13 verschieben kann,
d. h. entlang der Löse- und Pressrichtung bewegen kann.
Da die Druckeinrichtung 13 an dem Roboterarm fixiert ist,
und bevorzugt integral mit diesem gebildet ist, entfällt in dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Befestigungsbereich 39 für die Druckeinrichtung.
Anstelle einer Wegsteuerung weist der Roboterarm 13 eine
Kraftsteuerung auf, sodaß die Druckeinrichtung 13 angehalten wird, wenn
eine Kraft zum Herausziehen des Spreizkeils 27 aus dem Gehäuse
25 einen vorbestimmten Kraftwert übersteigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde bisher lediglich in Verbindung
mit der Druckeinrichtung 13 beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren
kann jedoch mit einer beliebigen Druckeinrichtung ausgeführt werden, die geeignet
ist, den Nullspalt 15 zu erzeugen. Die Druckeinrichtung 13 kann
bspw. durch ein kissenartiges oder ringförmiges Volumen gebildet sein, das hydraulisch
oder pneumatisch gefüllt und entleert werden kann, und das auf Höhe der Pressbacken
angeordnet werden kann, um die Anlagebereiche 11 auseinander zu drücken.
Bevorzugt weist eine derartige Druckeinrichtung eine thermische Isolation auf, bspw.
aus Keramik, um die Druckeinrichtung vor Wärme zu schützen, die beim Schweißen entsteht.
1- Rahmenteil
3- erstes Hohlprofil
5- zweites Hohlprofil
7- Ausnehmung des zweiten Hohlprofils
9- Fläche des ersten Hohlprofils
11- Anlagebereich
13- Druckeinrichtung
15- Nullspalt
17- Umfangsabschnitt der Ausnehmung des zweiten Hohlprofils
19- Fügestation
21- Druckrichtung (einer Pressbacke)
23- Halteeinrichtung der Fügestation (für die Druckeinrich
- tung)
25- Gehäuse
27- Spreizkeil
29- Pressbacke
31- Seitenfläche des Spreizkeils
33- Pressrichtung
35- Rückholeinrichtung
37- Löserichtung
39- Befestigungsbereich der Druckeinrichtung
41- Pyramidenstumpf
43- Grundfläche des Pyramidenstumpfes
45- Rückholfeder
47- länglicher Vorsprung
49- Ausnehmung der Pressbacke
51- Gleitlager
53- Durchlaß (für Tauchlackierung)
F- Kraft
|
| Anspruch[de] |
- Verfahren zum Herstellen einer Schweißverbindung zwischen zwei ineinander
gesteckten Hohlprofilen (3, 5), umfassend:
a) Bereitstellen eines ersten (3) und eines zweiten (5) Hohlprofils,
b) Stecken des ersten Hohlprofils (3) in eine Ausnehmung (7) des
zweiten Hohlprofils (5), wobei das erste Hohlprofil (3) gegenüberliegende
Flächen (9) aufweist, die jeweils einen Anlagebereich (11) umfassen,
der zur Verbindung mit Umfangsabschnitten (17) der Ausnehmung (7)
des zweiten Hohlprofils (5) dient,
c) Anordnen einer Druckeinrichtung (13) zwischen den gegenüberliegenden
Anlagebereichen (11),
d) Aktivieren der Druckeinrichtung (13), um die gegenüberliegenden Anlagebereiche
(11) auseinander zu drücken, um mindestens abschnittsweise einen Nullspalt
(15) zwischen den Anlagebereichen (11) des ersten Hohlprofils
(3) und Umfangsabschnitten (17) der Ausnehmung (7) des
zweiten Hohlprofils (5) zu erzeugen,
e) Anhalten der Druckeinrichtung (13), wenn ein für eine Schweißverbindung
ausreichender Nullspalt (15) erzeugt ist, und
f) Ausführen eines Schweiß- oder Lötvorganges entlang des Nullspaltes (15),
um das erste Hohlprofil (3) mit dem zweiten Hohlprofil (5) zu
verbinden.
- Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, nach dem Schritt a), ein
Fixieren des zweiten Hohlprofils (5) in einer Fügestation (19).
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend, nach dem Schritt
b), ein Fixieren des ersten Hohlprofils (3) in der Fügestation (19).
- Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlprofile (3, 5) senkrecht zueinander in der Fügestation
(19) fixiert werden.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend,
nach dem Schritt c), ein Fixieren der Druckeinrichtung (13) in der Fügestation
(19).
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckeinrichtung (13) per Knopfdruck aktiviert wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckeinrichtung (13) über eine Kraftsteuerung angehalten wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckeinrichtung (13) über eine Wegsteuerung angehalten wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend,
nach dem Schritt e) oder f), ein Deaktivieren der Druckeinrichtung (13),
um die Druckeinrichtung (13) für ein Entnehmen derselben aus dem Hohlprofil
(3, 5) vorzubereiten.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Nullspalt (15) mindestens entlang 2/3 einer Länge des Anlagebereiches
(11), senkrecht zu einer Druckrichtung (21) der Druckeinrichtung
(13), erzeugt wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckeinrichtung (13) mindestens einen weiteren Anlagebereich (11)
einer weiteren Fläche (9) des ersten Hohlprofils (3) an das zweite
Hohlprofil (5) drückt, um einen weiteren Nullspalt (15) zwischen
den Anlagebereichen (11) des ersten Hohlprofils (3) und Umfangsabschnitten
(17) der Ausnehmung (7) des zweiten Hohlprofils (5) zu
erzeugen.
- Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinrichtung
(13) zwei weitere Anlagebereiche (11) des ersten Hohlprofils (3),
von denen jeder auf einer weiteren Fläche (9) des ersten Hohlprofils (3)
gebildet ist, an Umfangsabschnitte (17) der Ausnehmung (7) des
zweiten Hohlprofils (5) drückt, um zwei weitere Nullspalte (15)
zwischen Anlagebereichen (11) des ersten Hohlprofils (3) und Umfangsabschnitten
(17) der Ausnehmung (7) des zweiten Hohlprofils (5) zu
erzeugen.
- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
weiteren Anlagebereiche (11) auf gegenüberliegenden Flächen (9)
des ersten Hohlprofils (3) gebildet sind.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß im Schritt f) ein Laserschweißverfahren ausgeführt wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlprofile (3, 5) in einem IHU- oder Roll- oder Walzverfahren
vorgefertigt werden.
- Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlprofile
(3, 5) mit einem rechteckigen Querschnitt vorgefertigt werden.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Druck, den die Druckeinrichtung (13) im Schritt d) erzeugt, um
die gegenüberliegenden Anlagebereiche (11) auseinander zu drücken, hydraulisch
oder pneumatisch oder durch einen Roboterarm oder durch einen Stellmotor erzeugt
wird.
- Rahmenstruktur oder Rahmenteil (1) für einen Kraftfahrzeugrahmen
eines Kraftfahrzeuges mit zwei Hohlprofilen (3, 5), die durch
ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 miteinander verbunden sind.
- Kraftfahrzeug mit einer Rahmenstruktur oder einem Rahmenteil (1)
nach Anspruch 18.
- Druckeinrichtung (13) zur Ausführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 19 mit einem Gehäuse (25), wobei in dem Gehäuse
(25) ein Spreizkeil (27) und mindestens zwei Pressbacken (29)
verschieblich angeordnet sind, der Spreizkeil (27) Seitenflächen (31)
umfaßt, die jeweils mit einer Pressbacke (29) derart zusammenwirken, daß
eine Bewegung des Spreizkeils (27) entlang einer Pressrichtung (33)
eine Bewegung der Pressbacken (29) hervorruft, bei der sich die Pressbacken
(29) voneinander entfernen, und eine den Pressbacken (29) zugeordnete
Rückholeinrichtung (35) bei einer Bewegung des Spreizkeils (27)
entlang einer Löserichtung (37) eine Bewegung der Pressbacken (29)
hervorruft, bei der sich die Pressbacken (29) aufeinander zu bewegen.
- Druckeinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pressrichtung (33) entgegengesetzt zur Löserichtung (37) verläuft,
insbesondere die Pressrichtung (33) aus dem Gehäuse (25) heraus
zeigt und die Löserichtung (37) in das Gehäuse zeigt.
- Druckeinrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (25) einen Befestigungsbereich (39) für eine Befestigung
des Gehäuses (25) an der Fügestation (19) umfaßt.
- Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenflächen (31) des Spreizkeils (27)
zum Zusammenwirken mit den Pressbacken (29) durch Seitenflächen eines Pyramidenstumpfes
(41) gebildet sind.
- Druckeinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der
Pyramidenstumpf (41) eine quadratische Grundfläche (43) aufweist.
- Druckeinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß diese
zwei Pressbacken (29) aufweist, die jeweils mit einer Seitenfläche des
Pyramidenstumpfes (41) zusammenwirken.
- Druckeinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß diese
vier Pressbacken (29) aufweist, die jeweils mit einer Seitenfläche des
Pyramidenstumpfes (41) zusammenwirken.
- Druckeinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der
Pyramidenstumpf (41) eine drei-, fünf-, sechs- oder mehreckige, regelmäßige
Grundfläche (43) aufweist.
- Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückholeinrichtung (35) mindestens eine Rückholfeder (45)
umfaßt, die die Pressbacken (29) aufeinander zu bewegt, wenn der Spreizkeil
(27) entlang der Löserichtung (37) bewegt wird.
- Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückholeinrichtung (35) längliche Vorsprünge (47) umfaßt,
die jeweils an Seitenflächen (31) des Spreizkeils (27) gebildet
sind, die mit den Pressbacken (29) zusammenwirken, und die in eine entsprechende
Ausnehmung (49) der Pressbacken (29) greifen, so daß der Spreizkeil
(27) über die Vorsprünge (47) mit den Preßbacken (29)
zusammenwirkt.
- Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spreizkeil (27) und/oder die Pressbacken (29) in dem Gehäuse
(25) mittels Gleitlager (51) verschieblich angeordnet sind.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen
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Patent Zeichnungen (PDF)
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