DE102012213651B3 - Haltevorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Haltevorrichtung - Google Patents

Haltevorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Haltevorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Haltevorrichtung (1) zur form- und/oder kraftschlüssigen Anordnung zweier stoffschlüssig zu verbindender Bauelemente (2, 3) für einen anschließenden Schweißvorgang. Erfindungsgemäß umfasst die Haltevorrichtung (1) einen um eine Schwenkachse (5) schwenkbaren Deckel (4), an welchem unterseitig in Richtung der zu verbindenden Bauelemente (2, 3) weisend eine Silikonschicht (8) angeordnet ist, und eine Druckplatte (6), welche mittels zumindest eines Zylinders (7) in Richtung des Deckels (4) bewegbar ist und derart die zwischen Deckel (4) und Druckplatte (6) übereinander angeordneten zu verbindenden Bauelemente (2, 3) gegen die Silikonschicht (8) presst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Haltevorrichtung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Haltevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
  • Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche unterschiedliche Haltevorrichtungen zur form- und/oder kraftschlüssigen Anordnung zweier stoffschlüssig zu verbindender Bauelemente für einen anschließenden Schweißvorgang bekannt. Dabei wirkt eine Mehrzahl von hydraulischen oder pneumatischen Zylindern oberseitig auf eines der zu verbindenden Bauelemente ein und presst die Bauelemente derart aneinander.
  • Aus der DE 16 27 558 A ist eine Vorrichtung zum Einspannen von Blechen, insbesondere Bändern in Bandschweißmaschinen bekannt, wobei die Bleche zwischen Spannbackenpaaren eingeklemmt sind, wobei mindestens ein Spannbacken jedes Spannbackenpaares über seine Breite unterteilt ausgebildet ist und dass die einzelnen Spannbackenteile gegeneinander begrenzt beweglich sind.
  • Die DE 201 06 367 U1 beschreibt ein Spannmodul zum Spannen von Werkstücken oder sonstigen Gegenständen, mit einem starren Grundkörper und einen durch Fluidbeaufschlagung relativ zum Grundkörper ausfahrbaren Spannkörper, die über einen einen Fluidbeaufschlagungsraum begrenzenden, ringartig in sich geschlossenen Membrankörper miteinander verbunden sind, der bei eingefahrenem Spannkörper zumindest teilweise in einer Aufnahmevertiefung des Grundkörpers angeordnet ist und beim Ausfahren des Spannkörpers weiter aus der Aufnahmevertiefung heraustritt, wobei eine koaxial zum Membrankörper angeordnete, relativ zu diesem und zum Grundkörper verlagerbare Stützmanschette, die bei eingefahrenem Spannkörper in der Aufnahmevertiefung vor dem Membrankörper liegt und beim Ausfahren des Spannkörpers von dem sich mitbewegenden Membrankörper ausgeschoben wird, so dass sie den der Aufnahmevertiefung außen vorgelagerten Membran-Längsabschnitt umschließt.
  • Aus der DE 36 35 359 A1 ist ein Spannelement mit einem Grundkörper und mit einem daran angeordneten Spannteil. Das Spannteil ist eine flexible Spannmembran, die mit dem Grundkörper einen nach außen hin abgedichteten, mit mindestens einem Steuerkanal in Verbindung stehenden Pneumatikraum begrenzt, und an deren vom Grundkörper wegweisender Membran-Außenfläche die Spannfläche angeordnet ist, wobei der Pneumatikraum zur Steuerung der Spannflächenstellung über den mindestens einen Steuerkanal mit Druckmittel befüllbar bzw. belüftbar ist.
  • Die DE 18 97 897 U beschreibt eine Spannvorrichtung zum Festspannen von Werkstücken in Bearbeitungsmaschinen oder auf Werkbänke, wie Schraubstöcken, Hobelbänken oder dgl.
  • Die DE 17 90 300 A beschreibt ein Verfahren zum Verbinden einer Vielzahl von Werkstücken mit einer oder mehreren Unterlagen, bei dem die Werkstücke auf die Unterlage gelegt werden und auf den Werkstücken ein elastisches nachgiebiges Mittel angeordnet ist, auf das ein Druck ausgeübt und über das zusammengepresste elastische nachgiebige Mittel auf die Werkstücke übertragen wird, wobei der aufgebrachte und der übertragene Druck in der gleichen Richtung wirken, und bei dem durch Anwendung des auf die Werkstücke übertragenen Drucks die Werkstücke mit der Unterlage mittels Thermokompression oder Ultraschall verbunden werden, wobei der übertragene Druck über das elastische nachgiebige Mittel auf sämtliche Werkstücke angewandt wird, um auf die Unterlage einzuwirken.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Haltevorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Haltevorrichtung anzugeben.
  • Hinsichtlich der Haltevorrichtung wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Hinsichtlich des Verfahrens zum Betrieb einer Haltevorrichtung wird die Aufgabe durch die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Haltevorrichtung zur form- und/oder kraftschlüssigen Anordnung zweier stoffschlüssig zu verbindender Bauelemente für einen anschließenden Schweißvorgang umfasst einen schwenkbaren Deckel, an welchem unterseitig in Richtung der zu verbindenden Bauelemente weisend eine Silikonschicht angeordnet ist, und eine Druckplatte, welche mittels zumindest eines Zylinders in Richtung des Deckels bewegbar ist und derart die zwischen Deckel und Druckplatte übereinander angeordneten zu verbindenden Bauelemente gegen die Silikonschicht presst. Durch diese Silikonschicht ist eine üblicherweise vorhandene Mehrzahl von hydraulischen oder pneumatischen Zylindern substituiert. Weiterhin sind die zum Betrieb der Zylinder notwendigen Steuer- und/oder Regelungsmittel vermieden. Dadurch sind die Kosten einer solchen Haltevorrichtung signifikant verringert.
  • Weiterhin sind mittels der Silikonschicht die Wartungskosten der Haltevorrichtung signifikant verringert, da der beim Schweißvorgang auftretende Partikelstaub, welcher üblicherweise an den Kolbenstangen der Zylinder anhaftet und die entsprechenden Dichtungen verschleißt und beschädigt, nicht an der Silikonschicht haftet und einfach abwischbar ist.
  • Zweckmäßigerweise ist die Silikonschicht korrespondierend zu einem oberen Bauelement ausgebildet. Dadurch liegen Silikonschicht und Bauelement vollflächig aneinander an, so dass eine besonders gleichmäßige und konstante Druckverteilung auf dem Bauelement erfolgt.
  • Vorteilhafterweise ist die Silikonschicht kompressibel ausgebildet. Dadurch und bedingt durch die vollflächige Anlage zwischen Silikonschicht und Bauelement erfolgt eine besonders gleichmäßige Druckeinleitung in das Bauelement. Dadurch sind Bauelemente mit im Vergleich zum Stand der Technik verringerter Materialstärke verwendbar, da die üblicherweise in dünnen Blechbauelementen auftretenden Verformungen, auch als Markierungen bezeichnet, von den punktförmig auf das Bauelement einwirkenden Zylindern vermieden sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Silikonschicht aus einem einzelnen Silikonblockelement gebildet. Dies ermöglicht einen schnellen und einfachen Austausch einer verschlissenen Silikonschicht.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist die Silikonschicht aus einer Mehrzahl von Silikonblockelementen zusammengesetzt. Dabei können beispielsweise thermisch besonders belastete Abschnitte der Silikonschicht in der Umgebung der herzustellenden Schweißverbindungen separat von der übrigen Silikonschicht ausgetauscht werden.
  • Bevorzugt ist die Silikonschicht form- und/oder kraftschlüssig am Deckel angeordnet. Dadurch kann die Silikonschicht auf einfache Weise ausgetauscht werden, so dass eine Haltevorrichtung variabel mittels unterschiedlich profilierter Silikonschichten zur Verbindung unterschiedlich ausgeformter Bauelemente einsetzbar ist. Dazu ist die Silikonschicht reversibel am Deckel angeordnet.
  • Besonders bevorzugt ist die Silikonschicht am Deckel verschraubt.
  • In einer zweckmäßigen Ausführungsform sind im Bereich auszubildender stoffschlüssiger Verbindungen zwischen den Bauelementen Deckel und Silikonschicht durchdringende Aussparungen angeordnet. Dadurch kann eine entsprechende Schweißvorrichtung, insbesondere eine Laserschweißvorrichtung, durch Deckel und Silikonschicht hindurch die Schweißverbindungen ausbilden.
  • Das Verfahren zum Betrieb einer Haltevorrichtung umfasst einen ersten Verfahrensschritt, bei welchem ein erstes Bauelement auf an einer Druckplatte angeordnete Führungen und/oder Haltemittel aufgelegt wird, einen zweiten Verfahrensschritt, bei welchem ein zweites Bauelement auf das erste Bauelement aufgelegt und mittels der Führungen ausgerichtet wird, einen dritten Verfahrensschritt, bei welchem ein schwenkbarer Deckel mit einer Silikonschicht derart in Richtung des zweiten Bauelements geschwenkt und verriegelt wird, dass die Silikonschicht und zweites Bauelement vollflächig aneinander anliegen, einen vierten Verfahrensschritt, bei welchem die Druckplatte mittels zumindest eines Zylinders in Richtung des Deckels bewegt wird, einen fünften Verfahrensschritt, bei welchem die zwischen Deckel und Druckplatte aneinander gepressten Bauelemente durch Deckel und Silikonschicht durchdringende Aussparungen hindurch miteinander verschweißt werden und einen sechsten Verfahrensschritt, bei welchem das aus den Bauelementen gebildete Bauteil nach einer Schwenkbewegung des Deckels aus der Haltevorrichtung entnommen wird.
  • Mittels dieses Verfahrens ist eine besonders einfache, schnelle und kostengünstige stoffschlüssige Verbindung zweier Bauelemente zu einem Bauteil ermöglicht.
  • Anhand der beigefügten schematischen Figuren wird die Erfindung näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung,
  • 2 schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung,
  • 3 schematisch eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung,
  • 4 schematisch eine seitliche Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in geöffnetem Zustand und
  • 5 schematisch eine seitliche Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in geschlossenem Zustand.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 1.
  • Eine solche Haltevorrichtung 1 dient der form- und/oder kraftschlüssigen Anordnung zweier stoffschlüssig zu verbindender Bauelemente 2, 3 für einen anschließenden Schweißvorgang. Die Haltevorrichtung 1 umfasst einen um eine Schwenkachse 5 schwenkbaren Deckel 4 und eine Druckplatte 6, welche mittels zumindest eines Zylinders 7 in Richtung des Deckels 4 bewegbar ist.
  • 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 1 mit darin angeordneten Bauelementen 2, 3.
  • Die beiden Bauelemente 2, 3 werden in üblicher Weise zwischen Deckel 4 und Druckplatte 6 zumindest abschnittsweise übereinander angeordnet und zwischen Deckel 4 und Druckplatte 6 verpresst. Dadurch liegen die Bauelemente 2, 3 form- und/oder kraftschlüssig, insbesondere ohne Luftspalt, aneinander an. Dabei ist das erste, untere Bauelement 2 bevorzugt als ein Lehnenrahmen und das zweite, obere Bauelement 3 als ein Lehnenblech ausgebildet.
  • Üblicherweise ist am Deckel 4 eine Mehrzahl von Zylindern angeordnet, welche punktförmig auf das obere Bauelement 3 einwirken.
  • Erfindungsgemäß ist am Deckel 4 eine Silikonschicht 8 angeordnet, welche diese Mehrzahl von Zylindern substituiert. Dabei ist die Silikonschicht 8 korrespondierend zum oberen Bauelement 3 ausgebildet, so dass Silikonschicht 8 und Bauelement 3 vollflächig aneinander anliegen und jede punktförmige Belastung oder Krafteinleitung in das Bauelement 3 vermieden ist.
  • Vorteilhafterweise ist die Silikonschicht 8 kompressibel ausgebildet. Dadurch und bedingt durch die vollflächige Anlage zwischen Silikonschicht 8 und Bauelement 3 erfolgt eine besonders gleichmäßige Druckeinleitung in das Bauelement 3. Dadurch sind Bauelemente 3 mit im Vergleich zum Stand der Technik verringerter Materialstärke verwendbar, da die üblicherweise in dünnen Blechbauelementen auftretenden Verformungen, auch als Markierungen bezeichnet, von den punktförmig auf das Bauelement 3 einwirkenden Zylindern vermieden sind.
  • In einer ersten Ausführungsform ist die Silikonschicht 8 aus einem einzelnen Silikonblockelement gebildet. Dies ermöglicht einen schnellen und einfachen Austausch einer verschlissenen oder beschädigten Silikonschicht 8.
  • In einer zweiten Ausführungsform ist die Silikonschicht 8 aus einer Mehrzahl von einzelnen Silikonblockelementen zusammengesetzt. Dabei können beispielsweise thermisch besonders belastete Abschnitte der Silikonschicht 8, beispielsweise in der Umgebung der herzustellenden Schweißverbindungen, separat von der übrigen Silikonschicht 8 ausgetauscht werden.
  • Die Silikonschicht 8 ist form- und/oder kraftschlüssig am Deckel 4 angeordnet. Dadurch kann die Silikonschicht 8 auf einfache Weise ausgetauscht werden. Die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung ist beispielsweise als herkömmliche Schraubverbindung oder als Bajonettverbindung ausgebildet.
  • Die Silikonschicht 8 st reversibel am Deckel 4 angeordnet. Dadurch ist eine Haltevorrichtung 1 variabel mittels unterschiedlich profilierter Silikonschichten 8 zur Verbindung unterschiedlich ausgeformter Bauelemente 2, 3 einsetzbar.
  • Oberseitig der Druckplatte 6, in Richtung der Bauelemente 2, 3 und des Deckels 4 weisend, ist eine Mehrzahl von herkömmlichen Führungen 9 und/oder Haltemitteln 10 angeordnet, welche das erste Bauelement 2 aufnehmen und das zweite Bauelement 3 entsprechend ausrichten.
  • 3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung 1.
  • Im Deckel 4 sind im Bereich auszubildender stoffschlüssiger Verbindungen zwischen den Bauelementen 2, 3 Deckel 4 und Silikonschicht 8 durchdringende Aussparungen 11 angeordnet. Die stoffschlüssigen Verbindungen sind dabei bevorzugt als Punktschweißverbindung ausgebildet, welche durch Laserstrahlschweißverfahren erzeugt werden. Die Aussparungen 11 sind bevorzugt kreisförmig oder oval ausgeformt. Weiterhin können sich die Aussparungen 11 trichterförmig in Richtung des Bauelements 3 verjüngen, wie in der Schnittdarstellung in 4 dargestellt.
  • Weiterhin sind im Deckel 4 Aufnahmemittel 12 zur Aufnahme der Führungen 9 der Druckplatte 6 bevorzugt randseitig angeordnet.
  • 4 zeigt schematisch eine seitliche Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 1 in geöffnetem Zustand.
  • 5 zeigt schematisch eine seitliche Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 1 in geschlossenem Zustand.
  • Bei der Durchführung des Verfahrens zum Betrieb der Haltevorrichtung 1 wird in einem ersten Verfahrensschritt das erste Bauelement 2 auf die an der Druckplatte 6 angeordneten Führungen 9 und/oder Haltemittel 10 aufgelegt.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt wird das zweite Bauelement 3 auf das erste Bauelement 2 aufgelegt und mittels der Führungen 9 ausgerichtet.
  • In einem dritten Verfahrensschritt wird der schwenkbare Deckel 4 mit der Silikonschicht 8 derart um die Schwenkachse 5 in Richtung des zweiten Bauelements 3 geschwenkt und anschließend verriegelt, dass die Silikonschicht 8 und das zweite Bauelement 3 vollflächig aneinander anliegen. Dies ist in 4 dargestellt.
  • In einem vierten Verfahrensschritt wird die Druckplatte 6 mittels zumindest eines Zylinders 7 in Richtung des Deckels 4 bewegt. Dadurch werden die zwischen Deckel 4 und Druckplatte 6 übereinander angeordneten Bauelemente 2, 3 ohne Luftspalt aneinander und gegen die Silikonschicht 8 gepresst, wie in 5 dargestellt.
  • In einem fünften Verfahrensschritt werden die zwischen Deckel 4 und Druckplatte 6 aneinander gepressten Bauelemente 2, 3 durch Deckel 4 und Silikonschicht 8 durchdringende Aussparungen 11 hindurch miteinander verschweißt, Dabei wird bevorzugt ein Laserschweißverfahren angewendet.
  • In einem sechsten Verfahrensschritt wird ein aus den verschweißten Bauelementen 2, 3 gebildete Bauteil nach einer Schwenkbewegung des Deckels 4 aus der Haltevorrichtung 1 entnommen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Haltevorrichtung
    2
    erstes Bauelement
    3
    zweites Bauelement
    4
    Deckel
    5
    Schwenkachse
    6
    Druckplatte
    7
    Zylinder
    8
    Silikonschicht
    9
    Führung
    10
    Haltemittel
    11
    Aussparung
    12
    Aufnahmemittel

Claims (10)

  1. Haltevorrichtung (1) zur form- und/oder kraftschlüssigen Anordnung zweier stoffschlüssig zu verbindender Bauelemente (2, 3) für einen anschließenden Schweißvorgang, umfassend einen um eine Schwenkachse (5) schwenkbaren Deckel (4), an welchem unterseitig in Richtung der zu verbindenden Bauelemente (2, 3) weisend eine Silikonschicht (8) angeordnet ist, und eine Druckplatte (6), welche mittels zumindest eines Zylinders (7) in Richtung des Deckels (4) bewegbar ist und derart die zwischen Deckel (4) und Druckplatte (6) übereinander angeordneten zu verbindenden Bauelemente (2, 3) gegen die Silikonschicht (8) presst.
  2. Haltevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonschicht (8) korrespondierend zu einem oberen Bauelement (3) ausgebildet ist.
  3. Haltevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonschicht (8) kompressibel ausgebildet ist.
  4. Haltevorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonschicht (8) aus einem einzelnen Silikonblockelement gebildet ist.
  5. Haltevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonschicht (8) aus einer Mehrzahl von einzelnen Silikonblockelementen zusammengesetzt ist.
  6. Haltevorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonschicht (8) form- und/oder kraftschlüssig am Deckel (4) angeordnet ist.
  7. Haltevorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonschicht (8) reversibel am Deckel (4) angeordnet ist.
  8. Haltevorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonschicht (8) am Deckel (4) verschraubt ist.
  9. Haltevorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich auszubildender stoffschlüssiger Verbindungen zwischen den Bauelementen (2, 3) Deckel (4) und Silikonschicht (8) durchdringende Aussparungen (11) angeordnet sind.
  10. Verfahren zum Betrieb einer Haltevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfassend, – einen ersten Verfahrensschritt, bei welchem ein erstes Bauelement (2) auf an einer Druckplatte (6) angeordnete Führungen (9) und/oder Haltemittel (10) aufgelegt wird, – einen zweiten Verfahrensschritt, bei welchem ein zweites Bauelement (3) auf das erste Bauelement (2) aufgelegt und mittels der Führungen (9) ausgerichtet wird, – einen dritten Verfahrensschritt, bei welchem ein schwenkbarer Deckel (4) mit einer Silikonschicht (8) derart in Richtung des zweiten Bauelements (3) geschwenkt und verriegelt wird, dass die Silikonschicht (8) und das zweite Bauelement (3) vollflächig aneinander anliegen, – einen vierten Verfahrensschritt, bei welchem die Druckplatte (6) mittels zumindest eines Zylinders (7) in Richtung des Deckels (4) bewegt wird, – einen fünften Verfahrensschritt, bei welchem die zwischen Deckel (4) und Druckplatte (6) aneinander gepressten Bauelemente (2, 3) durch Deckel (4) und Silikonschicht (8) durchdringende Aussparungen (11) hindurch miteinander verschweißt werden und – einen sechsten Verfahrensschritt, bei welchem das aus den Bauelementen (2, 3) gebildete Bauteil nach einer Schwenkbewegung des Deckels (4) aus der Haltevorrichtung (1) entnommen wird.
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