DE102017111567A1

DE102017111567A1 - Verbindungsverfahren für zwei Bauteile mit einem langgestreckten Drahtabschnitt

Info

Publication number: DE102017111567A1
Application number: DE102017111567.6A
Authority: DE
Inventors: Florian Augenthaler; Wilhelm Lappe; Gerson Meschut; Konstantin Schmidt
Original assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Current assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2018-11-29

Abstract

Verbindungsverfahren für mindestens ein erstes Bauteil und mindestens ein zweites Bauteil mit Hilfe eines langgestreckten Drahtabschnitts, wobei das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Bauteil stapelförmig übereinander angeordnet sind, welches die folgenden Schritte aufweist: Drücken des langgestreckten Drahtabschnitts in einer ersten Fügerichtung an einer ersten Fügestelle nacheinander annähernd drehungsfrei durch das erste Bauteil und das zweite Bauteil hindurch, vorzugsweise ohne dass das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil an der Fügestelle ein Vorloch aufweisen, Umlenken und dadurch Umformen des Drahtabschnitts an einer ersten Austrittsstelle aus dem zweiten Bauteil und außerhalb des zweiten Bauteils in eine U-ähnliche Form, so dass ein Führungsende des langgestreckten Drahtabschnitts zunächst an der ersten Fügestelle aus dem zweiten Bauteil austritt und dann an einer zweiten und zur ersten benachbarten Fügestelle wieder in das zweite Bauteil eintritt, und Drücken des Drahtabschnitts an der zweiten Fügestelle in einer zweiten Fügerichtung nacheinander durch das zweite Bauteil und das erste Bauteil hindurch, wobei die zweite Fügerichtung der ersten Fügerichtung annähernd entgegengesetzt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungsverfahren für mindestens ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil mithilfe eines langgestreckten Drahtabschnitts. Des Weiteren betrifft vorliegende Erfindung eine mit diesem Verbindungsverfahren hergestellte Drahtfügeverbindung sowie eine Drahtfügevorrichtung, mit der eine derartige Drahtfügeverbindung herstellbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Im Stand der Technik werden Drahtabschnitte zum Verbinden von Bauteilen eingesetzt. Die Drahtabschnitte unterscheiden sich zunächst in ihrer Form. Gemäß einer Alternative liegt der Drahtabschnitt als U-förmige Klammer vor, wie sie in unterschiedlichen Ausgestaltungen in DE 11 2008 003 461 T5 , DE 37 21 717 A1 , DE 10 2009 050 773 B4 und EP 2 228 199 A1 beschrieben ist. Die beiden Enden der Klammer sind annähernd parallel zueinander angeordnet. Daher werden sie gleichzeitig in der gleichen Fügerichtung in die miteinander zu verbindenden Bauteile gedrückt. Dies hat eine hohe einseitige Belastung der Bauteile zur Folge, da die beiden Schenkel der Klammer an zwei dicht zueinander benachbarten Fügestellen in die Bauteile eingedrückt werden. Sollten die Enden der Schenkel nicht beide Bauteile vollständig durchdringen, und selbst wenn dies der Fall ein sollte dann kann sich die Verbindung gerade bei parallel verlaufenden Schenkeln leicht lösen.
Gemäß einer anderen Alternative des Standes der Technik wird ein langgestreckter Drahtabschnitt in die beiden Bauteile eingedrückt, um diese miteinander zu verbinden. Dazu wird der langgestreckte Drahtabschnitt von einer Rolle oder einem Endlosdraht zugeführt. In Abhängigkeit von der herzustellenden Verbindung wird die Länge des benötigten Drahtabschnitts bestimmt und der Drahtabschnitt von dem Endlosdraht abgeschnitten. Dies ist in US 2011/0258854 A1 beschrieben. Um den nachfolgenden Verbindungsvorgang zu unterstützen, wird an dem Drahtabschnitt zumindest einseitig eine Spitze erzeugt. In ähnlicher Weise wird auch in DE 2 226 555 ein Drahtabschnitt von einem Endlosdraht abgeschnitten, um nachfolgend damit zumindest zwei Bauteile miteinander zu verbinden.
Des Weiteren ist bekannt, den Drahtabschnitt in Form eines Nagels mit Kopf und Schaft zu fügen, wie es aus DE 10 2010 006 404 A1 hervor geht. Während des Verbindungsvorgangs wird die Nagelspitze des Nagels vollständig durch die beiden Bauteile hindurch getrieben, bis der Nagelkopf auf dem ersten Bauteil aufliegt und die Nagelspitze an der gegenüberliegenden Seite zum Nagelkopfes über die Bauteiloberfläche hinausragt. Gemäß einer anderen Ausgestaltung wird ein bereits gebogener Drahtabschnitt in die miteinander zu verbindenden Bauteile gedrückt. Dies ist in US 2,430,293 beschrieben. Die gebogene Form des Drahtabschnitts hat zur Folge, dass sich der Drahtabschnitt ebenfalls gebogen durch die miteinander zu verbindenden Bauteile erstreckt. Da man lediglich die Eintrittsstelle des Drahtabschnitts sehen kann, ist der Verlauf im Inneren der Bauteile nicht bekannt. Dies hat den Nachteil, dass aufgrund des Verlaufs des Drahtabschnitts im Inneren der Verbindung nicht belastbare Verbindungen von außen nicht erkennbar sind.
Gemäß eines anderen Ansatzes des Standes der Technik wird ein Drahtabschnitt während des Fügevorgangs umgelenkt oder verformt, um mindestens zwei Bauteile miteinander zu verbinden. Auf diese Weise werden in US 2,631,284 zwei nicht übereinander gestapelte Bauteile miteinander verbunden. Vielmehr sind die Bauteile winklig zueinander orientiert. Der Drahtabschnitt wird beim Fügen bzw. nach seinem Austritt aus dem ersten Bauteil umgelenkt, um ebenfalls in das zweite winklig angeordnete Bauteil eindringen zu können.
Gemäß einer weiteren Vorgehensweise, die in US 461,014 und in DE 10 2013 109 000 A1 beschrieben ist, wird ein Nagel an einer Fügestelle durch die Bauteile hindurch gedrückt. Danach schaut die Spitze des Nagels an der nagelkopfabgewandten Bauteilseite aus dem Bauteil heraus und wird dort umgebogen. Danach verläuft die umgebogene Spitze benachbart zur angrenzenden Bauteiloberfläche. Entsprechend werden die Bauteile in einer formschlüssigen Verbindung zwischen Nagelkopf und umgebogener Spitze gehalten.
Die technische Lehre in US 461,014 und DE 499619 sieht vor, die Spitze des Nagels bei ihrem Austritt aus dem zweiten Bauteil umzulenken, sodass sie wieder in das zweite Bauteil eintritt. Dies wird in DE 499619 durch einen Schlitten erzielt, in dem eine Umlenkrille für die Nagelspitze vorgesehen ist. Während ein Hammer den Nagel in die Bauteile einschlägt, wird durch die Umlenkrille und die Bewegung des Schlittens seitlich zur Fügerichtung die Nagelspitze umgebogen und in das zweite Bauteil zurück geführt. Von Nachteil ist dabei, dass der tatsächliche Weg des Nagels nach seinem Wiedereintritt in das zweite Bauteil von außen nicht erkennbar und beeinflussbar ist. Dringt die Spitze gar nicht oder nur geringfügig in das erste Bauteil ein, gewinnt dadurch die Verbindung zwischen den beiden Bauteilen nicht an Festigkeit. Vielmehr drückt die Nagelspitze entgegen der ursprünglichen Fügerichtung des Nagels gegen das erste Bauteil und lockert so die Verbindung.
Es ist somit die Aufgabe vorliegender Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verlässlichere Drahtfügeverbindung, ein entsprechendes Verbindungsverfahren dafür sowie eine Drahtfügevorrichtung bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die obige Aufgabe wird durch ein Verbindungsverfahren für mindestens ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil mithilfe eines langgestreckten Drahtabschnitts gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, durch eine Drahtfügeverbindung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 16 sowie durch eine Drahtfügevorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 21 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen vorliegender Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den anhängenden Patentansprüchen hervor.
Das erfindungsgemäße Verbindungsverfahren ist für mindestens ein erstes Bauteil und mindestens ein zweites Bauteil mithilfe eines langgestreckten Drahtabschnitts vorgesehen. Während des Verbindungsverfahrens sind das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Bauteil stapelförmig übereinander angeordnet. Das Verbindungsverfahren weist die folgenden Schritte auf: Drücken des langgestreckten Drahtabschnitts in einer ersten Fügerichtung an einer ersten Fügestelle nacheinander annähernd drehungsfrei durch das erste Bauteil und durch das zweite Bauteil hindurch, vorzugsweise ohne dass das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil an der Fügestelle ein Vorloch aufweisen, Umlenken und dadurch Umformen des Drahtabschnitts an einer ersten Austrittsstelle aus dem zweiten Bauteil und außerhalb des zweiten Bauteils in eine U-ähnliche Form, sodass ein Führungsende des langgestreckten Drahtabschnitts zunächst an der ersten Fügestelle aus dem zweiten Bauteil austritt und dann an einer zweiten und zur ersten benachbarten Fügestelle wieder in das zweite Bauteil eintritt, und Drücken des Drahtabschnitts an der zweiten Fügestelle in einer zweiten Fügerichtung nacheinander durch das zweite Bauteil und das erste Bauteil hindurch, wobei die zweite Fügerichtung der ersten Fügerichtung annähernd entgegengesetzt ist.
Das vorliegende Verbindungsverfahren basiert darauf, eine Drahtfügeverbindung zwischen mindestens einem ersten und einem zweiten Bauteil dadurch zu realisieren, dass ein langgestreckter Drahtabschnitt zwei Mal durch die miteinander zu verbindenden Bauteile hindurch gedrückt wird. Entsprechend ergeben sich ähnlich wie bei einer Klemme oder Klampe zwei benachbart angeordnete Fügestellen, die gemeinsam zur Herstellung der Drahtfügeverbindung beitragen. Im Unterschied zu bekannten Klemmen oder Klampen wird der langgestreckte Drahtabschnitt zunächst an der ersten Fügestelle und erst danach an der zweiten Fügestelle durch die beiden Bauteilen hindurch gedrückt. Dabei ist es gerade von Vorteil, dass der Drahtabschnitt an der ersten und der zweiten Fügestelle in annähernd entgegengesetzten Fügerichtungen in die Bauteile gedrückt wird. Somit ergibt sich bevorzugt im Rahmen der mit diesem Verfahren hergestellten Drahtfügeverbindung ein zweifaches Fügen der miteinander zu verbindenden Bauteile mit nur einem Fügeelement, nämlich dem langgestreckten Drahtabschnitt.
Um das Hindurchdrücken des Drahtabschnitts an den beiden benachbarten Fügestellen zu realisieren, wird der Drahtabschnitt nach seinem Austreten aus dem zweiten Bauteil an der ersten Fügestelle mithilfe des dort bevorzugt angeordneten Gegenlagers zur zweiten Fügestelle umgelenkt. Dieses Umlenken wird durch ein Verbiegen, also ein Umformen, des Drahtabschnitts gewährleistet. Durch dieses Umlenken und Umformen des Führungsendes des Drahtabschnitts wird der Drahtabschnitt an der zweiten Fügestelle nun in entgegengesetzter Fügerichtung verglichen zur ersten Fügestelle bewegt, während eine Vorschubbewegung für den Drahtabschnitt in einer Drahtfügevorrichtung gleich bleibt. Da der Drahtabschnitt zuerst an der ersten Fügestelle und dann in der zweiten Fügestelle die beiden Bauteile durchdringt, ist die mechanische Belastung der beiden Bauteile während des Verbindungsverfahrens geringer als beispielsweise beim Setzen einer Klemme oder Klampe.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verbindungsverfahrens erfolgt in einem weiteren Schritt ein Umlenken und dadurch Umformen des Drahtabschnitts an einer zweiten Austrittsstelle aus dem ersten Bauteil in eine zumindest L-ähnliche Form, sodass das Führungsende des Drahtabschnitts zunächst an der zweiten Fügestelle aus dem ersten Bauteil austritt und vorzugsweise angrenzend an einer dem zweiten Bauteil abgewandten Oberfläche des ersten Bauteils angeordnet ist.
Gemäß der oben beschriebenen weiteren bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verbindungsverfahrens erfolgt auch an der Austrittsstelle der zweiten Fügestelle ein Umlenken oder Umformen des austretenden Drahtabschnitts. Im Speziellen wird das Führungsende des Drahtabschnitts derart verformt, dass es abweichend zur zweiten Fügerichtung angeordnet ist. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn das Führungsende an der Austrittsstelle aus dem ersten Bauteil benachbart und vorzugsweise parallel zur Oberfläche des ersten Bauteils angeordnet ist, die vom zweiten Bauteil abgewandt ist. Denn eine derartige Verformung stellt gerade in Bezug auf die Verformung des Drahtabschnitts an der ersten Austrittsstelle eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Drahtabschnitt und den miteinander verbundenen Bauteilen bereit. Während somit der Drahtabschnitt innerhalb der beiden Bauteile und entlang der beiden Fügestellen reibschlüssig gehalten wird, wird zusätzlich die oben angesprochene formschlüssige Verbindung zu einer Unterstützung der hergestellten Verbindung realisiert. Diese L-ähnliche Form umfasst einen Schenkel, der in den Bauteilen angeordnet ist. Der weitere Schenkel liegt außerhalb des ersten Bauteils benachbart zu dessen freier Oberfläche. Die Form des zweiten Schenkels ist bevorzugt gerade, gebogen, krummlinig oder gewellt, jedoch anders ausgerichtet als der erste Schenkel.
Vorzugsweise wird der Drahtabschnitt beim Drücken desselben durch das erste und zweite Bauteil außerhalb der Bauteile mantelseitig geführt und/oder gestützt. Weiterhin bevorzugt wird auf den Drahtabschnitt eine Vorschubkraft in der ersten Fügerichtung durch einen Stempel und/oder mantelseitig durch wenigstens zwei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Greifbacken aufgebracht.
Der Drahtabschnitt wird mithilfe der unten näher erläuterten Drahtfügevorrichtung in die beiden Bauteile gedrückt. Für eine geeignete und ausreichende axiale Belastung des Drahtabschnitts ist es bevorzugt, diesen an seinen radialen Außenseiten derart zu stützen, dass er nicht seitlich ausbuckeln kann. Zu diesem Zweck ist eine seitliche bzw. radiale Führung des Drahtabschnitts während der Vorschubbewegung in der Drahtfügevorrichtung vorgesehen. Während der Drahtabschnitt einerseits durch einen in axialer Richtung durch einen Stempel aufgebrachten Druck bewegbar ist, ist es ebenfalls bevorzugt, den Drahtabschnitt mittels Greifbacken seitlich zu greifen und in Vorschubbewegung zu bewegen. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Vorschubbewegung des Drahtabschnitts bevorzugt durch ein Ziehen und/oder Schieben des Drahts realisiert wird. Auf diese Weise kann eine axiale Belastung des Drahtabschnitts verringert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verbindungsverfahrens wird der Drahtabschnitt vor dem Drücken des langgestreckten Drahtabschnitts in der ersten Fügerichtung an der ersten Fügestelle durch das erste und das zweite Bauteil hindurch von einem Drahtspeicher oder Endlosdraht abgetrennt. Gemäß unterschiedlicher bevorzugter Ausführungsformen des Verbindungsverfahrens kann man einzelne Drahtabschnitte der Drahtfügevorrichtung zuführen oder aber auch ein Reservoir mit einem Endlosdraht verwenden. Dieses Reservoir oder Magazin mit einem Endlosdraht führt der Drahtfügevorrichtung kontinuierlich diesen Draht zu. In Abhängigkeit von der herzustellenden Verbindung und beispielsweise der Dicke der miteinander zu verbindenden Bauteile wird die Länge eines Drahtabschnitts ausgewählt. Dieser Drahtabschnitt wird mit Hilfe der oben genannten Backen in einer Vorschubbewegung in die Bauteile gedrückt, um eine Verbindung herzustellen. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, den Drahtabschnitt vor dem Herstellen der Verbindung oder während des Herstellens der Verbindung von dem Endlosdraht abzuschneiden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungsverfahrens wird der Drahtabschnitt nach dem Durchtritt durch das zweite Bauteil umgelenkt und dabei mit einer Mantelseite an einer dem ersten Bauteil abgewandten freien Oberfläche des zweiten Bauteils angelegt. Durch diese bevorzugte Umlenkung des Drahtabschnitts und entsprechend das Umbiegen nach dem Austritt aus dem zweiten Bauteil wird bereits an der ersten Fügestelle eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Drahtabschnitt und den beiden Bauteilen realisiert. Diese ergänzt bevorzugt die reibschlüssige Verbindung zwischen dem Drahtabschnitt innerhalb der beiden Bauteile.
Weiterhin bevorzugt wird vor dem Drücken des Drahtabschnitts in der ersten Fügerichtung durch das mindestens eine erste Bauteil das erste Bauteil durch einen Niederhalter fixiert und gegen das zweite Bauteil und vorzugsweise gegen ein Gegenlager gedrückt. Der Niederhalter gewährleistet eine enge und annähernd spielfreie Anlage der miteinander zu verbindenden Bauteile aneinander. Des Weiteren stellt er sicher, dass während des Verbindungsverfahrens die Bauteile nicht verrutschen und somit die herzustellende Verbindung schwächen oder gar unmöglich machen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verbindungsverfahrens wird das Führungsende des Drahtabschnitts zum Umlenken desselben in einer am zweiten Bauteil anliegenden Matrize geführt, wobei in der Matrize eine erste Führungsnut für das Führungsende des Drahtabschnitts vorgesehen ist. In gleicher Weise ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Führungsende des Drahtabschnitts in einer zweiten Führungsnut umgelenkt wird, die im Niederhalter vorgesehen ist.
Um das Führungsende des Drahtabschnitts bevorzugt nach dem Austritt an der ersten Austrittsstelle, also an der ersten Fügestelle, in Richtung der zweiten Fügestelle gezielt umlenken zu können, gibt eine Führungsnut in einem Gegenlager oder einer Matrize den Umformweg für das Führungsende des Drahtabschnitts vor. Damit wird das Führungsende des Drahtabschnitts nicht beliebig am Gegenlager oder der Matrize umgeformt. Vielmehr wird mit Hilfe der ersten Führungsnut vorgegeben, an welcher Stelle das Führungsende des Drahtabschnitts wieder in das zweite Bauteil eintritt und somit die Position der zweiten Fügestelle definiert. Zudem wird bevorzugt durch die Formvorgabe der Führungsnut in der Matrize bzw. im Gegenlager festgelegt, in welch einer Form oder mit welch einem Krümmungsradius das Führungsende umgebogen oder umgeformt wird, wodurch ebenfalls die erste formschlüssige Verbindung zwischen Drahtabschnitt und den Bauteilen definiert wird. Da das Führungsende des Drahtabschnitts an der zweiten Fügestelle ebenfalls aus dem ersten Bauteil wieder austritt, ist an dieser Stelle bevorzugt im Niederhalter eine zweite Führungsnut ähnlicher Konstruktion wie in der Matrize bzw. im Gegenlager vorgesehen. Auch diese zweite Führungsnut legt fest, in welcher Richtung und mit welchem Krümmungsradius das Führungsende des Drahtabschnitts umgeformt bzw. umgebogen wird. Somit wird auch durch die zweite Führungsnut im Niederhalter vorgegeben, wie die zusätzliche formschlüssige Verbindung zwischen dem Drahtabschnitt und den zwei Bauteilen ausgestattet ist.
Das erfindungsgemäße Verbindungsverfahren umfasst weiterhin bevorzugt ein Abtrennen des Drahtabschnitts von dem im Drahtspeicher bevorrateten Draht mit einer Schneidvorrichtung mit mindestens zwei Schneiden, wobei bevorzugt jedenfalls eine Schneide der Schneidvorrichtung quer zur Längsrichtung des Drahts bewegbar gehalten ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungsverfahrens ist das an der zweiten Austrittsstelle umgelenkte Führungsende des Drahtabschnitts angrenzend an einer dem zweiten Bauteil abgewandten Oberfläche des ersten Bauteils angeordnet. Es wird in Richtung der ersten Fügestelle umgebogen, sodass der die Bauteile verbindende Drahtabschnitt eine teilweise geschlossene U-Form bildet. Im Hinblick auf das Verbindungsverfahren ist es ebenfalls bevorzugt, dass der Drahtabschnitt in einem einstufigen Verfahren, d.h. bevorzugt kontinuierlich, in das mindestens eine erste und zweite Bauteil gedrückt wird, um die Bauteile miteinander zu verbinden.
Mithilfe des hier beschriebenen kontinuierlichen Fügeverfahrens wird der Drahtabschnitt an der ersten und der zweiten Fügestelle durch die übereinander angeordneten Bauteile hindurch gedrückt. Somit werden die beiden Bauteile mithilfe des Drahtabschnitts in einem kontinuierlichen Vorgang hintereinander zwei Mal gefügt, um eine kombinierte reibschlüssige und formschlüssige Verbindung zwischen dem Drahtabschnitt und den übereinander angeordneten Bauteilen herzustellen. Dies realisiert einerseits ein effektives, also zeitsparendes, Verbindungsverfahren und andererseits eine belastbare Verbindung, die beispielsweise auch hohen Schwingungsbelastungen und Scherbelastungen zwischen den miteinander verbundenen Bauteilen standhält.
Vorzugsweise bestehen das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Bauteil im Rahmen des Verbindungsverfahrens aus gleichartigen oder aus unterschiedlichen Materialien, die ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus Metall, vorzugsweise Aluminium, Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise kohlefaser- oder glasfaserverstärkter Kunststoff, Laminat oder Metalllegierungen. Des Weiteren ist es bevorzugt, eine Klebstoffschicht zwischen dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Bauteil aufzubringen, bevor der Drahtabschnitt in der ersten Fügerichtung in das erste Bauteil gedrückt wird.
Zur Unterstützung der Fügebewegung des Drahtabschnitts durch die Bauteile weist das Führungsende des Drahtabschnitts vorzugsweise eine Spitze auf, insbesondere in Form eines Dachschiffs. Diese Spitze wird bevorzugt am Drahtabschnitt vorgesehen, während dieser von dem Endlosdraht abgeschnitten wird. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Spitze innerhalb der Drahtfügevorrichtung an dem Drahtabschnitt erzeugt. Es ist ebenfalls bevorzugt, die Drahtfügevorrichtung mit Drahtabschnitten zu bestücken, die bereits eine passende Länge und eine passende Spitze für den Fügevorgang aufweisen.
Vorliegende Erfindung offenbart zudem eine Drahtfügeverbindung mit mindestens einem ersten Bauteil und mindestens einem zweiten Bauteil, in der sich ein langgestreckter, nicht klammerförmig vorgeformter Drahtabschnitt an einer ersten Fügestelle zunächst in Richtung des zweiten Bauteils durch das erste Bauteil, dann durch das zweite Bauteil, danach benachbart zu einer Oberfläche des zweiten Bauteils, die abgewandt vom ersten Bauteil angeordnet ist, und dann an einer zweiten Fügestelle wieder durch das zweite Bauteil und das erste Bauteil hindurch erstreckt.
Diese erfindungsgemäß bevorzugte Drahtfügeverbindung zeichnet sich durch einen Drahtabschnitt aus, der an zwei benachbart zueinander angeordneten Fügestellen die mindestens zwei Bauteile zwei Mal miteinander verbindet. Aufgrund desselben, an beiden Fügestellen genutzten Fügeteils, nämlich der Drahtabschnitt, ergänzen sich die beiden Fügestellen zu einer gemeinsamen verlässlichen Verbindung.
Erfindungsgemäß bevorzugt weist der Drahtabschnitt nur ein Führungsende auf, welches vorzugsweise mit einer Spitze ausgestattet ist. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Bauteil aus gleichartigen oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus Metall, vorzugsweise Aluminium, Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise kohlefaser- oder glasfaserverstärktem Kunststoff, Laminat oder Metalllegierungen.
Zudem zeichnet sich die Drahtfügeverbindung vorzugsweise dadurch aus, dass der die Bauteile verbindende Drahtabschnitt eine teilweise geschlossene U-Form bildet. Diese U-Form umfasst endseitig die bereits oben beschriebene endseitige L-Form. Zudem wird die Drahtfügeverbindung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform durch eine Klebstoffschicht zwischen dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Bauteil unterstützt.
Vorliegende Erfindung umfasst zudem eine Drahtfügevorrichtung, mit der ein langgestreckter Drahtabschnitt in mindestens ein erstes Bauteil und mindestens ein zweites Bauteil eindrückbar ist. Die Drahtfügevorrichtung weist die folgende Merkmale auf: einen in einem Zylinder geführten Treiberkolben, mit dem der Drahtabschnitt in einer Vorschubrichtung versetzbar ist, einen Niederhalter, der in Vorschubrichtung dem Zylinder mit Treiberkolben vorgelagert und in dem vorzugsweise der Treiberkolben zumindest teilweise aufnehmbar ist, und ein Drahtmagazin und ein Gegenlager, insbesondere eine Matrize, wobei in dem Gegenlager eine erste Führungsnut für ein Führungsende des Drahtabschnitts vorgesehen ist, mit der das Führungsende des Drahtabschnitts umlenkbar ist.
Vorzugsweise wird der Drahtabschnitt mechanisch und annähernd drehungsfrei mit Hilfe des Treiberkolbens in die Bauteile gedrückt. Der Treiberkolben ist dazu in einem umgebenden Zylinder geführt, um die nötige Stabilität in axialer Richtung bzw. in Vorschubrichtung des Drahtabschnitts mithilfe des Kolbens aufbringen zu können. Der bereits oben genannte Niederhalter stellt sicher, dass die Bauteile passend angeordnet sind und während des Fügevorgangs ihre Position beibehalten.
Um den Drahtabschnitt als Fügeelement verlässlich zuführen zu können, ist ein Drahtmagazin in Vorschubrichtung oberhalb des Zylinders oder zwischen Zylinder und Niederhalter angeordnet, aus dem der langgestreckte Drahtabschnitt in Vorschubrichtung unter den Treiberkolben zuführbar ist. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls bevorzugt, das Drahtmagazin mit einer Schneidvorrichtung zu kombinieren, um die gewünschte Länge des Drahtabschnitts vom Endlosdraht abschneiden zu können. Zudem ist es bevorzugt, mithilfe der Schneidvorrichtung auch ein Ausformen einer Spitze am Führungsende des Drahtabschnitts zu realisieren.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorliegender Drahtfügevorrichtung weist der Niederhalter ebenfalls eine Führungsnut auf, um den Drahtabschnitt umzulenken. Zur Konstruktion und Funktion der zweiten Führungsnut wird auf die obige Beschreibung der Führungsnut der Matrize bzw. des Gegenlagers verwiesen.
Vorzugsweise umfasst die Drahtfügevorrichtung einen Treiberkolben mit einem inneren Drahtzufuhrkanal, durch den ein Endlosdraht der Drahtfügevorrichtung zuführbar ist. Zudem ist es bevorzugt, den Treiberkolben in Vorschubrichtung an einem vorderen Ende mit einer Spannzange auszustatten, mit der ein Drahtabschnitt haltbar ist. Eine derartige Konstruktion einer Spannzange eröffnet die Möglichkeit, den Drahtabschnitt in die beiden Bauteile zu schieben oder zu ziehen, wodurch beispielsweise axiale Druckkräfte eines Treiberkolbens auf den Drahtabschnitt reduziert bzw. vermieden werden.
Figurenliste
Die bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform verschiedener Stadien des erfindungsgemäßen Verbindungsverfahrens,
2 ein seitliches Schliffbild einer bevorzugten Drahtfügeverbindung in zwei Bauteilen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff,
3 eine bevorzugte Ausführungsform einer Drahtfügevorrichtung mit einer Endlosdrahtzufuhr,
4 die Drahtfügevorrichtung gemäß 3 in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
5 eine bevorzugte Ausführungsform eines Stempels zum Drücken des langgestreckten Drahtabschnitts in das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Bauteil,
6 eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Niederhalters der Drahtfugevorrichtung,
7 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Drahtfügevorrichtung in einer seitlichen Schnittdarstellung,
8 eine bevorzugte Ausführungsform des Niederhalters in einer Ansicht von unten mit einer Führungsnut,
9 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Niederhalters mit Stempel und Führungsnut,
10 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Drahtfügevorrichtung in einer seitlichen Schnittdarstellung,
11 eine schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Niederhalters mit Stempel,
12 a-c verschiedene bevorzugte Elemente, die innerhalb des Niederhalters gemäß 11 eingesetzt werden,
13 eine bevorzugte Ausführungsform eines Spannfutters für einen Drahtabschnitt,
14 eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Spannfutters für den Drahtabschnitt,
15 eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Spannfutters in einem geschlossenen Zustand,
16 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Spannfutters gemäß 15 in einem geöffneten Zustand und
17 a-f verschiedene bevorzugte Ausführungsformen einer spitzen Gestaltung des Drahtabschnitts.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In den Figuren la-c sind verschiedene Stadien des erfindungsgemäß bevorzugten Verbindungsverfahrens schematisch dargestellt. Hier wird mithilfe einer vereinfacht dargestellten Drahtfügevorrichtung 1 ein langgestreckter oder länglicher Drahtabschnitt D mithilfe eines Stempels 10 in eine Mehrzahl von Bauteilen B1, B2 eingedrückt, um diese miteinander zu verbinden. Die Mehrzahl von Bauteilen umfasst mindestens ein erstes Bauteil B1 und mindestens ein zweites Bauteil B2. Diese sind übereinander angeordnet und bilden dadurch bevorzugt einen Bauteilstapel.
Erfmdungsgemäß bevorzugt bestehen die ersten und zweiten Bauteile B1, B2 aus gleichartigen oder aus unterschiedlichen Materialien. Diese Materialien sind vorzugsweise Metall, Aluminium, Kunststoff, faserverstärkter Kunststoff, kohlefaser- oder glasfaserverstärkter Kunststoff, Laminat oder Metalllegierungen.
Die übereinander angeordneten und miteinander zu verbindenden Bauteile B1, B2 stützen sich an einem Gegenlager oder einer Matrize 70 ab. Die Matrize 70 umfasst bevorzugt eine erste Führungsnut 72, auf die unten näher eingegangen wird.
Innerhalb der Drahtfügevorrichtung 1 wird der Drahtabschnitt 3 gemäß einer Ausführungsform vorliegender Erfindung mithilfe einer Endlosdrahtzufuhr 20 der Drahtfügevorrichtung 1 zugeführt. Gemäß der Ausführungsform in den 3 und 4 umfasst die Endlosdrahtzufuhr 20 eine Rolle 21 mit einem Endlosdraht 22, von dem der Drahtabschnitt 3 später abgetrennt wird. In der bevorzugten Ausführungsform der Drahtfügevorrichtung 1' der 7 ist die Endlosdrahtzufuhr 20' als zwischengeordnetes Magazin vorgesehen. Es ist ebenfalls bevorzugt, die Drahtfügevorrichtung 1; 1' mit einem Magazin zu verbinden, in dem die Drahtabschnitte 3 bereits einzeln gespeichert sind (nicht gezeigt).
Wie man in den 1, 7 und 10 erkennen kann, ist der Stempel 10 in einem Zylinder 30 geführt. Der Zylinder 30 umfasst bevorzugt einen Kolben 32, um den Stempel 10 in einer Setzbewegung oder Schubbewegung in Richtung der Bauteile B1, B2 zu bewegen und wieder zurückzustellen. Der Antrieb 12 der Stempels 10 erfolgt mithilfe gängiger Antriebsmittel, also pneumatisch, hydraulisch, elektromotorisch oder elektrohydraulisch. Innerhalb des Zylinders 30 ist vorzugsweise ein Puffer 34 angeordnet. Zwischen dem Zylinder 30 und einem Niederhalter 40 ist das Magazin 20' vorgesehen, wobei der Niederhalter 40 über eine bevorzugte Adapterplatte 50 am Magazin 20' befestigt ist. Der Antrieb 12 und das Gegenlager/Matrize 70 sind bevorzugt an einem C-Bügel 14 befestigt, der beispielsweise mit einem Roboter bewegbar oder fest angeordnet ist.
Der Niederhalter 40 hat einen inneren Fügekanal 42, durch den der Stempel 10 den Drahtabschnitt 3 bewegt und dann in die Bauteile B1, B2 eindrückt. Der Niederhalter 40 setzt mit einer Niederhalterfläche 42 auf den Bauteilen B1, B2 auf, um diese gegen die Matrize 70 zu drücken. Innerhalb der Niederhalterfläche 42 verläuft bevorzugt eine zweite Führungsnut 44 (siehe 1, 8, 9), um ein Führungsende 5 des Drahtabschnitts 3 an einer Austrittsstelle A2 aus dem zweiten Bauteil B2 umzulenken oder umzubiegen (siehe unten).
Der Stempel 10 bewegt zunächst den Drahtabschnitt 3 in Vorschubrichtung V, bis dieser am stempelzugewandten Bauteil B1 anliegt (siehe 1A). Zuvor wurde der Niederhalter 40 derart zugestellt, dass die übereinander angeordneten Bauteile B1, B2 gegen die Matrize 70 gedrückt worden sind. Dabei haben bevorzugt Setzvorgänge stattgefunden, die Zwischenräume zwischen den Bauteilen B1, B2 geschlossen haben. Der Niederhalter 40 definiert den Fügekanal 42, durch den der Drahtabschnitt 3 bewegt wird. Das Ende des Fügekanals 42 ist bevorzugt auf die Führungsnut 72 in der Matrize 70 ausgerichtet, sodass der Stempel 10 das Führungsende 5 des Drahtabschnitts 3 direkt in die Führungsnut 72 drückt.
Um die Drahtfügeverbindung herzustellen, wird zunächst an einer ersten Fügestelle F1 der Drahtabschnitt 3 in einer ersten Fügerichtung R_F1 in die Bauteile B1, B2 gedrückt. Sobald das Führungsende 5 des Drahtabschnitts 3 die Bauteile B1, B2 durchdrungen hat, tritt das Führungsende 5 an einer ersten Austrittsstelle A1 aus dem zweiten Bauteil B2 aus. Die erste Austrittsstelle A1 mündet bevorzugt direkt in die Führungsnut 72. Da der Drahtabschnitt 3 durch den Stempel 10 weiter in Vorschubrichtung V bewegt wird, durchläuft der Drahtabschnitt 3 die Führungsnut 72 und wird dabei aus seiner ersten Fügerichtung R_F1 umgelenkt oder umgeformt oder umgebogen.
Die weitere Vorschubbewegung der Stempels 10 in Richtung der Bauteile B1, B2 drückt den Drahtabschnitt 3 mit seinem Führungsende 5 voraus wieder in das zweite Bauteil B2. Damit entsteht eine zweite Fügestelle F2, die zur ersten Fügestelle F1 benachbart ist. An dieser zweiten Fügestelle F2 wird der Drahtabschnitt 3 in einer zweiten Fügerichtung R_F2 durch die Bauteile B2, B1 hindurch gedrückt. Die zweite Fügerichtung R_F2 ist entgegengesetzt zur ersten Fügerichtung R_F1 und vorzugsweise annähernd antiparallel dazu ausgerichtet.
Durch die weitere Vorschubbewegung des Stempels 10 durchdringt das Führungsende 5 des Drahtabschnitts 3 das zweite und das erste Bauteil B2, B1 vollständig und tritt unterhalb der Unterseite 44 des Niederhalters 40 aus dem ersten Bauteil B1 aus. Vorzugsweise mündet diese zweite Austrittsstelle A2 direkt in die Führungsnut 46 des Niederhalters 40. Dadurch wird das Führungsende 5 durch die weitere Vorschubbewegung der Stempels 10 innerhalb der Führungsnut 46 umgelenkt oder umgebogen.
Vorzugsweise wird der Drahtabschnitt 3 in der Führungsnut 46 derart umgelenkt oder umgeformt, dass der Drahtabschnitt 3 an der zweiten Austrittsstelle A2 in eine L-ähnliche Form umgebogen wird. In Abhängigkeit von dem gewählten Verlauf der Führungsnut 46 verläuft der Drahtabschnitt 3 annähernd parallel zur freien Oberfläche des ersten Bauteils 1. Je nach Anwendungsfall ist es bevorzugt, dass das L-förmige Führungsende 5 des Drahtabschnitts 3 in Richtung der ersten Fügestelle F1 weist oder in eine andere Richtung. Im ersten Fall bildet dann der Drahtabschnitt 3 in der Drahtfügeverbindung bevorzugt eine teilweise geschlossene U-Form, wie es in den 1b, c und 2 zu erkennen ist.
Die Drahtfügeverbindung ist auch in 2 dargestellt. Auch hier sind die benachbart zueinander angeordneten Fügestelle F1, F2 zu erkennen. Zudem bildet er Drahtabschnitt 3 die teilweise geschlossene U-Form.
Erfindungsgemäß bevorzugt wird der Drahtabschnitt 3 ohne Unterbrechung, also kontinuierlich, an den beiden Fügestellen F1, F2 durch die Bauteile B1, B2 hindurchgedrückt. Dies ermöglicht kurze Taktzeiten beim Herstellen der Drahtfügeverbindung.
Um die Drahtfügeverbindung zu stärken, wird bevorzugt eine Klebstoffschicht zwischen den Bauteilen B1, B2 vorgesehen. Nach dem Aushärten des Klebstoffs fixiert die Klebstoffschicht zusätzlich zur Drahtfügeverbindung die Bauteile B1, B2 aneinander.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Stempels 10 der Drahtfügevorrichtung 1 ist in 5 gezeigt. Dieser ist derart geformt, um eine formschlüssige Verbindung mit einem komplementär zum Stempel 10 geformten Fügekanal 42 des Niederhalters 40 zu bilden. Entsprechend weist er Stempelführungen 12 und einen Zentralabschnitt 14 auf. Die Stempelführungen 12 greifen in bevorzugte Führungsbereiche 43 im Fügekanal 42 ein. Auf diese Weise wird der Stempel 10 während seiner Vorschubbewegung im Niederhalter 40 stabilisiert.
8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Niederhalters 40 von unten. Entsprechend ist die Unterseite 44 zu sehen, an der die Führungsnut 46 vorgesehen ist. Zudem erkennt man den zentral zugeführten Drahtabschnitt 3 sowie den formschlüssig geführten Stempel 10 im Fügekanal 42. Eine bevorzugte Ausführungsform des Niederhalters 40 mit Stempel 10 in einer praktischen Umsetzung zeigt 9. Hier ist erkennbar, dass die Führungen 12 des Stempels 10 anders geformt sind als in der Ausführungsform gemäß 5. Diese freie Formgestaltung von Führung 12 und Führungsbereich 43 ist möglich, solange eine funktionsgerechte formschlüssige Verbindung zwischen dem Stempel 10 und dem Niederhalter 40 gewährleistet ist.
In der bevorzugten Drahtfügevorrichtung 1 gemäß 7 wird der Drahtabschnitt 3 aus dem Magazin 20' unter den Stempel 10 zugeführt. Dazu liegen bevorzugt die Drahtabschnitte 3 einzeln und zuführbar geordnet im Magazin 20' vor. Alternativ bevorzugt enthält das Magazin 20' einen Endlosdraht, von dem jeweils Drahtabschnitte 3 abgetrennt und dem Fügekanal 42 unterhalb des Stempels 10 zugeführt werden. In beiden bevorzugten Ausführungsformen der Drahtfügevorrichtung 1 drückt dann der Stempel 10 den Drahtabschnitt 3 in die Bauteile B1, B2 und stellt die Drahtfügeverbindung her.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Drahtfügevorrichtung 1" zeigt 10. Der Stempel 10' ist als Treiberkolben mit einer zentralen Durchgangsöffnung 12 für eine Endlosdraht-Zufuhr vorgesehen. Am bauteilzugewandten Ende des Stempels 10' ist eine Spannvorrichtung 60 angeordnet, um den Endlosdraht 22 oder einen Drahtabschnitt 3 verlässlich zu halten und mit dem Stempel 10' in die Bauteile B1, B2 zu drücken. Unterschiedliche bevorzugte Ausgestaltungen einer derartigen Spannvorrichtung 60 zeigen die 12 a, 13, 14 und 15.
Des Weiteren umfasste der Fügekanal 40' bevorzugt eine Mehrzahl von Federpaketen 50 und Stützscheiben 52, die entlang des Fügekanal 40 angeordnet sind. Die Stützscheiben 52 weisen eine zentrale Öffnung 54 auf, wie in 12c in einer vergrößerten Darstellung zu erkennen ist. Der Endlosdraht 22 oder der zu setzende Drahtabschnitt 3 durchläuft die Öffnungen 54, um in seiner Position stabilisiert zu werden. Zudem verhindert diese Anordnung ein Ausbuckeln des Drahtabschnitts 3 oder des Endlosdrahts 22, wenn er in die Bauteile B1, B2 gedrückt wird.
Bevorzugt zwischengeordnet zwischen den Stützscheiben 52 sind die Federpakete 50, die vorzugsweise jeweils aus einer Mehrzahl von Tellerfedern 56 bestehen. Die Tellerfedern 56 haben ebenfalls eine zentrale Öffnung, sodass sie die Position des Drahtabschnitts 3 oder des Endlosdrahts 22 nicht behindern. Sobald der Stempel 10' seine Vorschubbewegung durchführt und eine Drahtfügeverbindung herstellt, verhindert eine Dämpfungswirkung der Tellerfedern 50 stoßartige Belastungen des Drahtabschnitts 3 oder des Endlosdrahts 22. Zudem wird bevorzugt die Vorschubbewegung des Stempels 10' durch die Gegenkraft der Tellerfedern 50 bezogen auf den Stempel 10' gleichförmiger und besser kontrollierbar. Vorzugsweise wechseln sich die Federpakete 50 und die Stützscheiben 52 in regelmäßigen Abständen in der Anordnung im Fügekanal 42 ab.
Die bevorzugte Spannvorrichtung 60 der 12a umfasst ein im Inneren konisch verjüngtes Ringelement 62. In das Ringelement 62 greift ein Hülsenelement 64 mit Hülsenfingern 65 konischer Außenkontur ein. Zwischen dem Ringelement 62 und dem Hülsenelement 64 ist bevorzugt ein Zwischenring 63 vorgesehen. In einer zentralen Öffnung 66 des Hülsenelements 64 wird der Drahtabschnitt 3 oder der Endlosdraht 22 gehalten. Wird das Ringelement 62 bevorzugt in Vorschubrichtung V durch den Stempel 10' versetzt, werden die Hülsenfinger 65 im konisch geformten Inneren des Ringelements 62 radial einwärts gedrückt und klemmen so den Drahtabschnitt 3 oder den Endlosdraht 22 fest.
Alternativ zum Hülsenelement 64 ist bevorzugt auch die Spannzange 66 gemäß 14 mit dem Ringelement 62 kombinierbar. Da die Spannzange 66 ebenfalls eine konische Außenform aufweist, wirkt sie auf die gleiche Weise mit dem Ringelement 62 zusammen wie das Hülsenelement 64.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Spannvorrichtung 60' zeigen die 13, 15 und 16. Während 13 die Spannvorrichtung 60' in einer schematisch perspektivischen Seitenansicht darstellt, zeigen die 15 und 16 jeweils Schnittdarstellungen davon. Innerhalb der Spannvorrichtung 60' wird der Endlosdraht 22 oder der Drahtabschnitt 3 mithilfe von keilförmigen Spannbacken 67 klemmend gehalten. Vorzugsweise stützen sich die Spannbacken 67 jeweils an einem komplementär geformten Gegenkeil 68 ab, der innerhalb einer Hülse 69 angeordnet ist. Um die Haltewirkung der Spannvorrichtung 60' zu steigern, weisen die Spannbacken 67 vorzugsweise eine dem Endlosdraht 22 zugewandte Verzahnung auf.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, das Führungsende 5 des Drahtabschnitts 3 oder das Führungsende des Endlosdrahts 22 mit einer Spitze 7 auszustatten. Eine Spitze 7 mit nur einem einseitigen Schliff gemäß den 17 a und b sowie eine stumpfe Spitze gemäß 17 e erzeugt ein schlechtes Durchdringungsverhalten, so dass die Drahtfügeverbindung nicht herstellbar ist. Im Gegensatz dazu sind zweiseitig geschliffene Spitzen (siehe 17 c und d) mit Schliffwinkeln α im Bereich von 25°≤α≤90° von Vorteil, während Spitzen mit Rundschliff gemäß 17 f nur durchschnittliche Ergebnisse liefern.
Bezugszeichenliste

1, 1': Drahtfügevorrichtung
3: Drahtabschnitt
5: Führungsende
7: Spitze
10: Stempel
12: Antrieb
14: C-Bügel
20,20': Rolle
22: Endlosdraht
30: Zylinder
32: Kolben
34: Puffer
40: Niederhalter
42: Fügekanal
43: Führungsbereich
44: Unterseite des Niederhalters 40
46: Führungsnut
50: Federpaket
52: Stützscheibe
54: zentrale Öffnung
56: Tellerfeder
60: Spannvorrichtung
62: Ringelement
63: Zwischenring
64: Hülsenelement
65: Hülsenfinger
66: Spannzange
67: Spannbacken
68: Gegenkeil
70: Matrize, Gegenlager
72: Führungsnut
B1,B2: Bauteile
A1, A2: Austrittsstelle
V: Vorschubrichtung
F1, F2: Fügestelle
R_F1, R_F2: Fügerichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 112008003461 T5 [0002]
DE 3721717 A1 [0002]
DE 102009050773 B4 [0002]
EP 2228199 A1 [0002]
US 2011/0258854 A1 [0003]
DE 2226555 [0003]
DE 102010006404 A1 [0004]
US 2430293 [0004]
US 2631284 [0005]
US 461014 [0006, 0007]
DE 102013109000 A1 [0006]
DE 499619 [0007]

Claims

Verbindungsverfahren für mindestens ein erstes Bauteil und mindestens ein zweites Bauteil mit Hilfe eines langgestreckten Drahtabschnitts, wobei das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Bauteil stapelförmig übereinander angeordnet sind, welches die folgenden Schritte aufweist: a. Drücken des langgestreckten Drahtabschnitts in einer ersten Fügerichtung an einer ersten Fügestelle nacheinander annähernd drehungsfrei durch das erste Bauteil und das zweite Bauteil hindurch, vorzugsweise ohne dass das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil an der Fügestelle ein Vorloch aufweisen, b. Umlenken und dadurch Umformen des Drahtabschnitts an einer ersten Austrittsstelle aus dem zweiten Bauteil und außerhalb des zweiten Bauteils in eine U-ähnliche Form, so dass ein Führungsende des langgestreckten Drahtabschnitts zunächst an der ersten Fügestelle aus dem zweiten Bauteil austritt und dann an einer zweiten und zur ersten benachbarten Fügestelle wieder in das zweite Bauteil eintritt, und c. Drücken des Drahtabschnitts an der zweiten Fügestelle in einer zweiten Fügerichtung nacheinander durch das zweite Bauteil und das erste Bauteil hindurch, wobei die zweite Fügerichtung der ersten Fügerichtung annähernd entgegengesetzt ist.
Verbindungsverfahren nach Patentanspruch 1, welches den weiteren Schritt aufweist: Umlenken und dadurch Umformen des Drahtabschnitts an einer zweiten Austrittsstelle aus dem ersten Bauteil in eine zumindest L-ähnliche Form, so dass das Führungsende des Drahtabschnitts zunächst an der zweiten Fügestelle aus dem ersten Bauteil austritt und vorzugsweise angrenzend an einer dem zweiten Bauteil abgewandten Oberfläche des ersten Bauteils angeordnet ist.
Verbindungsverfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, in dem der Drahtabschnitt beim Drücken desselben durch das erste und zweite Bauteil außerhalb der Bauteile mantelseitig geführt und/oder gestützt wird.
Verbindungsverfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem auf den Drahtabschnitt eine Vorschubkraft in der ersten Fügerichtung durch einen Stempel und/oder mantelseitig durch wenigstens zwei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Greifbacken aufgebracht wird.
Verbindungsverfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem der Drahtabschnitt vor dem Drücken des langgestreckten Drahtabschnitts in der ersten Fügerichtung an der ersten Fügestelle durch das erste und das zweite Bauteil hindurch von einem Drahtspeicher oder Endlosdraht abgetrennt wird.
Verbindungsverfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dass der Drahtabschnitts nach dem Durchtritt durch das zweite Bauteil umgelenkt und dabei mit einer Mantelseite an eine dem ersten Bauteil abgewandten freien Oberfläche des zweiten Bauteils angelegt wird.
Verbindungsverfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem vor dem Drücken des Drahtabschnitts in der ersten Fügerichtung durch das mindestens eine erste Bauteil das erste Bauteil durch einen Niederhalter fixiert und gegen das zweite Bauteil gedrückt wird.
Verbindungsverfahren nach Patentanspruch 7, in dem das Führungsende des Drahtabschnitts zum Umlenken desselben in einer am zweiten Bauteil anliegenden Matrize geführt wird, wobei in der Matrize eine erste Führungsnut für das Führungsende des Drahtabschnitts vorgesehen ist.
Verbindungsverfahren nach Patentanspruch 8, in dem das Führungsende des Drahtabschnitts in einer zweiten Führungsnut umgelenkt wird, die im Niederhalter vorgesehen ist.
Verbindungsverfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem ein Abtrennen des Drahtabschnitts von dem im Drahtspeicher bevorrateten Draht mit einer Schneidvorrichtung mit mindestens zwei Schneiden erfolgt, wobei bevorzugt jedenfalls eine Schneide der Schneidvorrichtung quer zur Längsrichtung des Drahts bewegbar gehalten ist.
Verbindungsverfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche in Kombination mit Patentanspruch 2, in dem das an der zweiten Austrittsstelle umgelenkte Führungsende angrenzend an einer dem zweiten Bauteil abgewandten Oberfläche des ersten Bauteils angeordnet ist und in Richtung der ersten Fügestelle umgebogen wird, so dass der die Bauteile verbindende Drahtabschnitt eine teilweise geschlossene U-Form bildet.
Verbindungsverfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem der Drahtabschnitt in einem einstufigen Verfahren in das mindestens eine erste und zweite Bauteil gedrückt wird, um die Bauteile miteinander zu verbinden.
Verbindungsverfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Bauteil aus gleichartigen oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus Metall, vorzugsweise Aluminium, Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise kohlefaser- oder glasfaserverstärkter Kunststoff, Laminat oder Metalllegierungen.
Verbindungsverfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem das Führungsende des Drahtabschnitts eine Spitze aufweist, vorzugsweise in Form eines Dachschliffs.
Verbindungsverfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit dem weiteren Schritt: Aufbringen einer Klebstoffschicht zwischen dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Bauteil, bevor der Drahtabschnitt in der ersten Fügerichtung in das erste Bauteil gedrückt wird.
Eine Drahtfügeverbindung mit mindestens einem ersten Bauteil und mindestens einem zweiten Bauteil, in der sich ein langgestreckter, nicht klammerförmig vorgeformter Drahtabschnitt an einer ersten Fügestelle zunächst in Richtung des zweiten Bauteils durch das erste Bauteil, dann durch das zweite Bauteil, danach benachbart zu einer Oberfläche des zweiten Bauteils, die abgewandt vom ersten Bauteil angeordnet ist, und dann an einer zweiten Fügestelle wieder durch das zweite Bauteil und das erste Bauteil hindurch erstreckt.
Drahtfügeverbindung gemäß Patentanspruch 16, in der der Drahtabschnitt nur ein Führungsende aufweist, welches bevorzugt mit einer Spitze ausgestattet ist.
Drahtfügeverbindung gemäß Patentanspruch 16 oder 17, in der das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Bauteil aus gleichartigen oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus Metall, vorzugsweise Aluminium, Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise kohlefaser- oder glasfaserverstärkter Kunststoff, Laminat oder Metalllegierungen.
Drahtfügeverbindung gemäß einem der Patentansprüche 16 bis 18, in der der die Bauteile verbindende Drahtabschnitt eine teilweise geschlossene U-Form bildet.
Drahtfügeverbindung gemäß einem der Patentansprüche 16 bis 19, in der eine Klebstoffschicht zwischen dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Bauteil vorgesehen ist.
Eine Drahtfügevorrichtung, mit der ein langgestreckter Drahtabschnitt in mindestens ein erstes Bauteil und mindestens ein zweites Bauteil eindrückbar ist und die die folgenden Merkmale aufweist: a. einen in einem Zylinder geführten Treiberkolben, mit dem der Drahtabschnitt in einer Vorschubrichtung versetzbar ist, b. einen Niederhalter, der in Vorschubrichtung dem Zylinder mit Treiberkolben vorgelagert und in dem vorzugsweise der Treiberkolben zumindest teilweise aufnehmbar ist, c. ein Drahtmagazin und ein Gegenlager, insbesondere eine Matrize, wobei in dem Gegenlager eine erste Führungsnut für ein Führungsende des Drahtabschnitts vorgesehen ist, um den Drahtabschnitt umzulenken.
Drahtfügevorrichtung gemäß Patentanspruch 21, deren Drahtmagazin in Vorschubrichtung oberhalb des Zylinders oder zwischen Zylinder und Niederhalter angeordnet ist und aus dem ein langgestreckter Drahtabschnitt in Vorschubrichtung unter den Treiberkolben zuführbar ist.
Drahtfügevorrichtung gemäß Patentanspruch 21 oder 22, deren Niederhalter eine zweite Führungsnut aufweist, um den Drahtabschnitt umzulenken.
Drahtfügevorrichtung gemäß Patentanspruch 21, 22 oder 23, deren Treiberkolben einen inneren Drahtzufuhrkanal umfasst, durch den ein Endlosdraht der Drahtfügevorrichtung zuführbar ist.
Drahtfügevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche 21 bis 24, deren Treiberkolben in Vorschubrichtung an einem vorderen Ende eine Spannzange umfasst, mit der ein Drahtabschnitt haltbar ist.