DE19533827C1 - Verfahren zum Befestigen eines Werkstückes am Außenumfang eines geschlossenen, umfänglich einstückigen Profiles und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Werk­ stückes an einem Profil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.

Einstückig geschlossene Profile und Werkstücke werden in her­ kömmlicher Weise mittels Schraub- oder Nietverbindungen aneinan­ der befestigt. Die Befestigung erfordert dabei zum einen mehrere Verbindungsteile wie Muttern, Schrauben, o. ä., wobei zusätzlich Gewinde oder Schraubendurchgangslöcher in das Profil geschnitten werden müssen und zum anderen einen relativ großen Montageauf­ wand, da entweder die Schraube vom Innenraum des Profils aus in das Gewinde eingeschraubt oder die Mutter im Innenraum zur Kon­ terung der Schraube gegengehalten werden muß. Dies ist dann be­ sonders schwierig, wenn nicht gar unmöglich, wenn das Profil lang ist und/oder einen Innenraum von relativ geringem Durchmes­ ser aufweist, so daß die Befestigungsstelle von innen her mit dem Verbindungsteil schwer zugänglich, bzw. manuell unzugänglich ist. Desweiteren können bei derartigen Schraubverbindungen auf­ grund der mit diesen einhergehenden Fügetoleranzen quer zur Fü­ gerichtung Ansprüche an hohe Ortsgenauigkeiten für die Befesti­ gungsstelle nicht erfüllt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln bzw. die gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß mit einer möglichst geringen Anzahl an Verbindungsteilen und mit nur geringem Auf­ wand eine sichere Befestigung zwischen einem Werkstück und einem geschlossenen Profil unter Gewährleistung einer lokal hochpräzi­ sen Anordnung der Befestigungsstelle erreicht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale bezüglich des Verfahrens und durch die im Patentanspruch 6 bezüglich der Vorrichtung an­ gegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Dank der Erfindung entfallen jegliche Verbindungsteile für die Befestigung, wobei für diese lediglich die Wandungen des Werk­ stückes und des Profils verwandt werden. Die Befestigung erfolgt in einfacher Weise in einer Werkzeugeinspannung, in welcher das Profil und das Werkstück an der gewünschten Relativposition ex­ akt aufeinander ausgerichtet gehalten werden. Durch das mit nur geringem Aufwand verbundene Einschieben eines Innenwerkzeuges in das Profil und dem Vorsehen von Prägestempeln, von denen der ei­ ne Prägestempel Bestandteil des stabförmigen Innenwerkzeuges und radial zu diesem orientiert ist sowie zur Verschiebung hoch­ druckbeaufschlagbar ist und der andere Prägestempel außerhalb des Profils und auf werkstückabgewandter Seite verschiebbar ge­ führt ist, können in einfacher Weise Profil und Werkstück mit­ einander unlösbar nach Art eines Clinchvorganges verbunden wer­ den, indem der innerhalb des Profiles befindliche Prägestempel hochdruckbeaufschlagt und der Gegenstempel gleichfalls kraftbe­ aufschlagt wird. Infolge einer axial und radial definiert ein­ nehmbaren Gebrauchsstellung des Innenwerkzeuges innerhalb des Profiles kann jede beliebige vorgegebene Stelle, an der die Be­ festigung erfolgen soll, in der Einspannung hochpräzise erreicht werden, wobei durch die innige Verbindung, die das Werkstück und das Profil miteinander durch das Clinchen eingehen, keine Füge­ toleranzen entstehen. Dabei ist es durch die Erfindung möglich, auch geschlossene Profile, deren Innendurchmesser zwischen 10 und 15 mm beträgt, mit einem Werkstück zu verbinden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele nach­ folgend näher erläutert; dabei zeigt:

Fig. 1 im Querschnitt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem im Außenwerkzeug eingespannten Rohrkörper und gelochten ebenen Werkstück vor dem Präge- bzw. dem Clinchvorgang,

Fig. 2 in einem Abschnitt den Rohrkörper und das ebene Werkstück nach dem Befestigungsvorgang mittels der Vorrichtung aus Fig. 1 an ihrer Befestigungsstelle,

Fig. 3 im Querschnitt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem im Außenwerkzeug eingespannten Rohrkörper und ebenen unterbre­ chungsfreien Werkstück vor dem Präge- bzw. dem Clinchvorgang,

Fig. 4 in einem Abschnitt den Rohrkörper und das ebene Werkstück nach dem ersten Arbeitsschritt zur Befestigung mittels der Vor­ richtung aus Fig. 3 an ihrer Befestigungsstelle,

Fig. 5 in einem Abschnitt den Rohrkörper und das ebene Werkstück nach erfolgter Befestigung mittels der Vorrichtung aus Fig. 3 an ihrer Befestigungsstelle.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Befestigen eines ebenen ge­ lochten Werkstückes 1 an einem geschlossenen einstückigen als Rohrkörper 2 ausgebildeten Profil dargestellt. Der Rohrkörper 2 besitzt einen Durchmesser von etwa 10-15 mm und ist relativ dünnwandig mit einer Wandstärke von etwa 1 mm ausgeführt.

Die Vorrichtung beinhaltet ein geteiltes aus einem Ober- und ei­ nem Unterwerkzeug 3, 4 bestehendes Außenwerkzeug 5 und ein Innen­ werkzeug 6, das in den Rohrkörper 2 eingeführt ist und dessen Querschnitt vollständig ausfüllt. Das Ober- und das Unterwerk­ zeug 3, 4 des Außenwerkzeuges 5 weisen jeweils eine prismatische Aufnahmerille 7 auf, die bezüglich des Außenumfanges des Rohr­ körpers 2 an dessen Kontur annähernd angepaßt ausgebildet ist und der jeweiligen anderen Aufnahmerille 7 in Gebrauchslage ge­ genüberliegt. Der Rohrkörper 2 ist in die Aufnahmerille 7 der Werkzeuge 3, 4 eingelegt und zwischen diesen mittels einer das Oberwerkzeug 3 mit dem Unterwerkzeug 4, in der Nähe der Rille 7 verbindenden Spannschraube 8 in umgreifender Weise eingespannt.

Das Innenwerkzeug 6 beinhaltet einen als dickwandiges axial ein­ seitig geschlossenes Rohr 9 ausgebildeten Werkzeugstab mit einem Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser von vorzugsweise etwa 2 und mit hinsichtlich der Oberflächengüte und Zylinderform prä­ zise bearbeiteter Mantelfläche 10, welcher mit Spiel (0,1 mm) in den Rohrkörper 2 axial eingeführt ist. Der Hohlraum 11 des Roh­ res 9 dient als axial sich erstreckender mittig angelegter Fluidkanal.

Im Rohr 9, das aus einem hochfesten und mechanisch hoch belast­ baren Werkstoff vorzugsweise aus einem Edelstahl gefertigt ist, ist an der Axial- und Umfangsposition der gewünschten zu erzeu­ genden Prägung 53 eine als Arbeitszylinder dienende radial nach außen (hier: vertikal nach unten) gerichtete und als Sackbohrung ausgebildete Querbohrung 12 im Erodierverfahren angebracht. Die Querbohrung 12 kann auch vorgebohrt und im Erodierverfahren feinbearbeitet sein.

In der Querbohrung 12 ist ein präzisionsgeführter Prägestempel 13 mit einer reibarmen Verschleißschutzschicht an dessen Mantel­ fläche 28 versehen und mit einem an diesem koaxial angeformten nach außen weisenden Prägestift 14 nahezu spielfrei geführt, wo­ bei die Wandungen der Querbohrung 12 hinsichtlich der Oberflä­ chengüte zur exakten Aufnahme des Prägestempels 13 durch das Erodierverfahren entsprechend präzise bearbeitet sind. Der an der Stirnseite 15 des Prägestempels 13 zentrisch angeordnete Prägestift 14 ist paraboloidisch ausgebildet. Die Einstückigkeit von Prägestift 14 und Prägestempel 13 ist bei den beim Rohrkör­ per 2 vorherrschenden kleinen Abmessungen aus baulichen Gründen und aus Funktionsgründen vorteilhaft, wobei letztere in einer Vermeidung eines bei zwei Teilen auftretenden federelastischen Setzverhaltens des Prägestiftes 14 im Prägestempel 13 bestehen.

Gegebenenfalls kann der Prägestempel 13 an seiner Mantelfläche 28 auch lediglich geschliffen und poliert sein. Der Prägestift 14 und der mit ihm einstückig verbundene Prägestempel 13 sind vorzugsweise aus Keramik oder Hartmetall hergestellt. Zur Zen­ trierung des Stempels 13 im Zylinder 12 und zur Gewährleistung der Ausbildung eines Schmierfilmes zwischen der Mantelfläche 28 des Stempels 13 und der Zylinderwandung sind an diesem mehrere feine Umfangsnuten 29 angebracht.

Die Mantelfläche 10 des Rohres 9 besitzt in Längsrichtung mehre­ re nach außen führende umfänglich voneinander beabstandete, vor­ zugsweise parallel zueinander verlaufende Nuten 30, von denen ein Teil in - bei mehreren unterschiedlich im Rohr 9 angeordne­ ten Prägestempeln 13 - jeweils einen ihnen zugeordneten Arbeits­ zylinder 12 münden. Die Nuten 30 dienen einerseits - für den Teil, der in die Arbeitszylinder 12 mündet - als Kanäle zum Aus­ tritt der aus dem Fluidschmierfilm an der Mantelfläche 28 des Prägestempels 13 zur Mantelfläche 10 des Rohres 9 hin ablaufen­ den Flüssigkeitsmenge sowie der im Arbeitsraum 31 des Arbeitszy­ linders 12 zwischen Prägestempel 13 und Rohrkörper 2 befindli­ chen Luft, so daß Polster von Luft und Flüssigkeit, die der Be­ wegung des Prägestempels 13 beim Prägevorgang entgegenwirken, vermieden werden. Andererseits dienen die Nuten 30 zur Druckent­ lastung für den zu bearbeitenden Rohrkörper 2, da das Rohr 9 sich unter Hochdruck und bei mehreren umfänglich und axial un­ terschiedlich angeordneten Prägestempeln 13 verwinden kann und somit einen Druck radial auf den Rohrkörper 2 ausübt, sowie zum Ausgleich von Radialdehnungen.

Der Fluidkanal 11 des Rohres 9, dessen lichter Innendurchmesser kleiner als der Durchmesser der Arbeitszylinder 12 des Präge­ stempels 13 ist, schneidet den Arbeitszylinder 12 rückseitig an und ist an seinem offenen Ende mit einem Hochdruckanschluß ver­ bunden. Bei der Ausbildung von mehreren Arbeitszylindern 12 sind diese durch den Fluidkanal 11 in rationeller Weise untereinander fluidisch verbunden. In den von der Stirnseite des Prägestempels 13, den Wandungen des Arbeitszylinders 12 und dem Rohrkörper 2 begrenzten Arbeitsraum 31 des Arbeitszylinders 12 mündet eine Druckleitung 34 ein, über die der Prägestempel 13 nach erfolgtem Prägen durch Anlegen eines Druckes in seine Ausgangslage flui­ disch zurückstellbar ist.

Das Unterwerkzeug 4 des Außenwerkzeuges 5 weist koaxial zum Ar­ beitszylinder 12 eine Durchgangsöffnung 16 auf, deren Durchmes­ ser größer als der des Arbeitszylinders 12 ist und die die Auf­ nahmerille 7 mit einer außenseitig im Unterwerkzeug 4 eingear­ beiteten zylindrischen Ausnehmung 17 verbindet. Die Ausnehmung 17 schließt sich dabei koaxial zum Arbeitszylinder 12 und der Durchgangsöffnung 16 gelegen an diese unmittelbar an, wobei de­ ren Durchmesser größer als der der Öffnung 16 ist.

In der Ausnehmung 17 ist eine stempelförmige, hohlgebohrte Ma­ trize 18 des Unterwerkzeuges 4 vertikal verschiebbar geführt, die eine Einspannungsvorrichtung für das Werkstück 1 bildet. Das Werkstück 1 ist dabei in der Ausnehmung 17 aufgenommen und in Einspannungslage einerseits an der Stirnseite 19 der vorzugswei­ se aus Keramik oder Hartmetall hergestellten Matrize 18 und an­ dererseits am umlaufenden nach innen radial vorspringenden, die Durchgangsöffnung 1.6 zur Aufnahmerille 7 begrenzenden Rand 20 der von der Ausnehmung 17 für die Matrize 18 gebildeten Füh­ rungsbohrung abgestützt. In der durchgehenden Bohrung 21 der Ma­ trize 18 ist ein Gegenstempel 22 verschiebbar geführt.

Der koaxial zur Querbohrung 12 ausgerichtete Prägestift 14 weist abwärts auf eine im eingespannten gelochten Werkstück 1 vorgese­ hene, konzentrisch zur Durchgangsöffnung 16 gelegene Öffnung 23, deren Durchmesser etwas größer ist als die Dicke des Prägestiftes 14, jedoch etwa ein Viertel des Durchmessers der Durchgangsöffnung 16 bemißt und ebenfalls kleiner ist als der der Bohrung 21 für den Gegenstempel 22. Der in seiner Bohrung 21 koaxial zum Präge­ stempel 13 ausgerichtete Gegenstempel 22 ist stirnseitig mit ei­ ner als konzentrisch zur Bohrung 21 liegende Ringnut ausgebilde­ ten Mulde 24 versehen, wobei der Begrenzungsrand 25 der Öffnung 23 die Außenflanke 26 der Mulde 24, die diese radial nach außen begrenzt, radial überragt. Die Innenflanke 27 der Mulde 24 bil­ det einen Konus 35 mit verrundeter Spitze 36. Die Spitze 36 des Konus 35 ragt in die Öffnung 23 des Werkstückes 1 hinein. Von der anderen Seite aus ragt der Rohrkörper 2 mit einem Umfangsab­ schnitt 37 in die Öffnung 23 hinein und liegt dabei am Öffnungs­ rand 25 an.

Bei der Prozeßführung wird zuerst der Rohrkörper 2 in die Auf­ nahmerille 7 eingelegt und zwischen dem Oberwerkzeug 3 und dem Unterwerkzeug 4 des Außenwerkzeuges 5 eingespannt. Gleichfalls wird das Werkstück 1 in die Ausnehmung 17 eingebracht und in dieser nach Ausrichtung auf den Rohrkörper 2 bezüglich der vor­ gegebenen Befestigungsstelle durch Anpressung an den Rand 20 der Ausnehmung 17 mittels der Matrize 18 eingespannt. Die Matrize 18 wird dazu vorzugsweise hydraulisch über den für den Fluidkanal 11 vorgesehenen Hochdruckanschluß gestützt, der über eine im Un­ terwerkzeug 4 verlaufende und in einen Ringraum 32 unterhalb des Stempelkolbens der Matrize 18 mündende Fluidführungsbohrung 33 mit der Matrize 18 in Verbindung steht. Danach wird das Werk­ zeugrohr 9 in den Rohrkörper 2 derart eingeführt, daß sich die Lage des Prägestiftes 14 genau mit der Öffnung 23 des Werk­ stückes 1 und mit der Befestigungsstelle deckt. Die dazu erfor­ derliche spezielle Ausrichtung erfolgt durch eine Meßsteuerung. Das Unterwerkzeug 4 und das Oberwerkzeug 3 des Außenwerkzeuges 5 sowie das Werkzeugrohr 9 sind ortsfest fixiert.

Zur Befestigung des Rohrkörpers 2 mit dem Werkstück 1 wird nun durch den Hochdruckanschluß über das im Fluidkanal 11 befindli­ che Fluid, das Wasser, wegen ihrer Kompressibilität in Ausnahme­ fällen Luft, oder vorzugsweise Öl sein kann, dem Prägestempel 13 im Arbeitszylinder 12 ein Druck oberhalb von 1000 bar vermit­ telt in Abhängigkeit der geometrischen Abmessungen und der Werk­ stoffkennwerte wie Festigkeit, Dehnung usw., wodurch der Präge­ stempel 13 auf den Rohrkörper 2 im Bereich der Öffnung 23 im Werkstück 1 gepreßt wird. Bei der Verwendung von Öl als Fluid wird durch dieses gleichzeitig in vorteilhafter Weise der Präge­ stempel 13 im Arbeitszylinder zur möglichst reibungsfreien Bewe­ gung geschmiert.

Der Prägestift 14 bringt nun durch die Hochdruckbeaufschlagung in den Rohrkörper 2 eine Prägungsmulde 38 ein (Fig. 2). Das bei der Erzeugung der Prägungsmulde 38 verdrängte Material des Rohr­ körpers 2 wird dabei in die Öffnung 23 des Werkstückes 1 hinein und durch sie hindurch gepreßt. Gleichzeitig mit dem Prägevor­ gang wird der Gegenstempel 22 zur Anlage am Werkstück gebracht. Dies kann ebenfalls hydraulisch erfolgen. Das verdrängte flie­ ßende Material wird von dem Konus 35 des Gegenstempels 22 in dessen Ringnut geleitet, wobei diese und die Öffnung 23 vom Ver­ drängungsmaterial vollständig ausgefüllt wird und wobei das Ma­ terial vom Gegenstempel 22 an den Begrenzungsrand 25 der Öffnung 23 gepreßt wird. Durch das Hintergreifen des Werkstückes 1 und die dabei erfolgende Verpressung des Werkstückes 1 mit dem Rohr­ körper 2 an der Prägestelle mittels des mit dem Gegenstempel 22 zusammenarbeitenden Prägestempels 13 ergibt sich eine feste in­ nige Verbindung zwischen dem Rohrkörper 2 und dem Werkstück 1 nach Art des Clinchens. In vorteilhafter Weise ist dabei denkbar, am Prägestempel 13 stirnseitig einen ringförmigen Verdrängungs­ wulst vorzusehen, der den Prägestift 14 mit nur geringem Abstand umgibt und diesen axial überragt. Der Verdrängungswulst, dessen Radius größer ist als der des Gegenstempels 22, wird beim Prägen der Prägemulde 38 innenseitig an den Rohrkörper 2 gedrückt und bildet dabei quasi einen "Damm" für das vom Prägestempel 13 ver­ drängte und in Umfangsrichtung des Rohrkörpers 2 ausweichende Rohrkörpermaterial, der dieses in Richtung der Öffnung 23 im Werkstück 1 zwingt. Das Prägen und Verpressen kann zum einen se­ parat voneinander oder verfahrensökonomisch in einem Arbeits­ schritt erfolgen.

Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel zeigt das zweite in Fig. 3 einen Prägestempel 39, der anstatt eines Prägestiftes 14 an seiner Stirnseite 15 zentrisch eine Prägetasche 40 aufweist. Die Prägetasche 40 wird von einem zum Rohrkörper 2 hin abstehen­ den Verdrängungswulst 41, dessen Funktion und Ausbildung schon oben beschrieben sind, umgeben. Das Werkstück 42 ist eben und unterbrechungsfrei, d. h. ohne Durchführungen und Löcher ausge­ bildet. Der Gegenstempel 43 ist hingegen mit einem zentrisch an­ geordneten, paraboloidisch ausgebildeten Prägestift 44 versehen, dessen Dicke kleiner bemessen ist als der Durchmesser der Präge­ tasche 40 des Prägestempels 39. Der Rohrkörper 2 liegt in axia­ ler Verlängerung der Bohrung 21 der Matrize 18, in der der Ge­ genstempel 43 geführt wird, am Werkstück 42 an.

Zur Bildung der Befestigung wird der Prägestempel 39 hochdruck­ beaufschlagt, wodurch er auf den Rohrkörper 2 innenseitig ge­ preßt wird. Gleichzeitig wird der Gegenstempel 43 in das Werk­ stück 42 gedrückt, wodurch aufgrund der Ausweichmöglichkeit des verdrängten Materials des Werkstücks 42 und des Rohrkörpers 2 in die Prägetasche 40 des Prägestempels 39 hinein unter Bildung von - von der Seite des Gegenstempels 43 aus gesehen - jeweils einer Prägemulde 45 im Werkstück 42 und Rohrkörper 2, die formschlüs­ sig ineinanderliegen (Fig. 4). Danach wird der Gegenstempel 43 aus der Ineinanderprägung heraus abgesenkt, wohingegen der Prä­ gestempel 39 weiter druckbeaufschlagt wird. Dadurch erfährt die Ineinanderprägung allein durch den Prägestempel 39 eine weitere Prägebeaufschlagung, wobei mit der weiteren Formangleichung der aufliegenden, mit ihrer Mulde 45 die andere Prägung 46 aufneh­ menden Prägung 47 an die Prägetasche 40 die Flanken 48 der Prä­ gung 47 in Prägerichtung gestreckt wird. Hierbei wird der Mul­ denrand 55 der Prägung 47 in Richtung auf den Muldenrand 54 der Prägung 46 gedrückt, was einen radial nach innen wirkenden Druck auf die Flanken 49 der untenliegenden Prägung 46 erzeugt, so daß diese zusammengequetscht wird. Durch die Streckung der Flanken 48 und das Zusammenquetschen der Prägung 46 bildet sich die Prä­ gemulde 45 zu einer Höhlung 50 aus (Fig. 5). Deren Durchmesser ist dabei größer als der ihrer Ausgangsöffnung 51, wobei sich an den Wandungen 52 der Höhlung 50 die Prägung 46 gänzlich an­ schmiegt. Aufgrund dessen verstemmt sich die Prägung 46 in der Höhlung 50 der Prägung 47 nach Art eines Clinchvorganges, so daß das Werkstück 42 mit dem Rohrkörper 2 an der gewünschten Befe­ stigungsstelle verpreßt ist. Der Vorgang des Ineinanderprägens und des Verpressen kann im übrigen übergangslos hintereinander in einem Arbeitsschritt ablaufen. Besonders günstig wirkt sich für die Verbindung der Verdrängungswulst 41 dahingehend aus, daß dieser den Fluß des in Umfangsrichtung ausweichenden Rohrkörper­ materials zurückstaut und dadurch zuerst die Anpressungskraft der Prägungen 46, 47 aneinander und später die Quetschkraft er­ höht, wobei das Rohrkörpermaterial auf den Muldenrand 54 der Prägung 46 konzentriert wird. Desweiteren werden dadurch Dünn­ stellen an der Befestigungsstelle vermieden.

Die Anwendung der Erfindung kann vielfach auf verschiedenen Gebieten erfolgen. Beispielsweise können Halter, insbesondere Kabelhalter, Laschen oder komplette Bauteileinheiten wie eine Unterdruckdose oder Abgasrückführventile an einen Rohrkörper 2 angebracht werden. Zusätzliche Verbindungselemente und aufwendi­ gere -arten entfallen. Dazu gehören Schrauben, Stifte, Nägel, Schellen einerseits und Kondensator-Entladungsschweißen, Punkt­ schweißen sowie Lichtbogenschweißen andererseits. Ebenfalls kön­ nen Lagerstellen von drehbeweglichen, nahe am Rohrkörper 2 lie­ genden Komponenten unmittelbar mit diesem verbunden werden. Des­ weiteren ist die Verbindung von metallischen, deformationsener­ gieabsorbierenden Einzelwabenstrukturen unterschiedlicher Längs­ erstreckung und Außenform miteinander denkbar. Als weiteres kön­ nen mehrere geschlossene Profile miteinander - bündelförmig oder auch sternförmig - verbunden werden. Darüber hinaus können mas­ sive Werkstücke längs des Profiles an diesen angebracht werden, wie beispielsweise Einzelnocken an eine gebaute Nockenwelle. Durch die Materialverdrängung von innen nach außen sind keine Innenerhebungen für die Anordnung einer weiteren zusätzlichen Drehschieberwelle innerhalb der Nockenwelle hinderlich. Schließ­ lich können in flexibler Weise nacheinander in verschiedenen Ar­ beitsstationen oder gleichzeitig in einer Einspannung gezielt zum Profil 2 hin radial einwärts und/oder auswärts gerichtete Erhebungen für eine eventuelle spätere Verbindung mit einem Werkstück oder als Flansch für Leitungen oder als bei Bedarf herzustellende Durchflußöffnungen gefertigt werden.

Claims (16)

1. Verfahren zum Befestigen eines Werkstückes am Außenumfang ei­ nes geschlossenen, umfänglich einstückigen Profiles durch Ver­ formen der Wandung des Profiles in das Werkstück durch Aufbrin­ gen von Fluidhochdruck innerhalb des Profiles, so daß eine form­ schlüssige Verbindung zwischen dem Werkstück und dem Profil ent­ steht, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Profil (2) als auch das Werkstück (1, 42) in ein Außenwerkzeug (5) getrennt, jedoch mit freiem Zugang zueinander eingespannt werden, daß in das Profil (2) werkstückseitig mit­ tels eines mit einem Fluidhochdruck beaufschlagten Prägestempels (13, 39) eines in das Profil (2) eingeführten Innenwerkzeuges (6) von innen eine Prägung (47, 53) eingebracht wird, und daß das Profil (2) an der Stelle der Prägung (47, 53) mit dem Werkstück (1, 42) mittels des Prägestempels (13, 39) und eines hinsichtlich dessen Prägerichtung aus der Gegenrichtung auf das Werkstück (1, 42) geführten und mit dem Prägestempel (13, 39) zusammenarbei­ tenden Gegenstempels (22, 43) nach Art eines Clinchvorganges ver­ preßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Prägevorgang das in Umfangsrichtung fließende Profilma­ terial zur Prägestelle hin gedrängt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägevorgang und das Verpressen in einem Arbeitsschritt erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Profilmaterial beim Prägevorgang durch eine im Werkstück (1) vorgesehene, der Prägung (53) gegenüberliegende Öffnung (23) hindurchgedrängt und zur Verpressung mit dem Werkstück (1) in das Werkstück (1) hintergreifender Weise an diesem mittels des Gegenstempels (22) angepreßt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (2) und das Werkstück (42) an der vorgesehenen Befestigungsstelle ineinandergeprägt werden, und daß danach zur Verpressung durch eine weitere unmittelbare Prägebeaufschlagung der aufliegenden, mit ihrer Prägemulde (45) die andere Prägung (46) aufnehmende Prägung (47) die untenliegende Prägung (46) ge­ quetscht und in der sich gleichzeitig zu einer Höhlung (50) aus­ formenden Mulde (45) der aufliegenden Prägung (47) verstemmt wird.

6. Vorrichtung zum Befestigen eines Werkstückes am Außenumfang eines geschlossenen, umfänglich einstückigen Profiles, insbeson­ dere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein in das Profil (2) einführbares stabför­ miges Innenwerkzeug (6), das den Profilquerschnitt zumindest an­ nähernd ausfüllt, und ein in ein Ober- und ein Unterwerkzeug (3, 4) geteiltes Außenwerkzeug (5) beinhaltet, in dem das Profil (2) in einer Aufnahmerille (7) einspannbar ist, wobei das Innen­ werkzeug (6) mit einem axial sich erstreckenden Fluidkanal (11) versehen ist, der einerseits geschlossen und andererseits mit einem Hochdruckanschluß verbunden ist und der eine - vom Umfang des Innenwerkzeuges (6) ausgehend - als Sackbohrung ausgebildete und als Arbeitszylinder für einen in diesem radial verschiebbar gehaltenen Prägestempel (13, 39) dienende Querbohrung (12) rück­ seitig anschneidet, und daß das Unterwerkzeug (4) eine Werk­ stückeinspannung besitzt, innerhalb welcher ein stirnseitig kon­ turierter, in Gebrauchslage des Innenwerkzeuges (6) gleichachsig mit dem Prägestempel (13, 39) ausgerichteter Gegenstempel (22, 43) verschiebbar geführt ist, und außenseitig mit einer Ausnehmung (17) zur Aufnahme des Werkstücks (1, 42) versehen ist, die eine zur Querbohrung (12) des Innenwerkzeuges (6) koaxial gelegene Durchgangsöffnung (16) zur Aufnahmerille (7) des Profils (2) aufweist, wobei das Werkstück (1, 42) in der Ausnehmung (17) zwi­ schen dem Prägestempel (13, 39) und dem Gegenstempel (22, 43) so nahe am Profil (2) liegt, daß durch das Einwirken der Konturen der beiden Stempel (13, 39), (22, 43) auf das Werkstück (1, 42) und das Profil (2) diese nach Art eines Clinchvorganges aneinander befestigbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Werkstückeinspannung eine hohlgebohrte Matrize (18) ist, die in einer die Ausnehmung (17) bildenden Führungsbohrung des Unterwerkzeuges (4) führbar gehalten ist und in deren Bohrung (21) der Gegenstempel (22, 43) verschiebbar geführt ist, wobei das Werkstück (1, 42) in der Einspannung einerseits an der Matri­ ze (18) und andererseits am umlaufenden nach innen vorspringen­ den, die Durchgangsöffnung (16) zur Aufnahmerille (7) begrenzen­ den Rand (20) der Führungsbohrung abgestützt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägestempel (39) an seiner Stirnseite (15) zentrisch eine Prägetasche (40) aufweist und daß der Gegenstempel (43) mit einem zentrisch angeordneten Prägestift (44) mit konisch zulau­ fender abgerundeter Spitze versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Prägestempel (39) stirnseitig ein zum Profil (2) hin abstehender, ringförmiger Verdrängungswulst (41) mit größerem Durchmesser als der der in der Matrize (18) für den Gegenstempel (43) vorgesehenen Bohrung angeformt ist, der die zen­ trisch gelegene Prägekontur des Prägestempels (39) mit gerin­ gem Abstand konzentrisch umgibt und axial zum Profil (2) hin überragt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den vom Prägestempel (13, 39), dem Arbeitszylinder und dem Profil (2) begrenzten Arbeitsraum (31) des Arbeitszylin­ ders eine Druckleitung (34) einmündet, über die der Präge­ stempel (13, 39) nach erfolgter Prägung in seine Ausgangslage fluidisch zurückstellbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Mantelfläche (10) des Werkzeugstabes (9) des Innen­ werkzeuges (6) mehrere axial verlaufende und über dessen Umfang verteilt nach außen führende Nuten (30) eingearbeitet sind, von denen zumindest eine in eine Querbohrung (12) mündet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (28) des Prägestempels (13, 39) mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Mantelfläche (28) des Prägestempels (13, 39) zumindest eine feine Umfangsnut (29) eingearbeitet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägestempel (13) an seiner Stirnseite (15) zentrisch einen Prägestift (14) mit konisch zulaufender, abgerundeter Spitze aufweist, der koaxial zur Querbohrung (12) ausgerichtet ist und auf eine im eingespannten Werkstück (1) vorgesehene ko­ axial zum Prägestempel (13) gelegene Öffnung (23) weist, deren Durchmesser größer ist als die Dicke des Stiftes (14), und daß der Gegenstempel (22) stirnseitig eine Mulde (24) aufweist, wo­ bei der Begrenzungsrand (25) der Öffnung (23) die die Mulde (24) radial nach außen begrenzende Flanke (26) radial überragt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde (24) des Gegenstempels (22) als Ringnut ausgebil­ det ist, wobei die Innenflanke (27) der Nut einen Konus (35) mit verrundeter Spitze (36) bildet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (36) des Konus (35) in die Öffnung (23) des Werk­ stückes (1) hineinragt.