WO2002045877A1 - Ausbeulvorrichtung und -verfahren - Google Patents

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WO2002045877A1
WO2002045877A1 PCT/CH2000/000643 CH0000643W WO0245877A1 WO 2002045877 A1 WO2002045877 A1 WO 2002045877A1 CH 0000643 W CH0000643 W CH 0000643W WO 0245877 A1 WO0245877 A1 WO 0245877A1
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lever arms
support
bulge
material layer
support elements
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PCT/CH2000/000643
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French (fr)
Inventor
Ralph Meichtry
Original Assignee
Ralph Meichtry
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Priority to AU2001215071A priority patent/AU2001215071A1/en
Priority to DE50010892T priority patent/DE50010892D1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/06—Removing local distortions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S72/00—Metal deforming
    • Y10S72/705—Vehicle body or frame straightener

Definitions

  • the invention relates to a bulge device and a bulge method according to patent claims 1 and 11.
  • EP 681 876 discloses a lever device which, by means of one or more levers supported at one point, allows bulging from the inside of a deformed body panel.
  • This device has the disadvantage that the inside to be machined is usually not exposed and that precise handling is difficult because of the levers supported only at one point.
  • single-lever devices have the additional disadvantage that forces are introduced obliquely onto the point to be machined or the supporting point.
  • US4,026,139 shows a lever device with a pair of levers articulated in the central area. At the end of each of the levers, a suction cap is attached via a joint. A U-shaped tension element is pivotally articulated in the joint point of the pair of levers, which also has a suction cap at the free end, which is to be attached to the Dell point.
  • This construction has an adjustment facility by means of additional holes on the two levers, but is unsuitable for the regularly necessary adjustments, since the corresponding adjustment is on the one hand cumbersome, on the other hand on the one hand, unequal lever lengths and lever forces as well as undesired movement paths result in the handle. This construction cannot be used with sufficient flexibility on more complex work parts. In addition, especially with larger dents, the distance between the two support points changes during the bulging process, which results in the risk of scratch marks or difficult to control handling
  • the devices described above also have the common disadvantage that the devices are difficult to attach to the material to be dented, since both supporting parts and the traction part! the devices must be set up essentially simultaneously. Subsequent adjustment is possible with the single-lever construction mentioned in EP 681876, but this has the disadvantage that the support point is itself subjected to too great a load when it directly attacks the material.
  • the invention provides for the first time a device and a method for repairing dented or dented layers of material, in particular vehicle bodies made of sheet metal or plastic, which allow a small force to be applied to the Dell point to be reshaped with low operating forces and when attaching and, if necessary, during use, have an easy and flexible adjustability of the device.
  • the idea of the invention is based on distributing the opposing forces, which counteract the necessary denting force, over at least two feet of support elements, the action of force being applied to the tensile element at least essentially uniformly at any time at any time.
  • the bulge device contains two or more lever arms which are articulated in the region of the end opposite their handle with an articulated member connecting the lever arms.
  • the lever arms are articulated at a point spaced from these ends and are movably supported on a carrier element via support devices.
  • the tension element is in turn connected to the joint member.
  • the carrier element is operatively connected to at least two support elements, which in turn support the bulge device with respect to the workpiece to be machined.
  • the lever device of a denting device according to the invention preferably has two lever arms with a transmission ratio of at least about 3: 1.
  • the working end of the tension element is preferably detachably connected to a connecting element which has an end face for connection to the material layer to be machined.
  • this connection of the end face to the material is effected by means of a hot-melt adhesive which
  • the adhesive point expediently has a strength at ambient temperature; which is sufficient for only plastic deformation of the material layer but is smaller than the fracture tensile strength of the material layer to reliably prevent damage to the material layer.
  • a polymer with polar side groups which is solid at room temperature and which softens or melts at temperatures above 150 ° C is preferably used as the hot-melt adhesive.
  • Such polymers are known and commercially available, such as copolymers with vinyl acetate, acrylates or acrylic acid, and hot-melt adhesives based on ionomers.
  • the method according to the invention is particularly suitable for use in body repair of vehicles, the material layer consisting of sheet metal, in particular steel sheet, and any cover layers being removed before bonding to the connecting element if their adhesive strength on the material layer is less than the required tensile strength of the splice.
  • Figure 1 is a semi-schematic representation of an inventive device in side view
  • Figure 2 shows part of the device of Figure 1 in plan view
  • Figure 3a shows a support device according to the invention in side view
  • FIG. 3b another support device according to the invention in side view
  • FIG. 4 shows the schematic representation of an adhesive point when carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a denting device 10 according to the invention with two lever arms 151.1,
  • lever arms 151.1, 151.2 each have a handle 163.2 at their free end, which is shown schematically in the second lever arm 151.2.
  • Each lever arm 151.1, 151.2 is connected at the end 158.1, 158.2 opposite the handle via a joint (here an axle joint) to the joint member 157.
  • the lever arms 151.1, 151.2 are also articulatedly connected to the support devices 162.1, 162.2 at a distance dl from these axle joints.
  • these articulated connections have an axle or stub axle mounted in a slot-shaped opening 156 in the lever arms 151.1, 151.2.
  • the carrier element 16 is a straight rail on which the support devices 162.1, 162.2 designed as a slide can be displaced. These slides can be adjusted by means of adjusting means 164.1, 164.2, e.g. Wing nuts can be locked in a desired position on the arm.
  • the arm l ⁇ is operatively connected at its ends to support elements 12.1, 12.2, these being height-adjustable with respect to the arm 16.
  • the tension element 11 is here at least partially threaded
  • Rod 154 is adjustably connected to the joint member 157 by means of an adjusting head 155.
  • This adjustability has the effect that the ratio of the distance d3 between the support elements 12.1, 12.2 to the maximum path d2 of the tension element 11 is at least 10: 1, preferably at least 20: 1.
  • the tension element or the rod 154 are preferably guided, here through guide slots or a bore 71, so that a defined application of force is ensured.
  • the arrangement according to the invention causes that when the lever arms 151.1, 151.2 are actuated in the direction of the workpiece to be machined, the tension element 11 moves away from the workpiece and covers a desired partial path of the maximum path d2. It is ensured that the tension element is uniformly moved away from the Dell point even when the force acting on the lever arms 151.1, 151.2 is uneven and that no undesired force components are introduced into the workpiece.
  • the tension element 11 here has a coupling device 69 at its free working end 68.
  • This coupling device 69 enables a releasable connection to a connecting element 13 which can be connected to the Dell point to be deformed.
  • this coupling device 69 is formed by a recess in the region of the working end 68 of the connecting element 13, which preferably contains a latching mechanism, for example a groove or a groove, so that the connecting element 13 can not only be inserted loosely into this recess, but rather therein finds a defined stop.
  • alternative coupling devices e.g. a firmly locking bayonet connection can be used.
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of the arm 16 with two spaced, straight rail parts 165.1, 165.2.
  • the support devices 162.1, 162.2 can additionally be fixed at different positions of the carrier element 16, so that their mutual distance d3 can be varied.
  • a particular advantage of the invention is that the denting device can be adjusted very flexibly and can be adapted to practically all conceivable workpiece geometries, but that the distance d3 between the support elements 12.1, 12.2 remains constant during the use of the tool and thus secure and precise support is achieved while avoiding the disadvantages of the prior art , In particular in comparison to the single-lever constructions described at the beginning and US Pat. No.
  • the distance d3 can be adjustable, but does not change undesirably when the tool is used, or that joint arrangements are required which make the tool unstable (see the axle joints 32 in US) 4,026,139).
  • the distance between the tension element and support elements 12.1, 12.2 remains constant in the solution according to the invention.
  • no undesired force components are caused transversely to the material surface, which would have a very disadvantageous effect on the use of a connecting element 13 to be glued because of the shear forces occurring in the glue point.
  • the device according to the invention enables the restoring forces to be introduced essentially perpendicular to the bulge region (B) and a largely homogeneous flow of force to be achieved.
  • the support arm can deviate from the straight rail shape.
  • the support arm can have, for example, a yoke-like, upward-pointing geometry in the middle region.
  • the support devices 162.1, 162.2 remain displaceable on straight rail parts in the manner described above.
  • Such yoke-like transitions can be mechanically connected to the rail parts or can be formed in one piece with them.
  • Figure 3a shows a support element 12 in a side view. The arrangement of a three-axis joint 51, which is designed here as a ball joint, is particularly favorable.
  • the foot 52 of the support element 12 has as large an area as possible, which is approximately 20-30 cm in the case of a tool for denting car bodies and here is circular.
  • a fastening device 55 such as a magnet or a suction cup, which can be temporarily connected and detached with the material layer WS.
  • 3b shows a further preferred embodiment of a support element 12
  • the support element 12 is provided here with two feet 52.1, 52.2.
  • the support element 12 is connected in an articulated manner to the carrier element 16 via a ball joint 56.
  • the two feet 52.1, 52.2 are movably arranged with respect to the support arm via adjusting devices 57.1, 57.2, 57.3, 57.4, here for example adjusting nuts, joint and length / axis position adjustment (also rotation).
  • a ball joint can also be provided as an adjusting device for each of the feet 52.1, 52.2.
  • the contact surfaces of each of the feet can be correspondingly smaller in comparison to the foot shown in FIG. 3a, without impermissible pressure effects on the material surface.
  • this arrangement has the advantage that the tool can also be supported in relation to the work part in difficult working areas due to geometric conditions.
  • Bump B in a material layer WS e.g. The steel sheet of a vehicle body should be removed.
  • the connecting element 13 is pressed with its end face 61 onto a hot melt adhesive 19 liquefied by previous heat action approximately in the middle of the bulge region B. After the hot melt adhesive 19 has cooled, the connecting element 13 is so firmly connected to the material layer WS that pulling this layer in the bulge region in the direction of the arrow Z leads to a plastic deformation of the material layer.
  • the connecting element 13 essentially consists of the end surface 61, a transition piece 62 and a coupling head 63, which cooperates releasably with the coupling device 69 of the tension element 15.
  • the coupling head 63 preferably engages in a recess or groove of the coupling device 69, so that the coupling head 63 is not undesirably released from the coupling device 69 under the action of a pull.
  • the coupling head 63 has one
  • the arrangement of the tension element 11 and the connecting element 13 is selected such that the forces introduced via the lever arms 151.1, 151.2 (cf. FIG. 1) act as vertically as possible on the material layer WS in order to bring about a uniform bulge in the Dell point B. Since the maximum path d2 (cf. FIG. 1) of the tension element 15 in the direction of the arrow Z is limited but variably adjustable according to the invention. In order to adapt to the depth of a bulge B, the length d4 can be varied, for example by providing a set of connecting elements 13 with different lengths of the transition piece 62. Within the scope of the method, a force (F) is to be introduced essentially perpendicularly to the bulge region (B) by actuating the lever arms (151.1, 152.2).
  • the end surface 61 does not have to be flat and can be adapted to the shape of a bulge, e.g. in that the contact area or practically the entire element 13 consists of a material that can be adapted to the respective bulge shape by cutting or thermal deformation, e.g. B. in that the contact area consists of a thermoplastic and in the plastic state before bonding to the Form ⁇
  • the actual denting process now takes place as follows.
  • the connection of a connecting element 13 to the material layer WS is carried out as described above.
  • the support devices 162.1, 162.2 of the lever arms 151.1, 152.2 are adjusted and aligned with respect to a support element and further setting parameters, such as adjustable feet 52 of the support elements.
  • the tension element 11 is then connected to the connecting element 13 via the coupling 63, 69 and the support elements 12.1, 12.2 are placed on the workpiece to be machined at the desired location.
  • the idea of the invention also includes obvious embodiments in which the handles of the lever arms 151.1, 151.2 are actuated in a coordinated manner by means of an auxiliary construction, e.g. a lever device usually configured, which can also be guided or supported by the rod 154.
  • an auxiliary construction e.g. a lever device usually configured, which can also be guided or supported by the rod 154.

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Abstract

Eine Ausbeulvorrichtung (10) enthält ein Zugelement (11), das gelenkig mit Hebelarmen (151.1, 151.2) verbunden ist. Die Hebelarme (151.1, 151.2) sind an einem Ende (158.1, 158.2) mit einem die Hebelarme (151.1, 151.2) verbindenden Gelenkglied (157) gelenkig verbunden. Zudem sind die Hebelarme (151.1, 151.2) an einer von diesen Enden (158.1, 158.2) beabstandeten Stelle (161) auf Abstützeinrichtungen (162.1, 162.2) abgestützt. Diese Abstützeinrichtungen (162.1, 162.2) sind beweglich auf einem Trägerelement (16) gelagert. Das Trägerelement ist mit den Auflageelementen (12.1, 12.2) wirkverbundenen. Das Zugelement (11) kann direkt oder über ein Verbindungselement (13) eine Zugkraft in den Bereich der zu entfernenden Beule einleiten.

Description

AUSBEULVORRICHTUNG UND -VERFAHREN
Die Erfindung betrifft eine Ausbeulvorrichtung und ein Ausbeulverfahren gemäss den Patentansprüchen 1 und 11.
Es sind verschiedene Vorrichtungen zum Beseitigen beulen- oder dellenförmiger Deformationen an Fahrzeugen bekannt Aus EP 681 876 ist eine Hebeleinrichtung bekannt, die mittels eines oder mehrerer an einem Punkt abgestützter Hebel ein Ausbeulen von der Innenseite eines deformierten Karosserieblechs erlauben. Diese Vorrichtung besitzt den Nachteil, dass die zu bearbeitende Innenseite in der Regel nicht frei liegt und dass auf- grund der nur an einem Punkt abgestützten Hebel eine präzise Handhabung erschwert ist. Grundsätzlich besitzen Einhebelvorrichtungen den zusätzlichen Nachteil, dass Kräfte schräg auf die zu bearbeitende Stelle oder die Abstützstelle eingeleitet werden.
US4,026,139 zeigteine Hebelvorrichtung miteinem im Mittenbereich gelenkiggelagerten Hebel paar. Am Ende jedes der Hebel ist je eine Saugkappe über ein Gelenk befestigt Im Gelenkpunkt des Hebelpaars ist ein U-förmiges Zugelement schwenkbar angelenkt, das am freien Ende ebenfalls eine Saugkappe aufweist, weiche an der Dellstelle angesetzt werden soll. Diese Konstruktion besitzt mittels zusätzlichen Bohrungen an den beiden Hebeln zwar eine Verstellmöglichkeit, ist für die regelmässig notwendigen Justierungen jedoch ungeeignet, da das entsprechende Verstellen einerseits umständlich ist, anderer- seits in der Handhabe ungleiche Hebellängen und Hebelkräfte sowie ungewünschte Bewegungswege bewirkt. An komplexeren Werkteilen ist diese Konstruktion nicht mit genügender Flexibilität einsetzbar. Hinzu kommt, dass sich, v.a. bei grösseren Beulen, während dem Ausbeulvorgang die Distanz der beiden Abstützstellen zwingend verändert, was die Gefahr von Kratzspuren bzw. eine schwer kontrollierbare Handhabung zur Folge
hat.
Verschiedene herkömmliche Ausbeulvorrichtungen, so z.B. US 4,089,201 und US 3,635,072, zeigen Konstruktionen mit über Gewindestäben verstellbaren Zugelementen, die mittels Drehen von Flügelmuttern und dergleichen verstellt werden. Diese Lösungen sind äusserst schlecht bedienbar, v.a. wenn deren Betätigung durch eine einzige Bedienperson ausgeführt werden soll. Zudem sind unerwünschte Bedienkräfte erforderlich, so dass wie bei US 3,635,072 in der Regel kein Handbetrieb möglich ist.
Die oben beschriebenen Vorrichtungen besitzen ausserdem den ihnen gemeinsamen Nachteil, dass die Vorrichtungen schwer am auszubeulenden Werkstoff ansetzbar sind, da sowohl Abstützteile als auch der Zugtei! der Vorrichtungen im wesentlichen gleichzeitig angesetzt werden müssen. Eine nachträgliche Verstellung ist zwar bei der erwähnten Einhebelkonstruktion gemäss EP 681876 möglich, doch besitzt diese den Nachteil, dass die Abstützstelle ihrerseits zu stark belastet wird, wenn sie direkt am Werkstoff angreift.
Weitere Vorrichtungen, wie z.B. US 4,089,201, sind bekannt, welche die Dellstelle durch- dringen müssen, um deren Ausbeulen zu ermöglichen. Es ist ohne weiteres erkennbar, dass dies einen nachträglichen, zusätzlichen Reparaturaufwand verursacht, der wenn möglich zu vermeiden ist. Zum Stand der Technik des Ausbeulens gehört auch eine Einhebelkonstruktion, bei der der auszubeulende Bereich nicht von innen gedrückt sondern von aussen gezogen wird, wobei dessen Zugelement mittels Klebstoff im Beulen- bereich verklebtwird. Auch jene Lösung gewährleistet jedoch keine kontrollierte Krafteinwirkung bzw. eine ausreichend feine und genau Kontrolle der damit ausgeübten Zugkraft und führt zu einer übermässigen Belastung der Auflagestelle.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Ausbeulvorrichtung und ein Ausbeulverfahren zu schaffen, welche leicht und mit geringen Bedienkräften handhabbar, ein sicheres und einfaches Abstützten auf dem zu bearbeitenden Werkteil erlaubt, flexibel verstellbar, falls gewünscht, mit einer Verstellbarkeit auch während des Gebrauchs, und zu geringen Gegenkräften an der Auflagestelle führt.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen definierte Erfindung gelöst.
Die Erfindung schafft erstmals eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reparatur von verbeulten bzw. gedellten Werkstoffschichten, insbesondere Fahrzeugkarosserien aus Metallblech oder Kunststoff, welche mit geringen Bedienkräften eine dosierte Krafteinwirkung auf die rückzuformende Dellstelle ermöglichen und beim Ansetzen sowie, optional bei Bedarf, während dem Gebrauch, eine leichte und flexible Verstellbarkeit der Vorrichtung aufweisen. Der Erfindungsgedanke geht davon aus, die Gegenkräfte, welche der notwendigen Ausbeulkraft entgegen wirken, auf mindestens zwei Füsse von Auflageelementen zu verteilen, wobei die Krafteinwirkung über mindestens zwei auf das Zugelement wirkende, verstellbare Hebel jederzeit im wesentlichen gleichmässig auf dieses eingeleitet wird.
Zu diesem Zweck enthält die Ausbeulvorrichtung zwei oder mehr Hebelarme, die im Bereich des ihrem Griff gegenüberliegenden Endes mit einem die Hebelarme verbindenden Gelenkglied gelenkig verbunden sind. Die Hebelarme sind an einer von diesen Enden beabstandeten Stelle gelenkig und beweglich auf einem Trägerelement über Abstützeinrichtungen abgestützt. Das Zugelement ist seinerseits mit dem Gelenkglied verbunden. Das Trägerelement ist mit mindestens zwei Auflageelementen wirkverbundenen, die ihrerseits die Ausbeulvorrichtung gegenüber dem zu bearbeitenden Werkteil abstützen.
Die Hebelvorrichtung einer erfindungsgemässen Ausbeulvorrichtung besitzt bevorzugt zwei Hebelarme mit einem Übersetzungsverhältnis von mindestens etwa 3:1.
Vorzugsweise ist dabei das Arbeitsende des Zugelements lösbar mit einem Verbindungs- element verbunden, das eine Endfläche zur Verbindung mit der zu bearbeitenden Werk- stoffschicht besitzt. Diese Verbindung der Endfläche mit der Werkstoff seh icht wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mittels eines Schmelzklebers bewirkt, der
die Teile miteinanderverbindet, kann aber auch auf mechanische Weise erfolgen. Zweck- mässigerweise hat die Klebstelle bei Umgebungstemperatur eine Festigkeit; die für eine nur plastische Verformung der Werkstoffschicht ausreicht aber kleiner ist, als die Bruch- dehnungsfestigkeit der Werkstoffschicht, um eine Beschädigung der Werkstoffschicht sicher auszuschalten. Als Schmelzklebstoff wird vorzugsweise ein bei Raumtemperatur festes Polymer mit polaren Seitengruppen verwendet, das bei Temperaturen von über 150° C erweicht oder schmilzt Solche Polymere sind bekannt und im Handel erhältlich, wie z.B. Copolymere mitVinylacetat,Acrylaten oderAcrylsäure, sowie Schmelzklebstoffe auf Basis von lonomeren.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich insbesondere für die Anwendung zur Karosseriereparatur von Fahrzeugen, wobei die Werkstoff Schicht aus Metallblech, insbesondere Stahlblech, besteht und allfällige Deckschichten vor dem Verkleben mit dem Verbindungselement entfernt werden, wenn deren Haftfestigkeit auf der Werkstoffschicht kleiner ist als die erforderliche Zugfestigkeit der Klebstelle.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine halbschematische Darstellung einer erfndungsgemässen Vorrichtung in Seitenansicht;
Figur 2 einen Teil der Vorrichtung von Fig. 1 in der Draufsicht;
Figur 3a eine erfindungsgemässe Abstützvorrichtung in Seitenansicht;
Figur 3b eine andere erfindungsgemässe Abstützvorrichtung in Seitenansicht und
Figur 4 die schematische Darstellung einer Klebstelle bei Durchführung des erfin- dungsgemässen Verfahrens. Figur 1 zeigt eine erfindungsgemässe Ausbeulvorrichtung 10 mit zwei Hebelarmen 151.1,
151.2, einem Gelenkglied 157, einem Trägerelement 16 und Abstützeinrichtungen 162.1, 162.2. Die Hebelarme 151.1, 151.2 besitzen an ihrem freien Ende je einen Griff 163.2, der beim zweiten Hebelarm 151.2 schematisch dargestellt ist. Jeder Hebelarm 151.1, 151.2 ist am dem Griff gegenüberliegenden Ende 158.1, 158.2 je über ein Gelenk (hier ein Achsgelenk) mit dem Gelenkglied157 verbunden. Zusätzlich sind dieHebelarme151.1,151.2in einem Abstand dl von diesen Achsgelenken ebenfalls gelenkig mit den Abstützeinrichtungen 162.1, 162.2 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzen diese Gelenkverbindungen eine in einer schlitzförmigen Öffnung 156 der Hebelarme 151.1, 151.2 gelagerte Achse oder Achs- stummel. Das Trägerelement 16 ist bei dieser Ausführungsform eine gerade Schiene auf der die als Schlitten ausgebildeten Abstützeinrichtungen 162.1, 162.2 verschiebbar sind. Diese Schlitten können mittels Stellmitteln 164.1, 164.2, z.B. Flügelmuttern, in einer gewünschten Position auf dem Arm arretiertwerden. Der Arm lδ ist an seinen Enden je mit Auflageelementen 12.1, 12.2 wirkverbunden, wobei diese hier bezüglich des Arms 16 höhenverstellbar sind.
Das Zugelement 11 ist hier über eine mindestens teilweise mit einem Gewinde versehenen
Stange154 mittels eines Stellkopfs 155 verstellbar mit dem Gelenkglied 157 verbunden. Diese Verstellbarkeit bewirkt, dass das Verhältnis des Abstandes d3 zwischen den Auflageelementen 12.1, 12.2 zum maximalen Weg d2 des Zugelements 11 mindestens 10:1, vorzugsweise mindestens 20:1 beträgt. Das Zugelement bzw. die Stange 154 werden bevorzugt geführt, hier durch Führungsschlitze oder eine Bohrung 71, so dass eine definierte Krafteinwirkung gewährleistet wird. Die erfindungsgemässe Anordnung bewirkt, dass bei Betätigen der Hebelarme 151.1, 151.2 in Richtung des zu bearbeitenden Werkstücks sich das Zugelement 11 von diesem wegbewegt und einen gewünschten Teilweg des maximalen Wegs d2 zurücklegt. Es ist gewährleistet, dass auch bei ungleichmässiger Krafteinwirkung auf die Hebelarme 151.1, 151.2 das Zugelement gleichförmig von der Dellstelle wegbewegt wird und keine unerwünschten Kraftkomponenten in das Werkstück eingeleitet werden.
Das Zugelement 11 weist hier an seinem freien Arbeitsende 68 eine Kupplungseinrichtung 69 auf. Diese Kupplungseinrichtung 69 ermöglicht eine lösbare Verbindung mit einem Verbindungselement 13, das mit der zu deformierenden Dellstelle verbindbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird diese Kupplungseinrichtung 69 durch eine Ausnehmung im Bereich des Arbeitsendes 68 des Verbindungselements 13 gebildet, die vorzugsweise einen Einrastmechanismus, bspw. eine Kehlung oder eine Nut, enthält, so dass das Verbindungs- element13 nichtnur lose in dieseAusnehmungeingeschoben werden kann, sondern darin einen definierten Haltfindet. Falls gewünscht, können alternative Kupplungseinrichtun- gen, z.B. eine fest einrastende Bajonettverbindung, verwendet werden.
Die Konstruktion des Arms 16 mit den Schlitten ist in der Draufsicht von Figur 2 gut zu erkennen, die eine bevorzugte Ausführung des Armes 16 mit zwei beabstandeten, geraden Schienenteilen 165.1, 165.2 zeigt. Bei besonderen Ausführungsformen können die Abstützeinrichtungen 162.1, 162.2 zusätzlich an verschiedenen Positionen des Trägerelements 16 festgestellt werden, so dass deren gegenseitiger Abstand d3 variiert werden kann. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Ausbeulvorrichtung aufgabenge- mäss sehr flexibel einstellbar ist und an praktisch alle erdenklichen Werkteilgeometrien angepasst werden kann, dass aber die Distanz d3 zwischen den Auflageelementen 12.1, 12.2 während dem Einsatz des Werkzeugs konstant bleibt und damit eine sichere und genaue Abstützung unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik erreicht wird. Insbesondere im Vergleich zu den eingangs beschriebenen Einhebelkonstruktionen und US 4,026,139 wird deutlich, dass der Abstand d3 zwar verstellbar sein kann, sich beim Einsatz des Werkzeugs aber nicht unerwünscht verändert oder Gelenkanordnungen erforderlich sind, welche das Werkzeug instabil machen (vgl. die Achsgelenke 32 in US 4,026,139). Ausserdem bleibt bei der erfindungsgemässen Lösung der Abstand zwischen Zugelement und Auflageelementen 12.1, 12.2 konstant. Dadurch werden keine unerwünschten Kraftkomponenten querzur Werkstofffläche bewirkt, welcheden Einsatzeines zu verklebenden Verbindungselements 13 wegen den in der Klebstelle auftretenden Scherkräften sehr nachteilig beeinflussen würden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung erlaubt es, dass die Rückform ungskräfte im wesentlichen senkrecht zum Beulenbereich (B) eingeleitet werden können und ein weitgehend homogener Kraftfluss erzielt wird.
Bei besonderen Ausführungsformen kann der Trägerarm von der geraden Schienenform abweichen. Um eine grössere Hubdistanz d2 (vgl. Figurl) zu erreichen, kann derTrägerarm im Mittenbereich z.B. eine jochartige, nach oben weisende Geometrie aufweisen. Die Abstützeinrichtungen 162.1, 162.2 bleiben diesfalls in vorstehend beschriebener Weise auf geraden Schienenteilen verschiebbar. Solche jochartigen Übergänge können mit den Schienenteilen mechanisch verbunden oder mit diesen einteilig ausgebildet werden. Figur 3a zeigt ein Auflageelement 12 in seitlicher Ansicht. Besonders günstig ist die Anordnung eines Dreiachsen-Gelenks 51, das hier als Kugelgelenk ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, den Fuss 52 des Auflageelements 12 räumlich zu bewegen, so dass die Ausbeulvorrichtung 10 auch auf räumlich gekrümmten Werkstoffteilen in gewünschter Winkellage angelegt werden kann. Erfindungsgemäss besitzt der Fuss 52 des Auflageelements eine möglichst grosse Fläche, die bei einem Werkzeug für das Ausbeulen von Autokarosserien ca. 20-30 cm beträgt und hier kreisförmig ausgestaltet ist. Bei einer bevorzugten Variante des Auflageelements 52 enthält dieses eine mit der Werkstoffschicht WS temporär verbind- und lösbare Befestigungseinrichtung 55, wie z.B. ein Magnet oder eine Saugglocke.
In Figur 3b ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Auflageelements 12
dargestellt. Um eine bessere Verteilung der der Zugkraft entgegenwirkenden Gegenkräfte auf den Werkteil zu erreichen und um bei gekrümmten Werkteilen eine gute Auflage zu
gewährleisten, ist das Auflageelement 12 hier mit zwei Füssen 52.1, 52.2 versehen. Über ein Kugelgelenk 56 ist das Auflageelement 12 gelenkig mit dem Trägerelement 16 verbunden. Die beiden Füsse 52.1, 52.2 sind über Versteileinrichtungen 57.1, 57.2, 57.3, 57.4, hier beispielsweise Stellmuttern, Gelenk und Längen-/Achslagenverstellung (auch Rotation), gegenüber demTrägerarm beweglich angeordnet. Selbstverständlich kann auchfürjeden der Füsse 52.1, 52.2 ein Kugelgelenk als Versteileinrichtung vorgesehen werden. Die Auflageflächen jedes der Füsse kann im Vergleich zum in Figur 3a gezeigten Fuss entsprechend kleiner sein, ohne dass unzulässige Druckeinwirkungen auf die Werkstofffläche entstehen würden. Ausserdem besitzt diese Anordnung den Vorteil, dass das Werkzeug auch bei aufgrund geometrischer Verhältnisse schwierigen Arbeitsbereichen gegenüber dem Werkteil abgestützt werden kann.
Anhand von Figur 4 soll das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert werden. Eine
Beule B in einer Werkstoffschicht WS, z.B. das Stahlblech einer Fahrzeugkarosserie, soll beseitigtwerden.Auf derWerkstoffschichtWS wird etwa in der Mitte des Beulenbereichs B das Verbindungselement 13 mit seiner Endfläche 61 auf einen durch vorgängige Wärmeeinwirkung verflüssigten Schmelzkleber 19 aufgedrückt. Nach dem Erkalten des Schmelzklebers 19 ist das Verbindungselement 13 so fest mit der Werkstoffschicht WS verbunden, dass ein Ziehen dieser Schicht im Beulenbereich in Richtung des Pfeils Z zu einer plastischen Verformung der Werkstoffschicht führt.
Das Verbindungselement 13 besteht im wesentlichen aus der Endfläche 61, einem Übergangsstück 62 und einem Kupplungskopf 63, der mit der Kupplungseinrichtung 69 des Zugelements 15 lösbar zusammenwirkt. Der Kupplungskopf 63 rastet vorzugsweise in einer Ausnehmung bzw. Kehlung der Kupplungseinrichtung 69 ein, so dass unter Zugein- wirkungder Kupplungskopf63 nicht unerwünschterweisevon der Kupplungseinrichtung 69 gelöst wird. In einer bevorzugten Ausführungsform besitztder Kupplungskopf 63 eine
zentrierende Geometrie, bspw. eine Kegelform, so dass das Ansetzen des Werkzeugs und das Einrasten mit der Kupplungseinrichtung 69 erleichtert wird. Die Anordnung von Zugelement 11 und Verbindungselement 13 werden so gewählt, dass die über die Hebel- arme 151.1, 151.2 (vgl. Figur 1) eingeleiteten Kräfte möglichst senkrecht auf die Werkstoffschicht WS einwirken, um ein gleichförmiges Ausbeulen der Dellstelle B zu bewirken. Da der maximale Weg d2 (vgl. Figur 1) des Zugelements 15 in Richtung des Pfeiles Z ist erfindungsgemäss begrenzt aber variabel einstellbar. Um eine Anpassung and die Tiefe einer Beule B zu erreichen kann die Länge d4 variiert werden, z.B. indem ein Satz von Verbindungselementen 13 mit unterschiedlichen Längen des Übergangsstücks 62 bereit- gestellt wird. Im Rahmen des Verfahrens soll eine Kraft (F) durch Betätigung der Hebelarme (151.1, 152.2) im wesentlichen senkrecht zum Beulenbereich (B) eingeleitet werden.
Die Endfläche 61 muss nicht eben ausgebildet sein und kann der Form einer Beule angepasst werden, z.B. indem deren Kontaktbereich oder praktisch das ganze Element 13 aus einem Material besteht, dass durch spangebende oder thermische Verformung der jeweiligen Beulenform angepasst werden kann, z. B. dadurch, dass der Kontaktbereich aus einem Thermoplast besteht und in plastischem Zustand vor dem Verkleben zur Form¬
anpassung in die Beule gepresst wird.
Der eigentliche Ausbeulvorgang erfolgt nunmehr wie folgt. Das Verbinden eines Verbindungselements 13 mit der Werkstoffschicht WS wird wie vorstehend beschrieben vor- genommen. Danach werden die Abstützeinrichtungen 162.1, 162.2 der Hebelarme 151.1, 152.2 bezüglich eines Trägerelements sowie weitere Einstellparameter, wie verstellbare Füsse 52 der Auflageelemente, justiert und ausgerichtet. Danach wird das Zugelement 11 mit dem Verbindungselement 13 über die Kupplung 63, 69 verbunden und die Aufla- geelemente12.1, 12.2 auf dem zu bearbeitenden Werkstück an der gewünschten Stelle angesetzt. Durch Betätigung der Hebelarme 151.1, 152.2 wird eine im wesentlichen senk- rechtzum Beulenbereich B stehende Kraft F auf letztere ausgeübt Nach der gewünschten plastischen Deformation der Beule wird in der Regel zuerst das Werkzeug durch Lösen der Kupplung vom Verbindungselement 13 abgesetzt und schliesslich die Verbindung zwischen Verbindungselement 13 und Werkstoffschicht WS gelöst.
Der Erfindungsgedanke umfasst in naheliegender Weise auch Ausführungsbeispiele, bei denen die Griffe der Hebelarme 151.1, 151.2 mittels einer Hilfskonstruktion koordiniert betätigt werden, z.B. eine in üblicherweise ausgestaltete Hebeleinrichtung, die ebenfalls durch die Stange 154 geführt bzw. abgestützt sein kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 Ausbeulvorrichtung (10) mit einem Zugelement (11) und gelenkig verbundenen Hebelarmen (151.1, 151.2) sowie Auflageelementen (12.1, 12.2) zur Auflage auf einer
Werkstoffschicht (WS), dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelarme (151.1, 151.2) im
Bereich des ihrem Griff gegenüberliegenden Endes (158.1, 158.2) mit einem die
Hebelarme (151.1,151.2) verbindenden Gelenkglied (157) gelenkig verbunden sind und die Hebelarme (151.1, 151.2) an einer von diesen Enden (158.1, 158.2) beabstandeten Stelle (161) gelenkig und beweglich auf einem mit den Auf lageelementen (12.1, 12.2) wirkverbundenen Trägerelement (16) über Abstützeinrichtungen (162.1, 162.2) ab- gestützt sind und dass das Zugelement (11) mit dem Gelenkglied (157) verbunden ist.
2 Ausbeulvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement derart verstellbar mit dem Gelenkglied 157 verbunden ist, dass der maximale Weg (d2) des Zugelements (11) verstellbar ist.
3 Ausbeulvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Zugelement (11)
an seinem Arbeitsende (68) eine Kupplungseinrichtung (69) aufweist, die mit einem
Verbindungselement (13), das mit dem zu bearbeitenden Werkstoff (WS) in Wirkverbindung steht, zusammenwirkt.
4 Ausbeulvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (16) als Schiene ausgebildet ist, auf der die Abstützeinrichtungen (162.1, 162.2) verschieb- und/oder arretierbar gelagert sind. Ausbeulvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬
zeichnet, dass die Auflageelemente (12, 14) so am Trägerelement (16) angeordnet
sind, dass deren Fuss (52) der Auflageelemente (12, 14) hinsichtlich Distanz (dl) und/oder Winkellage zum Trägerelement (16) verstellbar ist.
Ausbeulvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬
zeichnet, dass die Auflageelemente (12, 14) je mindestens zwei Füsse (52) besitzen.
Ausbeulvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬
zeichnet, dass mindestens ein Fuss (52) der Auflageelemente (12, 14) eine mit der Werkstoffschicht (WS)temporärverbind- und lösbare Befestigungseinrichtung (55)
enthält.
Ausbeulvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬
zeichnet, dass das Verbindungselement (13) eine Endfläche (61) zur Verbindung mit
der Klebstelle besitzt.
Ausbeulvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens
die Endfläche (183) des Verbindungselementes (13) aus einem mittels einem Heiss- schmelzklebstoff verklebbaren Material besteht.
Ausbeulvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬
zeichnet, dass die Anlenkstelle des Gelenkgliedes (157) und der Abstützeinrichtung
(162) an den Hebelarmen (151) und der Griff der Hebelarme (163) derartvoneinander beabstandet sind, dass die Hebelarme ein Übersetzungsverhältnis von mindestens 1:3 besitzen.
Verfahren zum Ausbeulen von Werkstoffschichten (WS) mit einem Zugelement (11), das im Beulenbereich (B) mit dieser verbunden ist, gekennzeichnet durch folgende
Verfahrensschritte: (a) Verbinden eines Verbindungselements (13) mitderWerkstoff- Schicht (WS); (b) Einstellen von Abstützeinrichtungen (162.1, 162.2) der Hebelarme
(151.1, 152.2) bezüglich eines Trägerelements (16) (c) Verbinden des Zugelements (11) mit dem Verbindungselement (13) über eine Kupplung (63, 69); (d) Ansetzen von mit dem Trägerelement (16) verbundenen Auflageelementen (12.1, 12.2) auf dem zu bearbeitenden Werkstück; (e) Einleiten einer im wesentlichen senkrecht zum Beu- lenbereich (B) stehenden Kraft (F) durch Betätigung der Hebelarme (151.1, 152.2); (f)
Lösen der Verbindung zwischen Verbindungselement (13) und Werkstoffschicht (WS).
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des
Verbindungselements (13) mit der Werkstoffschicht (WS) durch Verkleben erfolgt und dass die Klebstelle bei Umgebungstemperatur eine Festigkeit besitzt, die für eine nur plastische Verformung der Werkstoffschicht (WS) ausreicht aber kleiner ist,
als die Bruchdehnungsfestigkeit der Werkstoffschicht (WS).
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verbindung mittels eines Schmelzklebstoffs erfolgt, insbesondere ein bei Raum- temperatur festes Polymer mit polaren Seitengruppen oder lonomere, die bei
Temperaturen von über 150° C erweichen oder schmelzen.
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