STAUDINGER, Werner (Angelikastrasse 14, Dinslaken, 46537, DE)
P A T E N T A N S P R ü C H E
1. Einspannvorrichtung zum stoffschlüssigen Fügen von mindestens zwei Halbzeugen (1), insbesondere von mindestens zwei Blechzuschnitten, mit einer Spannplatte (2), wobei die Spannplatte (2) mindestens einen ersten Auflagebereich (3) und mindestens einen zweiten Auflagebereich (4) mit Nuten (7) zur Aufnahme von Dichtelementen (8) und Vertiefungen (9) zur Erzeugung eines Unterdrucks aufweist und wobei zwischen den Auflagebereichen (3, 4) mindestens ein Bereich (11) zum Fügen der Halbzeuge (1) vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Tiefe der Nuten (7) zur Aufnahme der Dichtelemente (8) geringer als der Durchmesser der darin angeordneten Dichtelemente (8) ist und der Querschnitt der Nuten (7) an die Dichtelemente (8) derart angepasst ist, dass diese innerhalb der Nut (7) um ihre axiale Achse drehbar sind.
2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Nuten (7) zur Aufnahme der Dichtelemente (8) in öffnungsrichtung eine kleiner werdende Breite aufweisen .
3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Nuten (7) einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
4. Einspannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Nuten (7) zur Aufnahme der Dichtelemente (8) im öffnungsbereich (14) innenliegende Radien (15) als Anlageflächen für die Dichtelemente (8) aufweisen.
5. Einspannvorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die die Anlageflächen bildenden Radien (15) symmetrisch zur Axialebene der Dichtelemente (8) angeordnet sind, wobei die Axialebene senkrecht zum Auflagebereich verläuft.
6. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Ecken im unteren Bereich der Nuten (7) zur Aufnahme der Dichtelemente (8) Radien (16) aufweisen, wobei im ungespannten Zustand ein Freiraum zwischen der Außenfläche der Dichtelemente (8) und der Außenfläche der Radien (16) vorgesehen ist.
7. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Dichtelemente (8) in Form von zylinderförmigen Mitteln ausgebildet sind.
8. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Dichtelemente (8) einen veränderbaren Querschnitt aufweisen .
9. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Dichtelemente (8) eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen .
10. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens ein Dichtelement (8) jeweils eines Auflagebereichs (3, 4) die Vertiefungen (9) zur Erzeugung eines Unterdrucks umgibt.
11. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Spannplatte (2) über Distanzelemente mit einer Grundplatte verbunden ist.
12. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s im Bereich der Vertiefungen (9) zur Erzeugung eines Unterdrucks Durchgangsbohrungen (10) vorgesehen sind.
13. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s auf der den Auflagebereichen (3, 4) abgewandten Seite der Spannplatte (2) nutförmige Kanäle zur Erzeugung eines Unterdrucks angeordnet sind, welche mit Mitteln zur Abdeckung (12) verschlossen sind.
14. Verwendung einer Einpannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Fügen von „Tailored Blanks" und/oder zum Fügen von „Tailored Engineered Blanks". |
EINSPANNVORRICHTUNG MIT IN EINER NUTE AUFGENOMMENEN UND UM IHRE AXIALE ACHSE DREHBAREN DICHTELEMENTEN
Die Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung zum Stoffschlüssigen Fügen von mindestens zwei Halbzeugen, insbesondere von mindestens zwei Blechzuschnitten, mit einer Spannplatte, wobei die Spannplatte mindestens einen ersten Auflagebereich und mindestens einen zweiten Auflagebereich mit Nuten zur Aufnahme von Dichtelementen und mit Vertiefungen zur Erzeugung eines Unterdrucks aufweist und wobei zwischen den Auflagebereichen mindestens ein Bereich zum Fügen der Halbzeuge vorgesehen ist. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung.
Aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der DE 100 04 676 Al, sind Einspannvorrichtungen bekannt, bei denen miteinander zu fügende Bleche in Auflagebereichen einer Spannplatte derart angeordnet werden, dass zwischen den Blechen ein Fügespalt entsteht, in welchem die Bleche anschließend miteinander gefügt, insbesondere miteinander verschweißt, werden. Die Bleche werden dabei mittels Unterdruck möglichst in einer bestimmten Position fixiert, damit diese beim Fügen nicht verrutschen können. Zusätzlich zu dem Unterdruck sind auf der Oberfläche der Spannplatte bzw. der Auflagebereiche Dichtelemente vorgesehen, welche ein Eindringen von Luft zwischen den Auflagebereichen und den zu fügenden Blechen verhindern sollen, um so die Haltekraft bzw. die Wirkung des Unterdrucks zu erhöhen. Die Dichtelemente sind dabei in auf der Oberfläche der Spannplatte eingebrachte
Vertiefungen angeordnet, welche auf Grund der geringeren Herstellungskosten meist rechteckförmig ausgestaltet sind.
Ein großer Nachteil besteht bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen der Dichtelemente darin, dass die Dichtelemente relativ fest in den meist rechteckfömigen Vertiefungen eingeklemmt sind, so dass es beim überführen bzw. beim Aufschieben der Blechzuschnitte in die gewünschte Position auf dem jeweiligen Auflagebereich zu einem Verdrillen der Dichtelemente kommen kann, was wiederum zu einem Herauslösen der Dichtelemente aus den Vertiefungen führen kann. Die eigentliche Funktion der Dichtelemente, das Eindringen von Luft in dem Spalt zwischen Auflagebereich und Blechzuschnitt zu verhindern, geht dabei verloren, was beispielsweise zu einer Leckage und damit zu einem Abriss des Unterdrucks führen kann. Die Herstellung einer qualitativ guten Fügeverbindung ist dadurch nicht mehr möglich, da, auf Grund des fehlenden Unterdrucks, es zu einer Verschiebung der Bleche aus ihrer gewünschten Position kommen kann. Zudem werden die Standzeiten der Fügeanlagen, beispielsweise einer Schweißanlage, erheblich verkürzt, wodurch die Wirtschaftlichkeit entsprechender Anlagen sinkt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Einspannvorrichtung zum Stoffschlüssigen Fügen von mindestens zwei Halbzeugen zur Verfügung zu stellen, mit welcher qualitativ gute Fügeverbindungen hergestellt werden können und gleichzeitig hohe Standzeiten und eine hohe Prozesssicherheit erreicht werden.
Die oben hergeleitete Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass die Tiefe der Nuten zur Aufnahme der Dichtelemente geringer als der Durchmesser der darin angeordneten Dichtelemente ist und der Querschnitt der Nuten an die Dichtelemente derart angepasst ist, dass diese innerhalb der Nuten um ihre axiale Achse drehbar sind. Dadurch, dass die Tiefe der Nuten geringer als der Durchmesser der Dichtelemente ist, ragt das Dichtelement wenige Millimeter, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,4 mm, aus der Nut hervor. Zudem ist der Querschnitt der Nuten an die Dichtelemente derart angepasst, dass die Dichtelemente innerhalb der Nut beim überführen der Halbzeuge bzw. der Blechzuschnitte um ihre axiale Achse frei drehbar sind, so dass beim überführen ein Verdrillen der Dichtelemente und/oder ein Herauslösen der Dichtelemente aus den Nuten verhindert wird. Durch die freie Beweglichkeit der Dichtelemente innerhalb der Nuten wird sichergestellt, dass der Kontakt zwischen den Blechzuschnitten und den Dichtelementen sowohl während des überführens der Blechzuschnitte in die gewünschte Position auf den Auflagebereichen als auch beim späteren Fügen der Blechzuschnitte nicht unterbrochen wird, so dass eine sichere Abdichtung gegen das Eindringen von Luft zwischen der Oberfläche der Auflagebereiche und der darauf angeordneten Halbzeuge gewährleistet ist. Eine Leckage bzw. ein Abriss des nach dem Positionieren der Halbzeuge auf den Auflagebereichen zwischen der Oberfläche der Auflagebereiche und der darauf angeordneten Halbzeuge aufgebrachten Unterdrucks wird dadurch verhindert, so dass es mit der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung möglich ist, die Halbzeuge insbesondere während des Fügens verrutschsicher in der gewünschten Position sicher zu fixieren. Somit ist es möglich qualitative gute Fügeverbindungen herzustellen und gleichzeitig die
Standzeit der Fügeanlage und die Prozesssicherheit zu erhöhen .
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Einspannvorrichtung weisen die Nuten zur Aufnahme der Dichtelemente in öffnungsrichtung eine kleiner werdende Breite auf. Vorzugsweise ist im öffnungsbereich die Breite der Nut geringer als der Durchmesser des darin angeordneten Dichtelementes, so dass die Dichtelemente in der Nut beim überführen der Halbzeuge um ihre axiale Achse frei drehbar sind, jedoch nicht aus der Nut herausrutschen können .
Eine besonders gute Drehfähigkeit der Dichtelemente in den Nuten kann gemäß einer nächsten ausgebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung dadurch erreicht werden, dass die Nuten zur Aufnahme der Dichtelemente einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Der trapezförmige Querschnitt ist dabei vorteilhafterweise so ausgebildet, dass der Querschnitt im unteren Bereich der Trapezform breiter als der Durchmesser des Dichtelementes ist, so dass genügend Freiraum zwischen den Wänden der Nut und der Oberfläche des Dichtelementes ist, um eine ausreichende Beweglichkeit und damit eine gute Drehbarkeit des Dichtelementes innerhalb der Nut zu gewährleisten. Zum öffnungsbereich hin verjüngt sich der Querschnitt der Nut, wodurch ein Herauslösen des Dichtelementes aus der Nut verhindert wird.
Eine weitere Verbesserung der Drehbarkeit der Dichtelemente innerhalb der Nuten wird, gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung, dadurch erreicht,
dass die Nuten zur Aufnahme der Dichtelemente im öffnungsbereich innenliegende Radien als Anlageflächen für die Dichtelemente aufweisen. Durch die innenliegenden Radien im öffnungsbereich der Nuten sind die Nuten an den vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt der Dichtelemente optimal angepasst und können dadurch vorteilhafterweise als Anlage- und Führungsfläche während der Drehbewegung der Dichtelemente um ihre axiale Achse dienen. Die Dichtelemente können sich dadurch innerhalb der Nut frei bewegen und werden bei ihrer Drehbewegung innerhalb der Nut optimal geführt, so dass eine Drehung der Dichtelemente erleichtert wird und ein Verdrillen der Dichtelemente während des überführens der Halbzeuge vermieden wird.
Dadurch, dass gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Einspannvorrichtung die Anlageflächen bildenden Radien symmetrisch zur Axialebene der Dichtelemente angeordnet sind, wobei die Axialebene senkrecht zum Auflagebereich verläuft, wird erreicht, dass die Dichtelemente innerhalb der Nut auf Grund der symmetrischen Anordnung der als Radien ausgeformten Anlageflächen optimal geführt werden, so dass die Drehbewegung der Dichtelemente um ihre axiale Achse besonders gleichmäßig erfolgen kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Einspannvorrichtung weisen die Ecken im unteren Bereich der Nuten zur Aufnahme der Dichtelemente Radien auf, wobei im ungespannten Zustand, d.h. in dem Zustand, wo kein Unterdruck erzeugt wird, ein Freiraum zwischen der Außenfläche der Dichtelemente und der Außenfläche der Radien vorgesehen ist. Wird nach dem Aufschieben der Halbzeuge auf die Auflagebereiche ein Unterdruck erzeugt,
werden die Dichtelemente innerhalb der Nut verformt bzw. bzw. zusammengedrückt. Dadurch, dass die Ecken im unteren Bereich der Nuten Radien aufweisen und solange noch kein Unterdruck vorherrscht, ein Freiraum zwischen der Außenfläche der Dichtelemente und der Außenfläche der Radien vorgesehen ist, können sich die Dichtelemente, sobald Unterdruck aufgebracht wird, innerhalb der Nut beliebig verformen, um eine möglichst gute Dichtwirkung zu erzielen .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung sind die Dichtelemente in Form von zylinderförmigen Mitteln ausgebildet. Vorzugsweise besteht das zylinderförmige Mittel bzw. das Dichtelement, welches vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, dabei aus einem gummiartigen Material, wodurch das Dichtelement sehr flexibel verformbar ist. Dadurch können Leckagen besonders gut verhindert werden und die Halbzeuge können leicht, ohne großen Aufwand über die Dichtelemente geführt werden. Damit auch bei einem sehr hohen Anpressdruck die Funktion des Abdichtens durch die Dichtelemente optimal erreicht wird, weisen die Dichtelemente vorzugsweise einen schlauchförmigen Querschnitt auf. Es ist aber auch möglich, Dichtelemente mit einem geschlossenen Querschnitt einzusetzen .
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Dichtelemente einen veränderbaren Querschnitt auf. Durch einen veränderbaren Querschnitt können die Dichtelemente in Abhängigkeit von beispielsweise der Dicke der zu fügenden Halbzeuge und/oder dem zur Verfügung stehenden Platz für die
Anordnung der Nuten auf der Spannplatte gezielt ausgewählt und angepasst werden.
Ferner weisen die Dichtelemente gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung eine hohe Temperaturbeständigkeit auf. Aufgrund der beim Fügen auftretenden hohen Temperaturen ist eine hohe Temperaturbeständigkeit der Dichtelemente vorteilhaft, insbesondere dadurch, dass die Dichtelemente erfindungsgemäß teilweise auch sehr nah im Bereich der Fügebereiche der Halbzeuge angeordnet sind.
Dadurch, dass gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung mindestens ein Dichtelement jeweils eines Auflagebereiches die Vertiefungen zur Erzeugung eines Unterdrucks umgibt, wird eine besonders gute und effiziente Abdichtung und damit Aufrechterhaltung des Unterdrucks während des gesamten Fügeprozesses sichergestellt, wodurch die Prozesssicherheit wesentlich erhöht wird. Somit werden die Dichtelemente vorzugsweise jeweils als schlauchförmige Einheit verwendet, um den unter Unterdruck stehenden Bereich zwischen der Oberfläche des jeweiligen Auflagebereichs und des Halbzeugs luftdicht zu verschließen. Vorteilhafterweise sind die Dichtelemente dabei auch in dem Bereich zwischen dem Fügebereich und den Vertiefungen zur Erzeugung eines Unterdrucks angeordnet, da besonders in diesem Bereich eine sichere Abdichtung zum festen Fixieren der Halbzeuge in ihrer Position sehr wichtig ist, um eine optimale Fügeverbindung herstellen zu können .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung besteht darin, dass
die Spannplatte über Distanzelemente mit einer Grundplatte verbunden ist bzw. sein kann. Mit Hilfe der Distanzelemente ist es ohne großen Aufwand möglich, die Spannplatte bzw. die Auflagebereiche relativ zueinander gezielt zu positionieren, so dass die darauf angeordneten Halbzeuge, welche vorzugsweise im I-Stoß miteinander gefügt werden, optimal zueinander positioniert sind, um einen Kantenversatz am Fügestoß, auf der aufliegenden Unterseite der Halbzeuge, zu vermeiden und somit eine qualitativ gute Fügenaht herstellen zu können. Dabei wird die Spannplatte insbesondere im Bereich der Fügebereiche in Bezug auf eine möglichst große Ebenheit ihrer Auflagebereiche bzw. Auflageflächen ausgerichtet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im Bereich der Vertiefungen zur Erzeugung eines Unterdrucks Durchgangsbohrungen vorgesehen. Die Vertiefungen zur Erzeugung eines Unterdrucks sind vorzugsweise in Form von Nuten oder Schlitzen entlang des Fügebereichs auf der Oberfläche der Spannplatte bzw. im Bereich der Auflagebereiche angeordnet. Entlang der Nut bzw. des Schlitzes sind durch die Spannplatte Bohrungen vorgesehen, an denen auf der Spannplattenunterseite Schläuche zur Erzeugung des Unterdrucks angeordnet sind. Diese Schläuche sind wiederum beispielsweise mit einem Ejektor verbunden, durch welchen der Unterdruck erzeugt wird. Die Durchgangsbohrungen sind dabei innerhalb der Nut bzw. des Schlitzes in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet, so dass eine möglichst gleichmäßig und gezielte Aufbringung eines Unterdrucks möglich ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung sieht vor, dass auf der den Auflagebereichen abgewandten Seite der Spannplatte
nutförmige Kanäle zur Erzeugung eines Unterdrucks angeordnet sind, welche mit Mitteln zur Abdeckung verschlossen sind. Die Mittel zur Abdeckung der nutförmigen Kanäle sind dabei vorzugsweise in Form von dünnen Blechen ausgestaltet. An jeweils mindestens einem Ende der nutförmigen Kanäle sind Anschlüsse für schlauchförmige Mittel vorgesehen, welche wiederum mit Mitteln zur Erzeugung von Unterdruck, beispielsweise einem Ejektor, verbunden sind. Durch diese Ausgestaltung ist es vorteilhafterweise nicht mehr notwendig, an jeder Durchgangsbohrung einen separaten Anschluss für ein schlauchförmiges Mittel anzubringen, wodurch der Aufwand und die Kosten für die Einspannvorrichtung wesentlich reduziert werden können.
Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung zum Fügen von „Tailored Blanks" und/oder zum Fügen von „Tailored Engineered Blanks" gelöst. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung ist es möglich, qualitativ gute Fügeverbindungen zwischen Halbzeugen, insbesondere zwischen Blechzuschnitten, herzustellen. Dies ist insbesondere vorteilhaft beim Fügen von „Tailored Blanks" („TB") und/oder beim Fügen von „Tailored Engineered Blanks" („TEB") . „Tailored Blanks" sind Metallteile, welche meist aus zwei oder mehreren Vorplatinen zusammengesetzt und durch geradlinige Schweißnähte miteinander verschweißt sind, so dass sie eine über den Querschnitt entsprechend der örtlichen Belastungssituation optimierte Festigkeit, Dicke und Oberfläche aufweisen. „Tailored Engineered Blanks" sind hingegen „Tailored Blanks" welche einen nicht geradlinigen, sondern einen beliebigen Schweißnahtverlauf
aufweisen. Gerade bei „Tailored Engineered Blanks" spielt die exakte Positionierung der Schweißnaht im Hinblick auf die Belastungsfähigkeit der „Tailored Engineered Blanks" eine entscheidende Rolle. Dabei ist die lagerichtige Positionierung der Vorplatinen zueinander und insbesondere das Halten dieser Position während des eigentlichen Verschweißens besonders wichtig. Diese Anforderungen werden bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung erfüllt, wodurch es möglich ist, eine schnelle und leichte Herstellung von „Tailored Blanks" und/oder „Tailored Engineered Blanks" mit hoher Qualität zu ermöglichen.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche. Andererseits wird verwiesen auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 schematisch eine Draufsicht eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung,
Fig. 2 schematisch eine Schnittansicht eines
Ausführungsbeispiels eines in einer Vertiefung angeordneten Dichtelementes und
Fig. 3 schematisch eine Unteransicht eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung .
In Fig. 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Einspannvorrichtung zum stoffschlüssigen Fügen von Halbzeugen 1, insbesondere von Blechzuschnitten, mit einer Spannplatte 2, wobei die Spannplatte 2 in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel drei Auflagebereiche 3, 4 und 5 aufweist. Die Spannplatte 2, welche beispielsweise eine Dicke zwischen 14 und 20 mm aufweist, besteht vorzugsweise aus einem Leichtmetall, beispielsweise aus Aluminium bzw. aus einer Aluminiumlegierung, welche möglichst leicht spanabhebend bearbeitbar ist. In jedem Auflagebereich 3, 4, 5 sind Nuten 7 zur Aufnahme von Dichtelementen 8 und Vertiefungen 9 zur Erzeugung eines Unterdrucks angeordnet. Die Vertiefungen 9 sind vorzugsweise ebenfalls in Form von Nuten bzw. Schlitzen in die Oberfläche der Spannplatte 2 im Bereich der Auflagebereiche 3, 4, 5 eingefräst. Die Vertiefungen 9 zur Erzeugung eines Unterdrucks weisen beispielsweise eine Breite zwischen 14 und 28 mm, bevorzugt zwischen 20 und 28 mm, und eine Tiefe zwischen 1,2 und 2,0 mm, bevorzugt zwischen 1,8 und 2,0 mm, auf. Die Vertiefungen 9 sind vorzugsweise an ihren Enden durch Einfräsungen miteinander verbunden. Im Bereich der Vertiefungen 9 sind in bestimmten Abständen Bohrungen 10 in Form von Durchgangsbohrungen in der Spannplatte 2 vorgesehen. Auf der Unterseite der Spannplatte 2 sind im Bereich der Bohrungen 10 Anschlüsse für schlauchförmige Mittel vorgesehen, welche über einen oder mehrere Ansaugkanäle mit Mitteln zur Erzeugung eines Unterdrucks, vorzugsweise mit einem Ejektor, verbunden sind (hier nicht dargestellt). Wie in Fig. 3 dargestellt, besteht eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit darin, dass auf der den Auflagebereichen 3, 4, 5 abgewandten Seite der Spannplatte 2 nutförmige Kanäle zur Erzeugung eines Unterdrucks angeordnet sind, welche mit Mitteln zur Abdeckung 12,
vorzugsweise mit Blechen, verschlossen sind. An jeweils mindestens einem Ende der nutförmigen Kanäle sind Anschlüsse 13 für schlauchförmige Mittel vorgesehen, welche wiederum beispielsweise mit einem Ejektor zur Erzeugung von Unterdruck verbunden sind.
Um den im Bereich der Vertiefungen 9 erzeugten Unterdruck sicher aufrechterhalten zu können, sind in den Auflagebereichen 3, 4, 5 Nuten 7 zur Aufnahme von Dichtelementen 8 vorgesehen. In Fig. 2 ist schematisch eine Schnittansicht einer solchen Nut 7 mit einem darin angeordneten Dichtelement 8 gezeigt. Mit Hilfe der Dichtelemente 8, welche vorzugsweise einen Durchmesser von 3,5 bis 4,5 mm aufweisen, wird der Bereich zwischen den Auflagebereichen 3, 4, 5 und den darauf angeordneten Halbzeugen 1 luftdicht abgeschlossen. Die Nuten 7 sind dabei erfindungsgemäß so ausgeführt, dass deren Tiefe geringer ist als der Durchmesser der Dichtelemente 8, so dass die Dichtelemente 8 ein kleines Stück, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,4 mm, aus der Nut 7 überstehen bzw. herausragen. Die Tiefe der Nuten 7 kann dabei beispielsweise zwischen 3,0 und 3,8 mm betragen. Ferner ist der Querschnitt der Nuten 7 an die Dichtelemente 8 erfindungsgemäß derart angepasst, dass diese innerhalb der Nuten 7 um ihre axiale Achse frei drehbar sind, so dass zwischen den Dichtelementen 8 und den aufliegenden Halbzeugen 1 ununterbrochen Kontakt besteht, wodurch über die Bohrungen 10 in den Vertiefungen 9 ein Unterdruck zwischen der Oberfläche der Auflagebereiche 3, 4, 5 und der Halbzeuge 1 aufgebaut werden kann, so dass die Halbzeuge 1 gespannt und verrutschsicher während des Fügevorgangs in ihrer Position gehalten werden können. Die Nuten 7 sind erfindungsgemäß so ausgestaltet, dass sie in öffnungsrichtung eine kleiner werdende Breite aufweisen.
Die Breite der Nut 7 im öffnungsbereich 14 ist dabei kleiner als der Durchmesser des Dichtelementes 8. Dadurch wird ein Herausrutschen des Dichtelementes 8 während des überführens von Halbzeugen 1 besonders gut verhindert. Um eine sehr gute Drehbarkeit der Dichtelemente 8 innerhalb der Nut 7 zu erreichen, weisen die Nuten 7 vorzugsweise einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf. Im öffnungsbereich 14 weisen die Nuten 7 vorzugsweise innenliegende Radien 15 als Anlageflächen für die Dichtelemente 8 auf. Die die Anlageflächen bildenden Radien 15 sind dabei vorzugsweise symmetrisch zur Axialebene der Dichtelemente 8 angeordnet, wobei die Axialebene senkrecht zum Auflagebereich verläuft. Dadurch wird erreicht, dass die Dichtelemente 8 besonders gut und leicht innerhalb der Nuten 7 geführt und leicht drehbar sind, ohne dass sich die Dichtelemente 8 aus den Nuten 7 herauslösen können. Zudem weisen die Ecken im unteren Bereich der Nuten 7 zur Aufnahme der Dichtelemente 8 Radien 16 auf, wobei im ungespannten Zustand ein Freiraum zwischen der Außenfläche der Dichtelemente 8 und der Außenfläche der Radien 16 vorgesehen ist. Dadurch können sich die Dichtelemente 8, sobald Unterdruck aufgebracht wird, innerhalb der Nut 7 beliebig verformen, um eine möglichst gute Dichtwirkung zu erzielen. Die Dichtelemente 8 bestehen vorzugsweise aus einem flexiblen, gummiartigen zylinderförmigen Mittel mit einem kreisförmigen, vorzugsweise schlauchförmigen, Querschnitt. Die Dichtelemente 8 können aber auch einen geschlossenen Querschnitt aufweisen. Um eine besonders effiziente Abdichtung zu erreichen, umgibt mindestens ein Dichtelement 8 jeweils eines Auflagebereichs 3, 4, 5 die Vertiefungen 9 zur Erzeugung eines Unterdrucks.
Zwischen den einzelnen Auflagebereichen 3, 4, 5 sind Bereiche 11 zum Fügen der Halbzeuge 1, insbesondere zum Schweißen der Halbzeuge 1, vorgesehen. Die Bereiche 11 zum Fügen der Halbzeuge 1, deren Breite in Abhängigkeit der Bauteilanforderungen gewählt werden, beispielsweise einer Breite von 4 bis 6 mm, können in Form von in die Spannplatte 2 eingefräste Vertiefungen oder in Form eines durchgehenden Fügespalts ausgeführt sein. Wichtig dabei ist, dass beim Fügen der Halbzeuge 1, insbesondere beim Laserschweißen der Halbzeuge 1, die Fügebereiche 11 nicht negativ beeinflusst werden.
Die Spannplatte 2 ist vorzugsweise über mehrere einstellbare Distanzelemente, beispielsweise Distanzstempel, mit einer Grundplatte verbunden (hier nicht dargestellt) . Mit Hilfe der Distanzelemente ist es möglich, die Spannplatte 2 und damit die auf der Spannplatte 2 bzw. auf den Auflagebereichen 3, 4, 5 angeordneten Halbzeuge 1 in der gewünschten Position zueinander zu positionieren. Distanzelemente, welche im Fügebereich angeordnet sind, weisen vorzugsweise eingefräste Aussparung auf.
Die zu fügenden Halbzeuge sind vorzugsweise
Blechzuschnitte, beispielsweise aus verzinkten Stahlblech, welche unterschiedliche Dicken und Güten aufweisen können. Zum Fügen der Halbzeuge 1 werden diese auf die jeweiligen Auflagebereiche 3, 4, 5 aufgebracht, indem die Halbzeug 1 über die Dichtelemente 8 in die richtige Position geschoben werden. Die Dichtelemente 8 zeichnen sich dabei durch eine hohe Flexibilität und einer guten Drehbarkeit um ihre axiale Achse innerhalb der Nut 7 aus, so dass beim überführen der Halbzeuge 1 ein Verdrillen der Dichtelemente 8 nicht möglich ist und die Dichtelemente 8
auch nicht aus den Nuten 7 herausgezogen werden können. Die Halbzeuge 1 werden dabei so positioniert, dass diese mit den zu verschweißenden Kanten in den zu fügenden Bereichen 11 stumpf gegeneinander liegen. Auf der Oberfläche der Spannplatte 2, im Bereich der Auflageflächen 3, 4, 5, sind Anschläge (hier nicht dargestellt) zur lagegenauen Positionierung der Halbzeuge 1 angeordnet. Sobald die Halbzeuge 1 in der gewünschten Position angeordnet sind, wird die Luft zwischen der Oberfläche der Auflagebereiche 3, 4, 5 und der darauf angeordneten Halbzeuge 1 über die Bohrungen 10 in den Vertiefungen 9 zur Erzeugung eines Unterdrucks mit Hilfe beispielsweise eines Ejektors möglichst schnell abgesaugt. Die Halbzeuge 1 werden dadurch auf die Oberfläche der Auflagebereiche 3, 4, 5 angesaugt, wobei die Dichtelemente 8 dabei verformt bzw. zusammengedrückt werden und dadurch ein Nachströmen von Luft verhindern. Die Halbzeuge 1 können dadurch verrutschsicher in ihrer Position, insbesondere während des Fügens, fixiert werden.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es insbesondere möglich, „Tailored Blanks" und/oder „Tailored Engineered Blanks" reproduzierbar, schnell und kostengünstig herzustellen.