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Title:
METHOD AND EXTRUSION TOOL FOR CONNECTING AT LEAST TWO MATERIAL LAYERS BY PARTIAL FORMING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/209439
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and an extrusion tool for connecting at least two material layers (12, 14) by partial forming of the material layers (12, 14), in which: a first material layer (12) having at least one first pre-punched hole (16) is provided; at least one further material layer (14) having at least one further pre-punched hole (18) is provided and the diameter of the at least one further pre-punched hole (18) is greater than the diameter of the at least one first pre-punched hole (16); the first and the at least one further material layer (12, 14) are oriented for bearing against one another and the pre-punched holes (16, 18) are oriented to one another; and by means of at least one extrusion tool (21) an extruded hole (15) is introduced into the at least two material layers (12, 14) with an extrusion direction (31) of the extrusion tool (21) from the material layer (12) having the smaller diameter of the pre-punched hole (16) to the at least one further pre-punched hole (18) having the larger diameter.

Inventors:
WILHELM MARKUS (DE)
ABIKO TAKESHI (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/059542
Publication Date:
October 21, 2021
Filing Date:
April 13, 2021
Export Citation:
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Assignee:
TRUMPF WERKZEUGMASCHINEN GMBH CO KG (DE)
International Classes:
B21D39/03; F16B5/00; F16B5/04
Foreign References:
CN102601248A2012-07-25
FR2371252A11978-06-16
JP4540159B22010-09-08
JPH1080735A1998-03-31
EP1705385A12006-09-27
DE10053556A12002-05-29
DE10310093A12004-09-23
DE102009036185A12011-02-17
Attorney, Agent or Firm:
TRUMPF PATENTABTEILUNG (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Verbinden von zumindest zwei Materiallagen (12, 14) durch partielles Umformen der Materiallagen (12, 14), bei dem eine erste Materiallage (12) mit zumindest einem ersten Vorloch (16) bereitgestellt wird, bei dem zumindest eine weitere Materiallage (14) mit zumin dest einem weiteren Vorloch (18) bereitgestellt und der Durchmesser des zumindest einen weiteren Vorlochs (18) größer als der Durchmesser des zumindest einen ersten Vor lochs (16) ausgebildet wird, bei dem die erste und zumindest eine weitere Materiallage (12, 14) zur Anlage und die Vorlöcher (16, 18) zueinander ausgerichtet werden, und bei dem mit zumindest einem Durchzugwerkzeug (21) ein Durchzug (15) in die zumindest zwei Materiallagen (12, 14) mit einer Durchzugsrichtung (31) des Durchzugwerkzeuges (21) von der Materiallage (12) mit dem kleineren Durchmes ser des Vorloches (16) zu dem zumindest einen weiteren Vor loch (18) mit dem größeren Durchmesser eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Durchzugstempel (22) des Durchzugwerkzeuges (21) an ei ner Eintrittsseite der ersten Materiallage (12) das erste Vorloch (16) in Richtung auf das zumindest eine weitere Vorloch (18) auf geweitet und anschließend durch den Durchzugstempel (22) das erste und zumindest eine weitere Vorloch (16, 18) aufgeweitet und ein jeweiliger Vorlochrand (26, 27) des ersten und zumindest einen weiteren Vorlochs (16, 18) gegenüber einer flächigen Erstreckung der Materiallagen (12, 14) aufgestellt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser des zumindest einen weiteren Vorloches (18) grö ßer als der des zumindest einen ersten Vorloches (16) ausgebildet wird, derart, dass nach dem Einbringen des Durchzuges (15) der Vorlochrand (26) des zumindest einen ersten Vorlochs (16) zumin dest bis zum Vorlochrand (27) des zumindest einen weiteren Vorlo ches (18) oder sich darüber hinaus erstreckt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der oder die gegenüber einer Oberfläche der Materiallagen (12, 14) hervorstehenden Vorlochränder (26, 27) durch eine Matrize (24) des Durchzugwerkzeuges (21) umgeformt werden, und vorzugsweise ein gegenüber dem Vorlochrand (27) des weiteren Vorloches (18) hervorstehender Vorlochrand (26) des ersten Vorloches (26) umgeformt, insbesondere umgebördelt, wird oder eine äußere Kontur des zumindest einen weiteren Vorlochran des (27) umgeformt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Geometrie des zumindest einen ersten Vor loches (16) in der ersten Materiallage (12) von der Geometrie des zumindest einen weiteren Vorloches (18) in der zumindest einen weiteren Materiallage (14) abweichend ausgebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei ei ner Geometrie des zumindest einen ersten Vorloches (16) abwei chend von einer runden Form ein Kernlochdurchmesser (35) des ersten Vorloches (16) kleiner als ein Kernlochdurchmesser (38) des zumindest einen weiteren Vorloches (18) ausgebildet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass an einer Oberseite der ersten Materiallage (12) und/oder an einer Unterseite der zumindest einen weiteren Materi allage (14), die zur ersten Materiallage (12) weist, im Randbereich des Vorlochs (16, 18) zumindest eine Einprägung, Profilierung und/oder eine Schlitzung eingebracht wird, welche vorzugsweise radial umlaufend und/oder radial abstehend zum zumindest einen Vorloch (16, 18) eingebracht wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die erste und zumindest eine weitere Material lage (12, 14) aus einem gleichem oder voneinander abweichenden Material und/oder mit derselben oder voneinander abweichenden Dicke durch den zumindest einen Durchzug (15) miteinander ver bunden werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, dass die zumindest eine weitere Materiallage (14) durch zu mindest eine Faltung (41) entlang einer Faltkante (37) zur ersten Materiallage (12) ausgerichtet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass in den Durchzug (15) ein Innengewinde einge bracht wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der zumindest eine Durchzug (15) mit einer Handpressvorrichtung oder mit einer Stanzbearbeitungsmaschine, Stanz-Laser-Bearbeitungsmaschine oder mit einer Biegebearbei tungsmaschine eingebracht wird.

12. Fügeverbindung zwischen zumindest zwei Materiallagen (12, 14) durch partielles Umformen der Materiallagen (12, 14), dadurch ge kennzeichnet, dass zumindest ein Durchzug (15) nach einem Ver fahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 eingebracht ist.

13. Fügeverbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchzug (15) zumindest zwei gegenüber einer flächigen Er streckung der jeweiligen Materiallagen (12, 14) in gleicher Richtung aufgestellte Vorlochränder (26, 27) aufweist, die durch Pressung aneinander angreifen. 14. Fügeverbindung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich net, dass der Vorlochrand (26) des ersten Vorlochs (16) der ersten Materiallage (12) sich zumindest bis zum Vorlochrand (27) des zu mindest einen weiteren Vorlochs (18) der zumindest einen weiteren Materiallage (14) oder darüber hinaus erstreckt und eine innere Wandfläche des Durchzuges (15) bildet.

15. Durchzugwerkzeug zum Verbinden von zumindest zwei Materialla gen (12, 14) durch partielles Umformen der zumindest zwei Materi allagen (12, 14), dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchzugs stempel (22) mit einem zylindrischen Stempelkörper (32) vorgese hen ist, der eine Stempelfläche (33) mit einem umlaufenden gerun deten Randbereich (43) umfasst und eine Matrize (34) mit einer Auflagefläche (36) zur Anlage auf der zumindest einen weiteren Materiallage (14) aufweist, innerhalb der eine Vertiefung (25) zum Eintauchen des Stempels (22) und den zumindest zwei Vorlochrän dern (26, 27) der ersten und der zumindest einen weiteren Materi allage (12, 14) vorgesehen ist.

Description:
Verfahren und Durchzugwerkzeug zum Verbinden von zumindest zwei Materiallagen durch partielles Umformen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von zumindest zwei Materiallagen durch partielles Umformen der Materiallagen sowie eine Fügeverbindung zwischen den zumindest zwei durch partielles Umfor men miteinander verbundenen Materiallagen als auch ein Durchzugwerk zeug zum Verbinden von zumindest zwei Materiallagen durch partielles Umformen.

Aus der DE 103 10 093 Al sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Verbindungen zwischen mindestens zwei sich überlap penden Werkstücken bekannt. In einem ersten plattenförmigen Werk stück ist ein napfförmiger Durchzug ohne Boden vorgesehen. In einem zweiten Werkstück ist ein weiterer Durchzug ohne Boden eingebracht.

Bei diesen Durchzügen handelt es sich um Umkantungen. Zum Verbin den der beiden Werkstücke wird der Durchzug des ersten Werkstückes in den Durchzug des zweiten Werkstückes eingeführt. Die Durchzüge wei sen eine ovale Kontur auf, welche der Kontur eines Umformelementes entspricht. Anschließend wird das ovale Umformelement in die Durch- züge eingesetzt und hindurchgeführt. Durch eine Drehung des Umform elementes um 90° wird die Schmalseite der ovalen Öffnungen mit einer Verformungsfläche des Umformwerkzeuges beaufschlagt, um diese Durchzüge gemeinsam umzubördeln. Anschließend wird das Umform werkzeug wieder zurückgedreht, um dieses aus den Durchzügen heraus zuführen. Dadurch weisen die Durchzüge zwei einander gegenüberlie gende und voneinander getrennte Verformungsbereiche auf, in welchen die Durchzüge durch das Umformungselement umgebördelt sind.

Aus der DE 10 2009 036 185 Al geht ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von zwei Materiallagen unter Zwischenschaltung einer Verstärkung im Verformungsbereich hervor. Dabei ist vorgesehen, dass jeweils ein verformter Bereich der ersten Materiallage einen verformten Bereich der ersten Verstärkung hintergreift und ein verformter Bereich der zweiten Materiallage den hintergreifenden Bereich der ersten Materi allage hintergreift. Hierfür ist ein Clinchwerkzeug vorgesehen, um die hintergreifenden Bereiche herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden von zumindest zwei Materiallagen durch partielles Umformen der Materi allagen sowie eine Fügeverbindung zwischen zumindest zwei Materialla gen als auch ein Durchzugwerkzeug zur Herstellung einer Verbindung zwischen zumindest zwei Materiallagen durch partielles Umformen der Materiallagen vorzuschlagen, wodurch die zumindest zwei Materiallagen in einfacher und kostengünstiger Weise miteinander verbunden werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Verbinden von zumindest zwei Materiallagen gelöst, bei dem eine erste Materiallage mit zumindest einem ersten Vorloch bereitgestellt wird und bei dem zumindest eine weitere Materiallage mit zumindest einem weiteren Vorloch bereitgestellt wird, wobei das zumindest eine weitere Vorloch im Durchmesser größer als der Durchmesser des zumindest einen ersten Vorloches in der ersten Materiallage ausgebildet ist und bei dem die erste und die zumindest eine weitere Materiallage zur Anlage gebracht und die Vorlöcher zueinan der ausgerichtet werden und bei dem mit einem Durchzugswerkzeug ein Durchzug in die zumindest zwei Blechlagen mit einer Durchzugsrichtung des Durchzugswerkzeuges von der ersten Blechlage mit dem kleineren Durchmesser des Vorloches zum zumindest einen weiteren Vorloch mit dem größeren Durchmesser der zumindest einen weiteren Materiallage eingebracht wird. Durch die voneinander abweichenden Größen des Durchmessers der Vorlöcher und der Durchzugsrichtung des Durchzug werkzeuges kann erzielt werden, dass die Vorlochränder der zumindest zwei miteinander zu verbindenden Materiallagen aufgestellt und anei nandergepresst werden, wodurch eine form- und reibschlüssige Verbin dung zwischen den umgeformten Vorlochrändern der zumindest zwei zu verbindenden Materiallagen gebildet wird. Die Durchzugsrichtung ist da bei derart vorgesehen, dass ein Durchzugswerkzeug zunächst am Vor loch mit dem kleineren Durchmesser angreift. Dadurch kann die verein fachte Herstellung eines Durchzuges mit einer hohen Haltekraft erzielt werden. Die Durchzugrichtung kann bei Bearbeitungsmaschinen sowohl von oben nach unten als auch von unten nach oben erfolgen. Auch kön nen bei zwei miteinander zu verbindenden Materiallagen mit mehreren Durchzügen ein oder mehrere Wechsel in der Durchzugsrichtung vorge sehen sein.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass durch einen Durchzugsstempel des Durchzugwerkzeuges an einer Eintrittsseite des ersten Vorloches der ersten Materiallage in Richtung auf das zumindest eine weitere Vorloch eine Aufweitung des ersten Vorloches und anschließend durch den Durchzugstempel das erste und zumindest ein weiteres Vorloch gemein sam aufgeweitet und ein jeweiliger Vorlochrand aufgestellt wird.

Dadurch wird ermöglicht, dass ein vollumfänglicher Vorlochrand des ers ten Vorloches mit dem vollumfänglichen Vorlochrand des zumindest ei nen weiteren Vorloches die form- und reibschlüssige Verbindung bildet.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass ein Durchmesser des zumindest einen weiteren Vorloches größer als der des ersten Vorloches ausgebildet wird, derart, dass nach dem Einbringen des Durchzugs der Vorlochrand des ersten Vorloches sich zumindest bis zum Vorlochrand des zumindest einen weiteren Vorlochs oder darüber hinaus erstreckt. Dies ermöglicht, dass eine Unterseite der ersten Mate riallage eine durchgehende Innenwand des Durchzuges bilden kann. Bevorzugt kann der Vorlochrand des ersten Vorloches der ersten Materi allage gegenüber dem Vorlochrand des zumindest einen weiteren Vorlo ches hervorstehen und mit einer Matrize des Durchzugwerkzeuges um geformt werden. Dies ermöglicht beispielsweise, dass eine geschlossene Geometrie des Durchzuges erzielt werden kann, indem der Vorlochrand des ersten Vorloches eine aufgestellte Stirnseite des Vorlochrandes des zumindest einen weiteren Vorloches überdeckt. Auch kann vorgesehen sein, dass die Matrize eine Prägekontur umfasst, sodass der Durchzug, insbesondere der zumindest eine weitere Oberlochrand, mit einer äuße ren Kontur hergestellt werden kann, welcher der Geometrie der Matrize entspricht. Dadurch kann die form- und reibschlüssige Verbindung der zumindest zwei Materiallagen im Bereich des Durchzuges erhöht sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Geometrie des zumindest einen ersten Vorloches in der ersten Mate riallage von der Geometrie des zumindest einen weiteren Vorloches ab weichend ausgebildet ist. Somit kann nicht nur der Durchmesser oder Außenumfang des ersten und zumindest einen weiteren Vorloches vonei nander abweichen, sondern auch noch die Geometrie. Dabei kann die Geometrie des jeweiligen Vorloches eine beliebige Kontur aufweisen, wie beispielsweise eine sternförmige Kontur, eine Schlüssellochkontur, eine blumenförmige Kontur, eine dreieckförmige Kontur oder eine mehreck förmige Kontur oder dergleichen umfassen.

Des Weiteren ist bevorzugt bei einer Geometrie des zumindest einen ersten Vorloches abweichend von einer runden Form ein Kernlochdurch messer des zumindest einen ersten Vorloches kleiner als ein Kernloch durchmesser des zumindest einen weiteren Vorloches ausgebildet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Durchzug mit einer hinrei chenden Verbindungskraft zur Verbindung der zumindest zwei Material lagen hergestellt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zum Verbinden von zumindest zwei Materiallagen durch partielles Umformen mittels ei nes Durchzuges sieht vor, dass an einer Oberseite der ersten Material lage und/oder an einer Unterseite der zumindest einen weiteren Materi allage, die zur darunterliegenden Materiallage weist, im Randbereich des Vorloches zumindest eine Einprägung, eine Profilierung und/oder eine Schlitzung eingebracht wird. Dadurch kann ein verbessertes Ineinander krallen oder Ineinanderfließen der Vorlochränder bei der Herstellung des Durchzuges erzielt werden. Vorteilhafterweise ist die Einprägung, Profi lierung und/oder die Schlitzung zumindest abschnittsweise radial umlau fend zum Vorloch eingebracht und/oder radial abstehend zum Vorloch vorgesehen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die erste und zumindest eine weitere Materiallage aus einem gleichen Material oder aus voneinander abweichenden Materialien und/oder mit derselben oder voneinander abweichenden Dicke des Materials ausgebil det sind und durch den zumindest einen Durchzug miteinander verbun den werden. Durch das Einbringen des Durchzuges ist eine vielfältige Materialkombination als auch die Kombination von verschiedenen Dicken der jeweiligen Materiallagen möglich.

Eine weitere alternative Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die zumindest eine weitere Materiallage durch zumindest eine Falzung der ersten Materiallage ausgebildet wird und diese durch Falzung herge stellte, zumindest eine weitere Materiallage durch Biegung zur ersten Materiallage ausgerichtet wird. Dadurch kann in einfacher Weise eine Aufdopplung oder Vervierfachung der Materiallage im Bereich des Durch zuges erzielt werden, um eine erhöhte Festigkeit und/oder Steifigkeit im Bereich des Durchzuges zu bilden.

Vorteilhafterweise kann nach dem Einbringen des Durchzuges ein Innen gewinde in den Durchzug eingebracht werden. Dadurch kann der Durch zug mit zumindest einem weiteren funktionalen Merkmal versehen sein.

Gemäß einer ersten Ausführungsform kann der zumindest eine Durchzug in die zumindest zwei miteinander zu verbindenden Blechlagen durch partielles Umformen durch eine Handpressvorrichtung eingebracht wer den. Alternativ kann eine solche Einbringung des Durchzuges auch mit einer Stanzbearbeitungsmaschine, mit einer Stanz-Laser-Bearbeitungs- maschine, einer Biegebearbeitungsmaschine oder mit einer Biegestanz bearbeitungsmaschine erfolgen. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Fügeverbindung zwischen zumindest zwei Materiallagen durch parti elles Umformen der Materiallagen gelöst, bei dem zumindest ein Durch zug nach einem Verfahren gemäß einer der vorbeschriebenen Ausfüh rungsformen eingebracht ist. Diese Anordnung ermöglicht, dass zumin dest zwei ebene Materiallagen durch Form- und Reibschluss miteinander verbunden werden können, wobei die Vorbereitung der Materiallagen le diglich das Einbringen von jeweils einem Vorloch in die jeweilige Materi allage bedarf. Weitere vorbereitende Biege- und/oder Umformmaßnah men sind nicht erforderlich. Vielmehr genügt das Einbringen des Durch zuges mit dem Durchzugwerkzeug in einer Durchzugrichtung, bei wel cher zuerst das Vorloch mit dem kleineren Durchmesser in den zwei mit einander zu verbindenden Materiallagen zu beaufschlagen ist.

Bevorzugt ist zur Herstellung der Fügeverbindung vorgesehen, dass der Durchzug zumindest zwei gegenüber einer flächigen Erstreckung der je weiligen Materiallagen in gleicher Richtung aufgestellte Vorlochränder aufweist, die durch Pressung vollumfänglich ineinanderliegend angreifen. Dadurch kann eine hohe Haltekraft erzielt werden.

Bevorzugt erstreckt sich der Vorlochrand des ersten Vorloches zumindest bis zum Vorlochrand des zumindest einen weiteren Vorloches der zumin dest einen weiteren Materiallage, sodass eine durchgängige innere Wandfläche des Durchzuges gebildet ist. Dadurch kann der Durchzug weitere Funktionen übernehmen oder weitere Funktionen weiterbearbei tet werden.

Zum Einbringen des Durchzuges ist bevorzugt ein Durchzugwerkzeug vorgesehen, bei welchem der Stempel einen zylindrischen Stempelkör per mit einer Stempelfläche aufweist, deren umlaufender Randbereich gerundet ist und eine Matrize mit einer Auflagefläche zur Anlage auf der zumindest einen weiteren Materiallage aufweist, innerhalb der eine Ver tiefung zum Eintauchen des Stempels und den zumindest zwei Vorloch rändern der ersten und der zumindest einen weiteren Materiallage vor gesehen ist. Dieser Stempel ermöglicht eine gleichmäßige Aufweitung der Vorlochränder als auch eine gleichmäßige Aufstellung der Vor lochränder gegenüber der flächigen Erstreckung der Materiallage. Zudem kann durch die Matrize ein gezieltes Niederhalten der zumindest zwei Materiallagen zueinander erfolgen. Auch kann ermöglicht sein, dass die aufgestellten Vorlochränder zwischen dem Stempelkörper und der Mat rize eine zusätzliche Pressung, Umformung oder dergleichen erfahren.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiter bildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnun gen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Be schreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungs gemäß angewandt werden. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht von zwei Materiallagen mit einem Durchzug,

Figur 2 eine schematische Schnittansicht von zwei Material lagen, die für das Einbringen eines Durchzugs vor gesehen sind,

Figur 3 eine schematische Schnittansicht von zwei Material lagen mit einem daran angreifenden Durchzugwerk zeug und eingebrachten Durchzug,

Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines Durchzuges mit einem Umformwerkzeug,

Figur 5 eine schematische Schnittansicht eines Durchzuges in zwei Blechlagen nach dem Bearbeiten mit dem Durchzugwerkzeug und dem Umformwerkzeug,

Figur 6 eine schematische Ansicht auf eine Materiallage mit zwei in der Größe voneinander abweichenden Vorlö chern,

Figur 7 eine schematische Ansicht auf eine Materiallage mit zwei in der Geometrie voneinander abweichenden Vorlöchern, Figur 8 eine schematische Ansicht auf eine Materiallage ge mäß einer alternativen Ausführungsform zu Figur 6,

Figur 9 eine schematische Ansicht auf eine Materiallage ge mäß einer alternativen Ausführungsform zu Figur 6,

Figur 10 eine schematische Ansicht auf eine Materiallage ge mäß einer alternativen Ausführungsform zu Figur 6,

Figur 11 eine schematische Ansicht auf eine alternative Aus führungsform der Matrize des Durchzugwerkzeuges gemäß Figur 3, und

Figur 12 eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternati ven Ausführungsform zum Herstellen eines Durchzu ges mit einer gefalzten Materiallage.

In Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht von zwei Materiallagen 12, 14 dargestellt, die aufeinander aufliegen und mit einem Durchzug 15 fest miteinander verbunden sind. Bei den Materiallagen 12, 14 kann es sich um Bleche handeln, die beispielsweise aus demselben Material und in derselben Stärke beziehungsweise Dicke ausgebildet sind. Alternativ kann das Material und/oder die Dicke der Materiallagen 12, 14 und/oder eine Beschichtung auf den Materiallagen 12, 14 gleich sein oder vonei nander abweichen. Der Durchzug 15 ist eine Fügeverbindung zwischen der ersten Materiallage 12 und der zweiten Materiallage 14. Die Herstel lung eines solchen Durchzuges 15 wird nachfolgend näher beschrieben:

In die erste Materiallage 12 wird ein erstes Vorloch 16 eingebracht. In die zumindest eine weitere Materiallage 14 wird ein weiteres Vorloch 18 eingebracht. Dieses zumindest eine weitere Vorloch 18 ist im Durchmes ser größer als das erste Vorloch 16 in der ersten Materiallage 12. Dies ist in einer Schnittansicht in Figur 2 dargestellt. Sofern mehr als zwei Mate riallagen miteinander verbunden werden sollen, ist beispielsweise das Vorloch der dritten Materiallage größer als das der zweiten Materiallage usw. Die Vorlöcher 16, 18 können beispielsweise mit einem Stanzwerk- zeug durch Stanzen oder mit einem Laser durch Laserschneiden einge bracht werden. Auch ist es möglich, dass das erste Vorloch 16 und das zumindest eine weitere Vorloch 18 auf unterschiedliche Art und Weise eingebracht werden. Beispielsweise ist es möglich, dass auf einer Stanz- Laser-Bearbeitungsmaschine das erste Vorloch 16 durch Stanzen und das zumindest eine weitere Vorloch 18 durch Laserschneiden oder um gekehrt eingebracht wird. Auch können weitere Bearbeitungen zum Ein bringen des ersten und zumindest einen weiteren Vorlochs 16, 18 erfol gen, die auch voneinander abweichen können. Vor dem Einbringen des Durchzuges 15 werden die Materiallagen 12, 14 aufeinander aufgelegt. Die Vorlöcher 16, 18 werden zueinander ausgerichtet. Vorzugsweise sind deren jeweiligen Mittelachsen deckungsgleich zueinander ausgerichtet.

Darauffolgend wird der Durchzug 15 mit einem Durchzugwerkzeug 21 gemäß Figur 3 eingebracht. Hierfür umfasst das Durchzugwerkzeug 21 einen Stempel 22 und eine Matrize 24. Der Stempel 22 des Durchzug werkzeuges 21 umfasst einen Stempelkörper 32, der zylindrisch ausge bildet ist. An einer Stirnseite des Stempelkörper 32 ist eine Stempelflä che 33 vorgesehen, deren äußerer umlaufender Rand 43 gerundet ist.

Die Matrize 24 weist eine Auflagefläche 36 auf, um die zumindest zwei Materiallagen 12, 14 der Werkstückauflage 29 zu fixieren. Innerhalb die ser Auflagefläche 36 der Matrize 24 ist die Vertiefung 25 vorgesehen. Ein Durchmesser der Vertiefung 25 umfasst zumindest den Umfang des zy lindrischen Stempelkörpers 32 sowie der zwei umgebogenen Vorlochrän dern 26, 27. Dabei kann der verbleibende Abstand zwischen dem Außen umfang des Stempelkörpers 32 und einer inneren Fläche der Vertiefung 25 auch kleiner als die Dicke von den miteinander zu verbindenden Ma teriallagen 12, 14 sein, wodurch ein Fließen oder eine Streckung der Ma teriallagen 12, 14 im Bereich des Vorlochrandes 26, 27 erzielt werden kann.

Die Durchzugrichtung zum Einbringen des Durchzuges 15 ist dergestalt, dass mittels des Stempels 22 zunächst das erste Vorloch 16 mit dem kleinsten Durchmesser in der ersten Materiallage 12 beaufschlagt wird. Darauffolgend wird das darüberliegende zumindest eine weitere Vorloch 18 der zumindest einen weiteren Materiallage 14 mit dem Stempel 22 beaufschlagt. Durch diese Durchzugsrichtung wird ein Vorlochrand 26 des ersten Vorloches 16 zusammen mit einem Vorlochrand 27 des zu mindest einen weiteren Vorloches 18 gegenüber einer ebenen Erstre ckung der Materiallagen 12, 14 aufgestellt, insbesondere in eine recht winklige Position gegenüber der ebenen Erstreckung aufgestellt.

Zum Einbringen des Durchzuges 15 liegen die erste und zweite Material lage 12, 14 auf einer Werkstückauflagefläche 29 auf. Diese Werkstück auflagefläche 29 kann an einer Handpresseinrichtung oder an einer Stanzbearbeitungsmaschine, Stanz-Laser-Bearbeitungsmaschine oder Biege-Stanzbearbeitungsmaschine vorgesehen sein. Darauffolgend wird die Matrize 24 auf die Werkstückauflage 29 zugeführt und die zumindest zwei Materiallagen 12, 14 aneinandergepresst gehalten. Anschließend wird der Stempel 22 in Durchzugsrichtung 31 beaufschlagt, wodurch die Vorlochränder 26, 27 bearbeitet und aufgestellt werden.

Bevorzugt ist das Verhältnis des Durchmessers vom ersten Vorloch 16 zum zweiten Vorloch 18 derart bemessen, dass der Vorlochrand 26 zu mindest gleich hoch ist wie der Vorlochrand 27 des zumindest einen wei teren Vorloches 18. Vorzugsweise steht der Vorlochrand 26 des ersten Vorloches 16 gegenüber dem Vorlochrand 27 des zumindest einen weite ren Vorlochs 18 hervor.

Nach dem Einbringen des Durchzuges 15, wie dieser beispielsweise in Fi gur 3 dargestellt ist, kann das Durchzugwerkzeug entfernt werden, und die beiden Materiallagen 12, 14 sind über die Vorlochränder 26, 27 reib- und formschlüssig miteinander verbunden.

In Figur 4 ist eine schematische Schnittansicht des Durchzuges 15 ge mäß Figur 3 dargestellt. Dieser Durchzug 15 kann durch ein Umform werkzeug 34 weiterbearbeitet werden, indem beispielsweise der überste hende Bereich des Vorlochrandes 26 gegenüber dem Vorlochrand 27 ra dial nach außen umgebogen oder umgebördelt wird, um einen stufen freien Rand des Durchzuges 15 auszubilden. Eine solche Ausführungs form ist in Figur 5 dargestellt. Dieser Durchzug 15 gemäß Figur 5 weist den Vorteil auf, dass ein geschlossener innerer Wandabschnitt im Durch zug 15 ausgebildet wird. Gleichzeitig kann eine kreisrunde Durchgangs öffnung im Durchzug 15 ausgebildet werden, welche weitere technische Anwendungsmöglichkeit bietet. Beispielsweise kann ein Innengewinde eingebracht werden, um ein Befestigungselement einzusetzen oder über ein Befestigungselement, eine weitere Materiallage oder ein weiteres Bauteil zum Durchzug 15 zu fixieren.

In Figur 6 ist eine schematische Ansicht auf eine Materiallage 12 darge stellt. Diese Materiallage 12 kann durch Falzen entlang einer Falzkante 37 übereinanderliegend positioniert werden und aufeinanderliegen. Bei dieser Ausführungsform ist die Geometrie des ersten und zweiten Vorlo ches 16, 18 gleich. Lediglich ist eine Abweichung in der Größe bezie hungsweise im Beispielfall im Durchmesser des Vorloches 16 zum Vor loch 18 gegeben. Das erste Vorloch 16 ist im Durchmesser kleiner als das zweite beziehungsweise weitere Vorloch 18 ausgebildet.

In Figur 7 ist eine schematische Ansicht auf eine Materiallage 12 gemäß einer Alternative zu Figur 6 dargestellt. Diese Materiallage 12 kann durch Falzen entlang einer Falzkante 37 übereinanderliegend positioniert wer den und aufeinanderliegen. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 7 ist die Geometrie des ersten Vorloches 16 abweichend zur Geometrie des zweiten Vorloches 18 ausgebildet. Der voneinander abweichenden Größe der Durchmesser vom ersten Vorloch 16 zum zweiten Vorloch 18 ist eine abweichende Geometrie überlagert. Beispielsweise kann das erste Vor loch 16 eine blumenförmige Kontur aufweisen und das zweite Vorloch 18 rund ausgebildet sein oder umgekehrt. Ein Kernlochdurchmesser 35 des ersten Vorlochs 16 ist kleiner als ein Durchmesser oder Kernlochdurch messer des zweiten Vorloches 18 ausgebildet.

In Figur 8 ist eine alternative Ausführungsform zu Figur 7 dargestellt.

Das erste Vorloch 16 kann dieselbe Geometrie wie das zweite Vorloch 18 aufweisen, wobei jedoch die Ausrichtung der Geometrie des ersten Vor loches 16 zum zweiten Vorloch 16 voneinander abweichen kann. Des Weiteren ist ein Kernlochdurchmesser 35 des ersten Vorloches 16 kleiner als ein Kernlochdurchmesser 38 des zweiten Vorloches 18 ausgebildet.

In Figur 9 ist eine weitere alternative Ausführungsform zur Ausbildung der Vorlöcher 16, 18 zu Figur 6 dargestellt. Das erste Vorloch 16 kann eine Geometrie nach Art eines Schlüsselloches aufweisen. Gleiches gilt für das zweite Vorloch 18, wobei die Ausrichtung des zweiten Vorloches 18 beispielsweise um 90° gedreht zum ersten Vorloch 16 ist. Auch dies bezüglich gilt, dass der Kernlochdurchmesser des ersten Vorloches 16 kleiner als der des zweiten Vorloches 18 ist.

In Figur 10 ist eine weitere alternative Ausführungsform zu Figur 6 dar gestellt. Beispielsweise weist das erste Vorloch 16 eine sternförmige Ge ometrie auf. Das zweite Vorloch 18 kann eine blumenförmige Geometrie aufweisen, und der Vorlochdurchmesser 38 ist größer als der des ersten Vorloches 16 ausgebildet. Alternativ kann das zweite Vorloch 18 auch ein Dreieck, Viereck, ein sonstiges Mehreck oder dergleichen sein.

Ergänzend kann zur Erhöhung des Reib- und Formschlusses zwischen den Materiallagen 12, 14 eine Einprägung, Profilierung und/oder Schlit zung vorgesehen sein, welche zumindest bereichsweise das erste und/ oder zweite Vorloch 16, 18 umgibt. Diese Einprägung, Profilierung und/oder Schlitzung ist derart auf einer Außenseite der Materiallagen 12, 14 vorgesehen, dass diese zwischen den zu verbindenden Materiallagen 12, 14 liegt, um beim Einbringen des Durchzuges 15 eine zusätzliche Verkrallung zu erzielen.

In Figur 11 ist eine schematische Ansicht von unten auf eine alternative Ausführungsform der Matrize 24 zu Figur 3 dargestellt. Bei dieser Mat rize 24 weist die Vertiefung 25 eine Kontur auf, welche beispielsweise ei nem Pluszeichen ähnelt. Ein innerer Kreisumfang 39 entspricht einer Ab messung von beispielsweise einem Außenumfang des Stempelkörpers 32 und zumindest einer Dicke von zumindest einer Materiallage 12. Dadurch kann ermöglicht werden, dass bei der Herstellung eines Durchzuges 15 mit zwei oder mehreren Materiallagen 12, 14 das Material des Vor lochrandes 27 der zweiten und weiteren Materiallage 14 verdrängt wird, um eine äußere Kontur des Durchzuges 15 zu erstellen, welche der Kon tur der Vertiefung 25 der Matrize 24 entspricht.

In Figur 12 ist schematisch eine alternative Ausführungsform zum Ver binden von zumindest zwei Materiallagen 12, 14 dargestellt. Ergänzend zur ersten Materiallage 12 kann durch eine Faltung 41 entlang einer Falzkante 37 eine Verdoppelung der Materiallage 12 erfolgen, wobei die Verdopplung der Materiallage 12 durch die Faltung 41 derselben Materi allage 12 erfolgt, in welcher das erste Vorloch 16 der Materiallage 12 eingebracht ist. In Abhängigkeit der Anzahl der Faltungen 41 kann eine Vervierfachung oder dergleichen der Materiallagen 12 erfolgen, die durch den Durchzug 15 miteinander zu verbinden sind.




 
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