DE1263639B

DE1263639B - Method for connecting workpieces using notched pins

Info

Publication number: DE1263639B
Application number: DEL45521A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Lewerenz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-08-02
Filing date: 1963-08-02
Publication date: 1968-03-14

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.: Int. Cl .:

B 25 cB 25 c

Deutsche KL: 87 a-18German KL: 87 a-18

Nummer: 1263 639Number: 1263 639

Aktenzeichen: L 455211 c/87 aFile number: L 455211 c / 87 a

Anmeldetag: 2. August 1963 Filing date: August 2, 1963

Auslegetag: 14. März 1968Opening day: March 14, 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Werkstücken durch Kerbnägel oder -stifte.The invention relates to a method for connecting of workpieces using grooved nails or pins.

Kerbnägel oder -stifte in der Form von konischen oder zylindrischen Stiften oder Nägeln haben als Verbindungselemente zwischen Teilen aus Metall oder Kunststoff bislang nur eine beschränkte Verbreitung erfahren. Ein wesentlicher Grund hierfür ist die im Vergleich zu Niet- oder Schraubverbindungen geringe Haltbarkeit der Kerbstiftverbindungen sowie der Umstand, daß die zu verbindenden Teile gegenüber der Kraft, die zum Eintreiben des Kerbstiftes benötigt wird, einen hinreichenden Verformungswiderstand aufweisen müssen, wenn diese Kraft nicht durch ein passendes Gegenlager für die zu verbindenden Teile aufgenommen wird. Andererseits lassen sich Kerbnagelverbindungen besonders schnell und einfach herstellen. Aus diesem Grund werden sie wirtschaftlich interessant, wenn sich ihre Haltbarkeit verbessern läßt.Grooved nails or pins in the form of conical or cylindrical pins or nails have as connecting elements between parts made of metal or plastic so far only a limited distribution Experienced. A major reason for this is the small number of connections compared to riveted or screwed connections Durability of the grooved pin connections and the fact that the parts to be connected are opposite the force required to drive in the grooved pin has sufficient resistance to deformation must have, if this force is not supported by a suitable counter bearing for the to be connected Parts is recorded. On the other hand, grooved nail connections can be made particularly quickly and easy to manufacture. Because of this, they become economically interesting when their shelf life increases can improve.

Die verbindende Kraft der Kerbnagelverbindung ist die Haftreibung zwischen der Mantelfläche des Stiftes und der Innenfläche der Bohrung. Diese Haftreibung kann nur durch elastische Radialkräfte im Kerbstift entstehen, die die Kerbwülste nach außen gegen die Bohrungen pressen und entsprechende elastische Gegenkräfte in der Umgebung der Bohrung hervorrufen.The connecting force of the grooved nail connection is the static friction between the outer surface of the Pin and the inner surface of the bore. This static friction can only be achieved by elastic radial forces in the Grooved pins arise that press the notched bulges outwards against the bores and make corresponding elastic ones Generate opposing forces in the vicinity of the hole.

Beim Eintreiben des Kerbstiftes kommt es bisher neben der elastischen auch zu einer plastischen Verformung des Stiftsegmentes und der Bohrung. Diese Verformungen verringern die Haftreibung. Sie können sogar — je nach Form und Werkstoff des Stiftes und der zu verbindenden Teile — so weit gehen, daß infolge der Verminderung der elastischen Rückstellkräfte der Kerbstift nicht mehr hinreichend festsitzt. Sind die Reibungs- und die Formänderungswiderstände von Stift und Werkstück — die außer von den Materialeigenschaften und der Eintreibgeschwindigkeit noch von dem Querschnittsverhältnis von Stift und Bohrung abhängen — zu groß, dann besteht die Gefahr einer direkten Beschädigung des Stiftes und der zu verbindenden Teile.When driving in the grooved pin, plastic deformation has so far occurred in addition to elastic deformation the pin segment and the hole. These deformations reduce the static friction. You can even - depending on the shape and material of the pin and the parts to be connected - go so far that as a result the reduction of the elastic restoring forces, the grooved pin is no longer sufficiently tight. Are the frictional and deformation resistances of the pin and the workpiece - those other than the Material properties and the driving speed depend on the aspect ratio of the pin and hole depend - too big, then there is a risk of direct damage to the pin and the parts to be connected.

Aufgabe der Erfindung ist es, die plastische Verformung von Kerbstift und Bohrung beim Eintreiben des Kerbstiftes möglichst zu vermeiden.The object of the invention is to reduce the plastic deformation of the grooved pin and the bore during driving of the grooved pin as far as possible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das sich dadurch kennzeichnet, daß die zu verbindenden Werkstücke oder der Kerbnagel oder beide während des Eintreibens zu Ultraschall-Schwingungen angeregt werden.The object is achieved according to the invention by a method which is characterized in that the workpieces to be connected or the grooved nail or both during driving into ultrasonic vibrations be stimulated.

Durch die Ultraschall-Schwingungen wird die Reibung zwischen der Innenwand der Bohrung und derThe ultrasonic vibrations reduce the friction between the inner wall of the bore and the

Verfahren zum Verbinden von Werkstücken
durch KerbnägelMethod for joining workpieces
by grooved nails

Anmelder:Applicant:

Wolfgang Lewerenz,Wolfgang Lewerenz,

6380 Bad Homburg, Foellerweg 686380 Bad Homburg, Foellerweg 68

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Wolfgang Lewerenz, 6380 Bad HomburgWolfgang Lewerenz, 6380 Bad Homburg

Mantelfläche des Kerbstiftes vermindert. Das hat wiederum eine Verringerung der plastischen Verformung des Kerbstiftes während des Eintreibens zur Folge.The outer surface of the grooved pin is reduced. This in turn has a reduction in plastic deformation of the grooved pin during driving.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich durch ein Gehäuse mit einem durch Hammerschläge oder durch den Druckstempel einer Presse belastbaren Kopfteil und einem elektromagnetisch erregten Schwinger mit einem Eintreibdorn, wobei Schwinger und Eintreibdorn je in einer Knotenebene der erregenden Ultraschallschwingung im Gehäuse gelagert sind.A device for carrying out the method according to the invention is characterized by a housing with a loadable by hammer blows or by the ram of a press Head part and an electromagnetically excited oscillator with a driving mandrel, wherein oscillator and driving mandrel each mounted in a nodal plane of the exciting ultrasonic vibration in the housing are.

Die Anwendung von Ultraschallschwingungen ist beispielsweise bei Pressen zum Stanzen von Löchern und Erzeugen von muldenartigen Blechverformungen bekannt. Dort wird jedoch beim Eindringen des zu Ultraschallschwingungen angeregten Preßstempels in das Blechmaterial eine Reibungsverminderung dadurch bewirkt, daß das Blechmaterial an der bearbeiteten Stelle zu fließen beginnt. Durch diesen Fließvorgang werden aber jegliche elastischen Rückstellkräfte im Werkstück vernichtet, was gerade beim erfindungsgemäßen Verfahren vermieden werden muß, bei dem die elastischen Rückstellkräfte aufrechterhalten werden sollen, um ein festes Haften der Kerbstifte in den zu verbindenden Werkstücken zu erreichen. The application of ultrasonic vibrations is for example in presses for punching holes and producing trough-like sheet metal deformations known. There, however, when the penetration occurs, it becomes too Ultrasonic vibrations excited ram in the sheet material a friction reduction thereby causes the sheet material to begin to flow at the machined point. Through this flow process however, any elastic restoring forces in the workpiece are destroyed, which is precisely what happens with the invention Process must be avoided in which the elastic restoring forces are maintained should be in order to achieve a firm adhesion of the grooved pins in the workpieces to be connected.

Ferner ist es bekannt, einen sich nicht drehenden Bohrerschaft zu Ultraschallschwingungen anzuregen und durch Axialdruck unter Zuführung eines flüssi-It is also known to excite ultrasonic vibrations from a non-rotating drill shaft and through axial pressure with the supply of a liquid

■ :■ 809 518/207■: ■ 809 518/207

gen oder gasförmigen Kühlmittels an die Bohrstelle zum Durchbohren von Werkstücken zu verwenden. Dieser Ultraschallbohrer wird jedoch nach Beendigung des Bohrvorganges wieder aus der Bohrung herausgezogen. Sein Durchmesser muß also kleiner als der Durchmesser der Bohrung sein. Es handelt sich dabei also um eine ganz andere Aufgabenstellung als bei der Erfindung* durch welche ein fester Haftsitz des Kerbnagels oder Kerbstiftes in den Werkstücken gewährleistet sein soll, zu deren Verbindung er in sie eingetrieben wird.gene or gaseous coolant to be used at the drilling site for drilling through workpieces. However, this ultrasonic drill is pulled out of the hole again after the drilling process has been completed. Its diameter must therefore be smaller than the diameter of the hole. It is about This is a completely different task than with the invention * through which a tight fit the grooved nail or grooved pin in the workpieces should be guaranteed to connect them to them is driven.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird beispielsweise das in der Zeichnung dargestellte Werkzeug- verwandt.- -Das Werkzeug besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Kopfteil 2 und einem elektromagnetisch erregten Schwinger 3 mit einem daran angesetzten Eintreibdorn 4 aus Stahl. Die Länge des Schwingers 3 und des Domes 4 beträgt jeweils eine halbe Schallwellenlänge. Der Dorn 4 ist in einem Schallknoten mittels einer Platte 5 in der Öffnung des Gehäuses 1 eingespannt. Der Schwinger 3 ist ebenfalls in einer Schallknotenebene in einem Lagerring 6 gelagert.To carry out the method according to the invention, for example, that shown in the drawing Tool related.- The tool consists of a housing 1 with a head part 2 and a electromagnetically excited oscillator 3 with a steel driving mandrel 4 attached to it. the The length of the oscillator 3 and the dome 4 is each half a sound wavelength. The mandrel 4 is clamped in a sound node by means of a plate 5 in the opening of the housing 1. The transducer 3 is also mounted in a bearing ring 6 in a sound node plane.

Der Eintreibdorn_4_sitzt beim Eintreiben des Kerbnagels auf dessen Kopf auf. Die zum Eintreiben notwendigen Kräfte werden durch Hammerschläge auf den Kopfteil 2 des Gehäuses aufgebracht. Man kann den Kerbnagel auch mit Hilfe einer Presse in dasThe driving mandrel_4_ is seated on the head of the notched nail when it is driven in. The ones necessary for driving in Forces are applied to the head part 2 of the housing by striking a hammer. One can also use a press to insert the notched nail into the

Werkstück drücken, deren Druckstempel auf den Kopfteil 2 einwirkt.Press the workpiece, the pressure stamp of which acts on the head part 2.

Claims

Patent claims:

1. A method for connecting workpieces by grooved nails or pins, characterized in that that the workpieces to be connected or the grooved nail or both close during driving of the grooved nail Ultrasonic vibrations are excited.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by a Housing (1) with a loadable by hammer blows or by the plunger of a press Head part (2) and an electromagnetically excited oscillator (3) with a driving mandrel (4), with the oscillator and driving mandrel each in a nodal plane of the exciting ultrasonic oscillation are stored in the housing.

Considered publications:
German utility model No. 1 776 800;
Swiss Patent No. 257 489;
French additional patent specification No. 66 991 (1st amendment to French patent specification No. 1 094 908); U.S. Patent No. 2,452,211;
Journal "American Machinist / Metalworking Manufacturing" from November 17, 1961, pp. 83 to 85.

1 sheet of drawings