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Dokumentenidentifikation DE102006051760A1 06.06.2007
Titel Gewindeformungsverfahren, Gewindeformungsvorrichtung und Gewindeformungswerkzeug
Anmelder Honda Motor Co., Ltd., Tokyo, JP
Erfinder Fujiuchi, Hiroki, Hagagun, Tochigi, JP;
Murakawa, Toshihiro, Hagagun, Tochigi, JP;
Takahashi, Naoki, Hagagun, Tochigi, JP
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Anmeldedatum 02.11.2006
DE-Aktenzeichen 102006051760
Offenlegungstag 06.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.06.2007
IPC-Hauptklasse B23G 7/00(2006.01)A, F, I, 20070226, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23G 7/02(2006.01)A, L, I, 20070226, B, H, DE   B23G 1/00(2006.01)A, L, I, 20070226, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Gewindeformungsvorrichtung 10a ist mit einem Gewindeformungswerkzeug 32, das Gewindestellen 14 in einer Karosserie 12 bildet, einem ersten Motor 38, der die Drehung des Gewindeformungswerkzeugs 32 bewirkt, und einem zweiten Motor 40, der die Vor- und Rückwärtsbewegung des Gewindeformungswerkzeugs 32 bewirkt, ausgestattet. Das Gewindeformungswerkzeug 32 hat einen Vorlochformungsabschnitt 86, bei dem an einem kegelförmigen Spitzenbereich 80 eine spiralförmige Kerbe 80b angebracht ist, und einen Gewindeformungsabschnitt 84, der an den genannten Vorlochformungsabschnitt 86 anschließt und an dem eine spiralförmige Kerbe 84b angebracht ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Anmeldung des Patents (Patentanmeldung 2005-318271), deren Inhalt hier als Referenz eingeschlossen wird.

HINTERGRUNDTECHNOLOGIE < Bereich, zu dem die Erfindung gehört >

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Gewindeformungsverfahren, eine Gewindeformungsvorrichtung und ein Gewindeformungswerkzeug, mit denen Gewindestellen gebildet werden, die die Verbindung von Blechen mit anderem Blechmaterial ermöglichen.

< Relevante Technologien >

Die herkömmliche Methode zur Ausbildung von Gewindestellen für die Verschraubung von Fahrzeugblechen usw. besteht darin, dass zur Bildung des Gewindes an einer bestimmten Stelle im Blech ein Durchzug (*Anmerkung zur Übersetzung: in der japanischen Vorlage "Burring") und ein Gewinde angelegt werden.

In der Patentoffenlegung Heisei 05-253747 wird ein Gewindebearbeitungswerkzeug vorgestellt, das mit einem Lochungsabschnitt, mit dem durch Kragenziehen (*Anmerkung zur Übersetzung: in der japanischen Vorlage "Burring") ein Vorloch gebildet wird, indem das Blech durch den Druck und die Reibungswärme einer rotierenden kegelförmigen Spitze plastisch verformt und durchbrochen wird, und einem Gewindeausbildungsabschnitt, mit dem in dem von dem genannten Lochungsabschnitt angelegten Vorloch ein Muttergewinde gebildet wird, ausgestattet ist, und bei dem die Bearbeitungsoberfläche des genannten Lochungsabschnitts matt gestaltet ist.

Aber bei dem von der Patentoffenlegung Heisei 05-253747 vorgestellten Aufbau, bei dem die Druckkraft, die von dem Lochungsabschnitt 2 beim Kragenziehen wie in 16A gezeigt auf das Blech 3 ausgeübt wird, größtenteils in Richtung des in der Figur eingezeichneten Pfeils, nämlich schräg nach unten, wirkt, tritt das Problem auf, dass die Materialstärke am vorderen Rand der Gewindestelle 1 abnimmt und so die Festigkeit der Muttergewindes beeinträchtigt wird. Ein weiteres Problem ist die lange Formungszeit, da eine niedrige Pressgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeugs (z.B. etwa 1,5 mm/Sek.) eingestellt werden muss, weil die Form der Gewindestelle bei einer hohen Pressgeschwindigkeit (z.B. etwa 10 mm/Sek.) wie in 15 gezeigt inhomogen wird und am vorderen Rand Beschädigungen auftreten.

OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt mit einem oder mit mehr als einem Ausführungsbeispiel ein Gewindeformungsverfahren, eine Gewindeformungsvorrichtung und ein Gewindeformungswerkzeug zur Verfügung, mit denen beim Anlegen eines Muttergewindes in einem Blech eine höhere Festigkeit des Muttergewindes und eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit erzielt werden können.

Nach einem oder nach mehr als einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung setzt sich das Gewindeformungsverfahren aus einem ersten Vorgang, bei dem mit einem Gewindeformungswerkzeug, das aus einem Vorlochformungsabschnitt, der an einer kegelförmigen Spitze eine erste spiralförmige Kerbe besitzt, und aus einem Gewindeformungsabschnitt, der direkt an den genannten Vorlochformungsabschnitt anschließt und eine zweite spiralförmige Kerbe besitzt, besteht, in dem genannten Blech mit dem genannten Vorlochformungsabschnitt dadurch ein Loch gebildet wird, dass das genannte Gewindeformungswerkzeug unter Rotation auf das Blech gepresst wird, und aus einem zweiten Vorgang, bei dem nach dem genannten ersten Vorgang in dem genannten Loch durch Rotation des genannten Gewindeformungsabschnitts ein Muttergewinde angelegt wird, zusammen. Die der Achsrichtung entsprechenden Laufrichtungen der genannten ersten spiralförmigen Kerbe im genannten ersten Vorgang und der genannten zweiten spiralförmigen Kerbe im genannten zweiten Vorgang haben in Bezug auf das genannte Blech entgegengesetzte Richtungen. D.h. bei dem zweiten Vorgang wird das Gewindeformungswerkzeug so gedreht, dass in dem Vorloch durch die zweite spiralförmige Kerbe ein Gewinde angelegt wird. Auf der anderen Seite wird das Gewindeformungswerkzeug beim ersten Vorgang andersherum gedreht, als es zur Bildung eines Gewindes mit Hilfe der ersten spiralförmigen Kerbe nötig wäre, so dass mit der ersten spiralförmigen Kerbe ein Vorloch gebildet wird.

Bei einem Verfahren mit diesem Aufbau kann die Materialstärke des Vorlochs sichergestellt, die Festigkeit der Gewindestelle verbessert und die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden, weil der Druck, der von dem Vorlochformungsabschnitt auf das Blech ausgeübt wird, nach unten und schräg nach unten wirkt.

Die Spiralrichtungen der genannten ersten und zweiten spiralförmigen Kerbe können gleich sein. In diesem Fall kann mit einem Gewindeformungswerkzeug eine Gewindestelle gebildet werden, indem im genannten ersten und zweiten Vorgang entgegengesetzte Drehrichtungen des genannten Gewindeformungswerkzeugs verwendet werden.

Die Spiralrichtungen der genannten ersten und zweiten spiralförmigen Kerbe können aber auch entgegengesetzt sein. In diesem Fall wird der Bearbeitungsvorgang dadurch vereinfacht und die Arbeitseffektivität gesteigert, dass das genannte Gewindeformungswerkzeug in dem genannten ersten und zweiten Vorgang in der gleichen Richtung gedreht werden kann.

Nach einem oder nach mehr als einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Gewindeformungsvorrichtung mit einem Gewindeformungswerkzeug für die Bildung eines Muttergewindes in einem Blech, einem Rotationsantrieb zum Drehen des genannten Gewindeformungswerkzeugs und einem Vor- und Rückwärtsantrieb für die Vor- und Rückwärtsbewegung des genannten Gewindeformungswerkzeugs ausgestattet. Das genannte Gewindeformungswerkzeug hat einen Vorlochformungsabschnitt, bei dem an einer kegelförmigen Spitze eine erste spiralförmige Kerbe angebracht ist, und einen Gewindeformungsabschnitt, der direkt an den genannten Vorlochformungsabschnitt anschließt und an dem eine zweite spiralförmige Kerbe angebracht ist.

Bei einer Vorrichtung mit diesem Aufbau kann die Materialstärke des Vorlochs sichergestellt, die Festigkeit der Gewindestelle verbessert und die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden, weil der Druck, der von dem Vorlochformungsabschnitt auf das Blech ausgeübt wird, nach unten und schräg nach unten wirkt.

Die genannte Gewindeformungsvorrichtung ist weiterhin mit einer Steuerungsvorrichtung, die den genannten Rotationsantrieb und den genannten Vor- und Rückwärtsantrieb steuert, ausgestattet. Die Steuerung des genannten Rotationsantriebs durch die genannte Steuerungsvorrichtung kann so ausgelegt werden, dass die der Achsrichtung entsprechende Laufrichtung der genannten ersten spiralförmigen Kerbe bei dem Vorgang, bei dem das genannte Gewindeformungswerkzeug auf das genannte Blech gedrückt wird, damit durch den genannten Vorlochformungsabschnitt in dem genannten Blech ein Loch gebildet wird, so ist, dass die Richtung des ausgeübten Drucks entgegengesetzt zu der Richtung des Drucks ist, der von dem genannten Gewindeformungsabschnitt bei dem Vorgang, bei dem ein Muttergewinde in dem genannten Loch gebildet wird, auf das genannte Blech ausgeübt wird. D.h. bei dem zweiten Vorgang, bei dem ein Muttergewinde in dem genannten Vorloch gebildet wird, wird das Gewindeformungswerkzeug so gedreht, dass in dem Vorloch durch die zweite spiralförmige Kerbe ein Gewinde angelegt wird. Auf der anderen Seite wird das Gewindeformungswerkzeug beim ersten Vorgang, bei dem in dem genannten Blech ein Loch gebildet wird, andersherum gedreht, als es zur Bildung eines Gewindes mit Hilfe der ersten spiralförmigen Kerbe nötig wäre, so dass mit der ersten spiralförmigen Kerbe ein Vorloch gebildet wird.

Weiterhin kann die genannte Gewindeformungsvorrichtung, die mit der genannten Steuerungsvorrichtung für den genannten Rotationsantrieb und für den genannten Vor- und Rückwärtsantrieb ausgestattet ist, so aufgebaut werden, dass die Spiralrichtungen der genannten ersten und zweiten spiralförmigen Kerbe gleich sind. In diesem Fall kann die Steuerung des genannten Rotationsantriebs durch die genannte Steuerungsvorrichtung so ausgelegt werden, dass die Drehrichtungen des genannten Gewindeformungswerkzeugs beim ersten Vorgang, bei dem das genannte Gewindeformungswerkzeug unter Rotation auf das genannte Blech gedrückt wird, damit durch den genannten Vorlochformungsabschnitt in dem genannten Blech ein Loch gebildet wird, und beim zweiten Vorgang, bei dem das genannte Gewindeformungswerkzeug nach dem ersten Vorgang unter Rotation durch den genannten Gewindeformungsabschnitt in dem genannten Vorloch ein Muttergewinde anlegt, entgegengesetzt sind.

Weiterhin kann die genannte Gewindeformungsvorrichtung, die mit der genannten Steuerungsvorrichtung für den genannten Rotationsantrieb und den genannten Vor- und Rückwärtsantrieb ausgestattet ist, so aufgebaut werden, dass die Spiralrichtungen der genannten ersten und zweiten spiralförmigen Kerbe entgegengesetzt sind. In diesem Fall kann die Steuerung des genannten Rotationsantriebs durch die genannte Steuerungsvorrichtung so ausgelegt werden, dass die Drehrichtungen des genannten Gewindeformungswerkzeugs beim ersten Vorgang, bei dem das genannte Gewindeformungswerkzeug unter Rotation auf das genannte Blech gedrückt wird, damit durch den genannten Vorlochformungsabschnitt in dem genannten Blech ein Loch gebildet wird, und beim zweiten Vorgang, bei dem das genannte Gewindeformungswerkzeug nach dem ersten Vorgang unter Rotation durch den genannten Gewindeformungsabschnitt in dem genannten Vorloch ein Muttergewinde anlegt, gleich sind.

Nach einem oder nach mehr als einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind weiterhin bei dem Gewindeformungswerkzeug, das einen Vorlochformungsabschnitt, bei dem an einer kegelförmigen Spitze eine erste spiralförmige Kerbe angebracht ist, und einen Gewindeformungsabschnitt, der direkt an den genannten Vorlochformungsabschnitt anschließt und an dem eine zweite spiralförmige Kerbe angebracht ist, besitzt, die Spiralrichtungen der genannten ersten und zweiten spiralförmigen Kerbe entweder gleich oder entgegengesetzt.

Mit einem Werkzeug mit diesem Aufbau, mit dem als Gewindeformungswerkzeug ein Vorloch gebildet und ein Gewinde angelegt werden kann, kann die Materialstärke des Vorlochs sichergestellt, die Festigkeit der Gewindestelle verbessert und die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden, weil der Druck, der von dem Vorlochformungsabschnitt durch die genannte erste spiralförmige Kerbe auf das Blech ausgeübt wird, nach unten und schräg nach unten wirkt.

Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden für die Aufgabe, in einem Blech durch das Anlegen eines Vorlochs und eines Gewindes ein Muttergewinde zu bilden, ein Gewindeformungsverfahren und eine Gewindeformungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die die Gewindefestigkeit und die Bearbeitungsgeschwindigkeit verbessern können. Weiter wird gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Gewindeformungswerkzeug zur Verfügung gestellt, mit dem auch dann ein Muttergewinde von ausreichender Festigkeit gebildet werden kann, wenn die Geschwindigkeit der Blechbearbeitung erhöht wird.

Die sonstigen Eigenschaften und die Wirkungsweise werden durch die angegebenen Ausführungsbeispiele und die beigelegten Ansprüche offensichtlich.

VEREINFACHTE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

[1] Vereinfachtes Funktionsblockdiagramm eines Roboters, der mit einer Gewindeformungsvorrichtung ausgestattet ist, und einer Steuerungsvorrichtung.

[2] Seitlicher Schnitt durch die Gewindeformungsvorrichtung eines ersten typischen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

[3] Vergrößerte Vorderansicht des Gewindeformungswerkzeugs eines ersten typischen Ausführungsbeispiels.

[4] Flussdiagramm für den Ablauf des Gewindeformungsverfahrens eines ersten typischen Ausführungsbeispiels.

[5] Teilweise aufgeschnittene isometrische Darstellung einer Vorheizung mit Lichtbogen.

[6] Teilweise aufgeschnittene isometrische Darstellung, die zeigt, wie mit einem Gewindeformungswerkzeug Reibungswärme und durch das Schmelzen eines Füllmittels eine Auflage erzeugt wird.

[7] Teilweise aufgeschnittene isometrische Darstellung, die zeigt, wie an der Arbeitsposition für eine Gewindestelle ein Loch angelegt wird.

[8] Teilweise aufgeschnittene isometrische Darstellung, die zeigt, wie mit einem Gewindeformungsabschnitt ein Muttergewinde gebildet wird.

[9] Schnitt durch ein verformtes Gewinde, das entsteht, wenn die Achse des Gewindeformungswerkzeugs und die Heizposition zueinander verschoben sind.

[10] Schnitt durch ein Gewinde mit wenig Verformung, das entsteht, wenn die Achse des Gewindeformungswerkzeugs und die Heizposition zusammentreffen.

[11] Seitlicher Schnitt durch die Gewindeformungsvorrichtung eines zweiten typischen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

[12] Vergrößerte Vorderansicht des Gewindeformungswerkzeugs eines zweiten typischen Ausführungsbeispiels.

[13] Flussdiagramm für den Ablauf des Gewindeformungsverfahrens eines zweiten typischen Ausführungsbeispiels.

[14] Schnitt durch eine Gewindestelle, die mit einem herkömmlichen Verfahren gebildet wurde.

[15] Schnitt durch eine mit einem herkömmlichen Verfahren gebildete Gewindestelle, bei der Beschädigungen entstanden sind.

[16A] Erläuterung der Druckrichtung des Gewindeformungswerkzeugs beim Anlegen eines Vorlochs mit einem herkömmlichen Verfahren.

[16B] Erläuterung der Druckrichtung des Gewindeformungswerkzeugs beim Anlegen eines Vorlochs mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE ERLÄUTERUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Im Folgenden werden typische Ausführungsbeispiele des Gewindeformungsverfahrens, der Gewindeformungsvorrichtung und des Gewindeformungswerkzeugs, die gemäß der vorliegenden Erfindung sind, anhand der Figuren erläutert.

Es wird das erste typische Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren erläutert. 1 ist ein vereinfachtes Funktionsblockdiagramm eines Roboters, der mit einer Gewindeformungsvorrichtung ausgestattet ist, und einer Steuerungsvorrichtung.

Wie 1 zeigt, handelt es sich bei der Gewindeformungsvorrichtung 10a nach dem ersten typischen Ausführungsbeispiel um eine Einbauvorrichtung, die den Zweck hat, an bestimmten Stellen im Blech der Karosserie 12 vor der Hauptlackierung Gewindestellen 14 zu bilden. Die Vorrichtung ist am vorderen Ende eines Roboters 16 demontierbar angebracht. Der Roboter 16 ist ein industrieller Mehrgelenkroboter. Die Gewindeformungsvorrichtung 10a kann im Bewegungsraum des Roboters an einen beliebigen Ort und in eine beliebige Stellung gebracht werden. Auf diese Weise kann die Gewindeformungsvorrichtung 10a z.B. so platziert werden, dass sie sich gegenüber dem Türscharnier 12a oder gegenüber dem Stoßfängerträger 12b befindet, um an diesen Stellen Gewindestellen 14 zu bilden.

Die Karosserie 12 wird mit Hilfe eines Transportbands 18 transportiert. In der Nähe des Roboters 16 hält es kurz an, wobei die Kameras 19 die korrekte Position sicherstellen. Nachdem die Gewindestellen 14 von der Gewindeformungsvorrichtung 10a angelegt worden sind, wird die Karosserie 12 entlang des Transportbands 18 zur nächsten Prozessstation gebracht und die nächste zu bearbeitende Karosserie 12 in die Nähe des Roboters transportiert.

Der Roboter 16 und die Gewindeformungsvorrichtung 10a werden von einem Controller 20 gesteuert, der die Steuerungsvorrichtung bildet. Der Controller 20 besitzt einen Robotertreiber 22, der den Roboter 16 nach bestimmten Befehlsdaten bewegt, einen Motorsteuerteil 24, der einen ersten Motor 38 und einen zweiten Motor 40, die sich in der Gewindeformungsvorrichtung 10a befinden (siehe 2), treibt, ein Füllmittelzuführungssteuerteil 26 für die Zuführung eines Füllmittels 62 (siehe 2) und einen Spannungssteuerteil 28, der an das Füllmittel 62 eine Hochspannung anlegt. Außerdem kann der Controller 20 mit Hilfe der Bilder, die er von den Kameras 19 erhält, die Position der Karosserie 12 und die Arbeitsposition P für die Gewindestelle einstellen.

2 zeigt einen seitlichen Schnitt durch die Gewindeformungsvorrichtung 10a des ersten typischen Ausführungsbeispiels. Wie 2 zeigt, besteht die Gewindeformungsvorrichtung 10a aus einem Gehäuse 30 als Basis, einem Gewindeformungswerkzeug 32, einem Aufspannfutter 34 zum Halten des genannten Gewindeformungswerkzeugs 32, einer Kugelspindel 36, die mit dem genannten Aufspannfutter 34 verbunden ist, einem ersten Motor 38 zum Drehen der genannten Kugelspindel 36 und einem zweiten Motor 40 für die Vor- und Rückwärtsbewegung der genannten Kugelspindel 36. Im Übrigen ist das Metall, aus dem das Gewindeformungswerkzeug 32 hergestellt wird, Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl oder Ähnliches. Die Verbindung mit dem Roboter 16 erfolgt an einer Seitenfläche des Gehäuses 30.

Der erste Motor 38 und der zweite Motor 40 sind hintereinander parallel zur Kugelspindel 36 angeordnet. Am oberen Ende der Kugelspindel 36 ist ein Anschlag 41 angebracht, der verhindert, dass die Kugelspindel herausfällt.

Die Kugelspindel 36 ist in einer Rillenmutter 42 vor- und rückwärts bewegbar gelagert. Die genannte Rillenmutter 42 wird von dem ersten Motor 38 über Riemenscheiben 44a und 44b und einen Riemen 46 in Drehung versetzt. Die Riemenscheiben 44a und 44b dienen zur Drehgeschwindigkeitsreduktion gegenüber der Drehgeschwindigkeit des ersten Motors 38.

In der Rillenmutter 42 sind Kugelgruppen 48 angebracht, die in Achsrichtung zirkulieren. Von den genannten Kugelgruppen 48 ragt jeweils ein Teil etwas aus der Innenseite der Rillenmutter 42 heraus und greift in eine von mehreren Rillen 36a der Kugelspindel 36 hinein. Unter Antrieb zirkuliert jede Kugelgruppe 48 durch einen in der Rillenmutter 42 angelegten Innenkanal. Durch die Rollbewegung der Kugelgruppen 48 kann sich die Kugelspindel 36 reibungslos vor- und rückwärts bewegen. Da die genannten Kugelgruppen 48 außerdem mit einem Teil in die Rillen 36a hineingreifen, wird die Kugelspindel 36 von der Rillenmutter 42 in eine Drehung mitgenommen, wenn die Rillenmutter 42 von dem ersten Motor 38 in Drehung versetzt wird. Die Rillenmutter 42 wird dabei von einem Lager 50, in dem sie reibungslos drehbar ist, und einer bestimmten Aufhängung des Gehäuses 30 getragen.

Die Kugelspindel 36 ist andererseits in einer Kugelspindelmutter 52 drehbar gelagert. Die genannte Kugelspindelmutter 52 wird von einem zweiten Motor 40über Riemenscheiben 54a und 54b und einen Riemen 56 in Drehung versetzt. Die Riemenscheiben 54a und 54b dienen zur Drehgeschwindigkeitsreduktion gegenüber der Drehgeschwindigkeit des zweiten Motors 40.

Die Kugelspindelmutter 52 ist in einem bestimmten Abstand oberhalb von und in Reihe mit der Rillenmutter 42 angeordnet. In der Kugelspindelmutter 52 ist eine Kugelgruppe 58, die spiralförmig zirkuliert, angebracht. Ein Teil der genannten Kugelgruppe 58 ragt etwas aus der Innenseite der Kugelspindelmutter 52 heraus und greift in eine spiralförmige Rille 36b der Kugelspindel 36 hinein. Unter Antrieb zirkuliert diese Kugelgruppe 58 durch einen Innenkanal, der in der Kugelspindelmutter 52 ausgebildet ist. Da ein Teil der genannten Kugelgruppe 58 in die spiralförmige Rille 36b hineingreift, treibt die Kugelspindel 36 die Kugelspindelmutter 52 (*Anmerkung zur Übersetzung: Beziehung von 36 zu 52 so in der Übersetzungsvorlage) zu einer reibungslosen Vor- und Rückwärtsbewegung an, wenn die Kugelspindelmutter 52 von dem zweiten Motor 40 in Drehung versetzt wird. Die Kugelspindelmutter 52 wird von einem Lager 60, in dem sie reibungslos drehbar ist, und einer bestimmten Aufhängung des Gehäuses 30 getragen.

Wie oben beschrieben wirken der erste Motor 38, die Rillenmutter 42 usw. als Antrieb für die Drehung in der Gewindeformungsvorrichtung 10a und der zweite Motor 40, die Kugelspindelmutter 52 usw. als Antrieb für die Vor- und Rückwärtsbewegung in der Gewindeformungsvorrichtung 10a.

Die Gewindeformungsvorrichtung 10a besitzt weiterhin einen Rollenmechanismus 64, der der Arbeitsposition P für die Gewindestelle in der Karosserie 12 ein Füllmittel 62 zuführt, eine positive Elektrode 68, die an einer von mehreren Rollen 66, die den genannten Rollenmechanismus bilden, angeschlossen ist, und mehrere negative Elektrodenplatten 69, die am unteren Ende der Gewindeformungsvorrichtung 10a so angeordnet sind, dass sich die Arbeitsposition P für die Gewindestelle in ihrem Zentrum befindet. Jede der negativen Elektrodenplatten 69 ist an eine negative Elektrode 70 angeschlossen und durch ein Isoliermaterial 69a vom Gehäuse 30 getrennt.

Die Rollen 66 sind aus Metall und bilden zusammen mit dem Füllmittel 62 und der positiven Elektrode 68 ein elektrisch leitendes System. Die negativen Elektrodenplatten 69 sind unter der Wirkung von Federn 72 in elastischem Kontakt mit der Karosserie 12 und dadurch elektrisch leitend mit dieser verbunden. Über die positive Elektrode 60 und die negative Elektrode 70, die an dem genannten Spannungssteuerteil 28 angeschlossen sind, kann zwischen dem vorderen Ende des Füllmittels 62, das in die Nähe der Arbeitsposition P für die Gewindestelle positioniert wird, und der Karosserie 12 eine hohe Spannung angelegt werden.

Im unteren Bereich der Gewindeformungsvorrichtung 10a ist ein isolierendes Innenrohr 74 angebracht. Das Gewindeformungswerkzeug 32 wird in dem isolierenden Innenrohr 74 vor- und rückwärts bewegt. Das Füllmittel 62 wird durch die Isolierröhre 76, die auf die Arbeitsposition P für die Gewindestelle gerichtet ist, zugeführt.

3 zeigt eine vergrößerte Vorderansicht des Gewindeformungswerkzeugs 32 des ersten typischen Ausführungsbeispiels. Wie die 2 und 3 zeigen, hat das Gewindeformungswerkzeug 32 einen kegelförmigen Spitzenbereich 80, einen Zylinderbereich 82, der sich oben an den genannten Spitzenbereich 80 anschließt, und einen Gewindeformungsabschnitt 84, der sich wiederum oben an den genannten Zylinderbereich 82 anschließt.

Der Spitzenbereich 80 ist kegelförmig mit nach unten gerichteter Spitze. Der Spitzenbereich 80 bildet genau den Bereich, der ein Loch 100 (siehe 7), das als Vorloch für die Bildung des Muttergewindes in der Karosserie 12 dient, erzeugt; der Zylinderbereich 82 sorgt dafür, dass das Loch 100 eine stabile Form erhält. Der Spitzenbereich 80 und der Zylinderbereich 82 bilden zusammen einen Vorlochformungsabschnitt 86.

An dem Spitzenbereich 80 sind eine spiralförmige Flanke 80a und eine spiralförmige Kerbe 80b, die sich im konkaven Teil der genannten spiralförmigen Flanke 80a befindet, angebracht. Die spiralförmige Flanke 80a und die spiralförmige Kerbe 80b dienen anders als die Flanke 84a, die zur Bildung des Muttergewindes dient und später erläutert wird, dazu, das Material der Karosserie 12 bei der Bildung des Lochs 100, d.h. während des sogenannten Kragenziehens, nach unten herauszuschieben. Die spiralförmige Flanke 80a und die spiralförmige Kerbe 80b müssen übrigens nicht unbedingt über den ganzen Spitzenbereich 80 angebracht werden. Sie können sich auch nur an einem Teil des genannten Spitzenbereichs 80 befinden.

Weiterhin kann der Spitzenbereich 80 eine matte Flächenbearbeitung erhalten, um seine Reibung mit der Karosserie 12 zu erhöhen, oder eine Beschichtung aus ultrahartem Material erhalten, um seine Festigkeit zu erhöhen.

Der Gewindeformungsabschnitt 84 dient dazu, in dem Loch 100 ein Muttergewinde zu bilden. An ihm sind eine spiralförmige Flanke 84a, die einen größeren Durchmesser als der Zylinderbereich 82 hat, und eine spiralförmige Kerbe 84b, die sich im konkaven Teil der genannten spiralförmigen Flanke 84a befindet, angebracht. Der spiralförmige Flanke 84a und die spiralförmige Kerbe 84b müssen übrigens nicht unbedingt über den ganzen Gewindeformungsabschnitt 84 angebracht werden. Sie können sich auch nur an einem Teil des genannten Gewindeformungsabschnitts 84 befinden.

Es ist wünschenswert, dass die Bildung des Gewindes durch den Gewindeformungsabschnitt 84 nicht durch einen Schneide-, sondern einen Pressprozess erfolgt, um das Material der Karosserie 12, also z.B. das Blech, wirksam für die Gewindestelle 14 (siehe 8) zu nutzen. Bei einem Pressprozess entstehen anders als bei einem Schneideprozess keine Späne, so dass auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung von Spänen verzichtet werden kann.

Das erste typische Ausführungsbeispiel ist so ausgelegt, dass die Spiralrichtung der spiralförmigen Flanke 80a und der spiralförmigen Kerbe 80b im Vorlochformungsabschnitt 86 und die Spiralrichtung der spiralförmigen Flanke 84a und der spiralförmigen Kerbe 84b im Gewindeformungsabschnitt 84 gleich sind.

Dabei müssen die Steigungen der spiralförmigen Flanke 80a und der spiralförmigen Kerbe 80b einerseits und der spiralförmigen Flanke 84a und der spiralförmigen Kerbe 84b andererseits nicht unbedingt gleich sein. Der Außendurchmesser der spiralförmigen Flanke 80a muss so ausgelegt sein, dass sie das Muttergewinde nicht beschädigt, wenn das Gewindeformungswerkzeug 32 nach der Bildung des Muttergewindes durch den Gewindeformungsabschnitt 84 aus der Karosserie 12 herausgezogen wird.

Bei dem ersten typischen Ausführungsbeispiel bilden der Gewindeformungsabschnitt 84 und der Vorlochformungsabschnitt 86 eine Einheit. Das schließt sich aber nicht aus, dass der Gewindeformungsabschnitt 84 und der Vorlochformungsabschnitt 86 demontierbar verbunden werden. In diesem Fall ist es dann möglich, jeden der beiden je nach Verschleiß getrennt auszuwechseln. Im Folgenden wird das Gewindeformungsverfahren, bei dem eine Gewindestelle 14 (siehe 10) an der Arbeitsposition P der Karosserie 12 mit Hilfe der wie oben beschrieben aufgebauten Gewindeformungsvorrichtung 10a gebildet wird, anhand von 4 erläutert. Die Bearbeitung erfolgt in der Reihenfolge der Nummern der im Folgenden erläuterten Schritte.

Im Schritt S1 von 4 wird der Roboter durch den Robotertreiber 22 betätigt, um die Gewindeformungsvorrichtung 10a an die Karosserie 12 heran und die negativen Elektrodenplatten 69 mit dieser in Kontakt zu bringen. Dabei wird dafür gesorgt, dass sich die im Voraus festgelegte Arbeitsposition P für die Gewindestelle auf der Achse, auf der sich das Gewindeformungswerkzeug 32 vor- und rückwärts bewegt, befindet.

Im Schritt S2 wird das Füllmittel 62 wie in 5 gezeigt unter der Wirkung des Füllmittelzuführungssteuerteils 26 zugeführt und dabei die Spitze des genannten Füllmittels 62 aus der Isolierröhre 76 herausgeschoben. Dann wird unter der Wirkung des Spannungssteuerteils 28 eine Hochspannung an die positive Elektrode 68 gelegt und ein Lichtbogen A erzeugt. Da die Spitze des Füllmittels 62 nahe an der Arbeitsposition P für die Gewindestelle platziert wird, entsteht der Lichtbogen A zwischen der Spitze des Füllmittels 62 und der Arbeitsposition P für die Gewindestelle. Durch den Lichtbogen A wird die Arbeitsposition P für die Gewindestelle vorgeheizt und somit weicher. Nach einer bestimmten Zeit wird die Hochspannung weggenommen und der Lichtbogen A gelöscht.

In Schritt S2 kann ferner wie beim halbautomatischen Lichtbogenschweissen das genannte Füllmittel 62 durch den von ihm erzeugten Lichtbogen A geschmolzen werden und dadurch an der Arbeitsposition P für die Gewindestelle eine Auflage erzeugt werden. In diesem Fall kann der später erläuterte Füllvorgang in Schritt 5 entfallen.

In Schritt 3 werden die Kugelspindel 36 und das Gewindeformungswerkzeug 32 unter der Wirkung des ersten Motors 38 mit hoher Geschwindigkeit gedreht und unter der Wirkung des zweiten Motors 40 nach unten bewegt. Dabei wird der zweite Motor 40 in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des ersten Motors 38 so gesteuert, dass sich das Gewindeformungswerkzeug 32 mit einer geeigneten Geschwindigkeit vorwärts bewegt.

Die spiralförmige Flanke 80a und die spiralförmige Kerbe 80b, die entsprechend der vorliegenden Ausführungsform im Vorlochformungsabschnitt 86 angebracht sind, haben die gleiche Spiralrichtung wie die spiralförmige Flanke 84a und die spiralförmige Kerbe 84b im Gewindeformungsabschnitt 84. Deshalb ist die Drehrichtung des Gewindeformungswerkzeugs 32 in dieser Phase (im Folgenden Gegenrichtung) entgegengesetzt zu der Drehrichtung in der später erläuterten Phase, in der ein Muttergewinde mit Hilfe des Gewindeformungsabschnitts 84 gebildet wird (im Folgenden Eigenrichtung).

Dadurch ist der Druck, der bei der später erläuterten Bildung des Lochs 100 in Schritt S6 von dem Spitzenbereich 80 auf die Karosserie 12 ausgeübt wird, wie in 16b gezeigt nach unten (in Richtung der Vorwärtsbewegung) und schräg nach unten gerichtet. Dies ermöglicht es, dass das Material der Karosserie 12 bei gleichzeitig wachsendem Durchmesser nach unten geschoben wird, so dass wie in

10 gezeigt ein ungefähr schüsselförmiges Loch 100 und eine Gewindestelle 14 gebildet werden können.

In Schritt S4 wird, nachdem der Spitzenbereich 80 des Gewindeformungswerkzeugs 32 wie in 6 gezeigt an der Arbeitsposition P für die Gewindestelle anliegt, durch Steuerung des zweiten Motors 40 der Druck, mit dem das Gewindeformungswerkzeug 32 auf die Arbeitsposition P für die Gewindestelle presst, so gesteuert, dass eine geeignete Kraft ausgeübt und die Arbeitsposition P für die Gewindestelle durch die Reibungswärme aufgeheizt wird.

In Schritt S5 wird das Füllmittel 62 unter der Wirkung des Füllmittelzuführungssteuerteils 26 noch einmal so zugeführt, dass die Spitze des genannten Füllmittels 62 an der Arbeitsposition P für die Gewindestelle anliegt. Da die Arbeitsposition P für die Gewindestelle durch die Aufheizung eine hohe Temperatur besitzt, schmilzt das Füllmittel 62, so dass an der Arbeitsposition P für die Gewindestelle eine Auflage 101 entsteht. Nachdem eine bestimmte Menge zugeführt wurde, wird das Füllmittel 62 etwas zurückgezogen und dann weggefahren.

Im Übrigen kann der Füllvorgang durch die Zuführung des Füllmittels in Schritt S5 entfallen, wenn die Materialstärke an der Arbeitsposition P für die Gewindestelle groß genug ist.

In Schritt S6 wird das Gewindeformungswerkzeug 32 wie in 7 gezeigt unter fortgesetzter Drehung und Erzeugung von Reibungswärme weiter vorwärts bewegt und das Loch 100 erzeugt. Zuerst wird das Loch 100 mit dem äußersten Ende des Spitzenbereichs 80 gebildet, dann sein Durchmesser mit der kegelförmigen Fläche des genannten Spitzenbereichs 80 erweitert und schließlich seine Form durch den Durchgang des Zylinderbereichs 82 stabilisiert.

Da im Spitzenbereich 80 die spiralförmige Flanke 80a und die spiralförmige Kerbe angebracht sind und die Drehrichtung des Spitzenbereichs 80 hier die Gegenrichtung ist, wird wie oben beschrieben und in 10 gezeigt ein ungefähr schüsselförmiges Loch 100 gebildet. Dabei werden wie in 7 gezeigt um das Loch 100 herum eine homogene Materialverteilung mit einer ausreichenden Stärke W und einer ausreichenden Tiefe D sichergestellt.

Da bei dem ersten typischen Ausführungsbeispiel eine ausreichende Materialstärke um das Loch 100 herum sichergestellt wird, ist es möglich, über den Antrieb die Andruckgeschwindigkeit des Spitzenbereichs 80 zu erhöhen (z.B. auf etwa 10 mm/Sek.), was eine Steigerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit und der Arbeitseffizienz erwarten lässt.

In Schritt S7 wird unter Beibehaltung der Drehung des Gewindeformungswerkzeugs 32 die Drehrichtung des zweiten Motors 40 von dem Motorsteuerteil 24 gegenüber der im oben genannten Schritt S6 benutzen Richtung umgekehrt, so dass das Gewindeformungswerkzeug 32 ein kurzes Stück nach oben bewegt und aus der Karosserie 12 herausgezogen wird. Dann wird die Drehrichtung des ersten Motors 38 gegenüber der im oben genannten Schritt S6 benutzen Richtung umgekehrt, so dass sich das Gewindeformungswerkzeug 32 in der Eigenrichtung dreht.

Wenn die Drehrichtung des Gewindeformungswerkzeugs 32 umgekehrt wird, während es in der Karosserie 12 mit dieser in Kontakt ist, besteht die Gefahr, dass es zu einem Fehler kommt, bei dem sich das Gewindeformungswerkzeug 32 in der genannten Karosserie 12 festfrisst, weil die Reibungswärme beim Nulldurchgang der Drehung des Gewindeformungswerkzeugs 32 nachlässt und sich die Karosserie 12 dadurch zusammenzieht. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Entstehung des oben beschriebenen Fehlers dadurch verhindert, dass das Gewindeformungswerkzeug 32 wie oben erläutert weiter rotiert, während es nach oben bewegt und aus der Karosserie 12 herausgezogen wird, und dass erst dann die Drehung des Gewindeformungswerkzeugs 32 umgekehrt wird.

In Schritt S8 behält der Motorsteuerteil 24 die Drehrichtung des ersten Motors 38 bei und kehrt die Drehrichtung des zweiten Motors 40 um, so dass das Gewindeformungswerkzeug 32 nach unten bewegt wird. Wenn der Zylinderbereich 82 in das Loch 100 eintritt, wird die Drehgeschwindigkeit des ersten Motors 38 gesenkt, damit sich die Kugelspindel 36 und das Gewindeformungswerkzeug 32 mit einer geringen Geschwindigkeit drehen. Durch die Steuerung der Drehzahl des zweiten Motors 40 werden die Bewegungen so synchronisiert, dass sich das Gewindeformungswerkzeug 32 in der Zeit einer Umdrehung um die Steigung t (siehe 7) der spiralförmigen Flanke 84a des Gewindeformungsabschnitts 84 vorwärts bewegt. Dabei vollzieht sich wie in 8 gezeigt die Gewindebildung, indem die spiralförmige Flanke 84a spiralförmig an dem Loch 100 anliegt und ein Muttergewinde 102 in der Gewindestelle 14 formt.

In Schritt S9 werden die Drehrichtungen des ersten Motors 38 und des zweiten Motors 40 umgekehrt und das Gewindeformungswerkzeug 32 aus der Karosserie 12 herausbewegt. Dabei werden der erste Motor 38 und der zweite Motor 40 so synchronisiert, dass sich das Gewindeformungswerkzeug 32 in der Zeit einer Umdrehung um die Steigung t rückwärts bewegt. Nachdem der Gewindeformungsabschnitt 84 aus der Gewindestelle 14 herausgetreten ist, kann das Gewindeformungswerkzeug 32 mit einer hohen Geschwindigkeit zurückgefahren werden.

Anschließend wird der Roboter in Bewegung gesetzt und die Gewindeformungsvorrichtung 10a von der Karosserie entfernt. Wenn mehrere Gewindestellen 14 gebildet werden sollen, kann die Gewindeformungsvorrichtung 10a jetzt zu der nächsten Arbeitsposition P für eine Gewindestelle gefahren werden und die Arbeit mit dem gleichen Ablauf fortgesetzt werden.

Was das Weichmachen durch die Erhitzung der Karosserie 12 in den Schritten S2 und S4 betrifft, so können wahlweise die beiden Schritte S2 und S4 wie oben beschrieben oder nur einer der beiden Schritten durchgeführt werden.

Weiter muss das Füllen mit dem Füllmittel 62 in den Schritten S2 und S5 nicht unbedingt durchgeführt werden. Wenn eine ausreichende Materialstärke an der Karosserie 12 vorhanden ist, kann es weggelassen werden.

Bei der Gewindeformungsvorrichtung 10a nach dem ersten typischen Ausführungsbeispiel wird wie oben beschrieben das Gewindeformungswerkzeug 32 unter Rotation an die Arbeitsposition P für die Gewindestelle gedrückt und mit dem Spitzenbereich 80, der eine spiralförmige Flanke 80a und eine spiralförmige Kerbe 80b besitzt, wird an der Arbeitsposition P für die Gewindestelle ein Loch 100 gebildet. Dadurch kann eine ausreichende Materialstärke des Lochs 100 sichergestellt werden, was ermöglicht, die Andruckgeschwindigkeit des Spitzenbereichs 80 und damit die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu steigern.

Weiterhin ist die Herstellung des Gewindeformungswerkzeugs 32 einfach, da die Spiralrichtungen des Vorlochformungsabschnitts 86 und des Gewindeformungsabschnitts 84 des Gewindeformungswerkzeugs 32 gleich sind.

Da weiterhin mit dem Gewindeformungsabschnitt 84 ein Muttergewinde 102 in einem Loch angelegt wird, das wie oben beschrieben eine ausreichende Materialstärke hat, erhält man eine ungefähr schüsselförmige homogene Gewindestelle 14, die so eine höhere Festigkeit aufweist.

Da weiterhin durch die Zuführung eines Füllmittels 62 eine Auflage angelegt wird, kann die Vorrichtung auch bei dünner Materialstärke an der Arbeitsposition P für die Gewindestelle angewendet werden und auch in diesem Fall eine Gewindestelle 14 von hoher Festigkeit erzeugt werden.

Da weiterhin ein Lichtbogen A erzeugt und eine schnelle Vorheizung der Arbeitsposition P für die Gewindestelle durchgeführt wird, kann die Zeit, in der durch die Drehung des Gewindeformungswerkzeugs 32 Reibungswärme erzeugt wird, und damit auch die Bearbeitungszeit reduziert werden. Da man außerdem mit einem kleineren Druck des Gewindeformungswerkzeugs 32 auf die Arbeitsposition P für die Gewindestelle und weniger erzeugter Wärme auskommt, können die Wärmebelastung und die Spannung des Gewindeformungswerkzeugs 32 verringert und seine Lebensdauer erhöht werden und auch die Verformung der Karosserie 12 reduziert werden.

Da weiterhin das Füllmittel 62 für die Erzeugung des Lichtbogens verwendet wird, kann auf einen Brenner oder eine ähnliche Erhitzungsvorrichtung verzichtet werden, was den Aufbau vereinfacht. Außerdem erübrigen sich der Mechanismus und das Verfahren, mit dem die Erhitzungsvorrichtung zur Arbeitsposition P für die Gewindestelle hin- und von ihr weggebracht werden müsste.

Wenn die Achse des Gewindeformungswerkzeugs 32 und die Erhitzungsposition gegeneinander verschoben sind, führt dies übrigens dazu, dass die Formung wie in 9 gezeigt in dem genügend erhitzten Bereich B1 groß und in dem ungenügend erhitzten Bereich B2 klein ist, so dass das Loch 100 eine verzerrte Form erhält. Bei der Gewindeformungsvorrichtung 10a nach der vorliegenden Ausführungsform wird die Spitze des Füllmittels 62, die zur Erzeugung des Lichtbogens A dient, aber ungefähr über der Arbeitsposition P für die Gewindestelle platziert, so dass sich die Arbeitsposition P für die Gewindestelle ungefähr im Mittelpunkt der Erhitzung befindet. Deswegen ist es möglich, wie in 10 gezeigt eine Gewindestelle 14 mit geringer Verzerrung zu bilden.

Als nächstes wird anhand von 11 das zweite typische Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. 11 zeigt einen seitlichen Schnitt durch die Gewindeformungsvorrichtung 10b des zweiten typischen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In 11 haben Teile, die gleich bezeichnet sind wie Teile der Gewindeformungsvorrichtung 10a des oben beschriebenen ersten typischen Ausführungsbeispiels, einen gleichen oder ähnlichen Aufbau und eine gleiche oder ähnliche Funktion und Wirkung wie die letzteren, so dass die ausführliche Erläuterung hier weggelassen wird.

Ein Unterschied der Gewindeformungsvorrichtung 10b im Vergleich mit der Gewindeformungsvorrichtung 10a besteht darin, dass sie mit einem Gewindeformungswerkzeug 33 statt einem Gewindeformungswerkzeug 32 ausgestattet ist.

12 zeigt eine vergrößerte Vorderansicht des Gewindeformungswerkzeugs 33. Wie die 11 und 12 zeigen, besitzt das Gewindeformungswerkzeug 33 einen Vorlochformungsabschnitt 87, der mit einem kegelförmigen Spitzenbereich 81 und einem Zylinderbereich 82, der oben an den Spitzenbereich 81 anschließt, ausgestattet ist, und einen Gewindeformungsabschnitt 84, der im Anschluss darüber angebracht ist.

Der Spitzenbereich 81 unterscheidet sich von dem Spitzenbereich 80 des ersten typischen Ausführungsbeispiels dadurch, dass die Spiralrichtung der spiralförmigen Flanke 81a und der spiralförmigen Kerbe 81b die Gegenrichtung ist. D. h. das Gewindeformungswerkzeug 33 der vorliegenden Ausführungsform ist so aufgebaut, dass die Spiralrichtung der spiralförmigen Flanke 81a und der spiralförmigen Kerbe 81b im Vorlochformungsabschnitt 87 entgegengesetzt zu der Spiralrichtung der spiralförmigen Flanke 84a und der spiralförmigen Kerbe 84b im Gewindeformungsabschnitt 84 ist.

Als Nächstes wird das Gewindeformungsverfahren, bei dem eine Gewindestelle 14 (siehe 10) an der Arbeitsposition P der Karosserie 12 mit Hilfe der wie oben beschrieben aufgebauten Gewindeformungsvorrichtung 10b gebildet wird, anhand von 13 erläutert. 13 zeigt ein Flussdiagramm mit dem Ablauf des Gewindeformungsverfahrens des zweiten typischen Ausführungsbeispiels. Das Flussdiagramm in 13 unterscheidet sich von dem in 4 dadurch, dass anstelle des Schritts S3 der Schritt S30 durchgeführt wird, und dass der Schritt S7 entfällt. Die sonstigen Schritte sind ähnlich, so dass eine ausführliche Erläuterung weggelassen wird.

In Schritt S30 werden die Kugelspindel 36 und das Gewindeformungswerkzeug 32 unter der Wirkung des ersten Motors 38 mit hoher Geschwindigkeit gedreht und gleichzeitig unter der Wirkung des zweiten Motors 40 nach unten bewegt. Dabei wird der zweite Motor 40 in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des ersten Motors 38 so gesteuert, dass sich das Gewindeformungswerkzeug 32 mit einer geeigneten Geschwindigkeit vorwärts bewegt.

Da im Übrigen beim zweiten typischen Ausführungsbeispiel die Spirale der spiralförmigen Flanke 81a und der spiralförmigen Kerbe 81b im Vorlochformungsabschnitt 87 wie oben beschrieben die entgegengesetzte Richtung hat wie die Spirale der spiralförmigen Flanke 84a und der spiralförmigen Kerbe 84b im Gewindeformungsabschnitt 84, ist die Drehrichtung des Gewindeformungswerkzeugs 32 in dieser Phase auf die Drehrichtung festgelegt, die bei der Bildung des Muttergewindes durch den Gewindeformungsabschnitts 84 benutzt wird, d.h. auf die Eigenrichtung. Dadurch ist der Druck, der von dem Spitzenbereich 81 auf die Karosserie 12 ausgeübt wird, nach unten (in Richtung der Vorwärtsbewegung) und schräg nach unten gerichtet, so dass auch mit der vorliegenden Ausführungsform wie in 10 gezeigt ein ungefähr schüsselförmiges Loch 100 und eine Gewindestelle 14 gebildet werden können.

Da bei der Gewindeformungsvorrichtung 10b nach dem zweiten typischen Ausführungsbeispiel die Gewindestelle 14 wie oben beschrieben mit dem ebenfalls oben beschriebenen Gewindeformungswerkzeug 33 gebildet wird, entfällt im Vergleich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform zwischen dem Vorgang zur Bildung des Vorlochs (Schritt S6) und dem Vorgang zur Bildung des Gewindes (Schritt S8) der Vorgang, bei dem das Gewindeformungswerkzeug ein kurzes Stück nach oben bewegt und in die Gegenrichtung gedreht wird (Schritt S7). Dadurch kann die Steuerung der Gewindeformungsvorrichtung 10b vereinfacht und die Bearbeitungszeit verkürzt werden.

Soweit die Erläuterung der vorliegenden Erfindung anhand jeweils einer Ausführungsform. Sie wird aber nicht auf diese beschränkt. Selbstverständlich können unterschiedliche Aufbauarten gewählt werden, ohne dass vom Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde z.B. jeweils ein Lichtbogen A für die Vorheizung der Arbeitsposition P für die Gewindestelle verwendet. Die Erhitzungsvorrichtung kann aber auch ein Brenner sein. Oder die Vorheizung kann von der Rückseite der Arbeitsposition P für die Gewindestelle aus erfolgen mit einer dort angebrachten Erhitzungsvorrichtung.

Außerdem muss an den Gewindeformungswerkzeugen 32 und 33 der oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsform nicht unbedingt ein Zylinderbereich 82 angebracht werden. Er kann auch je nach Anwendungslage weggelassen werden.

Im Übrigen ist es möglich, die Gewindeformungsvorrichtung nach den oben beschriebenen Ausführungsformen je nach Nutzungsart, Aufstellplatz, Produktionskosten usw. selektiv anzuwenden.

Die Gewindeformungsvorrichtung 10a ist mit einem Gewindeformungswerkzeug 32, das Gewindestellen 14 in einer Karosserie 12 bildet, einem ersten Motor 38, der die Drehung des Gewindeformungswerkzeugs 32 bewirkt, und einem zweiten Motor 40, der die Vor- und Rückwärtsbewegung des Gewindeformungswerkzeugs 32 bewirkt, ausgestattet. Das Gewindeformungswerkzeug 32 hat einen Vorlochformungsabschnitt 86, bei dem an einem kegelförmigen Spitzenbereich 80 eine spiralförmige Kerbe 80b angebracht ist, und einen Gewindeformungsabschnitt 84, der an den genannten Vorlochformungsabschnitt 86 anschließt und an dem eine spiralförmige Kerbe 84b angebracht ist.


Anspruch[de]
Gewindeformungsverfahren, bei dem ein Gewindeformungswerkzeug eingesetzt wird, das einen Vorlochformungsabschnitt, bei dem an einem kegelförmigen Spitzenbereich eine erste spiralförmige Kerbe angebracht ist, und einen Gewindeformungsabschnitt, der an den genannten Vorlochformungsabschnitt anschließt und an dem eine zweite spiralförmige Kerbe angebracht ist, besitzt, und

bei dem in einem ersten Vorgang das genannte Gewindeformungswerkzeug unter Rotation auf das Blech gedrückt wird und so mit dem genannten Vorlochformungsabschnitt in dem genannten Blech ein Loch gebildet wird, und

bei dem in einem zweiten Vorgang nach dem genannten ersten Vorgang unter Rotation des genannten Gewindeformungswerkzeugs mit dem genannten Gewindeformungsabschnitt in dem genannten Loch ein Muttergewinde gebildet wird, und

bei dem die der Achsrichtung entsprechenden Laufrichtungen der genannten ersten spiralförmigen Kerbe im genannten ersten Vorgang und der genannten zweiten spiralförmigen Kerbe im genannten zweiten Vorgang in Bezug auf das genannte Blech entgegengesetzte Richtungen haben.
Gewindeformungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Spiralrichtungen der genannten ersten und zweiten spiralförmigen Kerbe gleich sind, und bei dem die Drehrichtung des genannten Gewindeformungswerkzeugs im genannten ersten Vorgang und die Drehrichtung des genannten Gewindeformungswerkzeugs im genannten zweiten Vorgang entgegengesetzt sind. Gewindeformungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Spiralrichtungen der genannten ersten und zweiten spiralförmigen Kerbe entgegengesetzt sind, und bei dem die Drehrichtung des genannten Gewindeformungswerkzeugs im genannten ersten Vorgang und die Drehrichtung des genannten Gewindeformungswerkzeugs im genannten zweiten Vorgang gleich sind. Gewindeformungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem in einem zusätzlichen Vorgang ein Füllmittel geschmolzen und an der Arbeitsposition für die Gewindestelle eine Auflage angelegt wird. Gewindeformungsvorrichtung, die mit

einem Gewindeformungswerkzeug für die Bildung eines Muttergewindes in einem Blech,

einem Rotationsantrieb zum Drehen des genannten Gewindeformungswerkzeugs und

einem Vor- und Rückwärtsantrieb für die Vor- und Rückwärtsbewegung des genannten Gewindeformungswerkzeugs

ausgestattet ist, wobei das genannte Gewindeformungswerkzeug

einen Vorlochformungsabschnitt, bei dem an einem kegelförmigen Spitzenbereich eine erste spiralförmige Kerbe angebracht ist, und

einen Gewindeformungsabschnitt, der an den genannten Vorlochformungsabschnitt anschließt und an dem eine zweite spiralförmige Kerbe angebracht ist, besitzt.
Gewindeformungsvorrichtung nach Anspruch 5,

die mit einer Steuerungsvorrichtung, die den genannten Rotationsantrieb und den genannten Vor- und Rückwärtsantrieb steuert, ausgestattet ist,

wobei die genannte Steuerungsvorrichtung den genannten Rotationsantrieb so steuert, dass bei dem Vorgang, bei dem das genannte Gewindeformungswerkzeug auf das genannte Blech drückt und mit dem genannten Vorlochformungsabschnitt in dem genannten Blech ein Loch gebildet wird, die der Achsrichtung entsprechende Laufrichtung der genannten ersten spiralförmigen Kerbe so ist, dass die Richtung des ausgeübten Drucks entgegengesetzt zu der Richtung des Drucks ist, der von dem genannten Gewindeformungsabschnitt auf das genannte Blech ausgeübt wird.
Gewindeformungsvorrichtung nach Anspruch 5,

die mit einer Steuerungsvorrichtung, die den genannten Rotationsantrieb und den genannten Vor- und Rückwärtsantrieb steuert, ausgestattet ist,

wobei die Spiralrichtung der genannten ersten spiralförmigen Kerbe und die Spiralrichtung der genannten zweiten spiralförmigen Kerbe gleich sind, und die genannte Steuerungsvorrichtung den genannten Rotationsantrieb so steuert, dass die Drehrichtung des genannten Gewindeformungswerkzeugs bei dem ersten Vorgang, bei dem das genannte Gewindeformungswerkzeug unter Rotation auf das genannte Blech drückt und mit dem genannten Vorlochformungsabschnitt in dem genannten Blech ein Loch gebildet wird, und die Drehrichtung des genannten Gewindeformungswerkzeugs bei dem zweiten Vorgang, bei dem nach dem ersten Vorgang unter Rotation des genannten Gewindeformungswerkzeugs mit dem genannten Gewindeformungsabschnitt in dem genannten Loch ein Muttergewinde gebildet wird, entgegengesetzt sind.
Gewindeformungsvorrichtung nach Anspruch 5,

die mit einer Steuerungsvorrichtung, die den genannten Rotationsantrieb und den genannten Vor- und Rückwärtsantrieb steuert, ausgestattet ist,

wobei die Spiralrichtung der genannten ersten spiralförmigen Kerbe und die Spiralrichtung der genannten zweiten spiralförmigen Kerbe entgegengesetzt sind, und die genannte Steuerungsvorrichtung den genannten Rotationsantrieb so steuert, dass die Drehrichtung des genannten Gewindeformungswerkzeugs bei dem ersten Vorgang, bei dem das genannte Gewindeformungswerkzeug unter Rotation auf das genannte Blech drückt und mit dem genannten Vorlochformungsabschnitt in dem genannten Blech ein Loch gebildet wird, und die Drehrichtung des genannten Gewindeformungswerkzeugs bei dem zweiten Vorgang, bei dem nach dem ersten Vorgang unter Rotation des genannten Gewindeformungswerkzeugs mit dem genannten Gewindeformungsabschnitt in dem genannten Loch ein Muttergewinde gebildet wird, gleich sind.
Gewindeformungswerkzeug, das

einen Vorlochformungsabschnitt, bei dem an einem kegelförmigen Spitzenbereich eine erste spiralförmige Kerbe angebracht ist, und

einen Gewindeformungsabschnitt, der an den genannten Vorlochformungsabschnitt anschließt und an dem eine zweite spiralförmige Kerbe angebracht ist, besitzt und

dadurch gekennzeichnet ist, dass die Spiralrichtung bei der genannten ersten spiralförmigen Kerbe und die Spiralrichtung bei der genannten zweiten spiralförmigen Kerbe entweder gleich oder entgegengesetzt sind.
Gewindeformungswerkzeug nach Anspruch 9, bei dem der genannte Vorlochformungsabschnitt einen kegelförmigen Spitzenbereich und einen Zylinderbereich, der sich an den genannten Spitzenbereich anschließt, besitzt, und die genannte erste spiralförmige Kerbe an dem genannten Spitzenbereich angebracht ist, und der genannte Gewindeformungsabschnitt sich an den genannten Zylinderbereich anschließt.






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