[发明专利]用于安置压入元件的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于安置压入元件的装置和方法。本发明尤其涉及一种用于在预定的位置上将压入元件安置到由塑料或者纤维复合材料例如CFK(碳纤维增强塑料)制成的工件中的装置和方法，尤其在运输工具制造中进行安置。

背景技术

在许多应用中，例如也尤其在运输工具制造中，包括汽车制造、飞机制造、船舶制造和其他运输工具应用以及在制造日用品中，越加广泛地使用塑料、尤其是纤维增强塑料。但是，在由塑料制成的模制件中，制造与其他工件的连接经常是困难的。在汽车制造中已知，例如通过粘结栓或类似物实现在纤维复合工件上的载荷导入点。在此，问题在于精确的定位、用于粘结连接的面积需求、在特定环境条件下(例如温度、湿度、光照、交变应力等)的粘结牢固性。由船舶制造也例如已知，通过螺纹连接利用支承连接元件的从后面作用的金属板实现在纤维复合工件上的载荷导入点。在此也要注意相应的面积需求，此外，材料配对问题也是可能的，例如在金属与由碳纤维增强材料和类似物制成的工件的连接面上的腐蚀。由弥补方法已知将由纤维复合材料制成的螺栓直接拧入在骨组织中(其可理解为天然的纤维复合材料)。这在纤维复合材料的技术应用领域中通常是不可能的，因为根据载荷情况可能存在巨大的损害危险和/或故障危险。由纤维复合技术也一般性已知，将连接元件直接连接(例如浇注、嵌入或采取类似措施)在层压工件或塑料工件中。这种固定元件在制造工件的湿相中已经定位并且之后不能改变。

由金属结构也已知，压入元件(例如压入螺母、压入螺栓、压入扣或类似物)尤其在壳状工件或板状工件中使用，用于实现载荷导入点。在此，将孔加工到工件中(例如通过钻孔或冲孔)，接着用安置工具机械地或人工地将压入元件压入到孔中。在此，在工件和/或压入元件上典型地发生塑性材料变形，由此至少在设计载荷的范围中实现不可松开的连接。这种解决方案例如已知为沉头铆钉、铆钉螺母、压入螺母或类似物。在纤维复合材料中，该方法的可应用性差，因为材料变形可能导致不可逆的材料损坏。

本发明出于这样的考虑，将压入元件用下述方式安置在工件中、尤其是由塑料或者纤维复合材料(例如CFK，即碳纤维增强塑料)或类似物制成的工件中：将压入元件的圆柱形区段压入到工件(即使不总是需要的，也许在相关的位置上具有增大的材料厚度的工件)的孔中，其中，压入元件的圆柱形区段具有相对于孔的合适的过盈量，使得保持力或拔出力基本上通过在孔和压入元件的圆柱形区段之间的面状压紧产生。也可类似地考虑通过附加的形状锁合连接、例如经由锁止钩实现可变的压紧。在此要求在于，压入必须以高的定位精度进行，因为部分地即使在例如1/100mm数量级中的轻微的侧面错位或者在相应大小的角度误差可能导致，塑料材料或复合材料在某一位置上获得可能导致损坏的高的单位面积压力，使得整体上产生减小的压力作用力，甚至可能产生间隙，这可能显著地降低将压入元件从工件拔出的拔出力。至今没有已知的方法或机械的实施方案，能在足够的工艺安全性的情况下产生这种挤压复合体，以便可靠地保证在压入时所需的定位精度和角度精度。

一般性而言，至今没有(纯材料的)纤维复合合理的解决方案，用于实现其它工件在用连续纤维增强的塑料工件上的螺纹连接和/或固定，因为实现螺纹连接经常伴随着纤维复合体的损坏。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种装置和方法，它们至少部分避免如上所述的现有技术的缺点。本发明的目的尤其在于，提供一种装置和方法，它们在纤维复合工件或其它塑料工件上可实现工艺安全地设置连接点。

在此，与按本发明的装置有关地描述的特征和细节也适用于按本发明的方法，并且可分别反之亦然地适用和交换地适用，使得在公开本发明各观点方面总是可相互参考。

根据本发明的一个观点，提出一种尤其在运输工具构造中用于在预定的位置上将压入元件安置到工件中、尤其是由塑料或纤维复合材料(例如CFK)制成的工件中的装置，

所述装置具有：基体；安装在基体上的固定单元，其构成为用于固定工件；以及安装在基体上的加工单元；

该加工单元具有：钻孔单元，其构成为用于在由固定单元固定的工件中加工孔；和压入单元，其构成为用于将压入元件压入到孔中。