专利名称：用于铆接厚金属工件的方法，铆接工具的使用方法以及相应制造的钢结构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分戶，的铆接厚金属工件用于产
生有承载能力的铆接件的方法，按照权利要求9的前序部分0M的在钢结构中 相应的铆接件的使用方法，以及按照权利要求13的前序部分的相应帝隨的钢结 构件、特别是应用在自动扶梯或移动步誠电梯设备中的钢结构件。
背景技术：
长期以来，人们已经知道铆接是一种变形接合方法。这种方法也被称 为压接。铆接是一种变形技术的连接工艺，其按照实施形式无需使用辅助 接合件。
对于铆接存在各种不同的生产接合件的变化形式。铆接的特性如下-
-按照接合元件的结构有切割部分的铆接和无切割部分的铆接； -按照凹模形状刚性凹模和开放式凹模； -按照工具运动学 一级铆接和多级铆接。
下面首先涉及无切割部分的铆接。本方法相对于用于连接金属板或其 它工件所使用的常规方法具有一定的优点，常规的方法包括例如焊接、点 焊、借助于铆钉或盲铆钉的连接以及使用冲压铆钉。如果考虑到每个连接 的费用，无切割部分的铆接相对于常规的连接方法更便宜。
然而至今为止还无法对厚度大于4mm的金属板和其它金属工件进行 铆接。此外，至今为止只能将两个相同或类似的金属薄板通过铆接相互连 接。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对由优选具有大于4mm的厚度的金属厚 板制成的金属板和支架进行铆接的方法，以便因此还能在将来在钢件结构中使用铆接，在钢件结构中重要的是，相应的部分能够承载较大的力矩和 力。换言之，应该能够针对承载的或有承载能力的以及支承的金属工件使 用铆接。此外，厚金属工件应该如此相互连接，即实现最佳的侧凹造型和 最大可能的颈厚，以便确保铆接件的相应的强度。
此外，还提出了相应优化的铆接的应用以及相应制成的钢结构件。
该目的如下解决
-针对该方法Mfe利要求1的特征；以及
-针对该〗顿方法Mi^又利要求9的特征；以及
-针对该钢结构件通掛又利要求13的特征。
本发明的有禾啲实施例和gfcM3l各从属权利要鄉行说明或限定。 根据本发明，首次能够将这样的钢板和钢件或者说钢材型材(这里总体上 被称作金属工件)进行铆接，因此制成了稳定的和有承载能力的钢结构件，其
中，金属工件一起具有一个总工件厚度tt，其厚于或者说大于8mm。
首先M;相应厚度的金属工件或按照本发明的铆接方法制成具有足够的承
载强度或稳定性的钢结构件。
为此，要对铆接工具进行相应的改进和优化。根据本发明的工具突出之处 在于，其具有圆锥形成形的冲头，该冲头的侧角小于或等于10° ，优选5°至0 ° 。该冲头的直径雌在10mm和35mm之间的范围中，特别雌在12mm (14 、 16ram、 18ram)至20咖或25mm之间，其中，该直径取决于tt^接的金属工件的 厚度以^^需的强度或拉力。
M本发明，铆接将成为焊接的真正替换形式，迄今为ihlf接主要作为用 于连接厚工件(例如St-37、 St-44、 St-52、 St-70金属板或EN-S235、 S275、 S355、 S460金属板)叙架(厚度〉4mm)的接合方法所4顿。铆接也可代替铆 钉连接和螺雖接。
根据本发明，可将不同厚度和不同材料的金属板、型材、支架和其它金属 零件或者说金属工件相互连接。在铆接中，仅仅直接由有待连接的金属工件的 材料产生两个金属工件的连接。这里，通过铆接连接的元件被称为铆接钢结构 件。
本发明能够 越多地将金属工件连接，例如金属板型材或金属板件或金 属板条在钢架上的连接，也应用在电梯和自动扶梯结构中，其中，电梯轿厢或自动扶梯的构架或者说支承结构的一部分也可M:铆接技术制造。
但也可以借助于铆接技术将不同的支承部件固定在支承或支撑的支架、构 架、悬臂、雕刻装饰、底座或框架上。这样就可以借助于铆樹每金属板覆层(壁 板)装配到承g^件上。
根据本发明提供了在两个金属工件之间不可分离的连接，该连接达到了很 大的自持力(拉力和剪力)。在动态应力下己经被证实，这样生产出的铆接钢结 构件具有比点焊连接明显更好的録特性。
根据本发明可毫无问题地将镀层的和没有镀层的材料相互连接，这尤其在 电梯和自动扶梯中开辟了材料选择的新的可能性。因此例如可将镀锌、喷漆或 塑料涂层的金属板和/或钢架相互连接，而不会通过铆接对涂层产生可见的损
伤。金属零件或金属工件还可以在其il31铆接接合成更大的钢结构件之前配备
防锈层。
铆接的其它优点在于，在产生这种连接时既不需要预开孔也不需要辅助接 合件或者说连接件或连接材料。铆接相对于常规方法的主要优点在于其较少的 接合费用。此外，在待连接的工件中不会产生热输入或者说热导入，从而避免 了扭曲、渗透和接合变化，这例如对于大的和长的钢结构件，例如承载机构或 构架或框架或安全框架或支架或侧支架，是非常有利的。
下面借助于实施例和参照附图对本发明的其它特征和优点进行说明。其中 图1是铆接工具的冲头和M铆接相互连接的两传属工件的极大简化的 示意图2A是根据本发明的铆接的第一步骤的示意图； 图2B是根据本发明的铆接的第二步骤的示意图； 图2C是根据本发明的铆接的第三步骤的示意图； 图3A是两，赎后的金属工件的截面图3B是根据本发明的铆接工具的一部分的截面图或者说细节图； 图4A是两铺P接后的金属工件或者说金属劐牛以及铆接工具的一部分的 截面图，其中，铆接工具的冲头具有12mm的直径；
图4B是两，P接后的金属工件以及铆接工具的一部分的截面图，其中，铆接工具的冲头具有14mm的直径；
图4C是两刊P接后的金属工件以及铆接工具的一部分的截面图，其中，铆
接工具的冲头具有20mm的直径；
图5A是根据本发明的冲头的示意截面图5B是根据本发明的冲头的另一示意截面图6是具有构架或支架的自动扶梯或移动步道的侦舰图7是按照本发明具有双铆樹牛的构架的一部分的侧视图8A是按照本发明具有双铆銜牛的构架的部分视图8B是按照本发明穿过双铆接件的截面G-G的截面图8C是根据现有技术具有焊接件的构架的部分视图9是按照本发明具有单铆樹牛的另一构架的部分视图10是按照本发明具有铆接件的构架的中心支架的部分视图。
具体实施例方式
如说明书开头所述，本申请的范围涉及无切割部分的铆接。铆接的形式是 纯粹的变形接合过程。工件的连接仅仅借助于渗透结合下沉以及之后的压縮实 现。开发这种无切割部分的方法的基本思路首先是力求由更大的材料内聚力弓I 起连接5赎的提高。
在图1中仅示意性地示出本发明的原理。所示两4^属工件11和12 5131 铆接件13相互连接。冲具20的一部分(这里被称作冲头)在铆接件10或铆接 点10的上方示出。
铆接工具20包括冲头和对顶工具30，对顶工具30可以被设计为凹模或铁 砧。冲头相对于其转轴24旋转Xtl尔地设计。冲头具有相对于转轴24同心设置 的具有侧角W的侧面25。相对于冲头的顶部的端面23，侧面25被分为靠 近端面23的具有侧角Wl的侧面25的下过渡区21以及具有侧角W2的侧 面25的上过渡区22。两^3i渡区21、 22相互过渡。此外，如在根据图1、图 3B和图5A的实施例中所示，两个迚渡区以非遊卖的形式和方式相互遗度且具有 不同的侧角Wl、 W2。但也可以如根据图4A至4C以及图5B的实施例所示，下过 渡区和上过渡区21、 22连续地相互过渡并且侧角W1、 W2相等。如在图2A至2C 中所示，待连接的金属工件ll、 12 (例如厚度为tl的钢架和厚度为t2的金属板，tl〉t2) il31冲头以与压铸或镦锻类似的方式在塑性变形下，舰入凹模30 的沉孔或凹部或空腔或 腔31中。M 沉 L或凹部或空腔或变形腔31的特 殊形状产生了铆接件13，其具有类似按钮麟似镦锻点麟似压铸点的形状。 如在图1、图2C、图3A以及图4中示意示出，铆接件13将金属工件11、 12型 翻己合以及力配合地相互连接在一起。
图2A至2C ^H个步骤中示出了用对顶工具30形成无切割部分的铆接件13 的过程。在图2a至2c中，两个金属工件ll、 12为简明起见以相同的厚度示出。
在图2A中，第一金属工件11和第二金属工件12被接合在一起、即相叠定 位。然后这两个相翻置的金属工件ll、 12例如借助于模板相顿齐，共同在 被用作对顶工具的凹模30的加工面上准刷吏用。在图2B中示出了冲具20的冲 头如何进给并且已经部分地下沉到工件11和12中。工件11和12在冲头的高 压力下z，且材料"流入"凹模30的沉孔或凹部或空腔或 腔31中。实施 冲头的ffiA^下沉超第二金属工件12的下侦腼14最大，號地抵靠在凹模30 的凹部或空腔或变形腔或沉孔31的底面。在下一个步骤中将冲头拔出(该步骤 基本±)(寸应于图1所示的状态，其中在图1中冲头的侧面具有略微不同的形状)。
根据本发明，在分离时tM使用拆卸器或压料器40，其使得在金属工件 11和12变形后分离冲头更加容易。当冲头基于在变形时产生的力和材料形 变在铆銜牛13中被固定夹紧时，此类拆卸器舰料器40是特别有利的。在冲 头被收回或被拉回时，拆卸器40 (近似地)抵靠在上部的或冲头一顿啲金属工 件ll的表面15。针对本发明的认知，本领域技术人员当然也可取代冲头一侧的 拆卸器i顿凹模一侧的拆卸器。
待连接的金属工件11和12 ^iiM31在图1中以附图^H己41或40表示的 压料器向凹模30或在凹模30上按压。冲具20包括压力汽缸(例如TO汽缸、 气压汽缸、气动mffi汽缸、伺服电动汽缸)，其产生向金属工件11以及随后的 金属工件12的方向上的所谓冲头冲程。在冲头冲程的第一阶段中it^合冲头(图 2A)，然后实施下沉阶段，其中，冲头下沉到金属工件11、 12中并且将其压縮 和变形(图2B和2C)。最后实施被称作冲头返程的阶段(见图l)。这样，可以 获得(部分)完成的或连接的或接合的压縮部件或可以实施其它铆接。
由于在下沉期间的压縮压力产生了金属工件11和12的材料的横向流动， 由此将具有沉子1^凹部或空腔或 腔31的凹模30例如以(插入的)环形槽的形状最大禾，i^者说旨i真充，且在凹模一侧的金属工件12中产生冲头一 侧的金属工件ll的侧凹f (见图3A)。如图3A中所示，为ifj介铆換件13，侧凹 f禾顿厚tn是最重要的或者说最有意义的，其原因在于，铆樹牛13的顿特性 与这對寺征值直接关联。这两^K寺征值对于按照本发明的钢结构件的稳定性和 强度是非常重要的。舰鹏f的典型值为0.5跳颈厚tn的典型值为1.5亂
铆掛牛13和工件11、 12的特性还可以舰如下,表示接合元件或冲 头的内径di、凸出高度h、凹模HPI啲金属工件12的剩余底面厚度tb2、冲头 一侦啲金属工件ll的剩余底面厚度tbl、凹模一侦啲金属工件厚度t2、冲头一 侧的金属工件厚度tl、以及工件总厚度tt。
为优化公知的铆接过程以及将其改变为还可以将厚度大于4mm的金属工件 11、 12铆接成钢结构件，做了各种不同的实验和实践。进行了模拟且随后帝喊 了不同的工具以及进行了接合试验，以便能够将(试验中)得出的横截面、接 合力和压制力与从模拟中得出的参itit行比较。用于細冈胜凹模30进行无切 害榔分的铆接的工具设计原理被用作工具设计的实验原理。
第一组i^得出，为产生铆接件13针对较小的冲头直径(直径D2=12mm或 14mm)必须采用大约为400KN至510KN的接合力，针对较大的冲头直径(D2:20ram) 必须采用大约670KN的接合力(两种大小的接合力都包含压制力)。该结果处于 所期望的成果的范围中。(不a^管对工具进行了润滑还是会出现工件中对冲头 强劲的夹紧。)
针对夹紧冲头的准确的试验显示出，该夹紧M31作用在冲头侧面上的径向 应力引起。试验中被证实，特另赃上过渡区22产生了很高的径向应力。
现在，在另一个优化步骤中X寸冲头的几何尺寸有目的性地进行改变，使得 更小的径向应力作用在侧面25上。由于在第一工具变形中颈厚tn和直径为 D2=12mm和D2=14 i的冲头的侧凹值f近似相等的实际情况，需要进纟，一步优 化。此外m具有不同的工件总厚度《的工件以M工件11、 12做了试验， 其中工件ll、 12分别具有不同的厚度tl、 t2。此外，当工件总厚度tt〉8咖时， 商4LhM用的即常规的冲头不仅出现强烈的夹紧倾向，而且在工件ll、 12之间 的区域中还形成了空腔(见图4C中的X)。该空腔X损害和减小了对应的铆銜牛 13的纟驢以^t^结构件的稳定性。
不同的优化步骤产生的结果是，冲头侧面的设计对夹紧和空腔X的形成具有直接影响。为减少或完全阻止这两种负效应，要对至少部分地成圆锥形成形
的冲头进行^S和测试。在适当i,择相应的侧角W、 ￥1、 W2时，可M^、^ 全阻止该夹紧，而不会形成明显的空腔。已经被证实，这两种效应仅仅部分地
关联并且部分地甚至表现相反。ffi3i适当的角度范围的选择可将两种效应最小
化。因此，M31铆銜牛13为稳定的钢结构件的金属厚板铆接掛共了基础。
在图4A至4C中所示的以及在下文中描述的试验中，按照本发明的冲头分 别具有恒定的冲头侧角W=5° ，即Dl〈 D2。或者换一种魏，至少在下沉时与 工件11和12接触的冲头的部分向下(即在工件一侧的冲头端部的方向上)逐 .渐变细。
不同实验的一，面形状在图4A至4C中示出。所示出的是在使用具有不 同直径的冲头时工件ll、 12的流动特性。在图4A中示出，当冲头具有12m直 径时两个金属工件ll、 12如何变形。在图4B中示出，当冲头具有Hram直径时 两个金属工件ll、 12如何变形。图4C示出，当冲头具有20mm直径时两个金属 工件ll、 12如何^^。在所有三个示图中使用了在冲头返程之前的瞬时视图。
借助于图4A至4C可见，冲头的直径D2对材料或金属工件的横向流动具有 影响。针对具有12mm直径的冲头，金属工件12的材料不是完全箭uAM31沉孔 或凹部31形成的空腔中，如在通过Y示出的区域中可见。针对14ram的冲头获 得了沉孔或凹部31的很好的"填充"。如果^f顿具有20mm直径的冲头，那么就 会在工件11和12之间形成空腔(图4C中用X表示)。
如不同的实验和5开究所示，冲头直径仅仅是对铆接过程和铆接件的强度具 有直接影响的各种不同的参数中的一个参数。己被证明，在铆接tt〉8mrn的较厚 的工件时，侧面25的设计起至鹏别重要和有意义的作用。
本发明的突出之处在于，在，BtKA金属工件11和12的冲头是圆锥形 成形的。冲头的圆锥靴至少经过駄舰入工件ll、 12的冲头的长度L的一 部分(被称为过渡区21、 22)延伸。圆锥形如此获得，使得冲头的侧面25，见 图3B，至少在下过渡区21中向端面23圆锥形成形且具有小于或等于10。、优 选小于或等于5°的侧角Wl。如在图1以及图5A中示出，上过渡区22的侧角 W2 等于0°或同样i也，小于或等于5° (根据图4A至4C以及图5B的实 施例)。
具有直径D2在lOmm和20mm之间和具有/规一角度Wl迚渡至悌二角度W2的侧角W、 Wl的冲头的证明^f寺别飽的，其中，第一角度W1小于或等于10
°并且优选小于或等于5。，第二角度W2小于或等于2。，且,为0。至 1° 。此外，第一角度W1位于面向端面23的直接的(下)过渡区21中(即在 工件一侧的冲头端部的区域中)，以及第二角度W2位^ig离金属工件11、 12引 导的或,A^属工件11、 12伸出去或突出去的(上)过渡区22中(即在工具一 侧的冲头区域中)。
圆锥形冲头的这种实施形式展示了明显更小的夹紧趋势并且不形成(或形 成微弱显现的)空腔X。然而，更小的径向应力以及因此更小的夹紧趋势的优点 ^iiil在金属工件11、 12之间产生空腔X来"换取"的。也就是说，侧角W、 Wl、 W2不可任意选择，因为否贝啲话空腔X会太大而铆掛牛的弓驢会太小。
冲头的理想实施形式在于，通过侧角产生的侧面凹进或者说侧面减少不会 太大，因为在太大的侧面凹a^说侧面减少的情况下径向施加在工件11、 12 上的压力就会太小，且因此减少了材料^属工件的横向流动。
指定的角度值W、 Wl、 也被证实是，的，因为用这种冲头产生的铆接 件具有与例如商业上通用的、常见的纯圆柱体形的金属薄板冲头對以的、具可 比性的针对颈厚tn和侧凹f的值。这与相应的铆接件13的可比的、相同的抗 拉强度一致。
冲头的圆锥形，少经过具有下沉到工件11、 12内的冲头长度L的过渡区 21、 22延伸。该长度L针X寸工件总厚度tt〉8咖的金属工件可以如下确定0. 3tt 《L《2tt。即圆锥形成形的过渡区21、 22相当于在工件总厚度tt的十分:^H 和工件总厚度tt的两倍之间。
下面参照附图1、 5A和5B概撤也说明不同的按照本发明的冲头皿。123
附图15A5B
典型肓径D1〈D2且D1〈D2且D1〈D2且
10咖《D2《30mm
过渡区21、 220. 3tt《L《2tt0. 3tt《L《2tt0. 3tt《L《2tt
的长度L
角度在下过渡区21中在下过渡区21中W1=W2《10，即在下、
Wl《10°且在上过Wl《10°且在上过上过渡区21、22中W
渡区22中W2=0渡区22中W2》0。，恒定
其中W1〉W2
用根据本发明的冲头，例如具有12咖直径和5。至0°之间的冲头侦腼(实 施例2，图5A)的冲头所达到的强度平均为大于50KN或55KN。在特别谨慎选取 的前提下该拉力甚至为大约58KN且只有百分之几的微小偏差。
针对拆卸器40的拆卸(器)力的设计考虑两个标准。 一个是拆卸力或拆卸
器力必须大于冲头的夹紧力。当然该值很大程度上取决于戶; 使用的如描述过的
冲头几何尺寸以及工具的润滑或觀。从30KN至40KN的最大推料力导致非常 可靠的结果。在侧角或者说冲头锥度的最佳设计中，25KN的推料力lt^够。针 对5°至0°冲头(实施例2，图5A)甚至可以考虑进一步M^推料力，因为这
里7J^不出现冲头的夹紧。
在特别有利的实施例中，拆卸器40也同时OT作压料器41并且如雌行 尺寸设计，使得金属工件ll、 12乡顿尽可能小的娜，以便!检属工件ll、 12 的扭曲维持在最小^扭曲。
利用根据本发明的冲头和铆接工具、各个具有或者说拥有相应的冲头的铆 接机可以以最简单、最容易、最便宜和最可靠的形式和方式制造特别稳定和特 别有承载能力的钢结构件。用于具有铆接件13的钢结构件的费用低于焊接、铆 钉连接或螺^￡接的费用。用于具有铆^# 13的钢结构件的连接材料费用为零。 此外，工作时间也被限帝倒最小值。
图6示出了自动扶梯1的侧视图。自动扶梯1包括护栏2以及环形链，其中护栏具有循环的扶手，环形链具有脚踏阶梯或者说阶梯3。在自动扶梯或移动
步道的护栏2的下方典型地设置了一种钢结构4，其实施方式为，钢结构跨接两 层El和E2之间的间隔或者ii^度且支承自动扶梯1的元件或部件或组件。
该钢结构4必须满足最高的要求且因此非常昂贵以及在制造上非常麻烦。 现在，如图7所示，按照本发明可以采用框架钢结构件^架^:件5。此类框 架钢结构件或框架，件5可以具有两个在纵向上延伸的钢架或型架6. 1、 6. 2。 特别雌的是具有L型型材、I型型材或U型型材以及管件或型管的钢架。两个 钢架6.1、 6. 2 M—定数量的扁平金属板或扁铁或金属板型材或钢型材6. 3、 6.4相互连接。扁平金属板或扁铁或金属板型材或钢型材6. 3、 6.4按照本发明 借助于一个或两个^H个或多个铆銜牛13固定在^钢架或型架6.1、 6.2上， 且如此形成了稳定的框架，架支壁或框架支承件。
如图7所示，如此典型地设置扁平金属板或扁铁或钢型材或金属板型材， 使得分别交替地在倾斜的支撑杆或者iW角支撑杆6. 4之后衔接有垂直的支柱 或支撑杆6. 3。在图7中M圆圈"A"标铆銜牛13。
图8A和图8B示出了按照本发明的钢结构件5的细节。在图中可看出一个 钢架6.1和两个扁平金属板^铁或金属板型材或钢型材6. 3、 6. 4。在所示的 例子中，钢架6. 1为材料厚度tl>4mm的L型支架或者说角件，支撑杆或者说 支柱或者i皿角支承件为材料厚度t2》3咖的成角度的金属板型材^铁或钢 型材或钢结构型材6.3、 6.4。在图8B中示出了穿过两个相邻设置的铆接件13 的截面图。相应的连接也被称作双铆接。
按照本发明，将具有不同厚度的金属工件(比如纵向支架或型材支架6.1 以及金属板型材或钢型材或钢结构型材6. 3、 6. 4)相互连接在一起的钢结构件 被认为是特别有利的，其中，雌从较厚的工件一侧实施铆樹牛13。艮P，铆接 工具的冲头从相对较厚的金属工件一侧沉入，且在与之相对的另一侧形成铆接 件(参见图8B)。换言之，tt^用的铆樹牛为，在局部形变下将相对较厚的材 料向相对较薄的材料中变形，ilil材料的横向流动形成固定的连接件。
在图8C中为了进行比较示出了框架離架支架的1分，其工件6.1、 6. 3、 6.4借助于5个或6个焊^#相互焊接。已经公知的是，妒此辦^j牛是非常 耗费的。
在图9中示出了本发明的另一实施形式。这M^用单铆樹牛13来^5:钢结构件。相应的连接被称作单铆接。
图10示出了本发明的另一实施形式。腿也采用了铆^#13，从而以钢结
构方式^:例如(中间的或中心的)支座51。该(中间的或中心的)支座5i可
以是用于，移动步道或自动扶梯的钢结构件50、 5。如图中示意，钢型材7.1 支撑在下面的钢型材7. 2上。两^ra型材借助于铆接件13相互连接。此外还可 以将7. 1和7. 3与6. 2进行铆接且具有一个或多"tf P接件13。在钢型材7. 1上 面支撑有轴向支架或型材支架6. 2。多个扁平金属板或扁铁或金属板型材或钢型 材6. 5、 6.6借助^l卯接件13固定在轴向支架或型材支架6. 2上。
按照本发明还可以构件作为电梯设备的一部分的钢结构件。例如第一金属
工件ii可以是电梯轿厢的支承件^:撑件或固定件。第二金属工件是扁平金属
板或扁铁或金属板型材或钢型材，其借助于一个或两个^H个或多，階件13
固定在支承件^:撑件或固定件上。这样，可以例如由稳定的钢支架ll构件电
梯轿厢的框架或安全框架，其中，钢支架具有多个由金属板或钢型材组成的支 杆。所述支杆固定铆接到钢架上。另外还可以将绞架或驱动架或驱动支架或机 架或侧绞架或机器框架与钢型材^属板铆接在一起。
第一金属工件11还可以是电梯设备的平衡物或平衡框架或平衡篮的^c件 或框架件。在这种情况下第二金属工件12为扁平金属板^铁或金属板型材或 钢型沐其借助于一个或两个或三个或多，P^i牛13被固定在顿件離架件 上。
利用按照本发明的冲具20还可以相邻设置两,卯樹牛13 (参见图8A和图 8B)，用以继续提高抗拉3破或抗剪3艘。在此瞎况下已经被证明，抗拉3雖可 以被提高到采用单铆接件13时的近t^倍大小的值。试样可以平均承载大约 118kN的负荷。
特别有利的铆接工具20具有两个相邻设置的、并且可将第一^M工件11 iiil两，P接件与第二金属工件12连接的同类冲头。这里Mi^能动和下沉 运动同时相邻产生两^tf P接件。在图8A和8B中展示了相应的双铆接件的例子。 ^0 示的例子中可见，根据本发明，例如可将较厚的钢材型材支架ll、 6.1 (第 一金属工件)M31两个相邻设置的铆接件13与金属薄 扁钢或扁铁或钢材型 材或金属板型材12、 6. 3、 6. 4 (第二金属工件)连接。
根据本发明也可用开放式的凹模生产无切割部分的铆接件13。此外，凹模的弹性支承的基板在下沉过程之后通31X件材料的径向流动在冲头下面向外挤 压并且因此形成侧凹。
除了常见的铆接的优点，也可使用无凹模铆接，无凹模铆接基于其特殊的 功能原理具有如下优点
-(接合)冲头和对顶工具(铁砧)之间的偏移不会损害连接件13的质 量。由此M^了对接合机的精确度要求。
-可以取消耗费时间的安装工作。
-降低了磨损并且提高了过程安全性，因为不再会在凹模边缘处出现喷 溅。
-针对所有的接合任务可以使用相同的铁砧。不再需要如在常见的铆接中
的在变,合任务时替换凹模。 -接合连接件13比用常见的铆接生产出的连接件更平整以及更少受影响。 -无需替换工具就能实现金属板厚的改变并且节约了宝贵的工作时间。 -无需发生费用就能改变材料组合。
画无凹模铆接提高了*工具组或者说* (接合)冲头的铆^#或者说 接合点的数量。
权利要求
1、一种制造有承载能力的钢结构连接件的方法，其中，借助于冲具(20)和对顶工具(30)通过局部变形形成铆接件(13)，所述铆接件将第一金属工件(11、6.1、6.2、7.1)与第二金属工件(12、6.3、6.4、6.5、6.6、7.2、7.3)连接，具有以下步骤-在对顶工具(30)的加工面上相叠设置和对齐第一金属工件(11、6.1、6.2、7.1)和第二金属工件(12、6.3、6.4、6.5、6.6、7.2、7.3)，-进给冲具(20)的冲头，-将冲头沉入两个相叠放置在一起的金属工件(11、12；6.1、6.3、6.4；6.2、6.5、6.6；7.1、7.2、7.3)，直至通过局部变形形成铆接件(13)，-将冲头拔出，其特征在于，在拔出冲头时使用拆卸器(40)，以便在铆接金属工件(11；6.1、6.2；7.1；12；6.3、6.4、6.5、6.6；7.2、7.3)后能够进行分离。
2、 如权禾腰求1戶腿的方法，其特征在于，戶腿方法涉及一种钢结构连接 件，其中，钢型材、钢架、钢板、型管、不糊板、铝板、铜板或钢板型材(6.1、 6.2; 7.1) l細作第一金属工件(11)，钢板、钢型材、型管、不糊板、铝板、 铜板或钢板型材(63、 6.4、 6.5、 6.6、 7.2、 7.3)被用作第二金属工件(12)。
3、 如权利要求2戶腿的方法，其特征在于，戶腿第一金属工件的厚度(tl) 大于所述第二金属工件的厚度(t2)，其中，第一金属工件的厚度(tl)，大 于等于4mm，第二金属工件的厚度(t2) i^大于等于3mm。
4、 如前述权利要求中任一项戶腿的方法，其特征在于，如jthit择冲头，使 得其圆锥形成形的过渡区域(21、 22)具有长度(L)，所述长度取决于金属工 件的总厚度(tt),即0.3tt《L《2tt，其中，长度(L)雌短于以及小于工件 的总厚度(tt)，其中长度(L)优选小于等于0.5tt。
5、 如前述权利要求中任一项戶腿的方法，^#征在于，如]tk^择冲头，使 得其直径在工件总厚度(tt)厚于8mm的情况下位于10mm至30mm或35mm 之间，其中，所M:径(D2 ),位于12mm至20mm或25nrai之间，包括25mm。
6、 如前述权利要求中任一项戶腿的方法，其特征在于，-第一金属工件(11; 6.1、 6.2; 7.1)具有第一工件厚度(tl)，第二金属工件(12;、6.3、 6.4、 6.5、 6.6; 7.2、 73)具有第二工件厚度(t2)，戶;ft&两个厚度加在一起 得出金属工件总厚度(tt)，其厚于8mm，禾口/或-所述冲头相对于旋转轴(24)旋转对称地设置且具有至少一个圆锥形成形的过 渡区域(21、 22)，其以角度(W、 Wl、 W2)在冲头的沉入方向上逐渐变细。
7、 如前述权利要求中任一项戶脱的方法，其特征在于，戶MJ斥卸器(40) 在分离前朝第一金属工件(11; 6.1、 6.2; 7.1)的表面(15)进给，并且在分离 时借助于拆卸器(40)朝金属工件(11; 6.1、 6.2; 7.1; 12; 63、 6.4、 6.5、 6.6; 7.2、 7.3)施加分离力，而在相反的方向上作用的回升力将冲头拉回，其中，所 述分离力在工件总厚度(tt)厚于8mm的情况下小于45kN。
8、 如前述权利要求中任一项戶腿的方法，其特征在于，同时4顿两个相邻 设置的同类冲头，并且在下沉以及拔出冲头后第一金属工件(11; 6.1、 6.2; 7.1) 与第二金属工件(12; 6.3、 6.4、 6.5、 6.6; 7.2、 7.3) Mil两个相邻的铆^j牛(13) 连接。
9、 一种用于由两错属工件(11; 6.1、 6.2; 7.1; 12; 6.3、 6.4、 6.5、 6.6; 7.2、 7.3)制造有承载能力的钢结构件(5; 50)的铆接工具(20)的JOT方法， 其中，金属工件(11; 6.1、 6.2; 7.1; 12; 6.3、 6.4、 6.5、 6.6; 7.2、 7.3)至少 通过一，P接件(13)相互连接，其特征在于，所述铆接工具(20)具有冲头， 冲头具有圆锥形成形的具有侧角(W、 Wl)的过渡区域(21、 22)，从而使冲 头在工件一侧的端面(23)的直径(Dl)稍小于冲头在工具一侧的端面的直径 (D2)。
10、 如权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述钢结构件(5; 50) 的第一工件(11; 6.1、 6.2; 7.1)具有第一工件厚度(tl)，戶;M钢结构件(5; 50)的第二工件(12; 6.3、 6.4、 6.5、 6.6; 7.2、 7.3)具有第二工件厚度(t2)， 其中，第一工件厚度(tl)大于第二工件厚度(12)，其中，第一工件厚度(tl) 皿大于等于4mm，第二工件厚度(t2)皿大于等于3mm，且工件总厚度(tt) 厚于8mm。
11、 如权利要求9或10的使用方法，其特征在于，第一金属工件(11)是 钢型材、钢架、钢板、型管、不鄉板、铝板、铜板或钢板型材(6.1、 6.2; 7.1)， 第二金属工件(12)是钢板、钢型材、型管、不锈钢板、铝板、铜板或钢板型 材(6.3、 6.4、 6.5、 6.6; 7.2、 7.3)。
12、 如权利要求9-u中任一项戶脱的^ffi方法，其特征在于，所述铆樹牛(13 )被设计用于承载至少40kN的拉力。
13、 一种钢结构件(5; 50)，由至少两个^M工件(11、 12; 6.1、 6.2、 6.3、 6.4、 6.5、 6.6、 7.1、 7.2、 7.3)组成，戶脱两个金属工i牛MiiS少一^fP^I牛(13) 相互连接，其特征在于，所述钢结构件(5; 50)皿按照权利要求1-8中任一 项戶腿的方法制成。
14、 如权利要求13戶腿的钢结构件(5; 50)，辦征在于，戶;f^钢结构件 (5; 50)是移动步道或自动扶梯(1)的框架(4、 5、 50)的一部分，其中，第 —金属工件(11)是框架(4、 5、 50)的纵向支架或钢架(6.1、 6.2)，第二金属 工件(12)是扁平金属板、扁铁、金属板型材或钢型材(6.3、 6.4、 6.5、 6.6)， 其借助于一个、两个、三个或多^N卯接件(13)被固定在纵向支架或钢架(6.1、 6.2)上。
15、 如权利要求13或14所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，所述钢 结构件(5; 50)具有一个或多个、即至少一个支座(51)，优选中心支座，用 于移动步道或自动扶梯(1)的框架(4、 5、 50)。
16、 如权利要求13或14所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，所述钢 结构件或金属工件(11、 12)是电梯设备的一部分。
17、 如权利要求16戶腿的钢结构件(5; 50)， ^#征在于，第一金属工件 (11)是电梯轿厢的支撑件、固定件、支承件,架件，第二金属工件(12)是 扁平金属板、扁铁、钢型材或金属板型材，其借助于一个、两个、三个或多个 铆接件03)固定^^f述支撑件、M件、固定件,架件上。
18、 如权利要求16所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，第一金属工件 (11)是电梯设备的平衡物、平衡框架或平衡篮的支撑件^架件，第二金属工 件(12)是扁平金属板、扁铁、钢型材或金属板型材，其借助于一个、两个、 三个或多，P樹牛(13)固定在支撑件自架件上。
19、 如权利要求16所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，第一金属工件(ii)是电梯设备的鄉、驱动架、驱动支架^m離架的支撑件、固定件、支承件或框架件，第二金属工件(12)是扁平金属板、扁铁、钢型材或金属板型 沐其借助于一个、两个、三个或多刊P接件(13)固定在支撑件、顿件、 固定件，架件上。
20、 如权利要求13或14所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，所述钢 结构件或金属工件(11、 12)是建筑工地吊车、隧道吊车、集装箱吊车或集装 箱码头吊车的一部分。
21、 如权利要求13或14戶，的钢结构件(5; 50)， ^f寺征在于，戶;M钢 结构件或金属工件(11、 12)是高压电线杆、高压电线设备、高压分压设备、 变电站或发电厂的一部分。
22、 如权利要求13或14所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，所述钢 结构件或金属工件(11、 12)是钢结构风力发电设备、风力发电设备或太阳能 设备的一部分。.
23、 如权利要求13或14所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，所述钢 结构件或金属工件(11、 12)是过街天桥、钢桥、桥塔、钢架桥i荅或吊桥设备 的一部分。
24、 如权利要求13或14所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，所述钢 结构件或金属工件(11、 12)是钢结构大厅天花板、钢结构圆形屋顶或钢结构 拱顶的一部分。
25、 如权利要求13或14所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，所述钢 结构件或金属工件(11、 12)是玻璃钢立面、高层建筑立面、高层建筑钢架骨 架或高层建筑钢架的一部分。
26、 如权利要求13或14所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，所述钢 结构件或金属工件(11、 12)是炼油设备、厂房设备、制糖设备或工业设备的 一部分。
27、 如权利要求13或14所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，所述钢 结构件或金属工件(11、 12)是运输设备、运输车辆、火车车厢、客车车厢、 地铁车厢、轻轨车厢或快速客车车厢的一部分。
28、 如权利要求13或14所述的钢结构件(5; 50)，皿征在于，所述钢 结构件酴属工件(11、 12)是轮胎式装舰、履带牵引车、履带 、 f产车、 叉车、单斗装ML或侧装舰的一部分。
29、 如权利要求13或14所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，戶;M钢 结构件或金属工件(11、 12)是船舶设备、船用起重机、船舶、船只、娜、 船肋连^#、钢肋^l&肋的一部分。
30、如权利要求13或14所述的钢结构件(5; 50)，其特征在于，所述钢结构件或金属工件(11、 12)是钢铠、耐磨钢铠、铠装运输机、铠装运输带、装甲车的泵或轮式装甲车的一部分。'
全文摘要
本发明涉及一种制造有承载能力的钢结构连接件的方法，其中，借助于冲具(20)和对顶工具(30)通过局部变形形成铆接件(13)，所述铆接件将第一金属工件(6.1、6.2)与第二金属工件(6.3、6.4)连接。首先在对顶工具的工作面上相叠设置和对齐第一金属工件(6.1、6.2)和第二金属工件(6.3、6.4)，然后进给冲具的冲头，将冲头沉入两个相叠放置在一起的金属工件(6.1、6.2；6.3、6.4)，直至通过局部变形形成铆接件(13)。第一金属工件(6.1、6.2)具有第一工件厚度(t1)，第二金属工件(6.3、6.4)具有第二工件厚度(t2)，其构成大于8mm的工件总厚度(tt)。所述冲头相对于旋转轴(24)旋转对称地设置且具有至少一个圆锥形成形的过渡区域(21、22)，其以角度(W、W1、W2)在冲头的沉入方向上逐渐变细。
文档编号B21D39/03GK101610860SQ200880004861
公开日2009年12月23日 申请日期2008年2月8日 优先权日2007年2月13日
发明者A·特洛杰, D·克拉姆佩尔, M·马泰塞尔, R·舒茨, T·诺瓦塞克 申请人:因温特奥股份公司