**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
18. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidmatrize (M) aus Festigkeitsgründen eine geschlossene Randpartie (V) aufweist (Fig. 18).
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Werkzeuganordnungen (116, 117) zur gleichzeitigen Anbringung mehrerer Verbindungen aufweist (Fig. 20).
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum gegenseitigen Verbinden mindestens zweier Werkstücke, von welchen mindestens eines aus einem unter Druck plastisch umformbaren Werkstoff besteht, wobei im Zusammenwirken eines Schneidstempels, einer Schneidmatrize und eines innerhalb der letzteren beweglich gelagerten Verstemmdornes im Verbindungsbereich der Werkstücke mindestens ein Schnitt angebracht, das Material im Schnittbereich aus seiner ursprünglichen Lageebene herausgedrückt und anschliessend unter Druck verformt wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem Schneidstempel, einer demselben koaxial gegenüberliegend angeordneten, mit einem Schneidmatrizenschlitten starr verbundenen Schneidmatrize und einem innerhalb der Schneidmatrize gleitend gelagerten, starr mit einem Schlitten verbundenen Verstemmdorn, wobei der Schneidmatrizenschlitten in einem Führungsgehäuse gleitend gelagert ist und eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, welche im Hinblick auf die Druckumformung eine begrenzte Relativbewegung zwischen Schneidmatrize und Verstemmdorn zulässt.
Es ist bekannt, plastisch umformbare Werkstücke, beispielsweise Stahlbleche, Aluminiumbleche oder Kombinationen von Metallblechen mit Zwischenlagen aus Kunststoff etc., mit einem praktisch dreiteiligen Werkzeugsatz zu verbinden, indem man in die zu verbindenden Werkstücke zunächst ein Schlitzmuster einschneidet, die so ausgestanzten Stege aus ihrer ursprünglichen Lageebene heraus verschiebt und anschliessend unter Druck so umformt, dass eine Art Knopfverbindung entsteht. Es handelt sich dabei um eine Kaltumformung, bei welcher das Material unter Druck zum Fliessen gebracht wird. Der Werkzeugsatz umfasst hierbei, entsprechend den erforderlichen Funktionen, einen Schneidstempel, eine mit demselben zusammenwirkende Schneidmatrize sowie einen innerhalb der Schneidmatrize beweglich gelagerten, der Druckumformung dienenden Verstemmdorn.
Die allgemeinen Vorteile dieses Schnitt-Umformverfahrens, das in Anlehnung an den englischen Ausdruck meist als Clinching bezeichnet wird, sind heute bereits unbestritten und für zahlreiche Anwendungen tritt dieses Verfahren in Konkurrenz zur klassischen Niet- und Schweissverbindung. So gibt es viele in der modernen industriellen Applikation wünschbare Materialpaarungen, beispielsweise Metall/Kunststoff, die sich weder nieten noch schweissen lassen. Im Gegensatz zu den bekannten Verbindungsmethoden verlangt das Clinchen weder Niete noch Schweiss-Zusatzmaterial und ist mit geringstem Lohnkostenanteil auch von ungelerntem Personal anwendbar.
Die zur Zeit zur Anbringung von Clinch-Verbindungen ver fügbaren bzw. bekannten Einrichtungen weisen jedoch noch schwerwiegende Nachteile auf, so dass sich das Clinching in den USA nur zögernd einführen konnte und in Europa noch in den Anfängen seiner Entwicklung steckt. Während sich die bekannten Einrichtungen nämlich zum Verbinden relativ dünnwandiger Werkstücke, beispielsweise von Stahlblechen bis 0,6 mm Wandstärke bei einer maximalen Umformkraft von ca.
50 000 N eignen, lassen sie sich bei grösseren Wandstärken bzw. Werkstückdicken nicht mehr so ausführen, dass die Verbindung die gewünschte Festigkeit aufweist, wobei die Scherfestigkeit bei der Grosszahl der Anwendungen die weitaus entscheidende Rolle spielt und die Zugfestigkeit erst an zweiter Stelle rangiert.
Im Hinblick auf das Verbinden starkwandiger Werkstücke könnte man selbstverständlich die Antriebskraft entsprechend erhöhen, doch zeigen sich dann gerade hierbei die durch den gegenwärtigen Stand der Technik gesetzten Grenzen: Bei Verwendung der bekannten Mechanismen werden die Werkzeugteile, insbesondere die Schneidmatrize, gegenüber auch nur geringfügig einseitiger Lastverteilung und dem Eindringen von Fremdkörpern (Schnittspänen) zwischen Matrize und Verstemmdorn so anfällig, dass - wie die Erfahrung gezeigt hat - schon nach geringen Produktionszahlen immer wieder mit Matrizenbrücken gerechnet werden muss. Die Schneidmatrizen sind jedoch mit höchster Präzision und aus erstklassigem Material erstellte Teile und infolgedessen ausserordentlich teuer.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Clinchverbindungen vorzuschlagen, welche die Nachteile der bekannten Verfahren und Einrichtungen beheben und insbesondere die Verbindung auch starkwandiger Werkstücke ohne das Risiko einer Werkzeugbeschädigung bei ausreichender Festigkeit der erzielten Verbindung gewährleisten. Diese Aufgabe wird gelöst durch die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Druckumformung in zwei voneinander getrennte Phasen unterteilt, um dem umzuformenden Material Zeit zu lassen, sich in seiner optimalen Lage einzubetten, bevor die endgültige Formgebung erfolgt.
Gemäss einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung umfasst die genannte elastische Abhebevorrichtung mindestens einen am Gestell der Einrichtung gelagerten Federhebel, der mit einem Ende am Schneidmatrizenschlitten und mit seinem anderen Ende an eine Feder angeschlossen ist, wobei vorzugsweise Mittel zur Einstellung der Federvorspannung vorgesehen sind.
Ferner ist zweckmässigerweise vorgesehen, dass die beiden Druckrollen und die beiden Kurvenscheiben drehstarr auf der jeweiligen, gemeinsamen Achse sitzen und mindestens eine Kurvenscheibe mit der ihr zugeordneten Druckrolle in einem ausserhalb des Rücksprungs liegenden Abschnitt des Kurvenscheibenumfangs formschlüssig verbunden ist.
Zweckmässigerweise besitzt die Kurvenscheibe an dem genannten Abschnitt ihres Umfanges mindestens eine Einkerbung, mit welcher sie am Umfang der Druckrolle aufliegt.
Ferner kann gemäss einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Schneidmatrizenschlitten gegen Ende der Abhebebewegung, welche die Schneidmatrize unter dem Einfluss der elastischen Abhebevorrichtung ausführt, auf ein elastisches Kissen auftrifft.
Nachstehend werden anhand der beiliegenden Zeichnung einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 in einer Draufsicht zwei miteinander verbundene Bleche,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie ll-ll in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie 111-111 in Fig. 1,
Fig. 4 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Einrichtung,
Fig. 5 die Einrichtung gemäss Fig. 4 mit abgenommener Platine,
Fig. 6 in grösserem Massstab in einer Seitenansicht die Verriegelungsvorrichtung,
Fig. 7 einen Vertikalschnitt gemäss der Linie VII-VII in Fig. 6,
Fig. 8 eine Seitenansicht eines Ausführungsdetails,
Fig. 9a/9b eine weitere Ansicht des Ausführungsdetails nach Fig. 8, wobei Fig. 9a aus Platzgründen nur eine Teilansicht darstellt,
Fig. 10 bis 12 vereinfachte Ansichten weiterer konstruktiver Details,
Fig. 13 das Zusammenwirken von Schneidstempel, Schneidmatrize und Verstemmdorn,
Fig. 14 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines zur Abstützung der Werkstücke dienenden Tisches einschliesslich Verriegelung,
Fig. 15a bis 15d verschiedene Arbeitsphasen der Werkzeugelemente bei Verwendung des in Fig. 14 gezeigten Tisches,
Fig. 16 eine Variante für den Antrieb der Einrichtung,
Fig. 17 eine weitere Antriebsvariante,
Fig. 18 und 19 jeweils eine Schnittdarstellung und eine Draufsicht auf zwei Ausführungsvarianten der Schneidmatrize,
Fig. 20 die Möglichkeit der Kombination mehrerer Werkzeuge,
Fig. 21 ein Diagramm, das den Verlauf der Druckumformkraft zeigt.
In den Fig. 1, 2 und 3 ist zum besseren Verständnis der Arbeits- und Funktionsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung anhand von zwei aufeinanderliegenden, miteinander zu verbindenden Blechen das Prinzip der Verbindungstechnik erläutert. Die beiden miteinander zu verbindenden Bleche, deren Oberflächen nicht sauber zu sein brauchen, sondern eine Zunderschicht, eine Lack-, Kunststoff- oder galvanische Beschichtung aufweisen können, werden aufeinander gelegt. Die miteinander zu verbindenden Werkstoffpaarungen können unterschiedlich sein, wie beispielsweise Stahl mit Aluminium, Kupfer, Messing oder Kunststoff. Die einzige Bedingung ist, dass sich wenigstens einer der Werkstoffe unter Druck plastisch verformen lässt.
Die beiden aufeinanderliegenden Bleche 1, 2 werden an der Verbindungsstelle durch einen in Richtung des Pfeiles A wirkenden Schneidstempel gegen eine entsprechende Schneidmatrize auf der anderen Seite des Bleches gedrückt, so dass, wie aus der Ansicht in Fig. 1 ersichtlich, in beiden Blechen zwei parallel zueinander verlaufende Schnitte 3 entstehen, die es ermöglichen, aus der Oberfläche des Bleches 2 das Material in Form eines kleinen Steges herauszudrücken. Sobald dieser Schneidvorgang abgeschlossen ist, bleibt der Schneidstempel in der vorgegebenen Position stehen und es wird von der Seite der Schneidmatrize der in Richtung des Pfeiles B (Fig. 3) auf die herausgedrückten Stege ein Verstemmdorn aufgesetzt, so dass mit entsprechendem Druck das Material im Bereich der beiden Stege zusammengepresst wird.
Da im Bereich der durch die Stege gebildeten Vertiefung hierbei eine höhere Flächenpressung auftritt als auf der Oberseite der Stege, wird das Stegmaterial des Bleches 1 durch plastische Verformung zu beiden Seiten des Schnittes 3 im Blech 2 herausgedrückt. Dieser verformte Materialanteil 4 wirkt daher wie ein Knopf in einem durch die Parallelschnitte 3 des Bleches gebildeten Knopfloch, so dass beide Bleche fest miteinander formschlüssig verbunden sind. Eine derartige Verbindungstechnik kann überall da angewendet werden, wo derartige Eindrückungen zulässig sind, beispielsweise im Karrosseriebau, bei der Herstellung von Luftschächten, Stahlmöbeln, Stahlschränken, Gehäusen oder dergleichen.
Das in Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel weist ein Gestell auf, das im wesentlichen aus einem C-förmigen Rahmen 6 besteht, dessen offene Seiten durch je eine Platine 7 abgedeckt sind. Die am Steg 8 des C-förmigen Rahmens 6 anliegende Kante 9 der Platinen ist mit Vorsprüngen versehen, die, wie hier dargestellt, die Form einer Verzahnung haben können und die in entsprechenden Vertiefungen am Steg eingreifen. Die Platinen 7 sind durch entsprechende Befestigungsschrauben am Rahmen 6 gehalten. Durch die Verzahnung werden alle in der Ebene der Platinenflächen in diese eingeleiteten Kräfte, insbesondere vertikal nach oben bzw. nach unten wirkenden Kräfte, unmittelbar in den Steg 8 eingeleitet, so dass eine Aufweitung der freien Schenkel des C-förmigen Rahmens vermieden ist.
Auf der Platine ist ein doppelarmiger Federhebel mit seinem Drehgelenk 12 gelagert. Dieser Federhebel 11 ist mit seinem einen freien Ende über eine Rolle 13 in einem Langloch 14 eines Schlittens 15 gelager, der in Richtung des Pfeiles 16 zwischen den Platinen geführt ist. Zweckmässigerweise sind zwei parallele Hebel auf jeder Seite des Gestells der Vorrichtung vorgesehen.
Die beiden Hebel 11 sind an ihrem anderen Ende mit einer schwenkbaren Hülse 17 versehen, in der eine Stange 18 gleitbar gehalten ist. Die Stange 18 ist an ihrem oberen Ende mit einem Gewinde versehen und über eine weitere Schwenkhülse 19 in einem entsprechenden Ansatz 20 am Rahmen 6 gehalten. Unterhalb der Schwenkhülse 19 ist die Stange 18 mit einem Drucktel ler 21 versehen, gegen den sich eine Schraubendruckfeder 22 abstützt. Der Druckteller 21 ist hierbei einteilig mit einer Mutter 21a erstellt, welche auf das Gewindeteil der Stange 18 aufgeschraubt ist. Mit Hilfe des Gewindeansatzes lässt sich auf diese Weise die zwischen der Gelenkhülse 17, die ebenfalls mit einem entsprechenden Druckteller 23 versehen ist, und dem Drucktel ler 21 eingespannte Feder 22 variieren.
Bei einer nach unten gerichteten Bewegung des Schlittens 15, d.h. beim Arbeitshub, wird die Feder 22 zusammengedrückt, so dass nach Freigabe des Schlittens durch eine noch zu beschreibende Verriegelungsvorrichtung der Schlitten 15 selbsttätig nach oben geführt wird.
In Fig. 5 ist bei abgenommener Platine der Antriebsmechanismus der Vorrichtung zu erkennen. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Hydraulikzylinder 24, der auf der Oberseite des C-förmigen Rahmens 6 befestigt ist und dessen Kolbenstange 25 durch eine entsprechende Ausnehmung im Rahmen 6 hindurchgeführt ist. Das freie Ende der Kolbenstange 25 ist mit einem Klotz 26 versehen, der ein Langloch 27 aufweist, das unter 90 zur Achse der Kolbenstange 25 ausgerichtet ist.
Im Langloch 27 ist über eine Rolle 28 das freie Ende eines Doppelhebels 29 geführt, der auf einem Stössel 30 schwenkbar gelagert ist. Der Stössel 30 ist im Schlitten 15 verschiebbar gelagert. Das andere Ende des Doppelhebels 29 ist in der Art eines Kniehebeltriebes über einen Schwenkhebel 31 und einen Bolzen 32, der an den Platinen befestigt ist, am Gestell angelenkt. Die über die Kolbenstange 25 bei einer Abwärtsbewegung auf den Doppelhebel 29 wirkende Kraft wird somit über seine Anlenkung 33 entsprechend der durch die Hebelübersetzung bewirkten Verstärkung auf den Stössel 30 aufgebracht.
Der Stössel 30, welcher seiner Funktion entsprechend nachstehend als Schlitten des Druckumformstempels bezeichnet wird, ist an seinem unteren Ende mit einem Verstemmdorn 34 versehen, der in einer mit dem Schlitten 15 verbundenen Schneidmatrize 35 geführt ist. Durch eine noch zu beschreibende Verriegelungsvorrichtung sind Verstemmdorn 34 und Schneidmatrize 35 so zueinander gehalten, dass zu Beginn der Bewegung die Schneidkante 36 der Schneidmatrize 35 den Verstemmdorn 34 überragt, so dass der am unteren Ende des Gestells ortsfest angeordnete Schneidstempel 37 in die Schneidmatrize eintauchen kann, so dass die anhand von Fig. 1, 2 und 3 beschriebenen Schnitte in die dazwischen liegenden, hier nicht dargestellten Bleche eingebracht werden können.
Sobald die erforderliche Schnittiefe erreicht ist, wird die Verriegelungsvorrichtung gelöst und unter dem Einfluss der in Fig. 4 dargestellten Feder 22 wird der Schlitten 15 zurückgezogen, so dass nunmehr der Verstemmdorn 34 die Schnittkante 36 überragt und im Verlauf der weiteren Bewegung der Verstemmdorn 34 gegen den nunmehr als Amboss wirkenden Schneidstempel 37 gepresst wird und die gewünschte Materialverformung bewirkt wird.
Von besonderer Bedeutung ist es im Hinblick auf die Erzielung einwandfreier Clinch-Verbindungen bei optimaler Lebensdauer der Werkzeuge und der mit diesen verbundenen mechanischen Organe, dass der innerhalb der Schneidmatrize 35 gelagerte Verstemmdorn 34 während der gesamten Relativbewegung zwischen Schneidmatrize und Verstemmdorn im Profil F (Fig.
5) der Schneidmatrize präzis geführt ist.
Anhand von Fig. 6 und 7 wird die Anlenkung des Doppelhebels 29 am Stössel 30 sowie die Anlenkung der Federhebel 11 am Schlitten 15 und die Ausbildung der Verriegelungsvorrichtung näher erläutert. Wie aus der Schnittdarstellung gemäss Fig. 6 ersichtlich, ist der Schlitten 30 an seinem oberen Ende gabelförmig ausgebildet. In der Gabel ist über einen Bolzen 38 der Doppelhebel 29 gelagert, der mit seinem freien Ende in dem entsprechend gabelförmig ausgebildeten Ende des Schwenkhebels 31 angelenkt ist. Unterhalb der Gabelung weist der Schlitten 30 des Verstemmdorns eine schlitzförmige Ausnehmung 39 auf, durch die ein Bolzen 40 hindurchgeführt ist, der im Schlitten 15 gelagert ist. Auf dem Bolzen 39 ist zu beiden Seiten des Stössels 30 eine Druckrolle 41 gelagert, die sich gegen Kurvenscheiben 42 abstützen, die auf dem Gelenkbolzen 38 frei drehbar gelagert sind.
Auf der Aussenseite ist der Schlitten 15 an seinem oberen Ende etwa in Höhe des Bolzens 38 im Schlitten 30 zu beiden Seiten mit Langlöchern 14 versehen, die sich unter 90 zur Bewegungsachse des Schlittens 15 erstrecken und in die Gelenkbolzen 13 eingreifen, die mit den Federhebeln 11 verbunden sind. Hierdurch ist gewährleistet, dass in jeder Stellung des Federhebels 11 die Kräfte ausschliesslich in Richtung der Bewegungsachse des Schlittens 15 übertragen werden.
In Fig. 7 ist entsprechend der Schnittlinie in Fig. 6 eine Aufsicht auf die durch Druckrolle 41 und Kurvenscheibe 42 gebildete Verriegelungsvorrichtung zu sehen. Die Kurvenscheibe 42 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Kreisscheibe dargestellt, die an seiner Seite ihres Umfangs einen Rücksprung 44 in Form eines Kreisausschnittes aufweist, der in seinem Durchmesser dem Durchmesser der Druckrolle 41 entspricht. An einer Seite des Umfanges ist die Kurvenscheibe mit einem Mitnehmerfinger 45 versehen. Dem Mitnehmerfinger 45 ist eine am Doppelhebel 29 gelagerte, als Anschlag dienende Stellschraube 46 zugeordnet. Bei einer Schwenkbewegung des Doppelhebels 29 in Richtung des Pfeiles 47 wird die auf den Stössel 30 wirkende Kraft über die Kurvenscheibe 42 und die Druckrolle 41 auf den Schlitten 15 übertragen.
Entsprechend der Einstellung der Schraube 46 kommt diese im Verlaufe der Schwenkbewegung am Mitnehmerfinger 45 der Kurvenscheibe 42 zur Anlage, so dass diese gegenüber der Druckrolle 41 ebenfalls in Richtung des Pfeiles 47 gedreht wird. Entsprechend der durch die Stellschraube 46 vorgegebenen Einstellung gelangt nach einem bestimmten Schwenkweg unter dem Einfluss der dem Arbeitshub entgegen wirkenden Kraft der Feder 22 die Druckrolle 41 in den Rücksprung 44, so dass der Schlitten 15 um das durch den Rücksprung 44 vorgegebene Mass gegenüber dem Schlitten 30 zurückgezogen wird und somit die Spitze des Verstemmdorns 34 freigegeben wird.
Um nun für den nächsten Arbeitsgang den Verstemmdorn 34 wieder hinter die Schneidkante 36 der Schneidmatrize 35 zurückziehen zu können, ist am Doppelhebel 29 ferner ein fester Anschlag 48 angeordnet, dem ein Rückholfinger 49 an der Kurvenscheibe zugeordnet ist. Sobald der Doppelhebel 29 in Gegenrichtung zum Pfeil 47 bewegt wird, wird durch den Anschlag 48 über den Rückholfinger 49 die Kurvenscheibe 42 wieder in die in Fig. 7 dargestellte Ausgangsposition zurückbewegt.
Von entscheidender Bedeutung für die Lebensdauer der Schneidmatrize ist es hierbei, dass dieselbe vor Einleitung der Druckumformung, d.h. vor dem Zeitpunkt to im Diagramm, mindestens 0,4 mm von der ihr zugewandten Werkstückfläche abgehoben ist und dass dieser Abhebevorgang in anbetracht der am Werkstück auftretenden Haftkräfte und der relativ hohen Arbeitsfrequenz mit einer Kraft erfolgt, welche die Rückstellkraft einer üblichen Rückzugsfeder in extremen Ausmasse übersteigt. Der erwähnte Mindestabstand von 0,4 mm ist über die Verstellung der Feder 22 regelbar und kann somit dem jeweils umzuformenden Werkstoff angepasst werden.
In den Fig. 4 und 5 ist gezeigt, wie einerseits die Umformkraft vom Hydraulikzylinder 24 aus über eine Hebelübersetzung 29, andererseits auch die Abhebekraft A von der Feder 22 aus über eine Hebelübersetzung 11 entsprechend verstärkt werden. Die Abhebekraft A muss nun mindestens 1 1%, vorzugsweise aber 2 bis 5% der in der Umformphase maximal aufzubringenden Umformkraft U betragen. Beträgt diese maximale Umformkraft U somit etwa 70 000 N und nimmt man für den Hebel 11 ein Übersetzungsverhältnis von etwa 1:2 an, so muss die Feder 22 so bemessen sein, dass die am Ende des Hebels 11 (Fig. 4) angreifende Abhebekraft mindestens zweimal 1 < o von 70 000 N = 1 400 N, vorzugsweise aber eher 2 000 bis 3 000 N beträgt.
In der Ruhestellung der Feder 22 beträgt deren Vorspannung dementsprechend etwa 0,3% von Umax, d.h. etwa 210 N.
In diesem Zusammenhang sei auch auf das Diagramm gemäss Fig. 21 verwiesen, das später noch eingehend beschrieben wird.
Der Zusammenhang zwischen der Grösse der Abhebekraft und der Lebensdauer der Schneidmatrize war bisher bei der Auslegung der Einrichtung nicht erkannt und dementsprechend auch nicht berücksichtigt worden, was zu den bekannten Beschädigungen der Schneidmatrizen führte.
Der schlagartige Rücksprung der Schneidmatrize dient somit einerseits dazu, die Frontfläche der Schneidmatrize nach dem Schneid- und Verlagerungsvorgang raschmöglichst vom Werkstück zu entfernen, um Druckeinwirkungen auf die Schneidmatrize vom Werkstück her zu vermeiden. Ausserdem hat dieser Rücksprung aber noch einen weiteren Zweck: Beim Schneidvorgang kann es vorkommen, dass sich durch die zwischen Schneidstempel und Schneidmatrize auftretende Scherwirkung feine Späne bzw. Partikel bilden, welche im ungünstigsten Fall zwischen das Werkstück und die Stirnfläche der Schneidmatrize gelangen. Ist somit die Matrize beim Aufbringen der Druckumformkraft noch nicht genügend weit vom Werkstück abgehoben, dann kommt es erfahrungsgemäss ebenfalls zu Matrizenbeschädigungen.
Diese werden durch die Anordnung der überdimensionierten, ausserhalb des Federgehäuses angeordneten Feder mit Sicherheit vermieden.
Wie Fig. 4 ferner zeigt, ist am Gewindeteil der Stange 18, oberhalb des Ansatzes 20, eine weitere Stellmutter 38 vorgesehen, welche mit einer unterhalb des Ansatzes 20 angeordneten zweiten Stellmutter 39 zusammenwirkt. Durch entsprechende Verdrehung beider Stellmuttern 38/39 auf dem Gewindeteil der Stange 18 lässt sich die Stange gegenüber dem Ansatz 20 verschieben, womit der Arbeitshub des Werkzeuges der jeweiligen Werkstückdicke angepasst werden kann.
Die Fig. 8 sowie 9a und 9b veranschaulichen im Detail eine weitere Ausführungsform, an welcher insbesondere auf das gegenseitige Zusammenwirken von Schneidmatrize und Verstemmdorn ersichtlich ist. Die Matrizenrücksprungfeder 22 ist hier der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Die in Fig. 6 und 7 eingeführten Bezugszahlen sind, insofern sich nichts wesentliches an den betreffenden Teilen geändert hat, beibehalten worden.
Fig. 9a zeigt das Werkzeug vor und Fig. 9b zeigt dasselbe nach Anbringung der Clinch-Verbindung.
Gemäss den Fig. 8, 9a und 9b ist die Schneidmatrize 35 mit einem Schlitten 35a, der Verstemmdorn 34 mit einem Schlitten 34a jeweils starr verbunden. Der der Schneidmatrize 35 zugeordnete Schlitten 35a ist über die Druckrollen 41 und Kurvenscheiben 42 mit dem Antriebsgestänge 52 so verbunden, dass bei Betätigung des Schwenkhebels 31 beide Schlitten 34a/35a innerhalb des Führungsgehäuses 50 abwärts bewegt werden.
Sobald nun unter dem Einfluss der Winkelbewegung des Schwenkhebels 31 die Druckrollen 41 unter den Rücksprung 44 der Kurvenscheiben 42 geraten, tritt die Abhebefeder 22 in Funktion und reisst den Schlitten 35a der Schneidmatrize 35 ruckartig nach oben, während der Schlitten 34a des Verstemmdornes 37 seine Abwärtsbewegung fortsetzt und die erforderliche Druckumformung bewirkt.
Von besonderer Bedeutung ist nun im Hinblick auf die exakte Abstimmung der einzelnen Antriebsphasen, dass die beiden Kurvenscheiben 42 auf ihrer gemeinsamen Achse 38 drehstarr befestigt sind, was beispielsweise mittels achtkantiger Ausbildung der Achsabschnitte 38a erfolgen kann. Nur dadurch wird mit Sicherheit gewährleistet, dass die beiden Kurvenscheiben 42 im entscheidenden Moment die gleiche Winkellage haben, womit einseitige Belastungen, die zu Matrizenbrüchen führen, vermieden werden können. Auch die Druckrollen 41 sind vorzugsweise drehstarr auf ihrer Achse 40 befestigt.
Um ferner ein einwandfreies Zusammenwirken von Kurvenscheiben 42 und Druckrollen 41 zu erreichen, werden die beiden vorzugsweise formschlüssig miteinander gekoppelt. Wie die Erfahrung zeigt, genügt es, an der Umfangsfläche der beiden Kurvenscheiben eine zahnlückenförmige Einkerbung E (Fig. 8 und 10) anzubringen, die kurz vor Erreichen des Rücksprunges 44 auf dem Umfang der benachbarten Druckrolle abrollt. Auch könnte die Kurvenscheibe einen Zahn und die Druckrolle eine komplette Umfangsverzahnung aufweisen.
Um die mechanische Beanspruchung des Werkzeuges bei dem sogenannten Rücksprung zu verringern und insbesondere die verschiedenen Gelenkverbindungen vor den auftretenden Stössen zu schützen, wird zwischen den beiden Schlitten 35a und 34a ein elastisches Kissen 51 (Fig. 8 und 9) angeordnet. Bei der Abhebebewegung der Schneidmatrize 35 trifft deren Schlitten 35a auf das Kissen 51, das sich verformt und bei entsprechender Materialwahl (Polymer) einen äusserst günstigen Einfluss auf die Lebensdauer des Werkzeuges, der Programmscheiben, Druckrollen und der dazugehörigen Achsen hat. Das Kissen 51 kann selbstverständlich entweder an einer nach oben gerichteten Fläche des Schneidmatrizenschlittens 35a oder an der entsprechenden Gegenfläche des Schlittens 34a oder an beiden angeordnet sein.
Der Clinch-Vorgang umfasst, wie bereits beschrieben wurde, eine Schneidphase, an welche sich eine Verlagerung der eingeschnittenen Stege anschliesst, worauf die Druckumformung erfolgt. Wie nun die Erfahrung gezeigt hat, braucht das Material der Werkstücke - insbesondere bei Stahlblech grösserer Dicke - im Rahmen der Verlagerungs- und Druckumformphase ein Minimum an Zeit, um sich innerhalb des verfügbaren Raumes einzubetten . Um dieser Forderung zu genügen, wird beispielsweise nach Fig. 11 im Bewegungsbereich des insgesamt mit 52 bezeichneten Hauptantriebes ein Keil 53 angeordnet, der zwischen zwei Anschlägen 54 und 55 auf einer Auflage 56 verschiebbar gelagert und mit einem Zylinder-Kolbenaggregat 57 gekoppelt ist.
Der durch eine Stange 58 mit dem Kolben 59 verbundene Keil 53 ist so gesteuert, dass er die Abwärtsbewegung des Antriebs 52 während der Druckumformung kurzzeitig unterbricht bzw. abbremst und anschliessend rasch zurückgezogen wird, worauf die Druckumformung - Ausbildung des Knopfes - zu Ende geführt wird. Der Antrieb 52 kann zu diesem Zwecke mittels eines Verlängerungsteiles 52a nach unten verlängert werden, wobei das Verlängerungsteil 52a im Hinblick auf die erforderliche Feineinstellung mit einer an sich bekannten Vorrichtung zur Höhenverstellung versehen ist. Der Anschlag 55 ist verstellbar.
Die gleiche Funktion kann unter Verwendung der in Fig. 12 schematisch gezeigten Vorrichtung erzielt werden. Hier ist parallel zum Hauptantrieb 52 ein Verstellkolben 60 vorgesehen, der eine gesteuerte Vertikalbewegung (Pfeil) ausführen kann und an seiner Aussenseite zu einer Zahnstange 60a geformt ist.
Mit dieser Zahnstange 60a kämmt ein Ritzel 61, das über eine Koppel 62 mit dem Endabschnitt des Schwinghebels 31 verbunden und auf seiner Achse 61a exzentrisch gelagert (Exzentrizität e) ist. Der Schwinghebel 31 ist hierbei vorzugsweise als praktisch gabelförmiger Doppelhebel ausgebildet. Die Bewegungen des Hauptantriebes 52 und des Steuerkolbens 60 sind auch hier so aufeinander abgestimmt, dass der Vorgang der Druckumformung kurz unterbrochen bzw. abgebremst wird, damit sich das umzuformende Material lagegerecht einbetten kann.
Fig. 13 veranschaulicht die einzelnen Arbeitsphasen des gesteuerten Werkzeuges. Diese mit a bis e bezeichneten Phasen lassen sich folgendermassen kennzeichnen:
Phase a Schneidmatrize 35 und Verstemmdorn 34 nähern sich gemeinsam dem stationären Schneidstempel 37;
Phase b in den übereinanderliegenden, zu verbindenden Werkstücken werden im Zusammenwirken von Schneidmatrize 35 und Schneidstempel 37 die Schnitte angebracht;
Phase c unmittelbar nach Beendigung der Schneidphase b wird die Schneidmatrize 35 mit grosser Kraft ruckartig vom Werkstück abgehoben (Pfeil);
Phase d unter dem Einfluss des Verstemmdorns 34, dem der Schneidstempel 37 als Amboss dient, wird die Druckumformung eingeleitet, nach Erreichen eines gewissen Umformgrades jedoch unterbrochen bzw. abgebremst. Der Winkel des schematisch angedeuteten Kniehebeltriebes K (vergl.
Fig. 4 und 5) ist bereits sehr flach und ist so gewählt, dass er bei der Unterbrechung der Druckumformung noch eine zusätzliche Abwärtsbewegung des Verstemmdornes 34 von etwa 0,5 mm zulässt.
Phase e nach der kurzzeitigen Unterbrechung, die das Einbetten der ausgestanzten Stege gestattet, wird die Druckumformung zu Ende geführt. Der Kniehebeltrieb K hat seine Nullage durchschritten und das Kniegelenk ist bereits geringfügig nach der anderen Seite ausgeschwenkt, was bereits eine Druckentlastung der Umformstelle bedeutet.
Dieser Vorgang der Unterbrechung bzw. Abbremsung der Druckumformung lässt sich aus dem Diagramm gemäss Fig. 21 entnehmen, das den Verlauf der am Werkstück W angreifenden Druckumformkraft in Abhängigkeit von der Zeit darstellt.
Nimmt man an, dass die Druckumformkraft zum Zeitpunkt to den Wert Null hat, so steigt diese zunächst bis zum Zeitpunkt t, an und wird hier, beispielsweise durch die Keilvorrichtung gemäss Fig. 11, kurzzeitig unterbrochen, um zum Zeitpunkt t2, zu welchem der Keil zurückgezogen wird, wieder anzusteigen und anschliessend ihren Höchstwert Umax zu erreichen. Die in Fig.
21 dargestellte, voll ausgezeichnete Kurve K zeigt somit die bei der Druckumformung vom Druckumformstempel 34 (Fig. 13) aufgebrachte Kraft P. Während diese Kraft P normalerweise den gestrichelten Verlauf nehmen würde, wird der Druckumvorgang durch das erfindungsgemässe Verfahren bei etwa 50 000 N unterbrochen und erst nach Ablauf der Zeit t fortgeführt. Die Zeit t, welche als Einbettungszeit bezeichnet werden kann, gestattet es dem bereits teilweise umgeformten Material, die optimale Lage einzunehmen, in welcher dann die endgültige Umformung - im Beispiel bei 70 000 N - erfolgt. Versuche haben ergeben, dass sich dank diesem Verfahren auch Werkstücke (z.B. Stahlbleche) erheblicher Dicke optimal verbinden lassen, so dass sich die Clinch-Verbindung gegenüber bisher bekannten Verfahren durch grössere Festigkeit bei grösserer Matrizen-Lebensdauer auszeichnet.
Im Hinblick auf die Abstützung der Werkstücke beim Schneiden, Verlagern und Druckumformen sowie zum anschliessenden Auswerfen derselben wird gemäss den Fig. 14 sowie 15a bis 15d ein Werkstücktisch 63 vorgesehen, der den stationären Schneidstempel 37 allseitig umgibt und auf dem die zu verbindenden Werkstücke W aufliegen. Die Schwierigkeit der Anordnung eines solchen Tisches liegt im vorliegenden Zusammenhang darin, dass derselbe nur in bestimmten Phasen, die relativ rasch aufeinanderfolgen, verriegelt sein darf. Gemäss Fig.
14 wird dieses Problem dadurch gelöst, dass der Tisch 63 über Gleitstangen 64 mit einer Führungsplatte 65 verbunden ist, die über eine Rolle 66 und einen zweiarmigen Hebel 67 mit einer Verriegelungsplatte 68 in Verbindung steht. Die Verriegelungsplatte 68 ist auf einer Gleitstange 69 angeordnet, die in einem Gehäuse 70 gleitend geführt ist und an ihrem unteren Ende mit einer Rolle 71 auf dem Hebel 67 aufliegt. Eine Druckfeder 72 trachtet danach, die Gleitstange 69 über deren Schulter 69a nach unten zu drücken.
Im Bewegungsbereich der Verriegelungsplatte 68 befindet sich ferner ein Arretierhebel 73, der um eine Achse 74 schwenkbar gelagert ist und dessen unterer Hebelarm sowohl mit einem hydraulischen Kolbenaggregat 75 als auch mit einer Rückzugfeder 76 gekoppelt ist.
Diese Vorrichtung arbeitet folgendermassen: Der hydraulisch beaufschlagte Kolben 75 ist so gesteuert, dass er den Hebel 73 in seiner durch die Zugfeder 76 bewirkten Verriegelungsstellung belässt, bis die Druckumformung abgeschlossen ist. Anschliessend wird der Hebel durch Betätigung des Kolbens 75 verschwenkt, die Verriegelungsplatte 68 freigegeben und dadurch der Tisch 63 unter dem Einfluss der Feder 72 nach oben bewegt, so dass die miteinander verbundenen Werkstücke, die zum Teil noch fest mit dem Schneidstempel verbunden sind, sauber von demselben abgelöst und nach oben ausgeschoben werden.
Die Fig. 15a bis 15d veranschaulichen die einzelnen Phasen dieses Vorganges:
Fig. 15a Schneidmatrize 35 und Verstemmdorn 34 bewegen sich auf den ortsfesten Schneidstempel 37 zu;
Fig. 15b an den Werkstücken werden die Schnitte angebracht und die so ausgestanzten Stege verlagert, wobei der Tisch der Verlagerungsbewegung nach unten entgegen der Rückstellkraft der Feder 72 folgt;
Fig. 15c der Tisch 63 ist über den Hebel 73 verriegelt. Es erfolgt die Umformung, während welcher die Werkstücke durch den Tisch allseitig abgestützt sind, so dass keine unerwünschten Deformationen auftreten können;
Fig. 15d der Tisch wird über das hydraulische Aggregat 75 entriegelt und wirft die Werkstücke unter dem Einfluss der Feder 72 aus.
Der anhand von Fig. 4 bis 7 beschriebene Antrieb der einzelnen Werkzeugteile könnte selbstverständlich auch so erfolgen, dass die Schneidmatrize ortsfest angeordnet wäre, während die Bewegungen des koaxial gegenüber angeordneten Schneidstempels und des verschiebbar innerhalb der Schneidmatrize gelagerten Verstemmdornes aufeinander abgestimmt sein müssen.
Jeweils ein Werkzeugelement wäre bei dieser Antriebsart stationär, wobei dieses Element gemäss Fig. 4 bis 7 der Schneidstempel, bei der Bewegungsumkehr die Schneidmatrize ist.
Im Hinblick auf die Verbindung spezieller Materialien und Wandstärken kann es jedoch wünschenswert, in manchen Fällen sogar erforderlich sein, alle drei beteiligten Werkzeugele mente - d.h. Schneidmatrize, Verstemmdorn und Schneidstempel - exakt in zeitlicher Abstimmung zu steuern. Eine solche Möglichkeit ist schematisch, d.h. unter Verzicht auf unwesentliche, konstruktive Einzelheiten, in Fig. 16 dargestellt.
Eine Schneidmatrize 77 ist mit einem Schlitten 77a starr verbunden und über Wälzlager 78 in einem Führungsgehäuse 79 vertikal verschiebbar gelagert. Der Schneidmatrizenschlitten 77a ist am oberen Endabschnitt gelenkig mit einem Hebel 80 verbunden, welcher am einen Ende um ein Gelenk 81 drehbar ist, am anderen Ende eine Rolle 82 trägt. Letztere wird durch eine Zugfeder 83 in ständigem Kontakt mit dem Umfang einer Kurvenscheibe 84 gehalten.
In ähnlicher Weise ist der innerhalb des Schneidmatrizenschlittens 77a verschiebbar gelagerte Schlitten 85a des Verstemmdornes 85 über Wälzlager 86 innerhalb des Schneidmatrizenschlittens 77a vertikal verschiebbar gelagert und gelenkig mit einem Hebel 87 verbunden, welcher ebenfalls mit Gelenk 88, Rolle 89, Kurvenscheibe 90 und Zugfeder 91 in Wirkungsverbindung steht. Das mit 92 bezeichnete Gelenk des Hebels 87 kann ein einfaches Drehgelenk sein, während zur Durchführung der die Verlängerung des Schlittens 85a bildenden Stange durch den Hebel 80 ein Langloch 93 vorgesehen sein kann. Der obere, mit 77b bezeichnete Endabschnitt des Schlittens 85a ist mit dem Hebel 80 über ein nicht dargestelltes Gelenk verbunden, das eine Drehbewegung des Hebels 80 um dessen Gelenkpunkt 81 unter Berücksichtigung der vertikalen Verschiebebewegung des Schlittens 77a zulässt.
Koaxial zu den oberen Werkzeugelementen 77 und 85 ist ein Schneidstempel 94 angeordnet, der mit einem Schlitten 94a starr verbunden und über ein Wälzlager 95 im Führungsgehäuse 79 gleitend gelagert ist. Auch hier ist der Schlitten 94a über ein Gelenk 96 mit einem Hebel 97 gekoppelt, der um ein Gelenk 98 in einer Vertikalebene schwenkbar ist und dessen Rolle 99 über eine Zugfeder 101 in Kontakt mit einer Kurvenscheibe 100 gehalten wird.
Die Kurvenscheiben 84, 90 und 100 sind von einer zentralen Steuerstation aus so gesteuert, dass sich zwischen den drei Werkzeugelementen der folgende Bewegungsablauf ergibt:
1) Schneidmatrize 77, Verstemmdorn 85 und Schneidstempel 94 werden praktisch zusammen gegen das mit W bezeichnete Werkstück bewegt, um den Schnitt anzubringen und die ausgestanzten Stege zu verlagern.
2) Die Schneidmatrize 77 zieht sich zurück, während der Schneidstempel 94 in Kontakt mit der Unterseite der Clinchverbindung bleibt.
3) Unmittelbar nach dem Abheben der Schneidmatrize 77 vom Werkstück, frühestens aber, nachdem sich die Unterkante der Schneidmatrize 0,4 mm über dem Werkstück befindet, trifft der Verstemmdorn 85 auf die Clinchverbindung auf und vollzieht das gleichzeitige Druckumformen und Einbetten des Clinch- Knopfes . Durch geeignete Formgebung der Kurvenscheibe 90 kann die Druckumformung, wie bereits beschrieben, wiederum in zwei Phasen unterteilt sein, um damit die zum lagegerechten Einbetten des Materials erforderliche Zeit aufzubringen.
4) Damit sind die Werkstücke miteinander verbunden. Der Verstemmdorn 85 und der Schneidstempel 95 werden zurückgezogen, wobei in anbetracht der Beweglichkeit dieser beiden Werkzeugelemente keinerlei Schwierigkeiten beim Abheben vom Werkstück, bzw. beim Abstreifen desselben entstehen.
Diese Variante hat den Vorteil, dass sich im Betrieb der Einrichtung der Übergang von einer Werkstückdicke zur anderen durch blosses Auswechseln der Kurvenscheiben 84/90/100 erzielen lässt.
Eine Variante zu dem zuletzt beschriebenen Antriebssystem zeigt schematisch Fig. 17, wobei die oberhalb des Werkstückes beschriebene Situation unverändert bleibt und daher auch die gleichen Bezugszahlen verwendet wurden.
Gemäss Fig. 17 ist jedoch im Arbeitsbereich des Schneidstempels 94 ein Tisch 102 angeordnet, der hier wiederum die Doppelfunktion der Werkstück-Abstützung und des Abstreifers ausübt. Zur gesteuerten Betätigung dieses Tisches 102 ist derselbe mittels einer Gleithülse 103, die über Wälzlager 104 zwischen Schneidstempelschlitten 94a und Führungsgehäuse 79 gleitend gelagert ist, mit einem Hebel 105 verbunden, der über eine Kurvenscheibe 107, eine Rolle 108, eine Rückzugsfeder 109 und ein Gelenk 110 betätigt wird.
Durch geeignete Formgebung der Kurvenscheibe 107 ist die Bewegungscharakteristik des Tisches 102 so gesteuert, dass derselbe - der Verlagerungsbewegung des Werkstückes W beim Schneiden folgt, - während der Druckumformung starr abgestützt bzw.
verriegelt ist und - sofort nach der Druckumformung eine Auswerf- bzw.
Abstreifbewegung ausführt.
Eine der Hauptaufgaben der vorliegenden Erfindung liegt, wie bereits erwähnt, in der Vermeidung der Schneidmatrizenbrüche, welche bisher bei der Bearbeitung starkwandiger Materialien sehr gehäuft auftraten. Eine wichtige Zusatzmassgabe, welche die beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung unterstützen kann, zeigen die Fig. 18 und 19, welche Schnitte bzw. Ansichten der Schneidmatrize sind.
Die in Fig. 18 ganz allgemein mit M bezeichnete Schneidmatrize weist einen Matrizenkörper 112 auf, der einen Einspannflansch 113 besitzt und in welchem das auszuschneidende Profil 114, im vorliegenden Falle die bekannte Kreuzform, eingearbeitet ist. Um nun eine grössere Festigkeit der Schneidmatrize M zu erzielen, ist das Stanzprofil 114 nicht - wie üblich - bis zum peripherischen Rand R des Matrizenkörpers geführt, sondern auf einen maximalen Durchmesser D beschränkt, so dass noch ein Verstärkungssteg V verbleibt.
In ähnlicher Weise ist die Matrize M' gemäss Fig. 19 ausgebildet, deren langlochförmiges Stanzprofil 115 im Matrizenkörper 112' nur bis zu einem Verstärkungssteg V' geführt und somit auf einen maximalen Durchmesser D' begrenzt ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der beschriebenen Einrichtung zeigt Fig. 20. Hier sind zwei Werkzeuganordnungen 116 und 117 in einem gemeinsamen Führungsgehäuse 118/119 zusammengefasst und auch mit einem gemeinsamen Antrieb gekoppelt. Im industriellen Einsatz der erfindungsgemässen Einrichtung lassen sich beliebig viele solcher Werkzeugsätze in Reihe und/oder parallel anordnen.
Anstelle der Feder 22 liessen sich auch andere, mit einer Vorspannung versehene Abhebevorrichtungen einsetzen, z.B.
ein funktionsabhängig gesteuerter Hydraulikzylinder.
Durch Abrundung (Bombierung) der aktiven Matrizenfläche kann erreicht werden, dass der Clinch, d.h. die Verbindungsstelle, quer zur Blechebene versetzt wird; auf diese Weise lässt sich der Clinch beispielsweise so versenken, dass dessen Oberkante mit der oberen Blechebene fluchtet, was von Vorteil sein kann, wenn beispielsweise auf die verbundenen Bleche eine Platte satt aufgesetzt werden soll.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
18. Device according to claim 3, characterized in that the cutting die (M) has a closed edge portion (V) for strength reasons (Fig. 18).
19. Device according to one of claims 3 to 18, characterized in that it has a plurality of tool arrangements (116, 117) for the simultaneous attachment of several connections (Fig. 20).
The present invention relates to a method for the mutual connection of at least two workpieces, at least one of which consists of a material that can be plastically deformed under pressure, wherein at least one cut is made in the connection area of the workpieces in the interaction of a cutting punch, a cutting die and a caulking mandrel movably mounted within the latter , the material in the cutting area is pushed out of its original position level and then deformed under pressure.
Furthermore, the invention relates to a device for carrying out this method, with a cutting punch, a coaxially arranged opposite to it, a cutting die rigidly connected to a cutting die carriage and a caulking mandrel mounted inside the cutting die, rigidly connected to a carriage, the cutting die slide being slidably mounted in a guide housing is and a control device is provided which allows a limited relative movement between the cutting die and caulking mandrel with regard to the pressure forming.
It is known to connect plastically formable workpieces, for example steel sheets, aluminum sheets or combinations of metal sheets with intermediate layers of plastic, etc., with a practical three-part tool set by first cutting a slot pattern into the workpieces to be connected, the webs thus punched out from their original Position layer shifted out and then reshaped under pressure so that a kind of button connection is created. It is a cold forming process in which the material is made to flow under pressure. The tool set here comprises, in accordance with the required functions, a cutting punch, a cutting die interacting with the same and a caulking mandrel movably mounted within the cutting die and used for pressure conversion.
The general advantages of this cut-forming process, which is usually referred to as clinching based on the English expression, are already undisputed today and for many applications, this process competes with the classic riveted and welded connection. There are many material combinations that are desirable in modern industrial applications, such as metal / plastic, that cannot be riveted or welded. In contrast to the known joining methods, clinching does not require rivets or additional welding material and can also be used by unskilled personnel with the lowest percentage of labor costs.
However, the facilities currently available or known for attaching clinch connections still have serious disadvantages, so that clinching in the USA could only be introduced slowly and is still in the early stages of its development in Europe. While the known devices for connecting relatively thin-walled workpieces, for example steel sheets up to 0.6 mm wall thickness with a maximum forming force of approx.
50,000 N are suitable, they can no longer be designed with larger wall thicknesses or workpiece thicknesses in such a way that the connection has the desired strength, whereby the shear strength plays a crucial role in the large number of applications and the tensile strength only comes second.
With regard to the connection of thick-walled workpieces, the driving force could of course be increased accordingly, but this is precisely where the limits set by the current state of the art become apparent: When using the known mechanisms, the tool parts, in particular the cutting die, are only slightly unilaterally distributed in relation to load and the penetration of foreign bodies (cutting chips) between the die and caulking mandrel so susceptible that - as experience has shown - die bridges have to be reckoned with even after low production numbers. However, the cutting dies are made with the highest precision and parts made of first-class material and are therefore extremely expensive.
It is therefore the object of the present invention to propose a method and a device for producing clinch connections which remedy the disadvantages of the known methods and devices and in particular ensure the connection of even thick-walled workpieces without the risk of tool damage with sufficient strength of the connection obtained. This object is achieved by the combinations of features defined in the independent claims.
In a preferred embodiment of the method according to the invention, the pressure forming is divided into two separate phases in order to give the material to be shaped time to embed itself in its optimal position before the final shaping takes place.
According to one embodiment of the device according to the invention, said elastic lifting device comprises at least one spring lever mounted on the frame of the device, which is connected at one end to the cutting die carriage and at the other end to a spring, preferably means for adjusting the spring preload being provided.
Furthermore, it is expediently provided that the two pressure rollers and the two cam disks sit on the respective common axis in a rotationally rigid manner and that at least one cam disc is positively connected to the pressure roller assigned to it in a section of the cam disc circumference lying outside the recess.
The cam disc expediently has at least one notch on the said portion of its circumference, with which it rests on the circumference of the pressure roller.
Furthermore, according to a preferred embodiment, it can be provided that the cutting die carriage hits an elastic cushion towards the end of the lifting movement which the cutting die carries out under the influence of the elastic lifting device.
Some exemplary embodiments of the method according to the invention are illustrated below with the aid of the accompanying drawing. Show it:
1 is a plan view of two interconnected sheets,
2 shows a section along the line II-II in FIG. 1,
3 shows a section along the line 111-111 in FIG. 1,
4 is a side view of an embodiment of the device,
5 shows the device according to FIG. 4 with the circuit board removed,
6 in a larger scale in a side view the locking device,
7 is a vertical section along the line VII-VII in Fig. 6,
8 is a side view of an embodiment detail,
9a / 9b a further view of the embodiment details according to FIG. 8, FIG. 9a representing only a partial view for reasons of space,
10 to 12 simplified views of further structural details,
13 the interaction of cutting punch, cutting die and caulking mandrel,
14 shows a simplified sectional illustration of a table serving to support the workpieces, including a lock,
15a to 15d different working phases of the tool elements when using the table shown in Fig. 14,
16 shows a variant for driving the device,
17 a further drive variant,
18 and 19 each show a sectional view and a top view of two design variants of the cutting die,
20 the possibility of combining several tools,
Fig. 21 is a diagram showing the course of the pressure forming force.
1, 2 and 3, the principle of the connection technology is explained for better understanding of the working and functioning of the device according to the invention on the basis of two superimposed metal sheets to be joined together. The two sheets to be joined together, the surfaces of which do not need to be clean, but rather have a scale layer, a lacquer, plastic or galvanic coating, are placed on top of one another. The material pairings to be joined together can be different, such as steel with aluminum, copper, brass or plastic. The only requirement is that at least one of the materials can be plastically deformed under pressure.
The two sheets 1, 2 lying one on top of the other are pressed at the connection point by a cutting punch acting in the direction of arrow A against a corresponding cutting die on the other side of the sheet, so that, as can be seen from the view in FIG. 1, two in parallel in both sheets cuts 3 running towards each other arise which make it possible to press the material out of the surface of the sheet 2 in the form of a small web. As soon as this cutting process is completed, the cutting punch remains in the predetermined position and a caulking mandrel is placed on the pressed-out webs from the side of the cutting die in the direction of arrow B (FIG. 3), so that the material in the area is subjected to appropriate pressure of the two webs is pressed together.
Since a higher surface pressure occurs in the region of the depression formed by the webs than on the upper side of the webs, the web material of the sheet 1 is pressed out by plastic deformation on both sides of the cut 3 in the sheet 2. This deformed material portion 4 therefore acts like a button in a buttonhole formed by the parallel cuts 3 of the sheet, so that both sheets are firmly connected to one another in a form-fitting manner. Such a connection technology can be used wherever such indentations are permissible, for example in body construction, in the manufacture of air ducts, steel furniture, steel cabinets, housings or the like.
The embodiment shown in FIGS. 4 and 5 has a frame which essentially consists of a C-shaped frame 6, the open sides of which are covered by a circuit board 7 each. The edge 9 of the circuit boards resting on the web 8 of the C-shaped frame 6 is provided with projections which, as shown here, can have the shape of a toothing and which engage in corresponding recesses on the web. The boards 7 are held on the frame 6 by corresponding fastening screws. Through the toothing, all the forces introduced into the plane of the board surfaces, in particular forces acting vertically upwards or downwards, are introduced directly into the web 8, so that an expansion of the free legs of the C-shaped frame is avoided.
A double-armed spring lever with its swivel joint 12 is mounted on the board. This spring lever 11 is supported with its one free end via a roller 13 in an elongated hole 14 of a carriage 15, which is guided in the direction of arrow 16 between the boards. Two parallel levers are expediently provided on each side of the frame of the device.
The two levers 11 are provided at their other end with a pivotable sleeve 17 in which a rod 18 is slidably held. The rod 18 is provided with a thread at its upper end and held on the frame 6 by means of a further swivel sleeve 19 in a corresponding extension 20. Below the pivot sleeve 19, the rod 18 is provided with a Drucktel ler 21, against which a helical compression spring 22 is supported. The pressure plate 21 is made in one piece with a nut 21a which is screwed onto the threaded part of the rod 18. With the help of the threaded approach, the spring 22 clamped between the joint sleeve 17, which is also provided with a corresponding pressure plate 23, and the Drucktel ler 21 can be varied in this way.
With a downward movement of the carriage 15, i.e. during the working stroke, the spring 22 is compressed, so that after the carriage is released, the carriage 15 is automatically guided upwards by a locking device to be described.
5 shows the drive mechanism of the device when the circuit board is removed. This consists essentially of a hydraulic cylinder 24 which is attached to the top of the C-shaped frame 6 and whose piston rod 25 is passed through a corresponding recess in the frame 6. The free end of the piston rod 25 is provided with a block 26 which has an elongated hole 27 which is aligned at 90 to the axis of the piston rod 25.
In the slot 27, the free end of a double lever 29 is guided via a roller 28, which is pivotally mounted on a plunger 30. The plunger 30 is slidably mounted in the carriage 15. The other end of the double lever 29 is articulated to the frame in the manner of a toggle lever drive via a pivot lever 31 and a bolt 32 which is fastened to the boards. The force acting on the double lever 29 via the piston rod 25 during a downward movement is thus applied to the plunger 30 via its articulation 33 in accordance with the reinforcement brought about by the lever transmission.
The plunger 30, which according to its function is referred to below as the carriage of the pressure-forming stamp, is provided at its lower end with a caulking mandrel 34 which is guided in a cutting die 35 connected to the carriage 15. By means of a locking device to be described later, caulking mandrel 34 and cutting die 35 are held relative to one another such that at the start of the movement, the cutting edge 36 of the cutting die 35 projects beyond the caulking mandrel 34, so that the cutting punch 37, which is arranged at the lower end of the frame, can immerse into the cutting die, so that the cuts described with reference to FIGS. 1, 2 and 3 can be made in the intermediate plates, not shown here.
As soon as the required depth of cut is reached, the locking device is released and, under the influence of the spring 22 shown in FIG. 4, the slide 15 is withdrawn, so that the caulking mandrel 34 now projects beyond the cutting edge 36 and in the course of the further movement of the caulking mandrel 34 against the is now pressed as an anvil cutting punch 37 and the desired material deformation is effected.
With a view to achieving perfect clinch connections with an optimal service life of the tools and the mechanical organs connected to them, it is of particular importance that the caulking mandrel 34 stored within the cutting matrix 35 is in profile F during the entire relative movement between the cutting matrix and caulking mandrel (FIG.
5) the cutting die is guided precisely.
6 and 7, the articulation of the double lever 29 on the plunger 30 and the articulation of the spring lever 11 on the slide 15 and the design of the locking device are explained in more detail. As can be seen from the sectional view according to FIG. 6, the carriage 30 is fork-shaped at its upper end. In the fork, the double lever 29 is supported by a pin 38, the free end of which is articulated in the corresponding fork-shaped end of the pivot lever 31. Below the fork, the carriage 30 of the caulking mandrel has a slot-shaped recess 39 through which a bolt 40 is guided, which is mounted in the carriage 15. On the bolt 39, a pressure roller 41 is supported on both sides of the plunger 30, which is supported against cams 42, which are freely rotatable on the pivot pin 38.
On the outside, the carriage 15 is provided at its upper end approximately at the level of the bolt 38 in the carriage 30 on both sides with elongated holes 14 which extend below 90 to the axis of movement of the carriage 15 and engage in the hinge pins 13 which engage with the spring levers 11 are connected. This ensures that the forces are transmitted exclusively in the direction of the axis of movement of the carriage 15 in each position of the spring lever 11.
In FIG. 7, a view of the locking device formed by pressure roller 41 and cam 42 can be seen in accordance with the section line in FIG. 6. In this exemplary embodiment, the cam disk 42 is shown as a circular disk, which on its side of its circumference has a recess 44 in the form of a circular cutout, the diameter of which corresponds to the diameter of the pressure roller 41. On one side of the circumference, the cam disc is provided with a driver finger 45. The driving finger 45 is assigned a set screw 46 mounted on the double lever 29 and serving as a stop. When the double lever 29 pivots in the direction of arrow 47, the force acting on the plunger 30 is transmitted to the slide 15 via the cam plate 42 and the pressure roller 41.
Corresponding to the setting of the screw 46, it comes to rest on the driving finger 45 of the cam 42 in the course of the pivoting movement, so that it is also rotated relative to the pressure roller 41 in the direction of arrow 47. According to the setting specified by the adjusting screw 46, after a certain pivoting path under the influence of the force of the spring 22 counteracting the working stroke, the pressure roller 41 arrives in the recess 44, so that the carriage 15 is compared with the carriage 30 by the amount specified by the recess 44 is withdrawn and thus the tip of the caulking 34 is released.
In order to be able to withdraw the caulking mandrel 34 again behind the cutting edge 36 of the cutting die 35 for the next work step, a fixed stop 48 is also arranged on the double lever 29, to which a return finger 49 on the cam plate is assigned. As soon as the double lever 29 is moved in the opposite direction to the arrow 47, the cam plate 42 is moved back into the starting position shown in FIG. 7 by the stop 48 via the return finger 49.
It is of decisive importance for the service life of the cutting die that the die is started before pressure forming, i.e. before the time to in the diagram, at least 0.4 mm is lifted from the workpiece surface facing it and that this lifting process takes place with a force that exceeds the restoring force of a conventional retraction spring in extreme dimensions in view of the adhesive forces occurring on the workpiece and the relatively high working frequency . The aforementioned minimum distance of 0.4 mm can be regulated by adjusting the spring 22 and can thus be adapted to the material to be formed.
4 and 5 show how on the one hand the forming force from the hydraulic cylinder 24 is increased accordingly via a lever transmission 29, and on the other hand also the lifting force A from the spring 22 is increased accordingly via a lever transmission 11. The lifting force A must now be at least 11%, but preferably 2 to 5% of the maximum forming force U to be applied in the forming phase. If this maximum forming force U is approximately 70,000 N and if a gear ratio of approximately 1: 2 is assumed for the lever 11, the spring 22 must be dimensioned such that the lifting force acting on the end of the lever 11 (FIG. 4) is at least twice 1 <o of 70,000 N = 1,400 N, but preferably rather 2,000 to 3,000 N.
Accordingly, in the rest position of the spring 22, its pretension is approximately 0.3% of Umax, i.e. about 210 N.
In this context, reference is also made to the diagram according to FIG. 21, which will be described in detail later.
The connection between the magnitude of the lifting force and the service life of the cutting die had not previously been recognized in the design of the device and, accordingly, had not been taken into account, which led to the known damage to the cutting die.
The sudden recess of the cutting die thus serves, on the one hand, to remove the front surface of the cutting die from the workpiece as quickly as possible after the cutting and relocation process, in order to avoid pressure effects on the cutting die from the workpiece. In addition, this recess has another purpose: During the cutting process, the shearing action between the cutting punch and the cutting die can result in fine chips or particles, which in the worst case can get between the workpiece and the end face of the cutting die. If the die is not lifted sufficiently far from the workpiece when the pressure is applied, experience has shown that die damage also occurs.
These are avoided with certainty by the arrangement of the oversized spring arranged outside the spring housing.
As FIG. 4 further shows, a further adjusting nut 38 is provided on the threaded part of the rod 18, above the extension 20, which cooperates with a second adjusting nut 39 arranged below the extension 20. By turning both adjusting nuts 38/39 on the threaded part of the rod 18 accordingly, the rod can be moved relative to the shoulder 20, whereby the working stroke of the tool can be adapted to the respective workpiece thickness.
8 and 9a and 9b illustrate in detail a further embodiment, in which the mutual interaction of the cutting die and caulking mandrel can be seen in particular. The matrix return spring 22 is omitted here for the sake of clarity. The reference numbers introduced in FIGS. 6 and 7 have been retained, insofar as nothing significant has changed in the parts concerned.
FIG. 9a shows the tool and FIG. 9b shows the same after the clinch connection has been attached.
8, 9a and 9b, the cutting die 35 is rigidly connected to a slide 35a, and the caulking mandrel 34 is rigidly connected to a slide 34a. The slide 35a assigned to the cutting die 35 is connected to the drive linkage 52 via the pressure rollers 41 and cams 42 such that when the pivot lever 31 is actuated, both slides 34a / 35a are moved downward within the guide housing 50.
As soon as the pressure rollers 41 come under the recess 44 of the cams 42 under the influence of the angular movement of the swivel lever 31, the lifting spring 22 comes into operation and jerkily pulls the slide 35a of the cutting die 35 upwards, while the slide 34a of the caulking mandrel 37 continues its downward movement and causes the required pressure conversion.
With regard to the exact coordination of the individual drive phases, it is of particular importance that the two cams 42 are fixed in a rotationally rigid manner on their common axis 38, which can be done, for example, by means of octagonal design of the axis sections 38a. This is the only way to ensure with certainty that the two cams 42 have the same angular position at the decisive moment, so that one-sided loads that lead to matrix breaks can be avoided. The pressure rollers 41 are also preferably fixed in a rotationally rigid manner on their axis 40.
In order to further achieve a perfect interaction of the cam disks 42 and pressure rollers 41, the two are preferably coupled to one another in a form-fitting manner. As experience has shown, it is sufficient to make a tooth-gap-shaped notch E (FIGS. 8 and 10) on the circumferential surface of the two cams, which rolls shortly before the recess 44 is reached on the circumference of the adjacent pressure roller. The cam disk could also have a tooth and the pressure roller could have a complete circumferential toothing.
In order to reduce the mechanical stress on the tool during the so-called recess and in particular to protect the various articulated connections from the shocks that occur, an elastic cushion 51 (FIGS. 8 and 9) is arranged between the two slides 35a and 34a. During the lifting movement of the cutting die 35, its slide 35a hits the cushion 51, which deforms and, with the appropriate choice of material (polymer), has an extremely favorable influence on the service life of the tool, the program disks, pressure rollers and the associated axes. The cushion 51 can of course be arranged either on an upward-facing surface of the cutting die carriage 35a or on the corresponding counter surface of the carriage 34a or on both.
As already described, the clinching process includes a cutting phase, which is followed by a displacement of the incised webs, after which the pressure is formed. As experience has shown, the material of the workpieces - especially in the case of steel sheets of greater thickness - requires a minimum of time in the context of the relocation and pressure forming phase in order to embed within the available space. In order to meet this requirement, a wedge 53 is arranged, for example according to FIG. 11, in the range of movement of the main drive, which is denoted overall by 52, which is slidably mounted between two stops 54 and 55 on a support 56 and is coupled to a cylinder-piston unit 57.
The wedge 53 connected to the piston 59 by a rod 58 is controlled in such a way that it briefly interrupts or decelerates the downward movement of the drive 52 during pressure conversion and is then quickly withdrawn, whereupon the pressure conversion - formation of the button - is completed. For this purpose, the drive 52 can be extended downwards by means of an extension part 52a, the extension part 52a being provided with a device for height adjustment known per se with regard to the required fine adjustment. The stop 55 is adjustable.
The same function can be achieved using the device shown schematically in FIG. In this case, an adjusting piston 60 is provided parallel to the main drive 52, which can perform a controlled vertical movement (arrow) and is shaped on its outside to form a rack 60a.
With this rack 60a meshes a pinion 61, which is connected via a coupling 62 to the end portion of the rocking lever 31 and is mounted eccentrically on its axis 61a (eccentricity e). The rocker arm 31 is preferably designed as a practically fork-shaped double lever. The movements of the main drive 52 and the control piston 60 are also coordinated with one another here in such a way that the pressure forming process is briefly interrupted or braked so that the material to be formed can be embedded in the correct position.
13 illustrates the individual working phases of the controlled tool. These phases labeled a to e can be identified as follows:
Phase a cutting die 35 and caulking pin 34 together approach the stationary cutting punch 37;
Phase b in the superimposed workpieces to be connected, the cuts are made in cooperation with the cutting die 35 and cutting punch 37;
Phase c immediately after the end of the cutting phase b, the cutting die 35 is lifted off the workpiece with great force (arrow);
Phase d under the influence of the caulking mandrel 34, which the cutting punch 37 serves as an anvil, the pressure forming is initiated, but is interrupted or braked after a certain degree of forming has been reached. The angle of the schematically indicated toggle lever drive K (cf.
4 and 5) is already very flat and is selected such that it still permits an additional downward movement of the caulking mandrel 34 of approximately 0.5 mm when the pressure conversion is interrupted.
Phase e after the brief interruption, which allows the embedding of the punched-out webs, the pressure forming is completed. The toggle lever drive K has passed its zero position and the knee joint has already swung out slightly to the other side, which already means that the forming point is relieved of pressure.
This process of interrupting or braking the pressure forming can be seen in the diagram according to FIG. 21, which shows the course of the pressure forming force acting on the workpiece W as a function of time.
If one assumes that the pressure forming force has the value zero at the time to, then this initially increases until the time t and is interrupted here briefly, for example by the wedge device according to FIG. 11, at the time t2, at which the wedge withdrawn, rise again and then reach its maximum value Umax. The in Fig.
21, fully marked curve K thus shows the force P applied during the pressure forming by the pressure forming die 34 (FIG. 13). While this force P would normally take the broken line, the pressure changing process is interrupted by the method according to the invention at about 50,000 N and only continued after the time t has elapsed. The time t, which can be referred to as the embedding time, allows the material, which has already been partially formed, to assume the optimal position in which the final forming - in the example at 70,000 N - takes place. Tests have shown that workpieces (e.g. steel sheets) of considerable thickness can be optimally connected thanks to this method, so that the clinch connection is characterized by greater strength and a longer die life compared to previously known methods.
14 and 15a to 15d, a workpiece table 63 is provided which surrounds the stationary cutting punch 37 on all sides and on which the workpieces W to be connected rest. The difficulty of arranging such a table in the present context is that it can only be locked in certain phases that follow each other relatively quickly. According to Fig.
14 this problem is solved in that the table 63 is connected via slide rods 64 to a guide plate 65 which is connected to a locking plate 68 via a roller 66 and a two-armed lever 67. The locking plate 68 is arranged on a slide rod 69 which is slidably guided in a housing 70 and rests on the lever 67 with a roller 71 at its lower end. A compression spring 72 seeks to push the slide rod 69 down over its shoulder 69a.
In the range of movement of the locking plate 68 there is also a locking lever 73 which is pivotally mounted about an axis 74 and whose lower lever arm is coupled both to a hydraulic piston unit 75 and to a return spring 76.
This device works as follows: The hydraulically actuated piston 75 is controlled in such a way that it leaves the lever 73 in its locking position caused by the tension spring 76 until the pressure conversion is complete. The lever is then pivoted by actuating the piston 75, the locking plate 68 is released and the table 63 is thereby moved upwards under the influence of the spring 72, so that the workpieces which are connected to one another and which are in some cases still firmly connected to the cutting punch, are clean the same can be removed and pushed upwards.
15a to 15d illustrate the individual phases of this process:
15a cutting die 35 and caulking 34 move towards the stationary cutting punch 37;
15b, the cuts are made on the workpieces and the webs punched out in this way are displaced, the table following the displacement movement downward against the restoring force of the spring 72;
15c the table 63 is locked via the lever 73. The forming takes place during which the workpieces are supported on all sides by the table, so that no undesired deformations can occur;
15d the table is unlocked via the hydraulic unit 75 and ejects the workpieces under the influence of the spring 72.
The drive of the individual tool parts described with reference to FIGS. 4 to 7 could of course also take place in such a way that the cutting die would be arranged in a stationary manner, while the movements of the cutting punch arranged coaxially opposite one another and the caulking mandrel displaceably mounted within the cutting die must be coordinated.
In this type of drive, one tool element each would be stationary, this element being the cutting punch according to FIGS. 4 to 7 and the cutting die when the movement is reversed.
With regard to the connection of special materials and wall thicknesses, however, it may be desirable, in some cases even necessary, for all three tool elements involved - i.e. Cutting die, caulking mandrel and cutting punch - to be controlled precisely in time. Such a possibility is schematic, i.e. without essential, constructive details, shown in Fig. 16.
A cutting die 77 is rigidly connected to a slide 77a and is mounted in a guide housing 79 so as to be vertically displaceable via roller bearings 78. The cutting die carriage 77a is connected in an articulated manner at the upper end section to a lever 80 which is rotatable about a joint 81 at one end and carries a roller 82 at the other end. The latter is held in constant contact with the circumference of a cam 84 by a tension spring 83.
In a similar manner, the slide 85a of the caulking mandrel 85, which is slidably mounted within the cutting die carriage 77a, is mounted so as to be vertically displaceable via roller bearings 86 within the cutting die carriage 77a and is connected in an articulated manner to a lever 87, which is also operatively connected to the joint 88, roller 89, cam plate 90 and tension spring 91 stands. The joint of the lever 87, designated 92, can be a simple swivel joint, while an elongated hole 93 can be provided for the rod 80, which forms the extension of the slide 85a, to be passed through. The upper end section, designated 77b, of the slide 85a is connected to the lever 80 via a joint, not shown, which allows the lever 80 to rotate about its articulation point 81, taking into account the vertical displacement movement of the slide 77a.
A cutting punch 94 is arranged coaxially with the upper tool elements 77 and 85 and is rigidly connected to a slide 94a and is slidably mounted in the guide housing 79 via a roller bearing 95. Here too, the slide 94a is coupled via a joint 96 to a lever 97 which can be pivoted about a joint 98 in a vertical plane and the roller 99 of which is held in contact with a cam plate 100 via a tension spring 101.
The cams 84, 90 and 100 are controlled from a central control station in such a way that the following movement sequence results between the three tool elements:
1) Cutting die 77, caulking mandrel 85 and cutting punch 94 are practically moved together against the workpiece designated W in order to make the cut and to shift the punched-out webs.
2) The cutting die 77 retracts while the cutting punch 94 remains in contact with the underside of the clinch connection.
3) Immediately after the cutting die 77 is lifted off the workpiece, but at the earliest after the lower edge of the cutting die is 0.4 mm above the workpiece, the caulking mandrel 85 hits the clinch connection and simultaneously presses and embeds the clinching button. By suitable shaping of the cam plate 90, the pressure forming, as already described, can again be divided into two phases in order to spend the time required for embedding the material in the correct position.
4) The workpieces are connected to each other. The caulking mandrel 85 and the cutting punch 95 are withdrawn, and in view of the mobility of these two tool elements, there are no difficulties in lifting off or stripping the workpiece.
This variant has the advantage that, when the device is in operation, the transition from one workpiece thickness to the other can be achieved simply by changing the cam discs 84/90/100.
A variant of the drive system described last is shown schematically in FIG. 17, the situation described above above the workpiece remaining unchanged and the same reference numbers therefore also being used.
According to FIG. 17, however, a table 102 is arranged in the working area of the cutting punch 94, which in turn here performs the double function of the workpiece support and the scraper. For the controlled actuation of this table 102, the same is connected to a lever 105 by means of a sliding sleeve 103, which is slidably mounted between roller die slides 94a and guide housing 79 via roller bearings 104, which lever 105 is connected via a cam plate 107, a roller 108, a return spring 109 and a joint 110 is operated.
By suitable shaping of the cam plate 107, the movement characteristics of the table 102 are controlled in such a way that it - follows the displacement movement of the workpiece W during cutting, - is rigidly supported during the pressure forming or
is locked and - immediately after printing, an ejection or
Wiping movement.
As already mentioned, one of the main tasks of the present invention is to avoid cutting die breaks, which have hitherto occurred frequently when processing thick-walled materials. An important additional measure which can support the described embodiments of the invention is shown in FIGS. 18 and 19, which are sections or views of the cutting die.
The cutting die, generally designated M in FIG. 18, has a die body 112 which has a clamping flange 113 and in which the profile 114 to be cut out, in the present case the known cross shape, is incorporated. In order to achieve a greater strength of the cutting die M, the punched profile 114 is not - as usual - led to the peripheral edge R of the die body, but is limited to a maximum diameter D, so that a reinforcing web V remains.
19 is formed in a similar manner, the elongated perforated punched profile 115 in the die body 112 'is only guided up to a reinforcing web V' and is therefore limited to a maximum diameter D '.
An advantageous embodiment of the device described is shown in FIG. 20. Here two tool arrangements 116 and 117 are combined in a common guide housing 118/119 and also coupled to a common drive. In industrial use of the device according to the invention, any number of such tool sets can be arranged in series and / or in parallel.
Instead of the spring 22, other lifting devices provided with a pretension could also be used, e.g.
a functionally controlled hydraulic cylinder.
By rounding (crowning) the active die surface it can be achieved that the clinch, i.e. the connection point is offset across the sheet plane; In this way, the clinch can be countersunk, for example, in such a way that its upper edge is flush with the upper plane of the sheet, which can be advantageous if, for example, a plate is to be fitted onto the connected sheets.