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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Setzen eines Stanzniets
in Blech, mit einem in einem Oberwerkzeug verschiebbar aufgenommenen
Stempel und mit einer in einem Unterwerkzeug in Richtung zu dem
Stempel federnd vorgespannten Spannbüchse, in die der Schaft des
Stanzniets während
des Setzvorganges mit Hilfe des Stempels einführbar ist.
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Eine
solche Vorrichtung ist aus der
DE 102 59 369 B3 bekannt. Die bekannte Vorrichtung
dient zum Setzen eines Stanzniets für eine Verbindung an Blechen
ohne Vorbohren. Unter Bildung eines Stanzloches wird der Stanzniet
durch das Blech hindurchgedrückt.
Mittels Gegendruck wird Blechmaterial unter plastischer Verformung
in eine Umfangsrille gedrückt,
die in dem Schaft des Stanzniets gebildet ist. Bei dem Setzvorgang
wird nur das Blech verformt, der Stanzniet selbst nicht. Deshalb
können
nur ganz speziell ausgebildete und auf das betreffende Blech abgestimmte
Stanznieten eingesetzt werden, die eine spezielle Vertiefung wie
die genannte Umfangsrille aufweisen müssen, in die das Blechmaterial
hinein plastisch verformt werden kann. Geeignete Stanznieten sind
sogenannte Stanz-Prägenieten, von
denen es die verschiedensten Arten gibt, die in der vorgenannten
DE 102 59 369 B3 erläutert sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
zu schaffen, die so ausgebildet ist, dass herkömmliche Stanzniete, die einen
Kopf und einen zylindrischen Schaft aufweisen und bei dem Setzvorgang
plastisch verformt werden, eingesetzt werden können, um Bleche miteinander zu
verbinden oder um einen Stanzniet mit Blech zu verbinden.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Spannbüchse
einen ersten Anschlag enthält
und einen Zylinderstift, der einen ersten Abstand von dem ersten
Anschlag aufweist und in Richtung zu dem Stempel federnd vorgespannt
ist, und dass das Unterwerkzeug einen zweiten Anschlag enthält, von
dem die Spannbüchse
einen zweiten Abstand aufweist, wobei der erste und der zweite Abstand
während
des Setzvorganges durch Druck des Stanzniets auf den Zylinderstift
verkleinerbar sind.
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In
der Vorrichtung nach der Erfindung lassen sich während des Setzvorganges durch
Druck des Stanzniets auf den Zylinderstift der erste und der zweite
Abstand auf Null verkleinern. Dazu wird in der Achse des Stempels
der Zylinderstift an den ersten Anschlag und anschließend die
Spannbüchse
an den zweiten Anschlag bewegt. Dabei wird der Zylinderstift relativ
zu der Spannbüchse
verschoben und dann wird zusätzlich
die Spannbüchse
relativ zu dem Unterwerkzeug verschoben. Auf diese Weise wird oberhalb
derselben in dem Unterwerkzeug Raum geschaffen, in den hinein der
Stanzniet plastisch verformbar ist. Das Blech selbst wird nicht
plastisch verformt. Auf diese Weise lassen sich herkömmliche Stanzniete
verarbeiten, die einen zylindrischen Schaft aufweisen und keinerlei
Umfangsrille od. dgl. benötigen.
Darüber
hinaus lässt
sich erfindungsgemäß eine besonders
sichere und spielfreie Verbindung zwischen dem Stanzniet und dem
Blech oder den Blechen herstellen, weil der Stanzniet nur in dem Schaftbereich
unterhalb des Bleches oder der Bleche und oberhalb der Spannbüchse nennenswert
verformt wird. In diesem Bereich wird der Stanzniet durch Stauchen
erheblich verdickt.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Vorrichtung nach der Erfindung bilden die Gegenstände der
Unteransprüche.
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Wenn
in einer Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung die Spannbüchse an
ihrem dem Oberwerkzeug benachbarten Ende einen den Zylinderstift
umgebenden und in einer Bohrung des Unterwerkzeuges verschiebbar
gelagerten Ansatz aufweist, lässt
sich während
des Setzvorganges durch den Druck des Stanzniets auf den Zylinderstift
und damit auf die Spannbüchse
oberhalb des in die Spannbüchse
eingeführten
Endes des Stanzniets der ge nannte Raum, in den hinein der Stanzniet
verformt werden kann, genau in der dafür erforderlichen Größe herstellen.
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Wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
der Ansatz ein vorderes Ende einer Stufenbüchse ist, deren hinteres Ende in
die Spannbüchse
eingeschraubt ist, lässt
sich die Vorrichtung auf einfache Weise den zu verarbeitenden Stanznieten
anpassen, denn bei einem dünneren
Stanzniet lässt
sich die Stufenbüchse
gegen eine andere austauschen, die einen Zylinderstift kleineren Durchmessers
enthält.
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Wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
der erste Anschlag ein erster Bolzen ist, um den ein erstes Federelement zum
Vorspannen des Zylinderstiftes angeordnet ist, lässt sich auf einfache Weise
der erste Abstand und somit die Länge festlegen, auf welcher
der Stanzniet während
des Setzvorganges schließlich
in die Spannbüchse
eingeführt
wird.
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Wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
das erste Federelement ein Tellerfederpaket ist, lässt sich
auf einfache Weise die Federvorspannung des Zylinderstiftes den gegebenen
Erfordernissen anpassen. Durch Wahl entsprechender Tellerfedern
lässt sich
nämlich
die Kraft festlegen, mit der der Zylinderstift schließlich den
gesetzten Stanzniet aus der Spannbüchse hinausdrückt.
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Wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
die Spannbüchse eine
Ringschulter hat, an der sich ein zweites Federelement zum Vorspannen
der Spannbüchse
abstützt, lässt sich
auf einfache Weise eine große
Rückstellkraft
bereitstellen, mit welcher nach dem Setzvorgang der aufgestauchte
Stanzniet über
das Unterwerkzeug angehoben wird, damit er schließlich durch die
Zurückbewegung
des Zylinderstiftes mit Hilfe des Tellerfederpakets aus der Spannbüchse ausgeworfen
werden kann.
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Wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
das zweite Federelement eine Schraubenfeder ist, lässt sich
auf einfache Weise die notwendige Kraft bereitstellen, um nach einem
Setzvorgang die Spannbüchse
in ihre Ausgangsstellung in dem Unterwerkzeug zurückzubringen.
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Wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
der zweite Anschlag ein zweiter Bolzen ist, lässt dieser sich ebenso wie der
benachbarte Teil der Spannbüchse
einfach im Inneren der Schraubenfeder unterbringen.
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Wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
der zweite Anschlag verstellbar ist, lässt sich auf einfache Weise
der zweite Abstand einstellen, welcher die Größe des Raums festlegt, in den
hinein der Stanzniet während
des Setzvorganges radial nach außen verformbar ist.
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Wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
der Zylinderstift einen Durchmesser hat, welcher etwa gleich dem
Durchmesser des Schafts des Stanzniets ist, ist sichergestellt,
dass er bei dem Setzvorgang auf der Länge, mit der er in die Spannbüchse eingeführt ist,
im Wesentlichen nicht verformt wird.
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Wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
der Ansatz der Spannbüchse
zylindrisch ist und einen Außendurchmesser
hat, welcher gleich dem Durchmesser eines Kopfes des Stanzniets
ist, ist während
des Setzvorganges das Blech in dem Bereich, in welchem der Kopf über den
Schaft des Stanzniets übersteht,
auf der Spannbüchse
abgestützt,
so dass der Schaft des Stanzniets radial nach außen verformt wird, ohne dass
das Blech unterhalb des Kopfes nennenswert gestaucht wird.
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Wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
der erste Abstand größer gewählt ist
als die Dicke von Blech, in welchem ein Stanzniet zu setzen ist,
ist sichergestellt, dass oberhalb der Spannbüchse ausreichend Raum vorhanden
ist, in den hinein der Stanzniet bei dem Setzvorgang verformt werden
kann.
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Wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
an einem Stempelaustrittsende des Oberwerkzeuges ein Führungsteil für einen Stanzniet-Magazinierstreifen
angebracht ist, lassen sich auf einfache Weise magazinierte Stanzniete
setzen.
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Wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
das Unterwerkzeug feststehend ausgebildet ist und das Führungsteil
federnd an das Unterwerkzeug andrückbar ist, bildet das Unterwerkzeug
ein feststehendes Auflager für das
Blech während
des Setzvorganges des Stanzniets.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher beschrieben.
Es zeigt:
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1 in
einer Gesamtansicht ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Setzen eines Stanzniets in Blech,
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2 in
vergrößerter Darstellung
eine Einzelheit C von 1,
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3 einen
Schnitt durch die Vorrichtung nach der Linie III-III in 2,
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4 in
vergrößerter Darstellung
eine Einzelheit E von 3 und
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5 als
eine vergrößerte Einzelheit
einen mittels der Vorrichtung nach den 1-4 in Blech
gesetzten Stanzniet.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
einer insgesamt mit 10 bezeichneten Vorrichtung zum Setzen
eines Stanzniets 12 gezeigt. Die Vorrichtung 10 besteht
aus einem insgesamt mit 14 bezeichneten Oberwerkzeug und
aus einem insgesamt mit 16 bezeichneten Unterwerkzeug,
zwischen denen miteinander zu verbindende Bleche 18, 20,
die nur in 5 gezeigt sind, eingespannt
werden. Das Oberwerkzeug 14 und das Unterwerkzeug 16 sind
durch ein U-förmiges
Joch 22 miteinander verbunden.
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2 zeigt
eine vergrößerte Einzelheit
C von 1. 3 zeigt die Vorrichtung 10 in
einem Schnitt nach der Linie III-III in 1. Das Oberwerkzeug 14 weist
ein elektrisch, hydraulisch oder mit Druckluft betriebenes Werkzeug 24 auf,
das einen Stempel 26 bei dem Setzvorgang antreibt. Das
Werkzeug 24 ist in einer Büchse 28 befestigt,
die zu dem Unterwerkzeug 16 hinbewegbar ist, bis sie sich
auf Blech oder Blechen (in 3 nicht
gezeigt) abstützt, in
welchem (welchen) der Stanzniet 12 zu setzen ist. Das Oberwerkzeug 14 trägt eine
in der Büchse 28 verschiebbar
gelagerte und mittels einer Feder 30 zu dem Unterwerkzeug 16 hin
vorgespannte Büchse 32. An
einem Stempelaustrittsende 34 der Büchse 32 ist ein insgesamt
mit 36 bezeichnetes Führungsteil
für einen
Stanzniet-Magazinierstreifen 38 angebracht. Der
Magazinierstreifen 38 enthält mehrere beabstandete Stanzniete 12,
die nacheinander unter den Stempel 26 bewegt werden können, um
gesetzt zu werden. In den 1-4 sind
unterhalb des Stempels 26 in dessen Achse zwei Stanzniete 12 hintereinander
angeordnet dargestellt. Dadurch soll lediglich veranschaulicht werden,
dass der Stanzniet 12 mit Hilfe des Stempels 26 durch
eine Öffnung
am unteren Ende des Führungsteils 36 hindurchbewegt wird,
während
er in (nicht dargestelltes) Blech eindringt, um dieses durchzustanzen.
In Wirklichkeit befindet sich also in der Achse des Stempels 26 immer nur
ein Stanzniet 12. Die vorstehend geschilderten Teile des
Oberwerkzeuges 14 sind in einer Büchse 40 untergebracht,
die fest mit dem Joch 22 verbunden ist. Der Stempel 26 der
Vorrichtung 10 hat einen Durchmesser, welcher dem Durchmesser
eines Kopfes 13 des Stanzniets 12 entspricht.
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Gemäß der Darstellung
in 4 hat das Unterwerkzeug 16 eine zweiteilige äußere Büchse 42, deren
beide Teile durch eine Keilnutverzahnung und eine Art Bajonettverschluss
lösbar
miteinander verbunden sind. Da es für die Erfindung auf die zweiteilige
Ausführung
der Büchse 42 nicht
ankommt, wird im Folgenden die Büchse 42 betrachtet,
wobei jeweils die gesamte Büchse 42 gemeint
ist, von welcher ein Teil (der obere Teil in 4) fest
mit dem Joch 22 verbunden ist.
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In
der Büchse 42 ist
eine insgesamt mit 44 bezeichnete Spannbüchse axial
verschiebbar gelagert. Die Spannbüchse 44 hat eine Ringschulter 46, die
an ihrem in 4 oberen Ende mit einer zentrischen
Schulterbohrung 48 versehen ist, die ein Innengewinde aufweist.
Als Teil der Spannbüchse 44 ist
eine Stufenbüchse 50,
die auf ihrem Teil größten Durchmessers
mit Außengewinde
versehen ist, in die Schulterbohrung 48 so tief eingeschraubt,
dass sie auf einer Schulter 52 der Schulterbohrung 48 aufsitzt. Darüber hinaus
hat die Stufenbüchse 50 einen
ringförmigen
zylindrischen Ansatz 54 als einen Teil kleinsten Durchmessers
und einen Zwischenteil 56 als einen Teil mittleren Durchmessers.
Der Zwischenteil 56 bildet eine Schulter 58, mit
der sich die Stufenbüchse 50 an
der Unterseite einer oberen Wand 60 der Büchse 42 abstützt. Der
Ansatz 54 weist eine axiale Länge auf, die gleich der Dicke
der oberen Wand 60 ist.
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Der
Außendurchmesser
des Ansatzes 54 ist so bemessen, dass der Ansatz in einer
Bohrung 62 der oberen Wand 60 der Büchse 42 verschiebbar
ist. In der Stufenbüchse 50 ist
ein Zylinderstift 64 verschiebbar gelagert. Der Zylinderstift 64 weist
einen Senkkopf 66 auf und durchsetzt die Stufenbüchse 50 auf
ihrer gesamten Länge.
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Die
Spannbüchse 44 ist
topfförmig
ausgebildet und hat einen Boden 68, auf dem sich über eine Scheibe 70 ein
erster Anschlag 72 abstützt.
Der erste Anschlag 72 ist ein erster Bolzen, um den ein
erstes Federelement 74 zum Vorspannen des Zylinderstiftes 64 angeordnet
ist. Das erste Federelement 74 ist ein aus übereinander
angeordneten Tellerfedern aufgebautes Tellerfederpaket, das den
ersten Anschlag 72 um einen ersten Abstand 76 überragt,
wenn der Stempel 26 nicht betätigt ist. Zwischen dem ersten Federelement 74 und
dem Zylinderstift 64 ist eine Scheibe 78 angeordnet.
Die Büchse 42 enthält einen als
Bolzen ausgebildeten zweiten Anschlag 80. Die Spannbüchse 44 ist
durch ein zweites Federelement 82, das in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
als eine Schraubenfeder ausgebildet ist, in Richtung zu dem Stempel 26 vorgespannt.
Das zweite Federelement 82 stützt sich einenends auf dem
inneren unteren Teil der Büchse 42 und
anderenends an der Unterseite der Ringschulter 46 ab. Der
unterhalb der Ringschulter 46 gelegene Teil der Spannbüchse 44 und
der zweite Anschlag 80 sind in dem zweiten Federelement 82 aufgenommen.
In dem in 4 dargestellten Zustand, in
welchem der Stempel 26 nicht betätigt ist, weist die Spannbüchse 44 einen
zweiten Abstand 86 von dem zweiten Anschlag 80 auf.
Mittels einer Stellschraube 88 ist die axiale Position
des zweiten Anschlags 80 in Bezug auf die Spannbüchse 44 und
damit der zweite Abstand 86 zwischen denselben einstellbar.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
kann die Position des zweiten Anschlags 80 in 4 nach
oben verlagert werden, indem eine dünnere Scheibe 90 zwischen
der äußeren Büchse 42 und
dem Kopf der Stellschraube 88 angeordnet wird.
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Das
Verfahren zum Setzen des Stanzniets 12 mit der Vorrichtung 10,
bei dem der Stanzniet 12 ohne Vorbohren unter Bildung eines
Stanzloches durch Blech hindurchgedrückt und anschließend in einem
Bereich unterhalb des Bleches und oberhalb seines in den Ansatz 54 eingeführten Teils
radial nach außen
plastisch verformt wird, wird folgendermaßen durchgeführt. Zunächst wird
das Führungsteil 36 des
Oberwerkzeuges 14 nach unten bewegt, bis es auf den Blechen 18, 20 (in 5 dargestellt)
aufsitzt. Die Bleche 18, 20 werden so zwischen
dem Führungsteil 36 und
der als Auflager dienenden oberen Wand 60 der Büchse 42 eingespannt.
Dann drückt
der Stempel 26 den Stanzniet 12 durch die Bleche 18, 20 hindurch.
Dabei wird aus den Blechen 18, 20 eine in 5 dargestellte
und mit 92 bezeichnete Ronde ausgestanzt, die der Stanzniet 12 vor sich
herschiebt und die zusammen mit dem unteren Ende des Stanzniets 12 gegen
die Kraft des ersten Federelements 74 in das obere Ende
der Bohrung 51 der Stufenbüchse 50 eingeführt wird.
Dabei drückt der
Zylinderstift 64 über
die Scheibe 78 auf das erste Federelement 74.
Das Federelement 74 wird dabei zusammengedrückt, bis
der erste Abstand 76 auf Null verkleinert worden ist. Sobald
die Scheibe 78 auf dem ersten Anschlag 72 aufsitzt,
bewegt sich die Spannbüchse 44 in
Richtung zu dem zweiten Anschlag 80 und verkleinert den
zweiten Abstand 86 bis auf Null.
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Dadurch,
dass der Zylinderstift 64 durch den Stempel 26 und
den Stanzniet 12 nach unten verschoben worden ist, ist
in der Bohrung 51 der Stufenbüchse 50 Raum geschaffen
worden, der das untere Ende des Stanzniets 12 und die ausgestanzte
Ronde 92 aufnimmt, wie es in 5 gezeigt
ist. Durch das anschließende
Abwärtsbewegen
der Spannbüchse 44 bis
an den zweiten Anschlag 80 wird oberhalb des Ansatzes 54 in
der Bohrung 62 der Büchse 42 Raum geschaffen,
in den hinein der Stanzniet 12 durch weiteres Abwärtsbewegen
des Stempels 56 radial nach außen plastisch verformt wird,
wie es ebenfalls in 5 dargestellt ist. Der als Senkkopf
ausgebildete Kopf 13 des Stanzniets 12 wird dabei
in dem Blech versenkt, bis der Stanzniet 12 und die Oberseite
des Bleches 18 bündig
sind, wie es in ebenfalls 5 dargestellt
ist. Wenn der Antrieb des Stempels 26 beendet wird, schiebt
das zweite Federelement 82, das eine besonders kräftig ausgebildete
Schraubenfeder ist, die Spannbüchse 44 wieder
nach oben, bis sie ihre in 4 gezeigte
Stellung erreicht, in welcher ihre Schulter 58 an der Unterseite
der oberen Wand 60 der äußeren Büchse 42 anliegt.
Dabei wird der nach außen
verformte Teil des Stanzniets 12 aus der Bohrung 62 nach
oben hinausgeschoben. Anschließend
oder gleichzeitig drückt
das erste Federelement 74 den Zylinderstift 64 nach
oben, so dass er wieder die in 4 gezeigte
Stellung erreicht. Dabei werden die Ronde 92 und das untere
Ende des Stanzniets 12, das in die Bohrung 51 der
Stufenbüchse 50 eingeführt worden
war, aus der Stufenbüchse
nach oben hinausgeschoben. Das kann gegen den Druck der Feder 30 in
dem Oberwerkzeug 14 erfolgen. Zweckmäßig wird aber das Führungsteil 36 zuvor
wieder nach oben bewegt.
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Der
erste Abstand 76 wird so gewählt, dass das untere Ende des
Stanzniets 12 unter Berücksichtigung
der Dicke der aus dem Blech ausgestanzten Ronde 92 ausreichend
tief in den Ansatz 54 eingeführt werden kann. Der erste
Abstand 76 wird größer gewählt als
die Dicke von Blech, in welchem der Stanzniet 12 zu setzen
ist. Der zweite Abstand 86 legt fest, welche Größe und axiale
Länge der
Raum oberhalb des Ansatzes 54 haben wird, in den hinein der
Stanzniet 12 radial nach außen verformbar ist.
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In
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist zwar der
Stanzniet 12 ein Hohlniet, statt dessen könnte aber
auch ein Vollniet eingesetzt werden.