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Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zum Einsetzen von Stiften in gestanzte
Werkstücke aus
Blech gemäss
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Gegenstand der Erfindung ist
weiter ein Stift zur Durchführung
des Verfahrens gemäss
Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
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Die
Herstellung von Werkstücken
aus Blech durch sich folgende Stanz- und allenfalls auch Biegeoperationen
im Folgeschritt in einer Presse ist weit verbreitet. Sie stellt
eine kostengünstige
Herstellungsweise dar und ermöglicht
die Herstellung von äusserst
präzisen
Teilen wie beispielsweise Aufnahmerahmen elektrischer und elektronischer
Geräte
in Computern, Druckern aber auch in CD-Playern, MC-Playern und dergleichen.
Die auf diese Weise hergestellten Werkstücke umfassen meist nicht nur Durchbrüche, Bohrungen,
Laschen etc., sondern häufig müssen darin
Stifte exakt positioniert eingesetzt werden, die entweder als Abstützung, z.B.
federnde Abstützung
bei CD-Playern, als Befestigungsmittel von separat aufgehängten Elementen oder
als Achsen für
Zahnräder
dienen. Das Einsetzen von solchen Stiften in entsprechend vorbereitete Bohrungen,
dies können
runde oder einen andern Querschnitt aufweisende Bohrungen sein,
erfolgt meist von Hand und das Einpressen danach bestenfalls halbautomatisch.
Es sind auch Lösungen
bekannt, bei denen die Stifte mittels Robotern oder – wie in
der WO 2004/008590 offenbart – direkt
im Folgewerkzeug eingesetzt werden.
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Bei
allen Verfahren und Vorrichtungen zum Einsetzen der Stifte in vorgebohrte
Löcher
stellt sich das Problem von Toleranzschwankungen. Die Toleranzen
zwischen dem Bohrungsdurchmesser und dem Stiftdurchmesser müssen äusserst
gering gehalten werden, damit die Stifte nach dem Eindrücken in
das Basismaterial in diesem sicher gehalten werden. Nicht nur die
Toleranzen der Bohrungen und Stiftdurchmesser haben einen grossen
Einfluss auf die Haltefestigkeit, sondern auch das Material der Basisplatte
sowie des Stiftes. Sobald ein Parameter eine zu grosse Abweichung
vom Sollwert aufweist, können
sich die Stifte mit der Zeit lockern und dadurch eine ganze Vorrichtung,
z.B. einen CD-Player oder dgl., unbrauchbar machen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das
ein einwandfreies, lockerungssicheres Einsetzen von Stiften in vorgebohrte
Löcher
ermöglicht
sowie ein Stift, der eine hohe Haltekraft gewährleistet.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs
1 sowie durch einen Stift gemäss
den Merkmalen des Patentanspruchs 4.
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Durch
das Anbringen von mindestens einem teilweise, vorzugsweise vollständig umlaufenden Einstich
an den Stiften im Bereich. des ins Grundmaterial der Aufnahmeplatte
zu liegen kommenden Teils und allenfalls dem nachträglichen
Verdichten des das vorgebohrte Loch umgebenden Materials wird erreicht,
dass ein solchermassen ausgebildeter Stift völlig unlösbar mit dem Grundmaterial
verbunden wird. Letzteres fliesst in die Nut und wirkt dabei als Widerhaken,
welcher nicht nur das Herausziehen des Stiftes, sondern auch das
Lockern vollständig verhindert.
Das Versetzen von Stiften mit entsprechenden Einstichen kann auf
den vorhandenen Maschinen ohne Änderung
durchgeführt
werden. Soll eine zusätzliche
Verdichtung des Materials um die Bohrung im Grundmaterial herum
vorgenommen werden, so kann dieser Vorgang im Folgewerkzeug vorgenommen
werden. Das Verdichten kann durch partielle Eindrücke um den
eingesetzten Stift herum erfolgen oder durch eine ringförmige, den
Stift umgebende Vertiefung bzw. Verdrängung des Materials von der
Oberfläche
in die ringförmige
Nut bzw. den Einstich am Stift.
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Die
Herstellung von Stiften mit einem zusätzlichen Einstich im Eintauchbereich
verursacht einen geringen Mehraufwand, da die meisten Stifte ohnehin
bereits an deren freien Ende einen Einstich aufweisen und folglich
für die
Erzeugung des Einstichs und meist auch das Abstechen von Stangenmaterial in
eine entsprechende Drehvorrichtung eingespannt werden müssen.
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Anhand
eines illustrierten Ausführungsbeispiels
wird die Erfindung näher
erläutert.
Es zeigen
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1 eine
perspektivische Darstellung eines durch Stanz- und Biegevorgänge hergestellten Werkstücks mit
eingesetzten Stiften,
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2 einen
Querschnitt durch ein Stiftsetz-Modul in einer Stanz- und Biegepresse,
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3 einen
Schnitt durch das Modul gemäss 2 längs Linie
III-III,
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4 den
gleichen Querschnitt wie in 3, jedoch
mit unter dem Einpressstempel positionierter Schieberbohrung und
teilweise abgesenktem Werkzeugoberteil,
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5 den
gleichen Querschnitt wie in 3, jedoch
mit unter dem Einpressstempel positionierter Stiftaufnahmebohrung
und vollständig
abgesenktem Werkzeugoberteil,
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6 den
gleichen Querschnitt wie in 3, jedoch
mit unter dem Einpressstempel positionierter Stiftaufnahmebohrung
und vollständig
geschlossenem Werkzeug; Einpressstempel hat Stift eingepresst,
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7 einen
Querschnitt durch ein plattenförmiges
Werkstück
und einen darin eingepressten Stift,
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8 eine
perspektivische Darstellung des Stiftes gemäss 7.
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1 stellt
ein nach dem Verfahren gemäss WO
2004/008590 hergestelltes Werkstück 1 dar.
Das Werkstück 1 besteht
vorerst aus bandförmigem,
einer Stanz- und Biegepresse (nicht dargestellt) zugeführtem Blech 3,
bei dem beispielsweise mehrere Durchbrüche 5 unterschiedlicher
Form und durch eine Biegeoperation nach oben oder unten umgebogene
Laschen 7 ausgebildet sind. Weiter sind fünf Stifte 9 dargestellt,
welche in eng tolerierte Bohrungen 11 im Blech 3 eingepresst
sind. Dabei können
die in 1 nicht sichtbaren, bereits ins Blech 3 eingepressten
Enden der Stifte die Haltebohrung 11 ganz oder nur teilweise
durchdringen. Sie können
auch über
die Unterseite des Blechs 3 herausragen, sollte dies erwünscht oder
notwendig sein.
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Die
Herstellung eines solchen Werkstücks 1, z.B.
einer CD-Player-Aufnahme
für ein
Autoradio, erfolgt in mehreren Folge-Schritten, z.B. in einer Stufenpresse,
in dem von einer Seite der Presse der Blechstreifen 3 ab
Coil zugeführt
wird, aus dem vorerst Ausnehmungen 5 und allenfalls Aufnahmebohrungen 11 für die Stifte 9 ausgestanzt
werden. Gleichzeitig oder im folgenden Schnitt werden die Konturen
der Abwicklung des Werkstücks 1 gestanzt, jedoch
nur so weit, damit das Werkstück 1 stets
an mehreren Stellen im Blechstreifen 3 bzw. dem nun entstehenden
Stanzgitter präzise
gehalten bleiben, um durch dieses innerhalb der Presse von Werkzeugmodul
zu Werkzeugmodul transportiert werden zu können. Kurz vor Vollendung der
Stanz- und Biegeoperationen, jedoch vor dem Ausstanzen der Haltebrücken, die
das Werkstück 1 noch
mit dem Stanzgitter verbinden, gelangt das Werkstück 1 innerhalb der
Presse in ein Einpressmodul 13, das nun nachfolgend beschrieben
wird und in welchem die Stifte 9 in die eng tolerierten
Bohrungen oder Ausnehmungen 11 eingepresst werden.
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In
den 2 bis 6 sind die Presse und deren
Antriebe nicht dargestellt, sondern nur das Einpressmodul 13,
welches zum Setzen und Einpressen der Stifte 9 ausgebildet
ist. Das Einpressmodul 13 umfasst einen oberen Block 15 und
einen unteren Block 17, d.h. eine obere und eine untere
Werkzeughälfte.
Die beiden Blöcke 15 und 17 sind mit
dem Pressenoberteil bzw. Pressenunterteil (beide nicht dargestellt)
fest verbunden. Am oberen Block 15 sind vertikal ausgerichtete
Führungsstangen 19 verschiebbar
befestigt. An deren unterem Ende sind eine Abstreiferplatte 21 und
eine Führungsplatte 23 aufgehängt. Zwischen
der Abstreiferplatte 21 und dem oberen Block 15 sind
Federn 25 eingespannt, vorzugsweise Federn 25,
welche die Führungsstangen 19 umschlingen.
Die Federn 25 halten die Abstreiferplatte 21 und
die Führungsplatte 23 zeitweilig in
einem Abstand zum oberen Block 15. Am oberen Block 15 sind
weiter Einpressstempel 27 befestigt, welche einen Zuführblock 29 durchdringen.
Der Zuführblock 29 ist
mit der Abstreiferplatte 21 verbunden und weist im vorliegend
dargestellten Beispiel stirnseitig je eine Nut auf, die Zuführkanäle 31 bilden.
Die Zuführkanäle 31 entstehen
durch eine Abdeckplatte 33, die über den Nuten liegt. Die Zuführkanäle 31 enden
an ihrem tiefstliegenden Punkt über
einem Schieber 35. Dieser ist zwischen der Abstreiferplatte 21 und
der Führungsplatte 23 verschiebbar
gelagert. Als Antriebsmittel für
den Schieber 35 kann ein Elektromagnet verwendet werden.
Alternativ kann die Verschiebung des Schiebers 35 auch
durch eine Feder (nicht gezeigt) im Spalt 45 erfolgen,
wenn an der gegenüberliegenden
Seite des Schiebers 35 beispielsweise ein Keil (nicht dargestellt)
beim Niederfahren der Presse die Verschiebung auslöst. Im Schieber 35 sind
eine der Anzahl der zu versetzenden Stifte 9 entsprechende
Anzahl von Stiftaufnahmebohrungen 37 eingelassen. Der besseren Übersichtlichkeit
halber ist in den Figuren jeweils nur ein Kanal 31 dargestellt.
Die Stiftaufnahmebohrung 37 liegt in einer gemeinsamen
Ebene mit einer Stiftführungsbohrung 39 in
der Führungsplatte 23 (vgl. 2).
Die beiden Bohrungen 37, 39 liegen jedoch nicht
fluchtend übereinander,
sondern, wie 3 zeigt, leicht versetzt. Diese
Versetzung bewirkt, dass ein durch den Zuführkanal 31, z.B. mittels
Pressluft, zugeführter
Stift 9 zwar bis in die Stiftaufnahmebohrung 37 im
Schieber 35 gelangen kann, jedoch nicht weiter zur Stiftführungsbohrung 39.
Der Stift 9 bleibt folglich innerhalb des Schiebers 35,
d.h. in der Stiftaufnahmebohrung 37 gehalten. Er liegt
an der Oberfläche
der Führungsplatte 23 auf
(vgl. 3).
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Zu
diesem Zeitpunkt liegt das Werkstück 1 noch beabstandet
zur Unterseite der Führungsplatte 23 auf
mehreren gefederten Bandabhebern 41, welche die bereits
teilweise bearbeiteten Werkstücke 1, die
noch im Stanzgitter des Bandes 3 gehalten werden, auch
beabstandet zur Matrize 43 hält. Dies ermöglicht den
Transport des Bandes 3 in Richtung des Pfeiles P, auch
wenn am Werkstück 1 bereits
Biegeoperationen durchgeführt
worden sind und Laschen 7 über die Oberfläche des
Bandes 3 hinausragen.
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Der
zweite, rechts neben dem ersten Zuführkanal 31 liegende
Zuführkanal
(sichtbar in 2) und die darunter liegende
Stiftaufnahmebohrung 37 ermöglichen es, jeweils einen Führungsstift 9 in
die eine Stiftaufnahmebohrung 37 einzuführen, kurz nachdem der Stift 9 in
der anderen Aufnahmebohrung 37 bereits in das Werkstück 1 eingepresst
ist. Dadurch kann die Versetzkadenz erhöht werden.
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In
der Darstellung gemäss 4 ist
der obere Block 15 teilweise abgesenkt und die Führungsplatte 23 gelangt
in Anlage mit der Oberseite des Werkstücks 1. Das Werkstück 1 wird
durch die gefederten Bandabheber 41 an die Führungsplatte 23 angepresst.
Sobald das Werkstück 1 an
der Führungsplatte 23 anliegt,
wird der Schieber 35 nach rechts geführt, so dass die Stiftaufnahmebohrung 37 mit dem
darin liegenden Stift 9 über die Stiftführungsbohrung 39 in
der Führungsplatte 23 zu
liegen kommt und der Stift in diese hineingleiten kann. Die Stiftführungsbohrung 39 kommt
exakt über
die Aufnahmebohrung 11 im Werkstück 1 zu liegen (4).
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Beim
weiteren Absenken des oberen Blocks 15 werden die gefederten
Bandabheber 41 in die Matrize 43 eingeschoben
und das Werkstück 1 gelangt auch
in Auflage mit der oben liegenden Fläche der Matrize 43 (5).
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Beim
weiteren Absenken des oberen Blocks 15 bis zum unteren
Totpunkt der Presse schiebt sich der Einpressstempel 27 durch
den Schieber 35 und teilweise die Führungsplatte 23 hindurch
und presst den Stift 9 in die Haltebohrung 11 im
Werkstück 1.
Je nach gewählter
Länge des
Einpressstempels 27 wird der Stift 9 mehr oder
weniger tief in das Werkstück 9 eingepresst.
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Der
erfindungsgemässe
Stift 9 weist im Bereich, der in das Werkstück 1 zu
liegen kommt, einen umlaufenden oder mindestens teilweise umlaufenden
Einstich 47 auf. Der Einstich kann parallel verlaufende
Flanken aufweisen oder halbkreisförmig, wie in 7 dargestellt,
ausgebildet sein. Einstiche 47 dieser Art sind häufig auch
im Bereich des oberen Endes 49 des Stiftes vorhanden, um
beispielsweise ein elastisch zu lagerndes Element aufzunehmen. In
den 1 und 8 ist ein solcher Einstich mit
Bezugszeichen 47' dargestellt.
Beim Einführen
des Stiftes 9 in das Werkstück, wie oben beschrieben, kann
bereits ein Teil des Materials des Werkstücks 1 in den Freiraum
um den Einstich 47 herum in diesen einfliessen. Vorzugsweise
wird aber durch ein im Folgewerkzeug, dort insbesondere im oberen
Block 15, angeordneter Stempel 51 mit einer umlaufenden
Raupe 53 oder mit ringförmig
angeordneten Spitzen ein um den Stift 9 herum verlaufender
Eindruck 55 erzeugt. Das aus dem Eindruck 55 verdrängte Material
fliesst dabei in den Raum, gebildet durch die Rille 47,
und bildet sozusagen einen Widerhaken, der ein Ausziehen und ein
Lockern des Stiftes 9 verhindert.