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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Funktionselement, insbesondere
Bolzenelement, bestehend aus einem Schaftteil und einem für
eine Nietverbindung mit einem Tafelelement, insbesondere einem Blechteil
ausgelegten Kopfteil, wobei das Kopfteil hohl ausgebildet ist und
einen Außendurchmesser größer als der
des Schaftteils aufweist, sowie ein Verfahren zum Einbringen des
Funktionselements in ein Blechteil und das daraus resultierende
Zusammenbauteil.
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Ein
Funktionselement dieser Art ist in
6 der
PCT-Anmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
WO 01/03880 gezeigt, und zwar als
Variante eines Bolzenelements, dessen Kopfteil und Schaftteil zumindest
im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen. Die entsprechende
PCT-Anmeldung hat unter anderem zum
EP-Patent
1202834 geführt. Ein Bolzenelement dieser Art
wird von der Firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG in Form
eines so genannten Kugelbolzens vertrieben, das im
EP-Patent 1 346 160 für sich
beansprucht ist. Das Bolzenelement wird mit einem Blechteil, wie
die Heckklappe eines Fahrzeugs, im Bereich des Kopfteils vernietet,
wobei das dem Kopfteil abgewandte Ende des Schaftteils mit einer
Kugelform versehen ist. Das kugelförmige Ende des Schaftteils
bildet dann einen Teil eines Kugelgelenks, dessen Pfanne Teil einer
Gasfeder ist, die der Abstützung der Heckklappe dient.
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Ein ähnliches
Funktionselement ist beispielsweise aus der
deutschen Patentschrift 34 47 006 bekannt
und ist dort als Gewindebolzen realisiert, wobei das Kopfteil mit
einem rohrförmigen Stanz- und Nietabschnitt versehen ist,
der zum Durchstanzen eines Blechteils und zur anschließenden
Ausbildung eines Nietbördels ausgelegt ist, wodurch das
Element im Blechteil befestigt wird. Zwischen dem rohrförmigen Stanz-
und Nietabschnitt weist das Kopfteil einen Flansch mit einer senkrecht
zur Längsachse des Elementes stehenden Ringfläche
auf, die nach dem Einbringen des Elementes in ein Blechteil üblicherweise kurz
unterhalb der dem Schaftteil zugewandten Seite des Blechteils angeordnet
ist.
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Der
beim Durchstanzen des Blechteils gebildete Stanzbutzen wird in den
Stanz- und Nietabschnitt hineingedrückt und unterstützt
dabei die Nietverbindung mit dem Blechteil. Die
DE-PS 34 47 006 beschreibt aber auch
Funktionselemente in Form von Mutterelementen, wobei das Schaftteil
als Verlängerung des Kopfteils zu verstehen ist und dieses
mit einem Innengewinde versehen ist. Das Schaftteil muss aber nicht
als Gewinde ausgebildet sein; es kommen viele Ausbildungen in Frage,
beispielsweise ein Führungszapfen oder eine stiftartige
Ausbildung, an der beispielsweise Teppiche mittels entsprechenden Klammern
befestigt werden können.
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Solche
Funktionselemente, d. h. entsprechend der
DE-PS 34 47 006 C2 , haben
sich über mehrere Jahre bestens bewährt und ermöglichen
es, eine hochwertige Verbindung zwischen dem Element und dem Blechteil
zu erzeugen. Solche Elemente sind aber in der Herstellung relativ
aufwendig und erfordern zum Teil die Anwendung von äußerst
präzise arbeitenden Kaltschlagmaschinen, die zum Erzielen der
gewünschten Qualität verhältnismäßig
langsam arbeiten. Die Notwendigkeit, relativ aufwendige Kaltschlagmaschinen
anzuwenden und die beschränkte Arbeitsgeschwindigkeit führen
zu verhältnismäßig hohen Produktionskosten.
Darüber hinaus wäre es für manche Anwendungen
günstiger, wenn das Gewicht der Elemente reduziert werden
könnte.
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Problematisch
bei einem Funktionselement gemäß
6 der
WO 01/03880 ist, dass das
Element bei der Anbringung an ein Blechteil, die eine erhebliche
Verformung des Kopfteils erfordert, sich in unerwünschter
Weise verformt, wodurch die Güte der Anbindung leidet.
Ein solcher Nachteil ist bei einer Massenfertigung, bei der tausende
Funktionselemente zur Anwendung gelangen, nicht akzeptabel, und
zwar selbst dann, wenn die unerwünschte Verformung nur
ab und zu vorkommt, da solche Vorkommnisse, abgesehen von dem unerwünschten Ausschuss,
den Produktionsablauf stören.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Funktionselement
der eingangs genannten Art vorzustellen, das eine hochwertige Verbindung
mit dem Blechteil ermöglicht und welches sicherstellt,
dass keine unerwünschte Verformung bei der Anbringung am
Blechteil auftritt, sondern nur die jeweils erwünschte
Verformung des Kopfteils. Ferner soll eine verbesserte Verdrehsicherung
auch ohne Verdrehsicherungsmerkmale sowie ein guter Auszieh- und
Ausknöpfwiderstand geschaffen werden, wobei die Funktionselemente
ebenfalls sehr rationell und kostengünstig herstellbar
sein sollen.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Funktionselement der
eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass das Schafteil über eine durch eine konvex gerundete
Fläche gebildete Ringschulter in das Kopfteil übergeht,
derart, dass die konvex gerundete Fläche sich zumindest
im Wesentlichen vom Schaftteil bis zu der zumindest im Wesentlichen
zylindrischen Mantelfläche des Kopfteils erstreckt.
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Durch
die Aussage, dass die konvex gerundete Fläche sich ”zumindest
im Wesentlichen” vom Schaftteil bis zu der zumindest im
Wesentlichen zylindrischen Mantelfläche des Kopfteils erstreckt,
soll zum Ausdruck gebracht werden, dass beispielsweise ein Radius
oder eine Fase als Übergang zwischen dem Schaftteil und
der gerundeten Fläche und/oder beispielsweise ein konusförmiger Übergang
zwischen der gerundeten Fläche und der zylindrischen Mantelfläche
vorgesehen werden können, wobei solche Übergänge
im Vergleich zu der gerundeten Fläche eher kleinere axiale
Höhen bzw. Winkelerstreckungen aufweisen.
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Das
erfindungsgemäße Funktionselement wird somit ohne
ein sich radial über das Kopfteil bzw. den Nietabschnitt
hinaus erstreckendes Flanschteil gefertigt, was zu der rationellen
kostengünstigen Fertigung des Funktionselements beiträgt.
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Bei
bekannten Funktionselementen mit einem Flanschteil liegt die Funktion
des Flanschteils einerseits darin, eine ausreichende Fläche
zu schaffen, die verhindert, dass das Element im Blechteil locker wird,
andererseits aber auch eine Fläche zu bilden, an der weitere
Blechteile oder andere Bauteile befestigt werden können,
beispielsweise, wenn es sich um ein Bolzenelement handelt, durch
eine Mutter, die auf das ein Gewinde aufweisendes Schaftteil des
Funktionselementes aufgeschraubt wird.
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Bei
den erfindungsgemäßen Funktionselementen ist dieser
Flansch am Funktionselement selbst zunächst nicht vorhanden.
Bei der Einbringung des Funktionselementes in das Blechteil wird,
wie bei den an sich bekannten Elementen, das Stirnende des Funktionselementes
durch das Blechteil gestanzt und zu einem Nietbördel auf
der dem Schaftteil des Elementes abgewandten Seite des Blechteils
umgeformt. Ferner wird das Funktionselement in Längsrichtung
so gestaucht, dass ein Teil des hohlen Kopfteils zu einem Ringfalz
oder Ringwulst ausgebildet wird, der nunmehr als Flansch dient und
die oben erläuterten Funktionen des üblichen Flansches übernimmt.
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Erfindungsgemäß wird,
wie auch bei dem Stand der Technik gemäß
6 der
WO
01/03880 , zumindest das Kopfteil des Elements hohl ausgebildet
und bei der Anbringung am Blechteil ebenfalls zu einem Nietbördel
auf der einen Seite des Blechteils und einem Ringfalz auf der anderen
des Blechteils verformt, wobei der Lochrand des Blechteils zwischen
dem Nietbördel und dem Ringfalz eingeklemmt wird.
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Dadurch,
dass bei dem erfindungsgemäßen Element der Außendurchmesser
des Kopfteils größer ist als der des Schaftteils,
weisen der entstehende Ringfalz und das entstehende Nietbördel
ebenfalls größere Durchmesser auf als vergleichbare
Elemente, bei denen das Kopfteil und das Schaftteil den gleichen
Durchmesser aufweisen. Durch die abgerundete Form des Übergangs
vom Schaftteil in das Kopfteil wird die Länge des zylindrischen
Bereichs des Kopfteils gegenüber der Ausführung
nach
6 gemäß
WO 01/03880 verkürzt,
wodurch dessen kontrollierte Verformbarkeit verbessert wird. Die
axiale Höhe des gerundeten Übergangs trägt
somit zur Gesamtlänge des Kopfteils bei.
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Durch
den vergrößerten Durchmesser des Ringfalzes und
des Nietbördels wird allein durch Lochlaibung ein höherer
Verdrehwiderstand erreicht. Ferner wird durch den vergrößerten
Durchmesser ein deutlich höherer Auszieh- und Ausknöpfwiderstand erreicht.
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Durch
die besondere Formgebung des Übergangs zwischen dem Schaftteil
und dem Kopfteil, d. h. durch die konvex gerundete Fläche,
die sich vom Schaftteil bis zu der zumindest im Wesentlichen zylindrischen
Mantelfläche des Kopfteils erstreckt, gelingt es in überraschender
Weise unerwünschte Verformungen des Funktionselements bzw.
des Blechteils bei der Anbringung des Funktionselements an das Blechteil
weitestgehend zu vermeiden.
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Die
konvex gerundete Fläche ist vorzugsweise zumindest im Wesentlichen
eine sphärisch gerundete Fläche. Darüber
hinaus ist der Innenraum des hohlen Kopfteils zumindest im Wesentlichen
kreiszylindrisch ausgebildet und weist im Übergangsbereich zwischen
dem Kopfteil und dem Schaftteil zumindest im Wesentlichen eine halbsphärische
Form auf, dessen Radius mit seinem Fußpunkt an der mittleren Längsachse
des Funktionselements liegt und zumindest im Wesentlichen gleich
groß ist wie der Radius des zylindrischen Innenraums des
Kopfteils.
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Ferner
ist die Wanddicke des gerundeten bzw. sphärisch geformten Übergangs
vom Kopfteil in das Schaftteil zumindest im Wesentlichen konstant. Diese
Wanddicke des gerundeten bzw. sphärisch gerundeten Übergangs
vom Kopfteil in das Schaftteil entspricht zumindest im Wesentlichen
der Wanddicke des hohlen Kopfteils in dessen zylindrischem Bereich,
ohne die radiale Höhe von etwaigen zur Verdrehsicherung
vorgesehenen Merkmalen wie Verdrehsicherungsrippen oder -Vertiefungen
zu berücksichtigen.
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Diese
bevorzugte Ausbildung des Übergangs vom Schaftteil in das
Kopfteil tragen ebenfalls zur Lösung der erfindungsgemäßen
Aufgabe bei, d. h. sie alle helfen eine unerwünschte Verformung
des Kopfteils bei der Anbringung des Funktionselements an ein Blechteil
auszuschließen.
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Das
Schaftteil am dem Kopfteil abgewandten Ende kann eine Kugelform
aufweisen, dessen Radius größer ist als der des
Schaftteils. Hierdurch wird ein Kugelbolzen realisiert, der durch
den vergrößerten Durchmesser des Ringfalzes bzw.
des Nietbördels einen besonders guten Ausknöpfwiderstand
aufweist, eine Eigenschaft, die bei einem Kugelbolzen besonders
wichtig ist. Selbst wenn ein Kugelbolzen normalerweise keinen ausgeprägten
Verdrehkräften ausgesetzt ist, da diese im Prinzip nur über
Reibung entstehen können, gelingt es mit dem vergrößerten Durchmesser
des Ringfalzes und des Nietbördels auf jeden Fall einen
ausreichenden Verdrehwiderstand zu erreichen.
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Das
Funktionselement muss aber nicht als Kugelbolzen realisiert werden,
stattdessen kann das Schaftteil mit einem Außengewinde
oder mit Verrastungsmerkmalen zur Aufnahme eines darauf gesteckten
Clips ausgebildet werden. Auch käme eine hohle Ausbildung
des Schaftteils mit einem Innengewinde in Frage.
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Bei
solchen Ausführungsformen, insbesondere solchen mit einem
Außengewinde oder einem Innengewinde, kann die Mantelfläche
des Kopfteils mit Verdrehsicherungsmerkmalen, wie z. B. Längsrippen
und/oder Längsnuten, versehen werden, die zu einem erhöhten
Verdrehsicherungswiderstand führen.
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Die
Ausbildung des Funktionselements gemäß den Ansprüchen
9 bis 11 ermöglicht es einerseits das Funktionselement
selbststanzend auszuführen, d. h. so, dass das Element
selbst sein Loch im Blechteil bei der Anbringung an das Blechteil stanzt,
und sorgt andererseits für die erwünschte erfindungsgemäße
Ausbildung des Nietbördels und des Ringfalzes.
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Das
erfindungsgemäße Funktionselement kann als Kaltschlagteil
aus Draht- oder Stabmaterial ausgebildet werden. Es kann aber auch
aus Rohrmaterial angefertigt werden, wenn ein hohles Schaftteil erwünscht
ist. Dabei kann ein etwaig vorhandenes Gewinde am Schaftteil durch
ein Gewindewalzverfahren oder durch ein Druckumformverfahren hergestellt
werden. Verrastungsmerkmale können auch in einem Walzverfahren
oder Umformverfahren am Schaftteil erzeugt werden.
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Weiterhin
lässt sich das Funktionselement nicht nur durch Kaltschlagen,
sondern auch durch Hochdruckformverfahren aus Rohrlängen
kostengünstig herstellen. Darüber hinaus kommen
andere, preisgünstige Herstellungsverfahren in Frage. Obwohl
für die Anbringung des Teils an einem Werkstück
nur ein hohles Kopfteil erforderlich ist, kann das Funktionselement
durchaus insgesamt als rohrförmiges Teil hergestellt werden.
Auch die Herstellung mit einem größeren Innendurchmesser
im hohlen Kopfteil als im Schaftteil lässt sich kostengünstig
realisieren, vor allem dann, wenn als Ausgangsmaterial ein Rohr
verwendet wird.
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Wie
oben angedeutet wird mit der vorliegenden Erfindung der eigentliche
Flansch erst nachträglich gebildet. Dadurch, dass das Blechteil
formschlüssig innerhalb einer relativ großflächigen
Aufnahme zwischen dem Nietbördel einerseits und dem Ringfalz
andererseits eingeklemmt ist, weist das Funktionselement nach der
Erfindung einen guten Widerstand gegen Verdrehung auf. Die Ausführungsvariante,
bei der der Stanzbutzen innerhalb des Nietbördels eingeklemmt
wird, erhöht die Verdrehsicherheit noch weiter und steigert
außerdem den Ausziehwiderstand.
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Sollte
es notwendig sein, die Verdrehsicherheit noch weiter zu erhöhen,
kann dies auf verschiedene Weise erfolgen. Einerseits können
kleinere Verdrehsicherungsmerkmale wie Rillen oder Nasen im Bereich
des das Nietbördel bildenden Bereiches des Kopfteils vorgesehen
werden. Andererseits können sich radial erstreckende Nasen
entweder in der Matrize zur Ausbildung des Nietbördels
und/oder in der Stirnfläche des den Ringfalz bildenden
Stempels vorgesehen werden, die dann auch zu einer gegenseitigen
Verformung des Blechteils und der anliegenden Bereiche des Nietbördels
und/oder des Ringfalzes führen und der Erhöhung
der Verdrehsicherheit dienen.
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Ferner
können entsprechend der
EP-A-1 609 561 vor der Anbringung des Funktionselements im
Blechteil Verdrehsicherungsmerkmale im Sinne einer Blechvorbereitung
eingeprägt werden, die bei Anbringung des Funktionselements
zu einer entsprechenden lokalen Prägung des Ringfalzes
und/oder des Nietbördels führen, wodurch die Verdrehsicherheit
erhöht wird.
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Es
ist auch möglich die Oberfläche des Ringfalzes
mit scharfen, sich radial erstreckenden Nasen oder dergleichen auszustatten,
die für einen elektrischen Kontakt zu einer Anschlussklemme
führen. Solche Nasen können entweder an der Außenfläche des
Kopfteils vor dem Einbringen des Elementes vorgesehen werden oder
erst nachträglich bei der Ausbildung des Ringfalzes in
der freiliegenden Oberfläche des Ringfalzes mittels einer
entsprechenden Formgebung der Stirnseite des Stempel ausgebildet bzw.
eingeprägt werden.
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Besondere
Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen des Funktionselementes
sowie des Verfahrens zum Einbringen des Elementes in ein Blechteil,
des so hergestellten Zusammenbauteils, der zur Herstellung des Zusammenbauteils
verwendeten Matrize und der verwendeten Stempelanordnung lassen
sich den Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung
entnehmen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert,
in der zeigen:
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1A eine
in Längsrichtung teilweise geschnittene Ansicht eines Funktionselementes
in Form eines Bolzenelementes,
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1B eine
Draufsicht auf die Stirnseite des Kopfteils des Bolzenelements der 1A,
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2A, 2B Zeichnungen
entsprechend den 1A bzw. 1B, jedoch
von einem erfindungsgemäßen Element in Form eines
Kugelbolzens,
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3A der
erste Schritt bei der Einbringung des erfindungsgemäßen
Funktionselementes in ein dünnes Blechteil,
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3B, 3C, 3D Zwischenstadien bei
der Einbringung des Funktionselementes in ein Blechteil,
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3E das
Ende des Einbringungsverfahrens vor Öffnung der dazu verwendeten
Presse bzw. Zange,
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4 eine
Darstellung entsprechend der 3E, jedoch
bei der Anbringung des Funktionselements an ein dickes Blechteil,
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5A bis 5D Darstellungen
zur Erläuterung einer möglichen Blechvorbereitung
vor der Anbringung des Funktionselements,
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6A, 6B sowie 7A, 7B eine Darstellung
der Anbringung eines erfindungsgemäßen Funktionselements
mit einem Kopfteil mit größerem Durchmesser als
dem des Schaftteils an ein gemäß den 5A bis 5D vorbereitetes
Blechteil,
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8 eine
Schnittzeichnung eines Setzkopfes, der zur Anbringung eines erfindungsgemäßen Funktionselements
in ein Blechteil verwendet werden kann.
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Das
Funktionselement 10 der 1A und 1B besteht
aus einem mit einem Außengewinde 12 versehenen
Schaftteil 14 und einem hohlen Kopf teil 16 mit
einem zum im Vergleich zum Schaftteil größeren
Außendurchmesser, d. h. einem Außendurchmesser,
der größer ist als der Außendurchmesser des
Gewindezylinders des Schaftteils 14. Das hier gezeigte
Gewinde hat eine gesonderte Gewindeform, die für untergeordnete
Schraubverbindungen verwendet werden kann, beispielsweise für
die manuelle oder automatische Anschraubung eines Clips, z. B. aus
Kunststoff. Auch ein vollwertiges Gewinde, z. B. nach DIN, ist möglich.
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Innerhalb
des hohlen Kopfteils 16 befindet sich ein kreiszylindrischer
Hohlraum 18, der von dem dem Schaftteil 14 abgewandten
Stirnende 20 des Kopfteils 16 bis unmittelbar
unterhalb des Gewindezylinders führt und dort in einer
hier durchgehenden Querwand 22 endet. Der Hohlraum 18 hat
hier die Form einer Bohrung. Die Querwand 22 ist hier durch eine
halbsphärische Fläche gebildet, könnte
aber eine andere konkave Form aufweisen, beispielsweise eine Konusform.
Der Hohlraum und die Querwand können beispielsweise mittels
eines Kaltschlagverfahrens hergestellt werden. Die Längsachse
des Funktionselements 10, das hier als Bolzenelement realisiert
ist, ist mit 24 bezeichnet.
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Das
Element
10 weist am Stirnende
20 eine innere Schneidfläche
26 auf,
die hier in eine Ringfläche übergeht, die die
Stirnseite des Kopfteils bildet und hier in einer Ebene senkrecht
zur Längsachse
24 liegt. Stattdessen könnte
die Stirnseite mit einer äußeren abgerundeten
Stoß- und Ziehkante versehen werden, genauso wie das entsprechende
Stirnende des Stanz- und Nietabschnittes des Funktionselementes
gemäß der
DE-PS
34 47 006 C2 , vorzugsweise jedoch entsprechend der
EP-B-1 430 229 .
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In 1 ist die Schneidfläche 26 relativ
klein ausgebildet, was nicht zwingend erforderlich ist, jedoch bevorzugt
wird.
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Eine
Besonderheit des Funktionselements gemäß der 1 liegt darin, dass das Schaftteil 14 über
eine durch eine konvex gerundete Fläche 15 gebildete
Ringschulter in das Kopfteil 16 übergeht, und zwar
derart, dass die konvex gerundete Fläche 15 sich
vom Schaftteil 14 bis zu der zumindest im Wesentlichen
zylindrischen Mantelfläche des Kopfteils 16, d.
h. zwischen den Stellen 19 und 21 erstreckt. Dabei
ist die konvex gerundete Fläche 15 zumindest im
Wesentlichen eine sphärische gerundete Fläche. Dies
ist allerdings nicht zwangsläufig erforderlich, sondern
eine gerundete Fläche, die annähernd sphärisch
ist, beispielsweise eine solche, die sich als Rotationskörper
mit einer gerundeten Form darstellt, die der gekrümmten
Seite eines Sektor einer Ellipse oder eines Ovals entspricht, wäre
auch möglich. Es käme hier beispielsweise ein
Sektor in Frage, der sich ausgehend von einem kleineren Durchmesser
einer Ellipse über etwa 60°, beispielsweise von
270° bis 330° erstreckt oder eine Winkelerstreckung
von etwa –30° bis etwa +30° bezogen auf
den größeren Durchmesser einer Ellipse hat, vorzugsweise
einer Ellipse, bei der das Verhältnis der beiden Durchmesser
zueinander D1/D2 ≤ 2 beträgt.
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Wie
oben zum Ausdruck gebracht, weist der Übergangsbereich
des Innenraums 18 des hohlen Kopfteils 16 zwischen
dem Kopfteil 16 und dem Schaftteil 14 bevorzugter
Weise zumindest im Wesentlichen eine halbsphärische Form
auf, dessen Radius R am Fußpunkt 23 an der mittleren
Längsachse 24 des Funktionselements liegt und
zumindest im Wesentlichen gleich groß ist wie der Radius
R des zylindrischen Innenraums des Kopfteils. Auch diese halbsphärische
Form kann durch eine halbelliptische oder halbovale Form analog
zu der konvexen Fläche 15 ersetzt werden, d. h.
die Angaben oben zu der möglichen Formgebung der Fläche 15 gelten
im Prinzip auch für die Formgebung des dem Schaftteil zugewandten
Endes des Innenraums 18, wobei sich aber hier die Winkelerstreckung
von 270° bis 0° oder von 225° bis 315° erstreckt.
Besonders günstig ist es (selbst wenn nicht zwingend erforderlich),
wenn die Wanddicke des gerundeten bzw. sphärisch gerundeten Übergangs
vom Kopfteil in das Schaftteil zumindest im Wesentlichen konstant
ist.
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Die 2A und 2B zeigen
ein Funktionselement 10', das dem Funktionselement 10 der 1A ähnlich
ist. In den 2A und 2B wurden
die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in den 1A und 1B,
jedoch mit einem zusätzlichen Strich (') und haben auch
die gleiche Bedeutung, d. h. dass die Beschreibung der entsprechenden
Teile bzw. Formmerkmale, die für die Ausführung der 1A und 1B gegeben
wurde, auch für die 2A und 2B gilt.
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Abweichend
vom Funktionselement gemäß 1A weist
das Kopfteil 16' des Funktionselements 10' in
Längsrichtung verlaufende Verdrehsicherungsrippen 17' auf,
hier sechs an der Zahl, wobei dies nicht kritisch ist. Anstatt sechs
Verdrehsicherungsrippen 17' könnte beispielsweise
eine beliebige Zahl zwischen zwei und vierundzwanzig vorgesehen
werden oder auch mehr, wenn diese beispielsweise die Form einer
Rändelung aufweisen. Auch können anstelle der
Verdrehsicherungsrippen 17' Verdrehsicherungsnuten in der
Oberfläche des Kopfteils 16' vorgesehen werden
oder abwechselnd Verdrehsicherungsrippen und -nuten. Solche Verdrehsicherungsmerkmale
können auch bei der Ausführung gemäß 1A und 1B vorgesehen
werden.
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Ferner
zeichnet sich das Funktionselement 10' gemäß 2A und 2B dadurch
aus, dass es am Ende des Schaftteils 14' entfernt vom Kopfteil 16' eine
Kugelform aufweist, während das Schaftteil 14 hier
als zylindrisches Teil ausgebildet ist, d. h. keinen Gewindezylinder
aufweist wie bei der Ausführungsform gemäß 1A und 1B.
Es handelt sich demnach um einen Kugelbolzen. Auch andere Varianten
sind möglich. Beispielsweise könnten die Ausführungen
gemäß den 1A und 1B und
den 2A und 2B so
realisiert werden, dass das Schaftteil 14 und gegebenenfalls
auch die Kugel 25' hohl sind. Solche Elemente könnten
dann aus Rohrmaterial hergestellt werden.
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Die 3A bis 3E zeigen
nunmehr verschiedene Stadien bei der Anbringung eines Funktionselements 10 gemäß 1A und 1B in
ein Blechteil 30 mit Hilfe einer Matrize 32 und
eines Setzkopfes 40.
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Die
Matrize 32 befindet sich in einer Bohrung eines nicht gezeigten
unteren Werkzeuges einer Presse, deren Oberseite normalerweise bündig
mit der Stirnseite der Matrize angeordnet ist. Im unteren Werkzeug
um die Matrize 32 herum befinden sich mehrere mittels Federn
nach oben vorgespannte Stößel, die das Blechteil 30 bei
der Einführung in die Presse abstützen, jedoch
aufgrund der von einem nicht gezeigten Niederhalter ausgeübten
Kraft beim Schließen der Presse nach unten druckbar sind,
so dass das Blechteil 30 an der Stirnseite 33 der
Matrize 32 und an der Oberseite des unteren Werkzeuges
im Bereich der Matrize zur Anlage kommt und dort zwischen dem Niederhalter
und der Matrize 32 bzw. dem unteren Werkzeug unverrückbar
geklemmt ist. Es können beispielsweise drei solche federvorgespannte
Stößel im unteren Werkzeug vorgesehen werden, die
beispielsweise in gleichmäßigen Winkelabständen
um die mittlere Längsachse der Matrize 32 angeordnet
werden. Die mittlere Längsachse der Matrize ist mit der
mittleren Längsachse 24 des Funktionselements 10 ausgerichtet.
Das Bezugszeichen 70 deutet hier auf ein gefedertes Nasenstück
des den Stempel 48 führenden Setzkopfes und hat
ebenfalls eine Niederhalterfunktion in dem Sinne, dass das Blechteil 30 mittels
des gefederten Nasenstücks 70 gegen die Stirnfläche 33 der
Matrize 32 gedrückt wird.
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Die
Matrize
32 ist mit einem mittig angeordneten zylindrischen
Stempelansatz
34 ausgestattet, der ähnlich dem
Stempelansatz der entsprechenden Matrize gemäß der
DE-PS 34 47 006 C2 ausgelegt ist,
jedoch hier in der Ebene der Stirnseite
33 der Matrize
liegt. Dieser Stempelansatz
34 ist von einer im Bodenbereich
gerundeten Ringeinsenkung
36 umgeben, die in die dem Blechteil
30 zugewandte
Ringfläche übergeht, die in der Stirnseite
33 der
Matrize vorgesehen ist. Insgesamt ist die Matrize
32 der
in der
DE-PS 34 47 006 beschriebenen
Matrize
180 ähnlich.
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3A zeigt
den Zustand, nachdem das Blechteil 30 in die Presse eingeführt
wurde und die Schließbewegung der Presse begonnen hat,
und zwar gerade so weit, dass der Niederhalter 70 und die
Stirnseite 20 des Funktionselements 20 auf der Oberseite
des Blechteils 30 anliegen und das Blechteil zwischen sich
und der Matrize 32 leicht klemmen.
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Im
Stadium des Verfahrensschrittes gemäß 3B hat
das Stirnende 20 des Funktionselementes unter dem Druck
des Stempels 48, der gegen den oberen Bereich der konvex
gerundeten Fläche drückt und in seiner Form diesem
angepasst ist, das Blechteil teilweise in die Ringvertiefung 36 der
Matrize 32 hineingedrückt und eine flache, in
etwa konusförmige Vertiefung 30' im Blechteil 30 gezogen.
Im Stadium der 3B hat der Stempelansatz 34 ferner
in Zusammenarbeit mit der Schneidfläche 26 am
Stirnende des Kopfteils 16 des Funktionselements 10 einen Stanzbutzen 50 aus
dem Blechteil herausgeschnitten.
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Aus
der 3C, die den Zustand nach einer weitergehenden
Schließbewegung der Presse als 3B zeigt,
ist ersichtlich, dass die konusförmige Vertiefung 30'' des
Blechteils gegenüber der konusförmigen Vertiefung 30' gemäß 2B nunmehr deutlich
tiefer gezogen ist und dass sich die Stirnseite des Funktionselements 10 durch
das Kopfteil 16 des Funktionselements 10 aufgeweitete
Loch im Blechteil hindurch geschoben hat, und zwar so, dass die
konusförmige Schneidfläche 26 an die
gerundete Bodenfläche der Ringeinsenkung 36 gelangt
ist, wodurch im anschließenden Stadium gemäß 3D das
zylindrische Kopfteil an der Stirnseite 30 ringförmig
nach außen ”gerollt” bzw. umgebördelt
wird.
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Aus 3D ist
auch ersichtlich, dass der Stempel 48 gegenüber 3C weiter
nach unten gefahren ist, wobei der freie Endbereich des hohlen Kopfteils
des Elementes 10 aufgrund der gerundeten Ringeinsenkung
bzw. Rollfläche 36 in der Matrize um den nach
unten gezogenen Rand der Lochung des Blechteils herum zu einem anfänglich
ringförmigen Nietbördel 37 geformt ist.
Das Loch im Blechteil weist in diesem Stadium des Verfahrens einen
Lochrand 31 auf, der der Mündung einer Trompete ähnelt.
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Im
weiteren Verlauf der nach unten gerichteten Bewegung des Stempels 48 wird
gemäß 3E die
Wand des Kopfteils 16 im Bereich der gerundeten Fläche
und der dieser benachbart angeordneten zylindrischen Wand unmittelbar
unterhalb des Schaftteils 14 so gestaucht, dass sich ein
Ringfalz 52 bildet. Den Zwängen, denen das Funktionselement 10 aufgrund
der Führung durch den Stempel 42 einerseits und
durch den Lochrand 31 und den Stanzbutzen 50 andererseits
sowie durch die Form der Ringeinsenkung 36 unterliegt,
stellen sicher, dass die Verformung so abläuft wie in 3A bis 3E gezeigt. Das
Nietbördel 37 hat nunmehr in 3E seine
endgültige Form erreicht.
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Man
merkt hier, dass mit einem verhältnismäßig
dünnen Blechteil, d. h. eine Blechdicke im Bereich zwischen
etwa 0,6 mm und 1,8 mm, der Lochrand 31 eine annähernd
konusförmige Gestaltung aufweist und zwischen dem Nietbördel 37 und dem
Ringfalz 52 geklemmt ist, wobei die Ringfläche 57 oberhalb
des Ringfalzes in der Ebene der Oberseite des Blechteils 30 liegt.
Gegebenenfalls kann der Stempel einen kleinen axialen Ringvorsprung, beispielsweise
mit einer axialen Höhe von 0,02 mm, in diesem Bereich aufweisen,
um sicherzustellen, dass die Ringfläche nicht oberhalb
der Oberseite des Blechteils vorsteht, sondern gegenüber
dieser geringfügig zurückversetzt ist.
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Gegebenenfalls
kann die Nase 56 des Stempels 48 im Bereich der
Anlagefläche mit der gerundeten Fläche mit formgebenden
Merkmalen ausgestattet werden, die einerseits zu einer gewünschten,
der Verdrehsicherheit förderlichen, verhakten Anordnung zwischen
dem Blechteil 30 und dem hohlen Kopfteil 16 führt,
andererseits aber auch so ausgeführt werden kann, dass
beispielsweise Nasen in der in 3E oberen
Ringfläche des Ringfalzes 52 entstehen, die für
einen hochwertigen elektrischen Kontakt sorgen, beispielsweise wenn
das Funktionselement als Masseanschlusselement benutzt wird. Alternativ oder
ergänzend zu dieser Art der Realisierung der Verdrehsicherheit
kann das Element mittels eines Klebers mit dem Blechteil verklebt
werden. Beispielsweise kann das Funktionselement 10 im
Bereich des Kopfteils 16 mit einem Trockenkleber beschichtet werden,
der erst unter Druck bei der Anbringung des Funktionselements an
das Blechteil aktiviert wird.
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Im
Stadium der 3E ist das Einbringen des Funktionselements 10 in
das Blechteil 30 fertig. Die Presse öffnet sich
und das so erzeugte Zusammenbauteil weist dann die Form auf, die
aus 3E ersichtlich ist.
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In
dieser Beschreibung wird zunächst davon ausgegangen, dass
es sich bei der Matrize 32 um eine Matrize handelt, die
im unteren Werkzeug einer Presse angeordnet ist. In diesem Fall
wird der Setzkopf 44 entweder am oberen Werkzeug der Presse oder
auf einer Zwischenplatte der Presse befestigt. Die Matrize 32 kann
aber genauso gut auf der Zwischenplatte angeordnet werden und dann
mit einem Setzkopf zusammenarbeiten, der am unteren oder oberen
Werkzeug der Presse angeordnet ist. Ebenso ist es möglich,
die Matrize 32 in der oberen Platte des Werkzeuges anzubringen
und den Setzkopf an einer Zwischenplatte oder am unteren Werkzeug
der Presse zu montieren. Darüber hinaus können
der Setzkopf 40 und die Matrize 32 von einem Roboter
aufeinander zu gedrückt werden oder durch anderweitige Vorrichtungen
wie eine kraftbetätigte Zange zusammengebracht werden.
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Man
merkt auch aus der 3E, dass der Stanzbutzen 50 die
mittlere Passage des hohlen Funktionselements 10 im Bereich
des Nietbördels 37 schließt, so dass
an dieser Stelle die Nietverbindung des Funktionselements 10 zu
dem Blechteil 30 verstärkt wird.
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Bei
Verwendung eines dickeren Blechteils, beispielsweise ab etwa 1,8
mm, zeigt sich das in der Presse fertig gestellte Zusammenbauteil
gemäß 4 leicht anders als in 3E gezeigt.
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Gemäß 4 ist
das Blechteil 30 im Bereich des im Allgemeinen konusförmigen
Lochrandes 31 etwas mehr verformt, so dass ein verdickter
Bereich 31' in dem im Allgemeinen U-förmigen Nietbördel 37' eingefasst
ist. Die Funktion und Qualität der Verbindung ist aber
genauso gegeben wie bei der Ausführungsform gemäß 3A bis 3E.
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Die 5A bis 5D zeigen
eine mögliche Blechvorbereitung, die insbesondere dann
von Bedeutung ist, wenn ein Element wie 1A bzw. 1B oder
ein Element gemäß 2A bzw. 2B ohne
Verdrehsicherungsmerkmale verwendet wird (obwohl die Verwendung
eines Funktionselements mit Verdrehsicherungsmerkmalen nicht ausgeschlossen
ist), da die Blechvorbereitung gemäß 5A bis 5D selbst
zu einer zusätzlichen Verdrehsicherung führt.
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Im
Grunde genommen wird gemäß den
5A bis
5D ein
Blechteil
30, hier in Form einer runden Scheibe, aber eigentlich
mit jeder beliebigen Form, im Rahmen einer Blechvorbereitung besonders
geprägt, um Verdrehsicherungsmerkmale im Blechteil zu erzeugen,
d. h. die Verdrehsicherungsmerkmale im Blechteil werden entsprechend
der europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
EP-A-1 609 561 eingebracht.
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Konkret
wird das Blechteil mit einer ringförmigen Prägung 71 versehen,
die am besten aus der Draufsicht gemäß 5B bzw.
aus der vergrößerten Schnittzeichnung gemäß 5D (in
einer vergrößerten Darstellung entsprechend des
kreisförmig umrandeten Bereichs der 5A) hervorgeht.
Diese ringförmige Verprägung besteht in diesem
Beispiel aus diskreten länglichen Erhöhungen 72,
die jeweils von einer umlaufenden Nut 74 umgeben sind,
wobei in diesem Beispiel sechs regelmäßig angeordnete
inselförmige Erhöhungen 72 um die mittlere
Längsachse 76 des Blechteils angeordnet sind.
Das Material für die Materialerhöhungen 72 wird
durch Verdrängung des Materials im Bereich der entsprechenden Nuten 74 gewonnen.
Das Blechteil wird hier nicht vorgelocht, obwohl die Vorlochung
des Blechteils bei allen Ausführungsformen eine mögliche
Alternative darstellt.
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Die 6A und 6B zeigen
dann wie das Element gemäß 1A bzw. 1B in
das Blechteil eingebracht wird. Dabei sieht man in 6A das
Element oberhalb des Blechteils 30 gemäß 5A bis 5D und
in 6B das mit dem Blechteil fertig vernietete Element.
Die entsprechenden Darstellungen sind teilweise geschnitten in den 7A und 7B zu
sehen, wobei der Verfahrensablauf dem bereits beschriebenen Verfahrensablauf
im Bezug auf die 3A bis 3E entspricht
und das Blechteil 70 hier als dickes Blechteil zu verstehen
ist, weshalb die Darstellung gemäß 7B mit
der entsprechenden Darstellung gemäß 4 beinahe
identisch ist, bis auf die Tatsache, dass die Prägungen 72, 74 im
Blechteil 30 zu entsprechenden komplementären Prägungen
im Blechteil im unteren Bereich des Ringfalzes 52 geführt
haben, wodurch eine erhöhte Verdrehsicherheit erreicht
wird.
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Die
8 zeigt
schematisch wie Elemente gemäß
1A bzw.
1B mittels
eines Setzkopfes
122 in einer industriellen Fertigung dem
Blechteil zugeführt werden können. Dabei entspricht
der Setzkopf
100 gemäß
8 in
etwa dem Setzkopf, der im
europäischen
Patent 755 749 gezeigt ist. Da der Setzkopf dort im Detail
beschrieben ist, reicht es hier aus, nur die wesentlichen Teile
des Setzkopfes kurz zu beschreiben.
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Die
in 8 gezeigte Führungs- und Setzeinrichtung 100 weist
ein Befestigungsgehäuse 112 auf, welches über
Schrauben 114 und Passstifte 116 am oberen Werkzeug 102 der
Presse befestigt ist. Das Befestigungsgehäuse 112,
welches einen Deckel 118 aufweist, dient einerseits der
Führung eines Stempels 120 am oberen Werkzeug 102,
wirkt andererseits aber als Führung für den eigentlichen
Setzkopf 122. Der Stempel 120 weist einen oberen
Abschnitt 124 großen Durchmessers und einen unteren, ebenfalls
zylindrischen Abschnitt 126 kleineren Durchmessers auf.
Der obere Bereich 124 des Stempels ist als Kolben ausgebildet
und wird pneumatisch durch Druck im Zylinder 125 nach unten
vorgespannt. Der Zylinder 125wird durch den Deckel 118 abgeschlossen.
Der im Wesentlichen zylindrische Unterteil 126 des Stempels
wird im Führungsstück 140 des Setzkopfes 122 gleitbar
geführt, und das Führungsstück 140 ist
selbst über einen Kolben 141 mit Kolbenstange 143 in
einem Zylinder 145 gleitbar geführt, der selbst
als Kolben 146 in einer Bohrung 147 des Befestigungsgehäuses 112 gleitbar
geführt ist. Beide Kolben 141 und 146,
die eine teleskopische Anordnung bilden, sind pneumatisch nach unten
vorgespannt.
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Der
untere Abschnitt 151 des Stempels 120 weist einen
im Vergleich zu dem Abschnitt 126 kleineren Durchmesser
auf und hat eine zylindrische Öffnung 153, die
bemessen ist, um das Schaftteil 14 des Funktionselements 10 aufzunehmen.
Der Kopfteil 16 des Funktionselements 10 ragt
zwischen zwei sich innerhalb des Führungsstücks
befindlichen Haltegliedern bzw. Haltefingern 162. Es ist
zu erkennen, dass jeder Haltefinger 162 eine zylindrische
Bohrung 164 aufweist, welche jeweils eine schematisch angedeutete
Schraubendruckfeder 166 aufnimmt, die mit ihrem einen Ende
an einem Ende 168 der Bohrung 164 und an ihrem
anderen Ende an einer jeweiligen Abdeckplatte 170 des Führungsstücks 140 abgestützt ist
und auf diese Weise den jeweiligen Haltefinger 162 in Richtung
auf das Element 10 zu vorspannt.
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Obwohl
hier nicht gezeigt, können jeweilige Zentrierstifte koaxial
zu den Federn 166 angeordnet werden, so dass die Zentrierstifte
durch entsprechende Bohrungen in den Haltefingern hindurchragen
und das Funktionselement 10 zentrieren und die Haltefinger
führen. Die Enden der Zentrierstifte würden dann einen
Abstand voneinander entsprechend dem Durchmesser des Kopfteils 16 des
Funktionselements aufweisen, so dass die Elemente, die in das Führungsstück
eingesetzt werden, dort von den Zentrierstiften zentriert werden.
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Obwohl
in diesem Beispiel lediglich zwei Haltefinger 162 gezeigt
sind, könnten auch weitere Haltefinger vorgesehen werden,
falls dies erwünscht ist.
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Die
im hohlen Führungsstück 140 linear verschiebbaren
Haltefinger 162, welche senkrecht zur mittleren Längsachse 172 des
Stempels 120 verschiebbar sind, sind so angeordnet, dass
die mit der Führungs- und Setzeinrichtung 100 zu
handhabenden Elemente 10 durch den Zuführkanal 178 mit
ihrem zylindrischen Kopfteil 16 voran zwischen den Haltefingern 162 in
die Position nach 8 hineingleiten können,
jedoch nur einzeln und nur dann, wenn der Stempel 120 im
Vergleich zu 8 durch die Anbringung eines
entsprechenden Drucks unterhalb des Kolbens 124 nach oben
vorgespannt ist.
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Der
hier durch einen Schlauch gebildete Zuführkanal 178 ist über
ein Mundstück 180 am Führungsstück 140 befestigt.
Es kann sich bei dem Teil 178 auch um ein Magazin handeln,
das beispielsweise mit einer beschränkten Anzahl von Befestigungselementen
gefüllt ist. Das dem Nasenstück 70 der 3A bis 3E entsprechende
Mund- oder Nasenstück 182 des Führungsstücks 140 kann
mit einem nachgiebigen Einsatz 184, beispielsweise aus Polyurethan,
versehen werden, um eine klemmende Wirkung auf das Kopfteil 16 des
Funktionselements auszuüben, wenn dieses durch das Mundstück 182 bzw.
dem ringförmigen Einsatz 184 hindurch geschoben
wird. Diese klemmende Wirkung bewirkt nicht nur eine Führung
des Funktionselements 10, sondern verhindert auch, dass
dieses durch das Mundstück 182 hindurch fällt,
wenn die Haltefinger 162 geöffnet bzw. aufgesteuert
werden.
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Die
Haltefinger 162 verfügen über eine Steuerkante
bzw. eine Steuerfläche 190, über die
sie durch den Abschnitt 151 des verschiebbar angeordneten
Stempels 120 aufgesteuert werden. Während dieser
Aufsteuerbewegung bewegen sich die Haltefinger 162 parallel
zur mittleren Längsachse der Bohrungen 164. Bei
dieser Bewegung der Haltefinger 162 ist die Position etwaige
Zentrierstifte bezüglich des Führungsstücks 140 starr.
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Die
Bewegung erfolgt gegen die Kraft der Federn 166, die die
Haltefinger in ihre vorher durch Anschläge begrenzte Endlage
zu schieben versucht. An den Haltefingern 162 sind außerdem
Klemmflächen 196 ausgebildet, über die
das jeweilige Funktionselement 10 nach dem Öffnen
der Haltefinger kraftschlüssig gehalten werden kann. Hierzu
wird die Kraft der die Haltefinger 162 schließenden
Feder 166 verwendet.
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Ausgehend
von der Stellung gemäß 8 wird die
Presse geschlossen. Sobald die Stirnseite des Mundstücks 182 auf
das Blechteil trifft und dieses gegen die Matrize drückt,
fängt das Führungsteil 140 gegenüber
dem oberen Werkzeug 102 an zurück zu weichen,
und zwar bis die obere Stirnseite des Kolbens 124 an den
Deckel 118 gelangt. Durch eine weitere Schließbewegung
der Presse weicht das Führungsteil 140 des Setzkopfes
gegenüber dem oberen Werkzeug noch weiter zurück,
wobei der Stempel 120, der nicht mehr zurückweichen
kann, die Haltefinger 162 aufsteuert und das Funktionselement
und zwischen diesen und durch das Mundstück 182 hindurch
schiebt, so dass das Funktionselement 10 entsprechend den 3A bis 3E in
das Blechteil hineingebracht und mittels einer Matrize (in 8 nicht
gezeigt, jedoch der Matrize 32 entsprechend) in diesem
vernietet wird.
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Die
entsprechende zurückweichende Bewegung des Führungsteils 140 ist
durch die teleskopische Ausführung der Kolben 141 und 146 sowie
die geometrische Auslegung des Setzkopfes möglich.
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Bei
der anschließenden Öffnungsbewegung der Presse
werden aufgrund der pneumatischen Vorspannung zunächst
die Kolben 141 und 146 ausgefahren während
der Stempel 120 durch einen entsprechenden Druck unterhalb
des Kolbens 124 in Berührung mit dem Deckel 118 verbleibt.
Dies bedeutet, dass das untere Ende des Stempels 120 soweit
gegenüber dem Führungsstück 140 angehoben
ist, dass ein neues Funktionselement 10 unterhalb des Stempels 120 in
den Führungskanal eingebracht werden kann, beispielsweise
mittels eines Luftstoßes, wonach die pneumatische nach
unten gerichtete Vorspannung des Stempels 120 aktiviert
wird und dazu führt, dass dieser sich in die Stellung gemäß 8 bewegt.
Das neue Funktionselement 10 kann anschließend
in ein neues Blechteil durch Wiederholung des bereits beschriebenen
Verfahrens eingebracht werden. Das Bezugszeichen 200 deutet
auf einen Steuerstift hin, der das Vorhandensein eines Funktionselements 10 abtastet
und nur dann über eine pneumatische und/oder mechanische
und/oder elektrische Steuerung, die durch den Stift 200 angesteuert
wird, eine weitere Schließbewegung der Presse zulässt.
Konkret deutet das Bezugszeichen 204 auf eine Madenschraube,
die den Kanal im Stempel 120 verschließt. Oberhalb
des Stiftes 200 befindet sich ein Stift 202 größeren
Durchmessers mit einem unteren metallischen Abschnitt 206,
beispielsweise aus einer Fe-Legierung, und einem oberen, nicht leitenden
Abschnitt 208, beispielsweise aus Kunststoff. Das Bezugszeichen 210 deutet
auf einen Näherungssensor, der bei angehobenem Stift 200,
was auf das Vorhandensein eines Funktionselements 10 hinweist,
durch den metallischen Bereich 206 des Stiftes 202 gedämpft
wird und somit feststellt, dass ein Funktionselement innerhalb des
Hohlraums 153 vorhanden ist. Wenn dies zutrifft, wird über
die Leitung 212 ein Steuersignal an die Pressensteuerung
gegeben, wodurch der nächste Hub der Presse ausgelöst
wird. Falls kein Funktionselement 10 vorhanden ist, d.
h. der isolierende Bereich 208 befindet sich vor dem Näherungssensor,
gibt der Näherungssensor kein Signal ab, da er nicht mehr gedämpft
ist. Dieser Zustand tritt ein, wenn sich kein Funktionselement unterhalb
bzw. innerhalb des Hohlraums 153 des Stiftes 126befindet,
da die im Hohlraum 214 unterhalb der Madenschraube 204 angeordnete
Schraubendruckfeder den Stift 202 und den Stift 200 nach
unten drückt. Wenn der Näherungssensor kein Signal
abgibt oder ein Signal abgibt, wonach kein Funktionselement vorhanden
ist, wird die Presse so lange angehalten, bis der Fehler behoben ist.
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Die
hier beschriebenen Funktionselemente können zum Beispiel
aus allen Materialien hergestellt werden, die die Festigkeitsklasse 5.6 erreichen.
Solche Metallwerkstoffe sind üblicherweise Kohlenstoffstähle
mit 0,15 bis 0,55% Kohlenstoffgehalt.
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Bei
allen Ausführungsformen können auch als Beispiel
für den Werkstoff der Funktionselemente alle Materialien
genannt werden, die im Rahmen der Kaltverformung die Festigungswerte
der Klasse 8 gemäß Isostandard erreichen,
beispielsweise eine 35B2-Legierung gemäß DIN
1654. Die so gebildeten Befestigungselemente eigenen sich
u. a. für alle handelsüblichen Stahlwerkstoffe
für ziehfähige Blechteile wie auch für
Aluminium oder deren Legierungen. Auch können Aluminiumlegierungen,
insbesondere solche mit hoher Festigkeit, für die Funktionselemente
benutzt werden, z. B. AlMg5.
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Die
bisher durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass bei
Anwendung des Materials 35B2 das Verhältnis der radialen
Wanddicke des Kopfteils zum Außendurchmesser des Kopfteils
im Bereich zwischen 0,15 bis 0,2 liegt. Höhere Werte sind
anstrebbar, da sie die Bruchkräfte bzw. Ausziehkräfte erhöhen.
Es muss jedoch sichergestellt werden, dass die Einpresskräfte
nicht zu einer unzulässigen Deformation führen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 01/03880 [0002, 0006, 0013, 0014]
- - EP 1202834 [0002]
- - EP 1346160 [0002]
- - DE 3447006 [0003, 0004, 0053]
- - DE 3447006 C2 [0005, 0044, 0053]
- - EP 1609561 A [0028, 0067]
- - EP 1430229 B [0044]
- - EP 755749 [0070]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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