DE102010000500A1

DE102010000500A1 - Verfahren zum Stanznieten mit einem Schliessring

Info

Publication number: DE102010000500A1
Application number: DE201010000500
Authority: DE
Inventors: Ortwin Prof. Dr.-Ing. 33100 Hahn; Christian Dipl.-Ing. 33098 Schübeler
Original assignee: Individual
Current assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: DE102010000500B4

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum mechanischen Fügen von mindestens einem unteren und einem oberen Formteil mittels eines Stanzniets (1) mit einem Nietkopf und einem Schaft, der mindestens eine Ringnut (5) aufweist, zwischen einem Pressstempel (6) und einer Matrizen (7), mit den Schritten dass in die Matrize (7) ein Schließring (11) mit einer Schneidkante (12) eingelegt wird, der sich über den Rand der Matrize erhebt, die Formteile (8, 9) auf der Matrize (7) und unter dem angehobenen Presstempel (6) positioniert werden, ein Stanzniet (1) mit seinem Nietkopf (2) am unteren Ende des Pressstempels (6) gehalten wird, der Stanzniet mit Hilfe des niederfahrenden Presstempels (6) durch die Formteile (8, 9) gestanzt wird, der Schließring (11) so verformt wird, dass Material des Schließringes in die Ringnut (5) gepresst wird, der Schließring (11) beim Auseinanderfahren des Pressstempels (6) und der Matrize (7) an dem Stanzniet fest sitzt, so dass die Formteile (8, 9) fest miteinander gefügt sind.

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum mechanischen Fügen von mindestens einem unteren und einem oberen Formteil mittels eines Stanzniets mit einem Nietkopf und einem Schaft, der mindestens eine Ringnut aufweist, zwischen einem Pressstempel und einer Matrize.
Es ist bekannt, Nietverbindungen durch vorgestanzte Löcher mittels eines durchgesteckten Niets mit aufgepresstem Schließring herzustellen. So beschreibt die Patentschrift DE 196 39 524 C1 einen Nietbolzen, auf den ein Konterringkörper aufgepresst wird. Ein solches Verfahren ist auch in der Gebrauchsmusterschrift DE 299 12 473 U1 beschrieben.
Stanznieten werden zum Fügen von zwei oder mehr Formteilen, wie Blechen oder Profilen, verwendet. Der Stanzniet wird mit Hilfe eines Pressstempels ohne Vorlochen durch die zu verbindenden Formteile gestanzt, wobei der Stanzniet gleichzeitig als Schneidstempel dient. Ein solcher Stanzniet ist beispielsweise in der Gebrauchsmusterschrift DE 299 08 928 U1 beschrieben.
In der Patentanmeldung DE 10 2009 044 888.8 ist ein Verfahren zum Stanznieten von Formteilen offenbart. Dieses Verfahren arbeitet mit Stanznieten, die eine Ringnut besitzen, in die Material der Formteile eingepresst wird. Wenn das Material der Formteile nicht zum Einpressen in die Ringnut geeignet ist, ist dieses Verfahren nicht einsetzbar.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Stanznieten anzugeben, bei dem die Nietverbindung bei allen für ein Stanznieten geeigneten Materialien durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 und einen Schließring nach Anspruch 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und des Schließringes sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Das Verfahren zum mechanischen Fügen von mindestens einem unteren und einem oberen Formteil mittels eines Stanzniets zwischen einem Pressstempel und einer Matrize zeichnet sich dadurch aus, dass in die Matrize ein Schließring mit einer Schneidkante eingelegt wird, der sich über den Rand der Matrize erhebt. Die Formteile werden auf der Matrize und unter dem angehobenen Presstempel positioniert. Ein Stanzniet, der mit seinem Nietkopf am unteren Ende des Pressstempels gehalten wird, wird mit Hilfe des niederfahrenden Presstempels durch die Formteile gestanzt, bis der Schließring so verformt wird, dass Material des Schließringes in die Ringnut gepresst wird und der Schließring beim Auseinanderfahren des Pressstempels und der Matrize an dem Stanzniet fest sitzt. Auf diese Weise sind die Formteile fest miteinander gefügt.
Dieses Verfahren zum Fügen eignet sich für viele Materialien, aus denen die Formteile bestehen können, etwa Metall, Verbundwerkstoffe oder Kunststoffe. Es können auch beliebige Kombinationen solcher Werkstoffe verbunden werden.
Beim Stanznieten wird vordem Stanzen oft ein Klebstoff zwischen die Formteile eingefügt, der beim Pressen der Formteile teilweise verdrängt wird wird. Er erhöht die Festigkeit der Fügeverbindung. Ein solcher Einsatz von Klebstoff ist auch bei dem hier beschriebenen Verfahren möglich.
Das Verfahren führt auch zu einer größeren Festigkeit der Fügeverbindung, wenn ein Stanzniet mit einem Flachkopf genutzt wird, der die Formteile auf einer größeren Fläche zusammenpresst. Ebenso kann ein Stanzniet mit mehreren Ringnuten eingesetzt werden, um mit einem gleichen Stanzniet Formteile verschiedener Dicke oder unterschiedlicher Anzahl miteinander zu verbinden. Dabei wird dann das Material des Schließringes in die entsprechend platzierte Ringnut gepresst.
Die Fügekraft für das beschriebene Fügeverfahren mittels Stanznieten wird vorteilhafterweise mittels eines pneumatischen, hydraulischen oder elektromechanischen Antriebs stetig, impulsförmig oder oszillierend aufgebracht.
Der Schließring für das beschriebene Verfahren zeichnet sich durch eine Schneidkante am inneren oberen, dem Pressstempel zugewandten Rand aus. Dadurch wirkt der Schließring als Schnittbuchse beim Durchdrücken des Stanznietes durch die Formteile.
Vorteilhafterweise besitzt der Schließring an seinem oberen Rand einen Flansch, der nach dem Einlegen in die Matrize zu dieser einen Abstand besitzt. Wenn die Fügekraft so weit ansteigt, dass der Schließring verformt wird, wird das Material unterhalb des Flansches in die Ringnut gepresst. Der Flansch liegt dann bündig an dem unteren Formteil an.
Das Fügeverfahren wird mit seinen Schritten anhand der 1 bis 6 illustriert. 7 zeigt eine Ausführungsform einer Nietverbindung.
Verschiedene Ausführungsformen des Schließringes werden in den 8 bis 11 beispielhaft gezeigt.
In 1 bis 6 ist sind die Schritte zur Herstellung einer Nietverbindung zwischen einem oberen Formteil 8 und einem unteren Formteil 9 dargestellt. Zwischen den beiden Formteilen ist auch eine Klebeschicht 10 vorgesehen.
Zunächst liegen die Formteile auf der Matrize 7, in die ein Schließring 11 eingelegt ist. Dieser Schließring steht aus der Matrize 7 hervor und der Flansch besitzt einen Abstand zu der Matrize 7. Der Stanzniet 1, hier mit einem breiten Flachkopf, ist über Unterdruck an dem Pressstempel 6 gehalten und in einer Hülse geführt. Der Stanzniet 1 weist an seinem Schaft eine Ringnut 5 auf.
Im nächsten Schritt gemäß 2 werden die Hülse und der Pressstempel 6 mit dem Stanzniet 1 bis auf die Oberfläche des oberen Formteils 8 heruntergefahren.
Dann wird entsprechend 3 mittels des Pressstempels 6 eine solche Kraft aufgebracht, dass der Stanzniet 1 die beiden Formteile 8, 9 durchdringt und ein Butzen 18 aus diesen herausgedrückt wird. Dabei wirkt der Schließring 11 als Schneidbuchse.
Der Pressstempel 6 drückt gemäß 4 den Stanzniet 1 soweit herunter, dass sein Kopf auf dem oberen Formteil 8 aufliegt und der Butzen 18 nach unten heraus fällt.
Nun wird gemäß 5 die Fügekraft noch weiter erhöht, so dass sich der Schließring 11 verformt und sein Material in die Ringnut 5 hineingedrückt wird. Dazu wird auch das Material des Schließrings 11 im Abstandsbereich zwischen dem Flansch und der Matrize 7 genutzt.
Im letzten Schritt des Verfahrens wird gemäß 6 der Pressstempel 6 und die Matrize 7 wieder auseinander gefahren. Der Schließring 11 sitzt jetzt fest auf dem Stanzniet 1 und die Formteile 8, 9 sind fest miteinander verbunden. Der flache Kopf des Stanzniets 1 und der Flansch des Schließrings 11 bieten dabei eine große Pressfläche, die eine große Festigkeit der Nietverbindung bewirkt.
In 7 ist eine andere Alternative der Nietverbindung dargestellt. Der Stanzniet 1 besitzt hier einen Senkkopf und mehrere Ringnuten 5. Der Schließring 11 ist soweit auf den Schaft des Stanznietes 1 geschoben, wie die Formteile 8, 9 dick sind. Beim Pressvorgang fließt das Material des Schließringes 11 in die dort vorhandene Ringnut 5.
In den 8 bis 11 sind verschiednen Ausführungsformen eines Schließringes 11 dargestellt, wie er in dem Verfahren genutzt werden kann.
In der Ausführung gemäß 8 besitzt die obere Fläche des Flansches 13 eine Schräge 14 nach außen und unten. Dadurch wird der Winkel an der Schneidkante 12 verkleinert und die Schneidwirkung verbessert.
In der Ausführung gemäß 9 ist nur ein Teil der oberen Fläche des Flansches 13 mit eine Schräge 14 nach außen und unten versehen. Auch hier wird der Winkel an der Schneidkante 12 verkleinert und die Schneidwirkung verbessert.
Wenn leichter verformbare Formteile verbunden werden sollen, verbiegen sich diese beim Stanznieten etwas nach unten. Dies wird durch eine Delle 17 gemäß der Ausführung nach 10 aufgefangen.
Bei manchen Nietvorgängen können die Stanznieten durch ein Verrutschen der Formteile etwas kippen. Die Schrägstellung des Stanznietes kann durch eine leichte Fase 16 an der Schneidkante 12 aufgefangen werden.
In 11 ist eine Ausführungsform des Schließringes 11 dargestellt, bei der die untere Seite eine Schräge 15 besitzt. Durch diese Schräge 15 werden die Kräfte beim Pressen des Schließringes 11 stärker in die Richtung der Ringnut 5 gerichtet. Dadurch kann eine Reduktion der Pressdrücke möglich werden.
Bezugszeichenliste

1: Stanzniet
2: Nietkopf
3: Schaft
4: Unterseite des Flansches
5: Ringnut
6: Presstempel
7: Matrize
8: oberes Formteil
9: unteres Formteil
10: Klebeschicht
11: Schließring
12: Schneidkante
13: Flansch
14: obere Schräge
15: untere Schräge
16: Fase
17: Delle
18: Butzen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19639524 C1 [0002]
DE 29912473 U1 [0002]
DE 29908928 U1 [0003]
DE 102009044888 [0004]

Claims

Verfahren zum mechanischen Fügen von mindestens einem unteren und einem oberen Formteil (8, 9) mittels eines Stanzniets (1) mit einem Nietkopf (2) und einem Schaft (3), der mindestens eine Ringnut (5) aufweist, zwischen einem Pressstempel (6) und einer Matrize (7), dadurch gekennzeichnet, dass – in die Matrize (7) ein Schließring (11) mit einer Schneidkante (12) eingelegt wird, der sich über den Rand der Matrize erhebt, – die Formteile (8, 9) auf der Matrize (7) und unter dem angehobenen Presstempel (6) positioniert werden, – ein Stanzniet (1) mit seinem Nietkopf (2) am unteren Ende des Pressstempels (6) gehalten wird, – der Stanzniet mit Hilfe des niederfahrenden Presstempels (6) durch die Formteile (8, 9) gestanzt wird, – der Schließring (11) so verformt wird, dass Material des Schließringes in die Ringnut (5) gepresst wird. – der Schließring (11) beim Auseinanderfahren des Pressstempels (6) und der Matrize (7) an dem Stanzniet fest sitzt, so dass die Formteile (8, 9) fest miteinander gefügt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (8, 9) aus Metall, aus Verbundwerkstoffen und Kunststoffen oder aus Kombinationen dieser Werkstoffe bestehen
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die beiden Formteile (8, 9) vor dem Fügen ein Klebstoff (10) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietkopf (2) des Stanzniets (1) ein Flachkopf ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (3) des Stanznietes (1) mehrere Ringnuten (5) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügekraft mittels eines pneumatischen, hydraulischen oder elektromechanischen Antriebs stetig, impulsförmig oder oszillierend aufgebracht wird.
Schließring zum mechanischen Fügen von mindestens einem unteren und einem oberen Formteil (8, 9) mittels eines Stanzniets (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Kante seines oberen Randes als Schneidkante (12) ausgeführt ist, so dass der Schließring (11) als Schnittbuchse wirkt.
Schließring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass um seinen oberen Rand ein Flansch angebracht ist, der nach dem Einlegen in die Matrize (7) zu dieser einen Abstand besitzt.
Schließring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch nach außen hin abfallend abgeschrägt ist.
Schließring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch in seinem inneren Bereich hochgestellt und abgeschrägt ist.
Schließring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch nach innen hin eingedellt ist.
Schließring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Kante seines oberen Randes eine Fase (16) besitzt.
Schließring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Rand nach außen hin aufsteigend abgeschrägt ist.