DE102014202729A1

DE102014202729A1 - Stanznietvorrichtung mit weiterschaltenden matrizen

Info

Publication number: DE102014202729A1
Application number: DE102014202729.2A
Authority: DE
Inventors: Matthew Flis; William C. Moision
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2014-08-21
Also published as: US20140230242A1; GB2514871A; CN103990756B; GB2514871B; US9162277B2; CN103990756A; GB201400731D0

Abstract

Stanznietvorrichtung mit einem weiterschaltbaren Matrizentisch auf dem Fußteil ihres Rahmens. Der Matrizentisch weist eine Anzahl von auf ihm angeordneten Matrizen auf. Der Rahmen definiert einen ersten Kanal und einen zweiten Kanal, der mit dem ersten Kanal in Verbindung steht und von diesem abzweigt. Ein Aktor für das Weiterschalten des Matrizentischs ist außerhalb des Fußteils des Rahmens an der Nietvorrichtung angeordnet und mit dem Matrizentisch über entweder Wellen oder Riemen verbunden, die innerhalb des ersten und zweiten Kanals angeordnet sind. Der Matrizentisch hat eine Anzahl von Ausklinkungen, die mit einem Rastarm zusammenwirken, um ein Weiterschalten des Matrizentischs und Positionieren der Matrizen in Linie mit dem Weg eines Hubstempels zu hemmen.

Description

Diese Offenbarung richtet sich auf Stanznietvorrichtungen, speziell im Hinblick auf mehrere selbststanzende Matrizen, die sich während der Verwendung in und aus eine Position weiterschalten lassen.
Stanznietvorrichtungen werden zum Fügen von zwei oder mehr Materialien mit Hilfe selbststanzender Niete (Stanznieten) verwendet. Die zu verbindenden Materialien werden zwischen einen Stempel und eine Matrize der Nietvorrichtung platziert. Der Stempel setzt am Kopf des Stanzniets an und treibt den Schaft in Richtung Matrize und durchlocht dabei die Materialien. Dabei durchstanzt der Stanzniet das (die) obere(n) Blechmaterial(ien), durchbricht aber typischerweise das untere Blech nur teilweise und stellt einen dichten Abschluss her. Unter dem Einfluss der Matrize spreizt sich das Ende des Nietschafts auf und verriegelt sich im unteren Blech unter Ausformung eines niedrig profilierten Schließkopfes.
Die Zuführung der Stanzniete an der Nietvorrichtung erfolgt für die kontinuierliche Produktion typischerweise aufmagaziniert auf Band, Kassette oder Spule. Stanzniete können für das Fügeverbinden einer Reihe unterschiedlicher Werkstoffe verwendet werden, wie Stahl, Aluminium, Kunststoffe, Verbundstoffe und vorbeschichtete oder vorgestrichener Werkstoffe. Zu den Vorteilen des Stanznietens zählen niedriger Energiebedarf, keine Hitze, keine Dämpfe, kein Abfall und eine sehr gut wiederholbare Qualität.
Einmatrizen-Stanznietvorrichtungen weisen auswechselbare Matrizen auf, die in eine Matrize-Aufnahmebohrung hinein und aus dieser herausgeschoben werden. Die Matrize-Aufnahmebohrung befindet sich unmittelbar unter der Matrize und also direkt in der Linie der Stempelbewegung. Das Vorhandensein einer in der Stempellinie liegenden Bohrung führt zu Spannungserhöhungen und macht im Allgemeinen eine Verstärkung des Rahmens der Nietvorrichtung in diesem Bereich notwendig. Die Verstärkung des Rahmens in Nähe der Matrize verlangt einen größeren Gegenhalter des Rahmens, was die Zugänglichkeit des Werkzeugs begrenzt. Einmatrizen-Stanznietvorrichtungen sind zudem für einen einfachen Wechsel zwischen unterschiedlichen Matrizenformen nicht flexibel genug und somit lässt sich eine Einmatrizen-Stanznietvorrichtung nicht mit mehreren Matrizenkonfigurationen verwenden.
Beispiele von Stanznietvorrichtungen mit weiterschaltenden Matrizen, die einen auf dem Fußteil (Gegenhalter) des Rahmens angeordneten Schaltmotor aufweisen, sind im an Kondo erteilten US-Patent Nr. 6964094 B2 und im an Naitoh erteilten US-Patent-Nr. 7810231 B2 zu finden. Das Vorsehen von Schaltmotoren auf dem Gegenhalter des Rahmens schmälert die Zugänglichkeit des Werkzeugs.
Die vorliegende Offenbarung gemäß nachstehender Zusammenfassung löst das (die) obige(n) Problem(e) sowie weitere Probleme.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Aspekt dieser Offenbarung richtet sich auf eine Stanznietvorrichtung, die einen Rahmen aufweist, der einen Matrizentisch stützt. Der Matrizentisch ist um eine Rotationsachse drehbar und weist eine Anzahl ringsherum angeordneter Matrizen auf. Der Rahmen definiert einen ersten Kanal, der entlang einer Rotationsachse des Matrizentischs verläuft, und einen zweiten Kanal, der mit dem ersten Kanal in Verbindung steht und von diesem abzweigt. Am Matrizentisch ist ein Aktor angeschlossen, der in der Lage ist, über den ersten und zweiten Kanal den Matrizentisch zu drehen.
Gemäß einem anderen Aspekt dieser Offenbarung weist eine Stanznietvorrichtung einen am Fußteil ihres Rahmen angeordneten Matrizentisch auf. Der Matrizentisch ist um eine Achse drehbar, wobei mit dem Matrizentisch eine erste Welle verbunden ist, die sich ausgehend vom Matrizentisch entlang der Rotationsachse erstreckt. Eine zweite Welle ist mit der ersten Welle gekoppelt und erstreckt sich ausgehend von der ersten Welle in eine abzweigende Richtung. Ein Aktor ist mit der zweiten Welle verbunden und in der Lage, den Matrizentisch über die erste und zweite Welle zu drehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung wird eine Nietvorrichtung mit einem angeschlossenen Matrizentisch offenbart, der eine Anzahl von Ausklinkungen definiert. Eine erste Matrize ist auf dem Matrizentisch angeordnet und entspricht einer ersten Ausklinkung. An der Nietvorrichtung ist ein Rastarm angeschlossen, der ein freies Ende aufweist, das selektiv in der ersten Ausklinkung angeordnet wird, um ein Weiterschalten des Tisches und ein Positionieren der ersten Matrize in Linie mit dem Weg eines Hubstempels zu hemmen.
Die obigen Aspekte dieser Offenbarung und andere Aspekte werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen Matrizentisch auf einem Fußteil eines Rahmens einer Stanznietvorrichtung, einen an der Nietvorrichtung vom Fußteil entfernt angeordneten Aktor und die Kopplung des Aktors an den Matrizentisch über Wellen, die in Kanälen des Rahmens angeordnet sind.
2 ist eine Teilseitenansicht einer ersten Welle, die über einen Kegelradsatz mit einer zweiten Welle gekoppelt ist.
3 ist eine perspektivische Teilansicht einer ersten Welle, die über einen Schneckenradsatz mit einer zweiten Welle gekoppelt ist.
4 ist eine perspektivische Teilansicht einer ersten Welle, die über einen Planschneckenradsatz mit einer zweiten Welle gekoppelt ist.
5 ist eine perspektivische Teilansicht eines Riemens, der mit einer ersten Welle gekoppelt ist.
6 ist eine Teildraufsicht eines Fußteils eines Rahmens einer Stanznietvorrichtung und zeigt einen Matrizentisch mit zwei Matrizen und einem Rastarm, dessen fernes Ende in einer Ausklinkung angeordnet ist, um eine der beiden Matrizen unterhalb eines Stempels zu arretieren.
7 ist eine Teildraufsicht eines Fußteils eines Rahmens einer Stanznietvorrichtung und zeigt einen Matrizentisch mit drei Matrizen und einem Rastarm, dessen fernes Ende in einer Ausklinkung angeordnet ist, um eine der drei Matrizen unterhalb eines Stempels zu arretieren.
8 ist eine Teildraufsicht eines Fußteils eines Rahmens einer Stanznietvorrichtung und zeigt einen Matrizentisch mit vier Matrizen und einem Rastarm, dessen fernes Ende außerhalb einer Ausklinkung angeordnet ist, während der Tisch sich dreht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die illustrierten Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart. Dabei ist jedoch davon auszugehen, dass die offenbarten Ausführungsformen als bloße Beispiele gedacht sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht zwangsläufig maßstabsgerecht und bestimmte Merkmale können übertrieben oder untertrieben dargestellt sein, um Einzelheiten besonderer Komponenten zu zeigen. Die hier offenbarten speziellen strukturellen und funktionalen Details sind nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern ausschließlich als repräsentative Grundlage, um einem Fachmann die praktische Realisierung der offenbarten Konzepte zu veranschaulichen.
1 zeigt eine Stanznietvorrichtung 10 mit einem Rahmen 12. Der Rahmen 12 kann allgemein C-förmig sein und definiert einen Kopfteil 14, einen Fußteil 16 und einen zwischen Kopfteil 14 und Fußteil 16 angeordneten zentralen Rumpfabschnitt 18. Ein Stempel 20 ist mit dem Kopfteil 14 des Rahmens 12 verbunden und wird von diesem gehaltert. Der Stempel 20 ist ein Hubstempel und bewegt sich entlang des Hubwegs 22 vom Kopfteil 14 zum Fußteil 16 des Rahmens 12 hin und her. Materialien (nicht dargestellt) lassen sich mit der Stanznietvorrichtung 10 zusammenfügen, indem die Materialien zwischen Kopfteil 14 und Fußteil 16 des Rahmens 12 in den Stempelhubweg 22 platziert werden, und ein Niet (nicht dargestellt) kann vom Stempel 20 in die Materialien eingetrieben werden. Zu verbindende Materialien können verschiedene Geometrien und Fügepunkte aufweisen. Die Form des Fußteils 16 des Rahmens 12 ist der größte Begrenzungsfaktor für die Zugänglichkeit und Vernietbarkeit der Materialien innerhalb der Fügepunkte.
Am Rahmen 12 ist ein Matrizentisch 30 angeordnet, der vom Fußteil 16 des Rahmens 12 gestützt wird. Gemäß Darstellung weist der Matrizentisch 30 eine auf ihm angeordnete erste Matrize 32 und zweite Matrize 34 auf. Der Matrizentisch 30 kann jedoch mehr oder weniger als zwei auf ihm angeordnete Matrizen aufweisen. Jede Matrize auf dem Matrizentisch 30 kann eine andere Geometrie aufweisen. Die erste Matrize 32 ist in Linie mit dem Stempelhubweg 22 positioniert. Der Matrizentisch 30 ist um eine Rotationsachse 36 drehbar dargestellt. Der Matrizentisch 30 und die Matrizen 32, 34 sind in symmetrischem Abstand zur Rotationsachse 36 dargestellt, wobei die Rotationsachse 36 parallel zum Stempelhubweg 22 ist. Der Matrizentisch 30 und/oder die Matrizen 32/34 können jedoch asymmetrisch zur Rotationsachse 36 angeordnet sein. Der Matrizentisch 30 kann mit dem Fußteil 16 auch schwenkbar verbunden sein oder im Verhältnis zum Fußteil 16 längslinear, querlinear, oder beliebig kombiniert, weitergeschaltet werden.
Eine erste Welle 40 schließt am Matrizentisch 30 an und erstreckt sich von diesem weg. Die erste Welle 40 erstreckt sich entlang der Rotationsachse 36 des Matrizentischs 30, so dass sich der Matrizentisch 30 um die erste Welle 40 dreht. Der Fußteil 16 des Rahmens 12 definiert einen ersten Kanal 42. Die erste Welle 40 ist wenigstens teilweise im ersten Kanal 42 angeordnet. Der erste Kanal 42 kann eine Durchgangsbohrung, wie in der Figur dargestellt, oder eine Blindbohrung sein. Der erste Kanal 42 verläuft gleichfalls entlang der Rotationsachse 36 des Matrizentischs 30. Der erste Kanal 42 erstreckt sich in einer zum Stempelhubweg 22 versetzten Richtung, wodurch eine geringere Verstärkung des Fußteils 16 von Rahmen 12 gestattet ist als bei einer Nietvorrichtung mit einer in Stempelhublinie befindlichen Bohrung. Das Vorhandensein einer in der Stempelhublinie liegenden Bohrung führt zu weiteren Spannungserhöhungen und macht im Allgemeinen eine gegenhalterseitige Verstärkung des Rahmens der Nietvorrichtung notwendig, was zu einem größer dimensionierten Fußteil und zu einem Werkzeug mit begrenzter Zugänglichkeit führt.
Mit der ersten Welle 40 ist eine zweite Welle 46 gekoppelt, die sich von der ersten Welle weg in eine abzweigende Richtung erstreckt. Die zweite Welle 46 ist wenigstens teilweise in einem zweiten Kanal 48 angeordnet. Der zweite Kanal 48 wird vom Rahmen 12 definiert, steht in Verbindung mit dem ersten Kanal 42 und zweigt von diesem ab. Der zweite Kanal 48 verläuft ausgehend vom Fußteil 16 in und durch den Rumpfabschnitt 18 des Rahmens 12. Die von der ersten Welle 40 und vom ersten Kanal 42 abzweigende Richtung der zweiten Welle 46 bzw. des zweiten Kanals 48 ist allgemein lotrecht dargestellt. Allgemein lotrecht bedeutet Winkel im Bereich von 85 bis 95 Grad. Zwischen den Wellen 40, 46 und Kanälen 42, 48 kann jedoch ein beliebiger Abzweigungswinkel größer Null verwendet werden, so lange die zweite Welle 46 und der zweite Kanal 48 sich aus dem Fußteil 16 des Rahmens 12 heraus von diesem weg erstrecken.
Ein Aktor 52 ist mit dem Rumpfabschnitt 18 des Rahmens 12 verbunden und wird von diesem getragen. Die Auslagerung des Aktors 52 aus dem Fußteil 16, im Gegensatz zu einem auf dem Fußteil 16 von Rahmen 12 befindlichen Schaltmotor, vermindert die Größe des Fußteils 16 und erhöht die Zugänglichkeit des Werkzeugs zu den Fügepunkten zu verbindender Materialien. Der Aktor 52 ist an die zweite Welle 46 gekoppelt. Um den Matrizentisch 30 zu drehen, dreht der Aktor 52 die zweite Welle 46, welche die erste Welle 40 dreht. Alternativ kann der Matrizentisch 30 in nicht rotativer Weise weitergeschaltet werden, wie quer über den Fußteil 16 von Rahmen 12 oder längs in und aus Fußteil 16 von Rahmen 12. Der Aktor 52 kann den Matrizentisch 30 durch den ersten und zweiten Kanal 42, 48 drehbar, schwenkbar, längslinear, querlinear, oder beliebig kombiniert, im Verhältnis zum Fußansatz 16 von Rahmen 12 weiterschalten.
Ein Steuergerät 56 betätigt den Aktor 52 über ein Stellsignal 58. Das Steuergerät bewegt den Stempel 20 über ein Hubsignal 60 hin und her. Im Ansprechen auf ein Hubsignal 60 vom Steuergerät treibt der Stempel 20 einen Stanzniet in die zu verbindenden Materialien. Der Stanzniet wird dann durch die erste Matrize 32 beeinflusst und das Ende des Nietschaftes spreizt sich auf und verriegelt sich im unteren Blech, wie von der ersten Matrize 32 vorgegeben. Das Steuergerät kann ein Stellsignal 58 an den Aktor 52 senden, um den Matrizentisch 30 zu drehen und die zweite Matrize 34 in die Linie des Stempelhubwegs 22 zu positionieren. Das Steuergerät kann anschließend auch ein Hubsignal 60 an den Stempel 20 senden und einen Stanzniet in die zu verbindenden Materialien treiben, wobei das Ende des Nietschaftes durch die zweite Matrize 34 beeinflusst wird.
Die gegenüber der ersten Matrize 32 abweichende Geometrie der zweiten Matrize 34 führt dazu, dass der Niet in den zu verbindenden Materialien eine abweichende Geometrie aufweist. Das kann nützlich sein, wenn unterschiedliche Arten von Materialien kombiniert werden, wenn unterschiedliche Materialdicken kombiniert werden, wenn eine unterschiedliche Anzahl von Materialien kombiniert wird, wenn eine unterschiedliche Steifigkeit oder Festigkeit von Fügenähten gewünscht ist und/oder in einem kontinuierlichen Herstellungsprozess unterschiedlich bemessene Niete gesetzt werden. Die Stanznietvorrichtung 10 kann auch in Verbindung mit einem Roboterarm 62 verwendet werden und das Steuergerät 56 kann dabei auch den Roboterarm ansteuern.
2 zeigt die zweite Welle 46, die über einen Kegelradsatz 66 mit der ersten Welle 40 gekoppelt ist. Der Kegelradsatz 66 umfasst ein erstes Kegelrad 66a, das an einem Ende der ersten Welle 40 angeordnet ist, und ein zweites Kegelrad 66b, das an einem Ende der zweiten Welle 46 angeordnet ist. Die Kegelräder 66a, 66b können separate Komponenten sein, die mit den Enden der Wellen 40, 46 verbunden sind, oder direkt in die Enden der Wellen 40, 46 eingefräst sein. Die dargestellten Kegelräder 66a, 66b sind Winkelräder mit gleicher Zähnezahl und rechtwinklig stehenden Achsen; die Kegelräder 66a, 66b können jedoch unterschiedlich groß bemessen sein, eine voneinander abweichende Zähnezahl aufweisen und unterschiedliche Achswinkel annehmen. Die Kegelräder 66a, 66b sind als geradverzahnte Kegelstirnräder dargestellt; es können jedoch Spiralkegelräder mit Bogenverzahnung für einen sanfteren und graduelleren Kontakt verwendet werden. Die erste Welle 40 und die zweite Welle 46 können Achsen 68a, 68b aufweisen, die einander schneiden, und dadurch können auch die Achsen des ersten und zweiten Kanals 42, 48 mit Achsschnittpunkt in den Rahmen 12 eingearbeitet werden. Der Kegelradsatz 66 kann alternativ Hypoidräder verwenden, bei denen sich die Achsen 68a, 68b nicht schneiden, und somit können der erste Kanal 42 und der zweite Kanal 48 so in den Rahmen 12 eingearbeitet werden, dass sich deren jeweilige Achsen nicht schneiden.
3 zeigt die zweite Welle 46, die über ein Schneckengetriebe 70 mit der ersten Welle 40 gekoppelt ist. Das Schneckengetriebe 70 umfasst ein Schneckenrad 70a, das an einem Ende der ersten Welle 40 angeordnet ist, und eine Schneckenwelle 70b (auch als Schnecke bezeichnet), die an einem Ende der zweiten Welle 46 angeordnet ist. Alternativ kann das Schneckenrad 70a auf der zweiten Welle 46 und die Schnecke 70b auf der ersten Welle 40 angeordnet sein. Schneckenrad 70a und Schnecke 70b können separate Komponenten sein, die mit den Enden der Wellen 40, 46 verbunden sind, oder direkt in die Enden der Wellen 40, 46 eingefräst sein. Beim Verwenden von Schneckengetriebe 70, erster und zweiter Welle 40, 46 schneiden die Achsen 68a, 68b einander nicht und somit können die Achsen des ersten und zweiten Kanals 42, 48 so gearbeitet werden, dass ihre jeweiligen Achsen einander nicht schneiden.
4 zeigt die zweite Welle 46, die über einen Planradsatz 72 mit der ersten Welle 40 gekoppelt ist. Der Planradsatz 72 umfasst ein Planrad 72a (auch bezeichnet als Kronenrad oder Stirnplanrad), das an einem Ende der ersten Welle 40 angeordnet ist, und ein Ritzel 72b, das an einem Ende der zweiten Welle 46 angeordnet ist. Alternativ kann das Planrad 72a auf der zweiten Welle 46 und das Ritzel 72b auf der ersten Welle 40 angeordnet sein. Planrad 72a und Ritzel 72b können separate Komponenten sein, die mit den Enden der Wellen 40, 46 verbunden sind, oder direkt in die Enden der Wellen 40, 46 eingefräst sein. Der Planradsatz 72 kann so konfiguriert sein, dass die Achsen 68a, 68b der Wellen 40, 46 einander schneiden oder nicht schneiden, und somit kann die maschinelle Einarbeitung der Kanäle 42, 48 in Rahmen 12 so erfolgen, dass die Achsen der Kanäle einander schneiden oder nicht schneiden.
5 zeigt die Verwendung eines Riemens 74 zur Ankopplung des Aktors 52 an die erste Welle 40. Der Riemen 74 kann ein Flachriemen sein, ein Rundriemen sein, oder kann mehrere Rillen oder Rippen beinhalten. Der Riemen 74 kann auch eine Gliederkette sein. Der Riemen 74 kann teilweise im zweiten Kanal 48 von Rahmen 12 angeordnet sein. Auch kann ein dritter Kanal (nicht dargestellt) mit dem ersten Kanal 42 in Verbindung stehen und von diesem weg verlaufen, so dass ein Antriebstrum 74a des Riemens 74 teilweise im zweiten Kanal 48 angeordnet ist und ein Rücklauftrum 74b des Riemens 74 teilweise im dritten Kanal angeordnet ist, oder umgekehrt. Der Aktor 52 kann multidirektional sein und der Antriebstrum 74a kann zum Rücklauftrum werden, wenn der Aktor 52 die Richtung umschaltet. Der Riemen umschlingt eine auf der ersten Welle 40 befindliche Riemenscheibe 76. Die Scheibe 76 kann auch ein Kettenrad, ein Zahnrad oder eine Spindel sein. Die Scheibe 76 kann eine separate Komponente sein, die mit dem Ende der ersten Welle 40 verbunden ist, oder kann direkt in das Ende der ersten Welle 40 eingearbeitet sein.
6 zeigt einen Mechanismus zum Hemmen/Hindern der Drehbewegung des Matrizentisches 30 und zum Arretieren der Position des Matrizentisches 30. Der Matrizentisch 30 definiert eine erste Ausklinkung 80 und eine zweite Ausklinkung 82 in seiner Umfangskante 84. Die erste Ausklinkung 80 befindet sich von der ersten Matrize 32 aus gegenüber der Rotationsachse 36, und eine zweite Ausklinkung 82 befindet sich von der zweiten Matrize 34 aus gegenüber der Rotationsachse 36.
Ein Rastarm 90 weist ein nahes Ende 92 auf, das mit dem Rahmen 12 verbunden ist, und ein fernes Ende 94, oder freies Ende, das sich vom nahen Ende 92 weg erstreckt und in der ersten Ausklinkung 80 angeordnet ist. Das ferne Ende 94 des Rastarms 90 wird in der ersten Ausklinkung 80 des Matrizentisches 30 angeordnet, um die erste Matrize 32 in Linie mit einem Hubstempel 20 auszurichten. Jede Ausklinkung 80, 82 entspricht einer diesbezüglichen Matrize 32, 34, und der Rastarm 90 ist in einer Ausklinkung 80, 82 angeordnet, um die Drehung des Matrizentisches 30 zu hemmen und dessen entsprechende Matrize 32, 34 in Linie mit dem Stempelhubweg 22 auszurichten (siehe 1).
Der Matrizentisch 30 lässt sich von einer ersten Position, in welcher das ferne Ende 94 des Rastarms 90 in der ersten Ausklinkung 80 angeordnet ist, in eine zweite Position drehen, in der das ferne Ende 94 in der zweiten Ausklinkung 82 angeordnet ist, und positioniert so die zweite Matrize 34 in der Linie des Hubstempels 20. Für das Drehen des Tischs 30 von einer ersten Position in eine zweite Position kann der Aktor 52 verwendet werden. Der Rastarm 90 kann am Rahmen 12 befestigt sein, wo das ferne Ende 94 durch elastische Verformung des Rastarms 90 selektiv in und außerhalb der Ausklinkungen 80, 82 angeordnet werden kann. Das ferne Ende 94 des Rastarms 90 kann kugelförmig sein, um einen Kugel-Zapfen-Widerstand bereitzustellen, bei dem der Aktor 52 die Widerstandskraft überwinden muss, um das kugelförmige Ende aus der ersten Ausklinkung 80 herauszuschieben. Das kugelförmige Ende 94 gleitet dann am Umfang 84 des Matrizentisches 30 entlang, bis es in die zweite Ausklinkung 82 zurückspringt. Der Rastarm 90 im Zusammenspiel mit den Ausklinkungen 80, 82 sorgt für eine präzise Ausrichtung der Matrizen 32, 34 im Gegensatz zur Ausrichtung der Matrizen 32, 34 durch Verwendung von Aktor 52.
Der Rastarm 90 kann auch um einen Zapfen am nahen Ende 92 schwenken, um die Hinein- und Hinausbewegung des fernen Endes 94 in die und aus den Ausklinkungen 80, 82 zu gestatten. Eine Feder (nicht dargestellt) kann verwendet werden, um den Rastarm 90 in die Ausklinkungen 80, 82 und/oder am Umfang 84 des Matrizentisches 30 entlang zu befördern. Für die Schwenkbewegung des Rastarms 90 kann auch ein Rastarm-Servoantrieb 96 verwendet werden. Das Steuergerät 56 kann ein Signal an den Rastarm-Servoantrieb 96 senden, den Rastarm 90 vom Matrizentisch 30 wegzuschwenken, wenn der Matrizentisch 30 zum Drehen angesteuert wird.
7 zeigt ein anderes Beispiel eines Matrizentischs 30 im Zusammenwirken mit dem Rastarm 90. Der Matrizentisch 30 definiert eine erste Ausklinkung 80, die einer ersten Matrize 32 entspricht, eine zweite Ausklinkung 82, die einer zweiten Matrize 34 entspricht, und eine dritte Ausklinkung 100, die einer dritten Matrize 102 entspricht. Der Rastarm 90 kann selektiv in eine der Ausklinkungen 80, 82, 100 gebracht werden, um deren entsprechende Matrize 32, 34, 102 in Linie mit dem Stempelhubweg 22 des Stempels 20 auszurichten (siehe 1). Der Rastarm 90 kann eine Handjustierung 104 aufweisen, die sich zwischen dem nahen und fernen Ende 92, 94 befindet, um die Länge des Rastarms 90 zu verstellen und für die Kalibrierung der Platzierung der Matrizen zu sorgen. Ein zweiter Rastarm-Servoantrieb 106 kann eine lineare Bewegung des Rastarms 90 am nahen Ende 92 bereitstellen, um für eine Kalibrierung und/oder für eine abweichende Position und Orientierung der Ausklinkungen 80, 82, 100 im Matrizentisch 30 zu sorgen.
8 zeigt noch ein anderes Beispiel eines Matrizentischs 30 im Zusammenwirken mit einem Rastarm 90. In dieser Darstellung ist das ferne Ende 94 des Rastarms 90 nicht in einer Ausklinkung angeordnet. Das ferne Ende 94 liegt vielmehr zwischen der ersten und zweiten Ausklinkung 80, 82 an der Umfangskante 84 des Matrizentischs 30 an und ermöglicht das Drehen des Matrizentischs 30 um seine Rotationsachse 36, wie durch Pfeil 108 angezeigt. Alternativ kann der Matrizentisch 30 eine lineare Bewegung aufweisen, wie sie durch eine Ankopplung wie eine Ritzel-Zahnstangen-Konfiguration (nicht dargestellt) bereitgestellt wird. In einer linearen Bewegungskonfiguration kann der Rastarm 90 in Ausklinkungen angeordnet sein, um die lineare Bewegung des Matrizentischs 30 zu hemmen.
Das Steuergerät 56 ist in der Lage, die Stanznietvorrichtung 10 mit Hilfe eines Roboterarms 62 zwischen zu verbindende Materialien zu positionieren. Das Steuergerät kann ein Hubsignal 60 an den Stempel 20 senden, damit dieser eine Hubbewegung vollführt und einen Niet in die zu verbindenden Materialien presst. Der Rastarm 90 kann die Bewegung des Matrizentischs 30 hemmen und die korrekte Ausrichtung der ersten Matrize 32 zum Hubweg 22 von Stempel 20 bereitstellen. Das Steuergerät 56 kann dann den Roboterarm 62 nutzen, um die Nietvorrichtung 10 zu einer anderen Stelle an den zu verbindenden Materialien umzupositionieren. An dieser anderen Position kann eine andere Nietgeometrie gewünscht sein. Das Steuergerät kann daraufhin ein Stellsignal 58 an den Aktor 52 senden, um den Matrizentisch 30 weiterzuschalten und eine zweite Matrize 34 in der Linie des Hubwegs 22 von Stempel 20 bereitzustellen. Der Rastarm 90 verlässt die Ausklinkung 80, die der ersten Matrize 32 entspricht, und fährt in die Ausklinkung 82 ein, die der zweiten Matrize 34 entspricht, um die Drehung des Tischs zu hemmen und die zweite Matrize 34 in Linie mit dem Stempelhubweg 22 auszurichten. Das Steuergerät 56 kann daraufhin ein weiteres Hubsignal 60 an den Stempel 20 senden, damit dieser eine Hubbewegung vollführt, was dazu führt, dass in die zu verbindenden Materialien ein zweiter Niet platziert wird, der eine andere Geometrie als der erste Niet aufweist. Das Steuergerät 56 kann so programmiert werden, dass es Materialien in einer Massenproduktionsmontagelinie eigenständig verbindet. Die Verwendung von Innovationen gemäß obiger Beschreibung erhöht die Flexibilität des Werkzeugs unter Aufrechterhaltung der Zugänglichkeit des Werkzeugs.
Oben werden beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, wobei nicht beabsichtigt ist, dass diese Ausführungsbeispiele alle möglichen Formen der offenbarten Vorrichtung und des offenbarten Verfahrens beschreiben. Die in dieser Schrift verwendeten Wörter sind keine einschränkenden, sondern vielmehr beschreibende Wörter, wobei davon ausgegangen wird, dass verschiedene Änderungen vorgenommenen werden können, ohne dass vom anspruchsgemäßen Wesen und Umfang der Offenbarung abgewichen wird. Die Merkmale verschiedener Ausführungsformen können zur Ausbildung weiterer Realisierungsformen der offenbarten Konzepte kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6964094 B2 [0005]
US 7810231 B2 [0005]

Claims

Stanznietvorrichtung, umfassend: einen Rahmen, der einen Matrizentisch stützt, der eine auf ihm angeordnete Matrize aufweist, wobei der Rahmen einen ersten Kanal, der entlang einer Rotationsachse des Matrizentischs verläuft, und einen zweiten Kanal, der mit dem ersten Kanal in Verbindung steht und von diesem abzweigt, definiert; und einen Aktor in Verbindung mit dem Matrizentisch und in der Lage, den Matrizentisch über den ersten und zweiten Kanal zu drehen.
Nietvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Kanal in einer zu einem Hubweg eines Stempels versetzten Richtung verläuft und der zweite Kanal im Wesentlichen lotrecht zum ersten Kanal verläuft.
Nietvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine erste Welle, die mit dem Matrizentisch verbunden ist und wenigstens teilweise im ersten Kanal angeordnet ist.
Nietvorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend eine zweite Welle, die den Aktor mit der ersten Welle koppelt und wenigstens teilweise im zweiten Kanal angeordnet ist.
Nietvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zweite Welle über einen Kegelradsatz, Winkelradsatz, Schneckengetriebe und/oder Planradsatz mit der ersten Welle gekoppelt ist.
Nietvorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend einen Riemen, der wenigstens teilweise im zweiten Kanal angeordnet ist und den Aktor mit der ersten Welle koppelt.
Nietvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Rastarm, der ein mit dem Rahmen verbundenes nahes Ende und ein sich vom nahen Ende weg erstreckendes fernes Ende aufweist, wobei der Matrizentisch eine Ausklinkung definiert und das ferne Ende des Rastarms selektiv in der Ausklinkung des Matrizentischs angeordnet wird, um die Matrize in Linie mit einem Stempel zu positionieren.
Nietvorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend wenigstens eine auf dem Matrizentisch angeordnete zusätzliche Matrize, wobei der Matrizentisch wenigstens eine Ausklinkung definiert, die der jeweiligen wenigstens einen zusätzlichen Matrize entspricht, und der Matrizentisch in der Lage ist, so gedreht zu werden, dass das ferne Ende des Rastarms selektiv in der wenigstens einen Ausklinkung angeordnet wird, um die entsprechende Matrize der wenigstens einen zusätzlichen Matrize in Linie mit dem Stempel zu positionieren.
Nietvorrichtung nach Anspruch 7, wobei sich die Ausklinkung von der Matrize aus gegenüber der Rotationsachse an der Umfangskante des Matrizentischs befindet.
Nietvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Rastarm verstellbar ist.
Nietvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das nahe Ende des Rastarms am Rahmen befestigt ist und das ferne Ende des Rastarms selektiv durch elastische Verformung des Rastarms in und außerhalb der Ausklinkung angeordnet wird.
Nietvorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Steuergerät im Zusammenwirken mit dem Matrizentisch, Aktor und Rastarm, das in der Lage ist, den Matrizentisch zu drehen, um von der in Linie mit dem Stempel positionierten Matrize auf die wenigstens eine zusätzliche in Linie mit dem Stempel positionierte Matrize weiterzuschalten.