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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stanzniet für eine Stanznietvorrichtung zum Stanznieten mit einer eine Stempelkraft unterstützenden Schwingung, die insbesondere eine Ultraschallschwingung ist, wobei der Stanzniet in ein sprödes Material, wie beispielsweise naturharter Aluminium-Druckguss, Aluminiumlegierungen, höchstfestes Aluminiumblech AW7075, usw., Magnesiumlegierungen, insbesondere AM50, AZ91, AE44, usw., ohne Rissbildung setzbar ist.
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Eine Stanznietvorrichtung wird zum Verbinden oder Fügen von mindestens einem Bauteil mit einem Stanzniet verwendet. Hierbei werden entweder die beiden Enden eines Bauteils mit Hilfe eines Stanzniets oder mehrerer Stanznieten aneinander befestigt. Alternativ können mit einem Stanzniet auch zwei oder mehr Bauteile aneinander befestigt werden.
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Beim Setzen eines herkömmlichen Stanzniets in ein Bauteil mit sehr sprödem Material, wie beispielsweise wie beispielsweise naturharter Aluminium-Druckguss, Aluminiumlegierungen, höchstfestes Aluminiumblech AW7075, usw., Magnesiumlegierungen, insbesondere AM50, AZ91, AE44, usw., entstehen in dem sehr spröden Material des Bauteils an mehreren Stellen Durchbrüche und Risse. Auch bei einer Matrizenoptimierung ist eine rissfreie Verbindung des mindestens einen Bauteils mit einem konventionellen Stanznietverfahren nicht oder nur eingeschränkt herstellbar.
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Als Lösung dieses Problems wurde ein Stanznieten mit Ultraschall eingesetzt. Hierbei entsteht eine rissfreie Verbindung, für deren Herstellung gleichzeitig eine Reduktion der Fügekraft um bis zu 40kN vorgenommen werden kann. Beim Anmelder wurde jedoch festgestellt, dass sich der Stanzniet durch die hohe Ultraschallenergie in der Einformphase nicht mehr spreizt. Dadurch ist die Ausbildung eines Hinterschnitts mit einem konventionellen Niet nicht mehr möglich. Im Ergebnis wird die statische und dynamische Festigkeit der mit dem Stanzniet hergestellten Verbindung gesenkt.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stanzniet für eine Stanznietvorrichtung zum Stanznieten mit einer eine Stempelkraft unterstützenden Schwingung bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere soll ein Stanzniet für eine Stanznietvorrichtung zum Stanznieten mit einer eine Stempelkraft unterstützenden Schwingung bereitgestellt werden, bei welchen auch für sehr sprödes bzw. extrem sprödes Material, wie beispielsweise naturharter Aluminium-Druckguss, Aluminiumlegierungen, höchstfestes Aluminiumblech AW7075, usw., Magnesiumlegierungen, insbesondere AM50, AZ91, AE44, usw., qualitativ hochwertige Stanznietverbindungen möglich sind.
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Diese Aufgabe wird durch einen Stanzniet nach Patentanspruch 1 gelöst. Der Stanzniet hat einen Stanznietkopf und einen Stanznietfuß, der mit dem Stanznietkopf über einen Stanznietschaft verbunden ist, wobei an der Innenseite des Stanznietfußes mindestens eine Aussparung vorgesehen ist, welche an dem Stanznietfuß einen Hinterschnitt ausbildet.
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Der beschriebene Stanzniet bildet somit im Stanzniet einen Innen-Hinterschnitt. Der beschriebene Stanzniet ist derart ausgestaltet, dass auch bei den zuvor genannten sehr spröden bzw. extrem spröden Werkstoffen während des gesamten Fügeprozesses in Verbindung mit der Ultraschall-Stanznietvorrichtung Risse in dem Material an der Fügestelle sicher vermieden werden können. Der beschriebene Stanzniet ist jedoch beim Stanznieten mit einer die Stempelkraft unterstützenden Schwingung auch für beliebige andere Materialien und Materialkombinationen von Werkstoffen verwendbar und nicht nur für die extrem spröden Werkstoffe.
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Durch die spezielle Ausgestaltung des Stanzniets ist die Ausbildung einer qualitativ hochwertigen Verbindung der Fügepartner durch einen vorgegebenen integrierten Hinterschnitt möglich, in den hinein sich das matrizenseitige Material formen kann.
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Außerdem bietet der beschriebene Stanzniet durch eine verbesserte Nietgeometrie und ein dadurch verändertes Nietverfahren eine zusätzliche Fügekraftreduktion während des Fügeverfahrens.
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Ein weiterer Vorteil des Stanzniets zeigt sich durch die Möglichkeit zur Einsparung oder Reduzierung der Schließkopfgröße aufgrund des Hinterschnitts, da der Hinterschnitt bereits Raum zur Aufnahme von Material im Stanzniet bietet. Daraus resultieren neue Möglichkeiten der Matrizengestaltung.
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Noch dazu ermöglicht der beschriebene Stanzniet ein neues Werkstoffspektrum und neue Designmöglichkeiten zur Auslegung der Nietelemente, da sich diese durch die zuvor beschriebene Ausgestaltung nicht mehr spreizen müssen.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Stanzniets sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat der Stanznietfuß an seinem von dem Stanznietkopf abgewandten Ende eine Öffnung, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser der Innenseite des Stanznietschaftes ist.
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Möglicherweise ist die mindestens eine Aussparung näher an dem von dem Stanznietkopf abgewandten Ende des Stanznietfußes angeordnet ist als an dem dem Stanznietkopf zugewandten Ende des Stanznietfußes. Zusätzlich oder alternativ ist die mindestens eine Aussparung als mindestens eine Nut ausgestaltet, die an der Innenseite im Bereich des Stanznietfußes umlaufend angeordnet ist. Hierbei kann die Nut in der Innenseite des Stanznietschaftes einen halbkreisförmigen Bogen mit einem vorbestimmten Radius formen. Denkbar ist, dass der vorbestimmte Radius größer als oder gleich 0,05 mm ist und kleiner als oder gleich 0,6 mm ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel hat der Stanznietfuß an seinem von dem Stanznietkopf abgewandten Ende eine Öffnung hat, deren Durchmesser kleiner als ein Durchmesser der Innenseite des Stanznietschaftes, wobei die Innenseite des Stanznietschaftes in einem vorbestimmten Bogen mit einem vorbestimmten Krümmungsradius zu der Öffnung läuft. Denkbar ist, dass der vorbestimmte Krümmungsradius größer als oder gleich 0,05 mm ist und kleiner als oder gleich 0,6 mm ist.
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Der Stanzniet kann ein Halbhohlstanzniet sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Stanzniet eine Durchgangsöffnung aufweisen, die am Stanznietkopf und am Stanznietfuß nach außen geöffnet ist. Dies ermöglicht beim Stanznieten mit einer die Stempelkraft unterstützenden Schwingung, insbesondere beim Ultraschallstanznieten, unter anderem eine höhere Energiedichte beim Einkoppeln der Schwingung, insbesondere des Ultraschalls, in das Fügeelement.
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Der zuvor beschriebene Stanzniet ist mit einer Stanznietvorrichtung setzbar, die zum Stanznieten mit einer eine Stempelkraft unterstützenden Schwingung ausgestaltet ist. Die Stanznietvorrichtung umfasst möglicherweise eine Schwingungserzeugungseinrichtung zur Erzeugung der Schwingung, welche die Stempelkraft beim Setzen des Stanzniets in das mindestens eine Bauteil unterstützt, und einen Stempel, über welchen die Stempelkraft und/oder die Schwingung beim Setzen des Stanzniets in das mindestens eine Bauteil eingeleitet und aufgebracht wird, wobei der Stempel und/oder ein Niederhalter, in welchem der Stempel geführt ist, und/oder eine Matrize zur Aufnahme eines Stanzniets nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgestaltet ist.
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Optional hat die Stanznietvorrichtung zudem eine Matrize als Gegenhalter gegen die Stempelkraft und/oder die Schwingung beim Setzen des Stanzniets in das mindestens eine Bauteil, wobei die Matrize als flacher Amboss ausgestaltet ist. Zusätzlich oder alternativ ist die Stanznietvorrichtung zum Stanznieten bei einer Fertigung von Fahrzeugrohkarossen ausgestaltet. Zusätzlich oder alternativ ist die Stanznietvorrichtung zur Verbindung mindestens eines Bauteils ausgestaltet, das in mindestens einem Bereich aus einem spröden Material gefertigt ist.
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Der zuvor beschriebene Stanzniet ist mit einem Verfahren herstellbar, bei welchem der Stanzniet umformtechnisch und/oder spanend und/oder mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt wird.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Stanznieten mit einer zuvor beschriebenen Stanznietvorrichtung nach Patentanspruch 12 gelöst. Bei dem Verfahren wird der zuvor beschriebene Stanzniet mit der Stanznietvorrichtung mit einer die Stempelkraft unterstützenden Schwingung in mindestens ein Bauteil gesetzt.
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Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf den Stanzniet genannt sind.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 bis 4 jeweils eine schematische Ansicht von verschiedenen Prozesszuständen in einer Anlage beim Durchführen eines Stanznietverfahrens mit einer Stanznietvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 5 eine schematische Ansicht der Anlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 6 eine dreidimensionale Ansicht und 7 eine Schnittansicht eines Stanzniets für die Stanznietvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 8 eine dreidimensionale Ansicht und 9 eine Schnittansicht eines Stanzniets gemäß einer ersten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels;
- 10 eine dreidimensionale Ansicht und 11 eine Schnittansicht eines Stanzniets gemäß einer zweiten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels;
- 12 eine dreidimensionale Ansicht und 13 eine Schnittansicht eines Stanzniets gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
- 14 eine dreidimensionale Ansicht und 15 eine Schnittansicht eines Stanzniets gemäß einer ersten Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt sehr schematisch eine Anlage 1 mit einer Stanznietvorrichtung 2. Die Anlage 1 kann beispielsweise eine Fertigungsanlage für Gegenstände 3, wie Fahrzeuge, Möbel, Elektrogeräte, usw. sein.
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Die Stanznietvorrichtung 2 dient zum Setzen eines Stanzniets 4 in beispielsweise ein erstes Bauteil 6 und ein zweites Bauteil 7, die auf einer Matrize 10 übereinander aufliegen. In 1 ist nur ein Stanzniet 4 gezeigt, der im Wesentlichen wie ein herkömmlicher Stanzniet ausgestaltet ist. Anstelle des Stanzniets 4 kann zum Stanznieten jedoch ein Stanzniet 5 zum Einsatz kommen, der nachfolgend in Bezug auf 6 bis 15 genauer beschrieben ist.
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Nach dem Setzen des Stanzniets 4 oder 5 in das erste und zweite Bauteil 6, 7 gemäß den Schritten, wie in 1 bis 4 gezeigt, verbindet der verwendete Stanzniet 4 oder 5 das erste und zweite Bauteil 6, 7. Der Stanzniet 4 oder 5 erzeugt eine Nietverbindung des ersten und zweiten Bauteils 6, 7. Das erste und zweite Bauteil 6, 7 können Bauteile des Gegenstands 3 sein. Wie zuvor beschrieben, können aber auch nur zwei Ränder ein und desselben Bauteils 6 mit mindestens einem Stanzniet 4 oder 5 miteinander verbunden werden.
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Beispielsweise ist mit dem ersten und zweiten Bauteil 6, 7 eine Kombination zu fügen, von dem mindestens ein Bauteil 6, 7 ein sehr sprödes bzw. extrem sprödes Material hat, wie beispielsweise naturharter Aluminium-Druckguss, Aluminiumlegierungen, höchstfestes Aluminiumblech AW7075, usw., Magnesiumlegierungen, insbesondere AM50, AZ91, AE44, usw.. Das spröde Material ist insbesondere ein spröder Leichtmetallwerkstoff. Möglicherweise ist mindestens ein Bauteil 6, 7 aus einem Faserverbundwerkstoff oder faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), oder mindestens ein Metall sein, insbesondere duktiler Stahl, oder Aluminium oder Magnesium sowie Legierungen dieser Werkstoffe. Es sind jedoch beliebige andere Materialien für das erste und zweite Bauteil 6, 7 verwendbar. Der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff ist vorzugsweise stempelseitig angeordnet. Der spröde oder sehr spröde Werkstoff kann stempelseitig oder matrizenseitig angeordnet sein
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Anwendung kann das nachfolgend beschriebene Verfahren im Flugzeugbau, im allgemeinen Fahrzeugbau, im Karosserieleichtbau, usw. finden, speziell für den Industriezweig der Elektromobilität. Hier sind mit dem nachfolgenden Verfahren qualitativ hochwertige Fügeverbindungen zwischen ungleichen Leichtbauwerkstoffen, insbesondere aus einem sehr spröden bzw. extrem spröden Material und/oder kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) herstellbar.
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Der Stanzniet kann bei den genannten Werkstoffen vorzugsweise aus Edelstahl oder aus V2A-Stahl oder aus V4A-Stahl gefertigt sein. Alternativ sind als Werkstoffe für den Stanzniet, wie beispielsweise Vergütungsstahl, insbesondere 38B2, 34Cr4, usw., mit einer Beschichtung aus ZnNi, SnZnAl, usw. möglich.
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In 1 ist zum Setzen des Stanzniets 4 in das erste und zweite Bauteil 6, 7 ein Stempel 20 mit einer Schwingungserzeugungseinrichtung 21 vorgesehen. Der Stempel 20 wird in einem Niederhalter 30 der Stanznietvorrichtung 2 geführt. Der Stempel 20 wird mittels einer Antriebseinrichtung 40 angetrieben, so dass auf den Stempel 20 eine Stempelkraft F wirkt, die insbesondere eine Stempeldruckkraft ist. Die Antriebseinrichtung 40 kann ein Elektroantrieb und eine Spindel mit Kugel-, Rolle- oder Planetengewindetrieb sein. Zudem ist ein Konverter 60 vorgesehen, welcher eine die Stempelkraft F unterstützende Schwingung S initiiert. Die Schwingung S wird mit Hilfe der Schwingungserzeugungseinrichtung 21 des Stempels 20 für den Stanzniet 4 und damit das Bauteil 6, 7 bereitgestellt. Die Schwingungserzeugungseinrichtung 21 kann beispielsweise ein Leistungsultraschall-Schwingsystem, bestehend aus Piezokonverter, Booster und Sonotrode sein, welches Ultraschall als die Stempelkraft F unterstützende Schwingung S erzeugt.
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In 1 ist ein Zustand eines von der Stanznietvorrichtung 2 ausgeführten Stanznietverfahrens gezeigt, bei welchem der Stanzniet 4 zwischen dem Stempel 20 und dem ersten Bauteil 6 angeordnet ist. Anschließend kann mit dem Stempel 20 die Stempelkraft F in Richtung auf den Stanzniet 4 und mit der Schwingungserzeugungseinrichtung 21 die die Stempelkraft F unterstützende Schwingung S in einem Bereich von beispielsweise 15 kHz bis 20 kHz und einer Amplitude von beispielsweise 5 bis 50 µm auf den Stanzniet 4 aufgebracht werden. Im Folgenden wird der Stanzniet 4 zunächst in die Bauteile 6, 7 geschnitten oder gestanzt, wie in 2 veranschaulicht.
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Bei weiter andauernder Stempelkraft F und der die Stempelkraft F unterstützenden Schwingung S spreizt sich der Stanzniet 4 in den Bauteilen 6, 7 durch den Gegendruck von der Matrize 10 auf, wie in 3 gezeigt, insoweit es sich nicht um ein sehr sprödes Material handelt, wie zuvor beschrieben. Zudem formt sich an dem Stanzniet 4 aus den Bauteilen 6, 7 ein Butzen 8 aus.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden, wenn der Stanzniet 4 in die Bauteile 6, 7 gesetzt ist, wie in 4 gezeigt, die Stempelkraft F und die die Stempelkraft F unterstützende Schwingung S abgeschaltet.
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Die Stanznietvorrichtung 2 kann dann wieder in die Ausgangsposition zum Stanznieten verfahren werden, die in 1 gezeigt ist. Danach kann ein nächster Stanzniet 4 oder ein Stanzniet 5 in die Bauteile 6, 7 oder in mindestens ein anderes Bauteil gesetzt werden.
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Die Stanznietvorrichtung 2 führt demzufolge ein Stanznietverfahren zum Setzen eines Stanzniet 4 oder eines Stanzniets 5 aus.
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5 zeigt die Anlage 1 genauer. Die Anlage 1 hat eine Vorrichtung 70 und eine Zuführstation 80 zum Zuführen der Stanznieten 5 über einen Nietzuführschlauch 82. Die Vorrichtung 70 wird von einem Schaltschrank 85 über eine Versorgungsleitung 86, die ein Hochfrequenzkabel und eine Stromkabel aufweist, mit Energie versorgt.
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Die Stanzniete 5 werden in der Zuführstation 80 mittels Vereinzeler vereinzelt und über den Nietzuführschlauch 82 bis hin zur Stanznietvorrichtung 2 geschossen und so den Bauteilen 6, 7 zum Fügen zugeführt. Der Nietzuführschlauch 82 ist als Druckluftschlauch ausführbar. Alternativ können die Stanznieten 5 über ein nicht dargestelltes Magazin direkt an einer Fügestelle 65 bereitgestellt werden.
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Die Vorrichtung 70 bewegt die Stanznietvorrichtung 2 im Raum, insbesondere zu dem Bauteil 6, an dem mindestens eine Fügestelle 65 angeordnet ist. Die Vorrichtung 70 kann als Roboter ausgeführt sein. Die Vorrichtung 70 kann jedoch ein handgeführtes Gestell sein.
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In 6 und 7 ist ein Stanzniet 5 gezeigt, der insbesondere für Bauteile 6, 7 aus dem zuvor genannten spröden oder insbesondere sehr spröden bzw. extrem spröden Material verwendbar ist. Der Stanzniet 5 ist ein Halbhohlstanzniet und hat einen Stanznietkopf 51 und einen Stanznietfuß 52, die durch einen Stanznietschaft 53 miteinander verbunden sind. Der Stanznietkopf 51, der Stanznietfuß 52 und der Stanznietschaft 53 sind jeweils rotationssymmetrisch um eine Stanznietachse 54 angeordnet.
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Der Stanzniet 5 hat einen geschlossenen Stanznietkopf 51 mit einer Anlagefläche 510, an welcher der Stempel 20 beim Stanznieten zumindest zeitweise anliegt. Zudem hat der Stanzniet 5 eine Öffnung 520 an dem vom Stanznietkopf 51 abgewandten Ende des Stanznietfußes 52. Die Öffnung 520 ist in dem Stanznietfuß 52 rotationssymmetrisch zur Stanznietachse 54 vorgesehen. Zudem hat der Stanzniet 5 einen Hinterschnitt in Form einer Aussparung 521, die an dem Stanznietfuß 52 angeordnet ist. Die Aussparung 521 ist als Nut ausgebildet, die umlaufend an einem vom Stanznietkopf 51 abgewandten Ende des Stanzniets 5 angeordnet ist. Die Aussparung 521 ragt somit in eine Innenseite des Stanznietfußes 52 hinein. Hierbei ist die Aussparung 521 in der Innenseite 525 in etwa halbkreisförmig ausgestaltet. Die Aussparung 521 hat in der Innenseite 525 einen vorbestimmten Radius R1, welcher beispielsweise größer als oder gleich 0,05 mm ist und kleiner als oder gleich 0,6 mm ist. In einer speziellen Ausgestaltung kann der Radius als 0,2 mm gewählt werden, da sich hier gemäß ausgeführten Versuchen besonders gute Ergebnisse für die Verbindungsfestigkeit und daher Qualität einer mit dem Stanzniet 5 hergestellten Stanznietverbindung ergeben.
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Der Stanznietkopf 51 hat einen Durchmesser D1, der größer ist als ein Außendurchmesser D2 des Stanznietfußes 52. Insbesondere kann für den Durchmesser D1 die Standardgröße für beispielsweise einen Stanzniet 4 von D1 = 7,75 mm gewählt werden. Der Innendurchmesser D3 des Stanznietfußes 52 ist selbstverständlich wiederum kleiner als der Außendurchmesser D2.
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Der Stanznietfuß 52 hat bei der in 6 und 7 gezeigten Ausgestaltung an seiner gesamten Innenseite denselben Innendurchmesser D3.
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Die Aussparung 521 an der Innenseite des Stanznietfußes 52 bewirkt, dass der Werkstoff bzw. das Material des unteren Bauteils 6, 7 bei einem mit der Stanznietvorrichtung 2 ausgeführten Stanznietverfahren in die Aussparung 521 fließen kann, indem eine plastische Verformung des unteren Bauteils 6, 7 stattfindet. Dadurch entsteht der erforderliche Hinterschnitt bereits, ohne dass sich der Stanzniet 5 aufspreizen muss, wie zuvor in Bezug auf den Stanzniet 4 im Zusammenhang mit 3 und 4 beschrieben.
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Die Nietlänge, der Schaftdurchmesser und andere geometrische Größen des Stanzniets 5 sind an den jeweiligen Anwendungsfall anpassbar und halten sich möglichst an die üblichen Vorgaben der Standardnietelemente. Dies ist in Bezug darauf vorteilhaft, dass dadurch für die Stanznietvorrichtung 2 die übliche Nietzuführtechnik, ohne weitere Anpassungen, Anwendung finden kann.
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Die fertigungstechnische Umsetzung/Herstellung der Stanznieten 5 kann umformtechnisch, speziell durch Kaltschlagen, und/oder spanend und/oder über generative Fertigungsverfahren, wie beispielsweise einen dreidimensionalen Druck mit metallischen Werkstoffen, geschehen.
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Der Stanzniet 5 ist in Kombination mit der Stanznietvorrichtung 2 insbesondere verwendbar, um die sehr spröden Werkstoffe, insbesondere Magnesium, usw., mit diversen Eisen- und Nichteisenmetallen zu fügen. Möglich ist außerdem eine Anwendung zur Herstellung von qualitativ hochwertigen Fügeverbindungen zwischen ungleichen Leichtbauwerkstoffen, z.B. Magnesium und Aluminium. Besonders wegen der geringen Dichte und dem daraus folgendem niedrigen Gewicht, werden Magnesiumlegierungen immer häufiger im Karosseriebau eingesetzt.
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Die Ausgestaltung des Stanzniets 5 ermöglicht aufgrund der zuvor beschriebenen Eigenschaften beim Stanznieten völlig neue Möglichkeiten bei der Auswahl des Nietwerkstoffes bzw. des Materials des mindestens einen Bauteils 6, 7. Zudem sind völlig neue Möglichkeiten bei der Auswahl bei der konstruktiven Gestaltung der Niet- und Matrizengeometrie gegeben. Bei Verwendung des Stanzniets 5 muss die Matrizengeometrie nicht mehr die Funktion zur Unterstützung / Steuerung der Spreizbewegung des Stanzniets 4 erfüllen. Daher ist es denkbar, das Stanznietverfahren auf einem flachen Amboss oder auf einem Amboss mit kleiner Vertiefung in der Mitte unter dem Stanznietfuß durchzuführen. Die bisher je nach Stanzniet 4 angepassten Konturen der Matrize 10 sind für den Stanzniet 5 nicht erforderlich.
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Noch dazu sind der Stempel 20 und/oder der Niederhalter 30 speziell ausgestaltet, dass der Stanzniet 5 in der Stanznietvorrichtung 2 zum Stanznieten einfach, schnell und sicher aufgenommen und gehalten werden kann.
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8 und 9 zeigen einen Stanzniet 5A gemäß einer ersten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels. Der Stanzniet 5A ist in weiten Teilen aufgebaut wie der Stanzniet 5 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum Stanzniet 5 hat der Stanzniet 5A jedoch nicht nur eine erste Aussparung 521 sondern zusätzlich eine zweite Aussparung 522. Die Aussparungen 521, 522 sind nebeneinander an der Innenseite 525 des Stanzniets 5A im Bereich des Stanznietfußes 52 angeordnet. Bei der Ausgestaltung von 8 und 9 sind die Aussparungen 521, 522 in etwa parallel zueinander angeordnet.
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Aufgrund der zweiten Aussparung 522 steht dem Bauteil 6, 7, das beim Stanznieten am Stanznietfuß 52 angeordnet ist, noch mehr Platz zur Verfügung, sich in den Stanzniet 5A hineinzuverformen.
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Je nach Bedarf können noch mehr als zwei Aussparungen 521, 522 am Stanzniet 5A vorgesehen sein.
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10 und 11 zeigen einen Stanzniet 5B gemäß einer zweiten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels. Der Stanzniet 5B ist in weiten Teilen aufgebaut wie der Stanzniet 5 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum Stanzniet 5 hat der Stanzniet 5B jedoch eine Durchgangsöffnung 55, die von oben am Stanznietkopf 51 bis unten zu der Öffnung 520 am Stanznietfuß 52 durchläuft. Der Stanzniet 5B hat somit an seiner Innenseite 525 überall den gleichen Durchmesser. Die Durchgangsöffnung 55 ist als Durchgangsbohrung ausführbar.
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Aufgrund der Durchgangsöffnung 55 steht auch dem Bauteil 6, 7, das nach dem Stanznieten am Stanznietkopf 51 angeordnet ist, Platz zur Verfügung, sich in den Stanzniet 5B hineinzuverformen. Mit anderen Worten, die Durchgangsbohrung 55 ermöglicht, dass für das Material des stempelseitigen Bauteils 6, 7 beim Stanznieten mehr Volumen zur Verfügung steht, so dass sich das Material des stempelseitigen Bauteils 6, 7 in das zusätzliche Volumen des Stanzniets 5B einformen kann. Als Folge hat auch das Material des matrizenseitigen Bauteils 6, 7 beim Stanznieten mehr Volumen zur Verfügung und kann sich noch besser in die Aussparung 521 einformen.
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Je nach Bedarf kann auch bei dem Stanzniet 5B mehr als eine Aussparung 521, 522 am Stanzniet 5B vorgesehen sein.
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12 und 13 zeigen einen Stanzniet 50 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Stanzniet 50 ist in weiten Teilen aufgebaut wie der Stanzniet 5 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Im Unterschied zum Stanzniet 5 hat der Stanzniet 50 jedoch nur eine Aussparung 521, die größer ist als die Öffnung 520 im Stanznietfuß 52. Das heißt, der Durchmesser D3 der Aussparung 521 ist größer als der Durchmesser D4 der Öffnung 520. Zudem ragt die Aussparung 521 nicht in die Innenseite 525 des Stanznietschaftes 53 hinein. Die Innenseite 525 des Stanznietschaftes 53 ist über einen vorbestimmten Bogen mit der Öffnung 520 verbunden. Der vorbestimmte Bogen hat einen vorbestimmten Krümmungsradius R2. Der vorbestimmte Krümmungsradius R2 kann aus demselben Wertebereich ausgewählt werden, wie der zuvor genannte Radius R1. Insbesondere haben der vorbestimmte Krümmungsradius R2 und der zuvor genannte Radius R1 denselben Wert.
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Somit läuft die Innenseite 525 des Stanznietschaftes 53 über den vorbestimmten Bogen zu der Öffnung 520. Dadurch bildet auch die Aussparung 521 des Stanzniets 50 mit der Öffnung 520 einen Hinterschnitt aus, in welchen sich das Material des mindestens einen Bauteils 6, 7 beim Stanznieten hineinformen kann.
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14 und 15 zeigen einen Stanzniet 50A gemäß einer Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels. Der Stanzniet 50A ist in weiten Teilen aufgebaut wie der Stanzniet 50 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Im Unterschied zum Stanzniet 50 ist bei dem Stanzniet 50A die Aussparung 521 als eine Durchgangsöffnung ausgeführt, die von oben am Stanznietkopf 51 bis unten zu der Öffnung 520 am Stanznietfuß 52 läuft. Die Öffnung 520 selbst hat jedoch wieder einen kleineren Durchmesser als die Aussparung 521. Die Durchgangsöffnung der Aussparung 521 ist als Bohrung ausführbar.
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Als weiteren Unterschied zum Stanzniet 50 weitet sich die Öffnung 520 im Stanznietfuß 52 ausgehend von der Aussparung 521 in Richtung des freien Endes des Stanznietfußes 52 auf. Das heißt, der Durchmesser D4 der Öffnung 520 an der Aussparung 521 ist kleiner als der Durchmesser D5 der Öffnung 520 am freien Ende des Stanznietfußes 52. Auch die Seitenwände der Öffnung 520 sind bei der speziellen Ausgestaltung von 14 und 15 gekrümmt oder bogenförmig ausgestaltet. Der Durchmesser D3 kann in etwa gleich dem Durchmesser D5 gewählt werden. Insbesondere ist der Durchmesser D3 etwas kleiner als der Durchmesser D5 jedoch größer als der Durchmesser D4.
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Auch auf diese Weise bildet die Aussparung 521 des Stanzniets 50 mit der Öffnung 520 einen Hinterschnitt aus, in welchen sich das Material des mindestens einen Bauteils 6, 7 beim Stanznieten hineinformen kann.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Anlage 1, der Stanznietvorrichtung 2, der Stanznieten 5, 5A, 5B, 50, 50A und des Verfahrens zum Setzen eines Stanzniets 4, 5, 5A, 5B, 50, 50A mit einer eine Stempelkraft unterstützenden Schwingung können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert sein oder werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
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Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
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Die Stanznietvorrichtung 2 kann auch eine Stanznietvorrichtung mit Aufhängung sein, die von dem Benutzer manövrierbar ist, um insbesondere eine horizontale Lage der Stanznietvorrichtung 2 im Raum je nach Bedarf variieren zu können. Die Aufhängung kann die jeweilige Stanznietvorrichtung 2 auch vertikal oder in der Höhe verstellbar machen. Ganz allgemein kann die Lage der Stanznietvorrichtung 2 für ein Setzen von Stanznieten 4, 5, 5A, 5B, 50, 50A aller Ausführungsbeispiele im Raum variierbar sein.
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Die Stempelkraft F und die Schwingung S müssen nicht beide über den Stempel 20 auf den Stanzniet 4, 5, 5A, 5B, 50, 50A aufgebracht werden. Die Stempelkraft F und die Schwingung S können auch von entgegengesetzten Seiten auf den Stanzniet 4, 5, 5A, 5B, 50, 50A aufgebracht werden.
