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Verfahren und Stanzmaschine zum Verbinden von Blechen durch Stanznooken
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden von aufeinanderliegenden
Blechen oder sich überlappenden Blech rändern durch Stanznocken und auf eine zur
Ausführung dieses Verfahrens besonders geeignete Stanzmaschine.
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Es ist bekannt, aufeinanderliegende Bleche oder zusammen~ liegende,
geformte Blechteile durch in die zusammenliegenden Flächen eingedrückte Stanznocken
zu verbinden, Um hierbei inne bleibende Verbindung zu erzielen, ist es auch bekannt,
die Stanznocken nach dem Stanzen umzubiegen, zu schränken oder zu stauchen. Indessen
weisen die einzelnen Stanzstellen hierbei in der Regel nicht eine besonders hohe
Festigkeit auf und rfordern häufig auoh für die zusätzliche Verformung der Stanznocken
einen beträchtlichen Mehraufwand an Arbeit und Zeit.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stanznocken-Verbindung
für aufeinanderliegende Bleche oder Blechränder zu schaffen, die sich in einem Arbeitsgang
stanzen und durch anschließende
Verformung drehfest und praktisch
unlösbar magen läßt und einen besonders festen Zusammenhalt der Teile vermittelt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Flächenteil
der zusammenliegenden Bleche oder Blechränder, der an seinem Umfang von durch Zwischenräume
getrennten Umrißlinien begrenzt ist, unter Niederziehen der von den Zwischenräumen
der Umrißlinien gebildeten Stege im Bereich dieser Umrißlinien gestanzt und anaohlleßend
der die Stanzstelle umschließende Rand der unteren Blechlage durch einen nachgängigen
Preßdruck über der Oberfläche des beim Stanzen niedergedrückten Flächenteils radial
einwärts gestaucht wird. Der beim Stanzen nlederzudrueRende-Fläohenteil ist zweckmäßig
kreisförmig begrenzt und wird beim Stanzen nur so weit niedergedrückt, daß seine
Oberfläche nach dem Stanzen mit der Unterfläche der unterpen Blechlage bündig liegt,
damit beim anschließenden Stauchen der radial einwärts ges tauchte Rand ii Bereich
der Stanzstelle der unteren Blechlage die Oberfläche des niedergedrückten Flächenteils
berührend übergreift.
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Diese ausführung der Stanzung mit anschließender Stauchung ergibt
einen besonders festen, spielfreien Zusammenhalt, dazu auch eine drehfeste Verbindung,
weil der einwärts ges tauchte Rand der unteren Blechlage zugleich auch die niedergezotenen
Stege zwischen den gestanzten Umrißkanten beidseitig hintergreift.
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Um das Stanzen und Stauchen in einem Arbeitsgang durchführen zu können,
wird zweckmäßig der Stauchdruck zum radialen Einwärts
stauchen des
die Stanzstelle umschleßenden Randes der unteren Blechlage durch einen den Stanzsteipel
umschließenden Stauchstempel erzeugt und durch eine gegen die Anlagefläche des Stauchstempels
verxleinerte Gegendruckfläche auf die untere Blechlage übertragen.
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Weitere Merkmale für die Ausbildung und Herstellung der Stanznockenverbindung
nach der Erfindung und für die Ausbildung einer zur Ausführung des Verfahrens nach
der Erfindung dienenden Stanz- und Stauchmaschne ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung.
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Die Zeichnung zeigt ein Beispiel fur die Ausführung der Stanzmaschine
nach der Erfindung und für die von ihr zu verrichtende Arbeit, und zwar zeigen Fig.
1 eine Teilseitenansicht der wesentlichen Teile der Maschine, Fig. 2 einen Teilgrundriß
der in Fig. 1 dargestellten Maschine mit teilweise fortgelassenen Einzelheiten,
Fig. 3 eine Teilseitenansicht der Maschine von der anderen Seite her in kleinerem
Mabstab, Fig. 4 eine sonaubildliche Ansicht der bei der Maschine nach Fig. 1 und
2 verwendeten Antrlebahebel in Einzeldarstellungen, Fig. 5 einen senkrechten Schnitt
durch den Stanzkopf der Maschine nach der Linie 3-5 von Fig. 1, Fig. b einen senkrechten
Teillängsschnitt durch einen der Antriebshebel nach der Linie 646 von Fig. 2, Fig.
7 einen horizontalen Teillängsschnitt durch die gleich-Stelle nach 7-7 von Fig.
6,
Fig. 8 die schaubildliche Ansicht einer bei der Maschine nach
Fig. 1 und 2 verwendeten Wellenkupplung in größerem Maßstabe, Fig. 9 eine schaubildliche
Ansicht des Stanzstempel-SchneidscIaftes, xig. 10 die Stanzvorrichtung der Maschine
in etwas größerem Nastab, Fig. 11 einen senkrechten Schnitt durch diese Teile nach
der Linie 11-11 von Fig.10, Fig. 12, 13 und 14 in wesentlich größerem Maßstab einen
senkrechten Schnitt durch die Stanzvorrichtung in unterschiedlichen Arbeitsstellungen
der Teile, Fig. 15 eine Stanzstelle des Werkstücks im Grundriß, Fig. 16 einen Querschnitt
durch die Stanzstelle nach der Linie 16-16 von Fig. 15, Fig. 17 und 18 je eine schaubildliche
Ansicht der Stanzstelle des Werkstücks von oben her und von unten her.
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Die in Fig. 1 - 3 dargestellten wesentlichen Teile der Stanzmaschine
10 weisen gemäß Fig. 3 einen Grundrahmen 12 auf, der aus einer Grundplatte 14 und
einem senkrechten Träger 16 besteht.
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Auf diesem Träger 16 sitzt ein Maschinenkörper 18, der mit einer horizontalen
Tischplätte 20 und darüber mit einer Tragplatte 22 versehen ist. Die Tischplatte
20 weist am vorderen Ende 24 einen zylindrischen Durchlaß 26 zur Aufnahme des in
Fig. 5, 10 und 11 dargestellten zylindrischen Schaftes 28 einer Stanzmatrize 30
auf, die gemäß Fig. 5 mit einer Quersohraube 32 am Durchlaß 26 der Tischplatte gegen
Lösen gesichert ist.
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An der Tischplatte 20, die auch nur aus einem weniger breiten Tragarm
zu bestehen braucht, ist gemäß Fig. 1 neben der Stanzmatrize 30 in an sich bekannter
Weise ein Abstreifhebel 34 angeordnet, der mit dem hinteren Ende 36 über einer nicht
dargestell ton Ausnehmung der Ttsohplatte 22 liegt, um eine Queraohso 38 schwenkbar
ist, mit seinem vorderen Ende 40 bis an die Stanzmatrize 30 reicht und Federn 42,44
übergreift, die den Auswerfhebel gegensinnig zur Uhrzeigerdrehrichtung zu drehen
suchen, um das gestanzte Werkstück 46, bestehend aus zwei durch die Stanzung verbundenen
Blechen, vom Kopf der Stanzmatrize 30 nach oben abzustreifen.
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Die Tragplatte 22 ist an ihrem vorderen Ende 48 gemäß Fig. 1 mit
einem Führungsblock 50 versehen, der eine mit dem Durchlaß 26 der Tischplatte 20
fluchtende Bohrung 52 aufweist. In dieser Bohrung führt sich ein zylindrischer Treibschaft
54, der an seinem unteren Ende 56 als Aufnahme für den Stanzstempel dient. Hierfür
ist der Treibsohaft 54 an seinem unteren Ende 58 gemäß Fig. 5 mit einer abgestuften
Ausnehmung 60 versehen, die die Hülse 62 einer Pührungsbiibhse 64 des Stanzstempels
aufnimmt. Die Führungibüchse 64 ist am Treibschaft 54 mit einer Querschraube 66
gegen Lösen gesichert.
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Der
eibschaft 54 ist mit einer Längsbohrung 68 vorsehen, in der mit Lagerhülsen 70,72
ein Antriebsstößel 74 für den Stanzstempel verschiebbar gelagert ist. Dieser Antriebsstößel
74 weist an seinem unteren Ende 76 eine Ausnehmung 78 für den Führungaschaft 0 eines
Stanzstempela 82 auf. Der Stanzatempel 82 ist u Antriebs stößel 74 mit einer Querschraube
84 gegen Lösen gesichert.
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Der Stanzstempel 82 führt sich mit einem kolbenartigen Bund 86 an
der zylindrischen Innenfläche db der Stempelführungs büchse 64. Der Schneidsohaft
90 des Stanzstempels durchragt gemäß Fig. 5 und 11 eine Stirnflächenbohrung 92 der
Stempelführungsbüchse 64.
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Der
trelbsehaft 54 ist an seinem oberen Ende gemäß Fig. 1 und 5 mit einem Lenker 96
versehen, der in den erweiterten Kopf 100 des Treibsohaftes 54 ragt und daran mit
einem Querstift 98 gehaltert ist. An seinem äußeren Ende ist dieser Lenker 96 durch
einen Querstift 102 mit dem vorderen Ende 104 eines Antriebshebels 106 verbunden,
der hierfür gemäß Fig. 4 an seinem vorderen Ende mit einem Loch 108 versehen ist.
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Der im Treibschaft 54 verschiebbar gelagerte Antriebsstößel 74 des
Stanzstempels ist an seinem oberen Ende 110 durch einen Querstift 112 mit einem
zweiten Lenker 113 verbunden, der mit seinem oberen Ende an dem gegabelten Ende
114 eines zweiten Antriebshebels 116 mit einem Querstift 118 gelagert ist, für dessin
Aufnahme der Antriebshebel 116 gemäß Fig. 4 an seinem gegabelten Ende 114 zwei fluchtende
Löcher 120 aufweist. Der Antriebshebl 116 besteht aus zwei Abschnitten 122 und 124,
die durch eine Querachse 126 gelenkig verbunden sind, die fluchtende Bohrungen 128
dieser Hebelabschnitte durchragt. Die beiden Hebelabschnitte 122, 124 sind überdies
aneinander einste11baixiert durch eine
130, die in ein Gewindeloch des Hebelabschnittes 122 eingeschraubt iit und einen
boSenförmigen Stellschlitz 132 des Hebelabschnittes 124 durchragt. Wie sich aus
Fig. 6 entnehmen läßt, ist der Habelabschnitt 124 i Bereich seines Stellschlitzes
132 mit zwei Stellschrauben l34,36 versehen,
die an der Klemmichraube
130 zur Anlage kommen und ihre Lage zusätzlich sichern. Wird die Kleuschraube 130
im Stellschlitz 132 nach oben bewegt, so wird das gegabelte Ende 114 des Hebelabschnittes
122 bezüglich des hinteren Endes 140 des Antriebshebels 116 nach unten geschwenkt.
Da die Enden 104 und 114 der beiden Antriebshebel 106 und 116 mit dem Stempeitreib
schaft 54 bzw, mit dem Antrieosstößel 74 gelenkig verbunden sind, wird durch diese
Verstellung der Abschnitte 122 und 124 des Antriebshebels 116 die relative Lage
zwischen der Stempelfünrungsbüchse 64 und dem Stanzstempel 82 einstellbar verändert.
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Die Querachse 126 durchragt auch ein Loch 142 des Antriebshebels
106 und ist gemäß Fig. 1 und 2 en senkrechten Lagerböcken 14t,14o der Tragplatte
22 gehaltert. Der Antriebshebel 116 ist an seinem hinteren Ende 140 gemäß Fig. 4
durch einen Querstift 150 mit dem oberen Ende 152 eines Lenkers 154 verbunden. Dieser
Lenker ist an seinem unteren Ende 15o etwas breiter ausgebildet und weist ein Loch
158 auf, in dem der zylindrische Exzenter 160 einer Exzenterwelle 162 gelagert ist.
Beim Drehen der Exzenterwelle 162 wira daher der Antriebshebel 116 in auf- und niedergehende
Bewegung versetzt.
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Das nintere Ende 144 des Antriebshebels 106 weist einen kastenförmigen
Ansatz 164 mit einem hinteren Querstift 166 auf, der in zugeordneten Löchern der
Seitenwände 16d,170 des Ansatzes gehaltert ist, An dem Querstift 1b6 greift das
obere Ende 172 eines Lenkers 174 an, dessen unteres Ende 176 breiter bemessen ist
und in einer entsprechend großen Bohrung 178 einen zweiten zylindrischen Nocken
160 der Nockenwelle 1b2 aufnimmt. Die beiden
Nockenscheiben 160,180
sind in Umfangsrichtung der sie tragenden Nockenwelle 162 um 450 derart versetzt,
daß die Nockenscheibe 180 nacheilt. Dreht sich daher die Nockenwelle 162 in Richtung
des in Fig. 4 eingezeichneten Pfeils, so wird auch der Antriebshebel 106 mit seinem
vorderen Ende 104 auf-und niederbewegt, wobei diese Bewegung jedoch den Bewegungen
des Antriebshebels 116 nacheilt. Der Schneidschaft 90 des Stanzstempels 82 wird
daher nach unten bewegt, ehe diese Führungsbüchse 64 des Stanzstempels ihre Abwärtsbewegung
beginnt.
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Ebenso wird auch der Stanzstempel 82 nach oben zurückgezogen, ehe
die Führungsbüchse 64.vom Werkstück abgehoben wird. Die Bedeutung dieser zeitlich
verschobenen Bewegungen wird weiter unten bei Beschreibung der von der Maschine
zu verrichtenden Arbeit noch näher beschrieben.
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Die Nockenwelle 162 ist gemäß Fig. 1 und 2 in Lagerböcken 193 der
Tragplatte 22 drehbarfgelagert und durch eine Wellenkupplung 182 mit der Welle 184
einer zugleich als Schwungrad wirkenden Riemenscheibe 186 regelbar verbunden. Die
Riemenscheibe 186 wird mit konstanter Drehzahl von einem Elektromotor 188 angetrieben,
dessen Welle eine Riemenscheibe 192 trägt, die die Riemenscheibe 186 mit einem Treibriemen
194 antreibt. Wird die Stanzmaschine 10 nicht benötigt, so ist die Wellenkupplung
182 ausgerückt. Zu ihrer Betätigung ist gemäß Fig. 3 ein Pedal 196 vorgesehen, das
beim Niederdrücken über ein Hebelsystem 198 einen auf die Wellenkupplung einwirkenden
Riegel 200 in die Freigabestellung bringt. Dabei kommt der Riegel 200 gemäß Fig.
8 mit dem Anschlag 202 eines Schubriegels 204 außer Eingriff, so
daß
eine Feder 206 den Schubriegel 204 schieben und hierdurch den normalerweise stationären
Teil 210 der Wellenkupplung mit ihrem antreibenden Teil 212 verbinden kann. Wird
das Pedal 196 nach dem Niederdrücken sofort wieder freigegeben, so bewegt sich der
Riegel 200 nach oben in die Umfangsnut 214 des Krupp lungsteils 210 und kommt mit
dem Anschlag 202 wieder in Eingriff, wenn die Nockenwelle 162 eine Umdrehung vollzogen
hat.
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Die in Eingriff kommenden Anschläge sind derart mit Schrägflächen
versehen, daß der Schubriegel 204 dabei auch aus der Öffnung 208 des umlaufenden
Kupplungsteils 212 zurückgezogen wird. Bei Stillstand der Nockenwelle 162 befinden
sich der Stanzstempel 82 und seine Führungsbüchse 64 stets in der abgehobenen Stellung
nach Fig. lo Soll die Maschine arbeiten, so werden zwei aufeinanderliegende Bleche
216,218 in die Stanzvorrichtung eingeschoben. Die beiden Bleche bilden das Werkstück
46, dessen obere Fläche 220 dem Stanzstempel und dessen untere Fläche 222 der Matrize
zugekehrt ist. Die beiden Bleche sollen im Bereich 224 fest verbunden werden. Sodann
wird das Pedal 196 niedergedrückt und sofort wieder freigegeben. Die Nockenwelle
162 macht daher nur eine vollständige Umdrehung, wobei die in Fig.12 - 14 dargestellte
Arbeitsverrichtung stattfindets Zunächst beginnt der Stanzstempel 82 seine Abwärtsbewegung,
wobei er mit seinem Schneidschaft 90 aus der Öffnung der noch im Stillstand befindlichen
Führungsbüchse 64 hervortritt. Der Schneidschaft 90 des Stanzstempels weist einen
kreisförmigen
Quersohnitt auf und ist mit auf seinen Umfang verteilt
liegenden, vier Längsnuten 226 versehen, die gemäß Fig. 9 - 11 bis in die untere
Stirnfläche 228 ragen. Die Schneidkante 230 ist daher an diesen Stellen unterbrochen
und in vier bogenförmige Abschnitte 232 unterteilt. Der Kopf 234 der Stanzmatrize
30 weist gemäß Fig. 10 und 11 eine mittlere Ausnehmung 236 auf, die so ausgebildet
ist, daß der Schneidschaft 90 des Stanzstempels mit guter Passung eindringen kann.
Von der oberen Stirnfläche 240 des Matrizenkopfes erstrecken sich vier Stege 238
nach oben, die vier schmale Abstreifkanten 262 bilden. Zwisohgn den benachbarten
Abstreifstegen 238 befinden sich Nuten 244, die nach Breite und Lage mit den senkrechten
Nuten des Sahneidschaftes 90 des Stanzstempels übereinstimmen. Ebenso stimmen auch
die bogenförmigen Abschnitte 232 des Schneidschaftes nach Lage und Anordnung mit
den Kanten 242 der Abstreifstege 238 überein.
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Bei seiner Abwärtsbewegung stößt der Schneidschaft 90 des Stanzstempels
gegen die obere Fläche 220 der zusammenliegenden Bleche 216 und 218, worauf die
bogenförmigen Abschnitte 232 zusammen mit den Matrizenkanten 242 die Bleche gemäß
Fig.15 an den bogenförmigen Kanten 246 dureMschneiden und den von diesen Kanten
eingefaßten Teil 248 der Stirnfläche 228 des Schneidschaftes nach unten drücken.
Dieser nach unten gedrückte Teil der Bleche ist dann von bogenförligen Kanten 250
eingefaßt und dringt in die Ausnehmung 236 des Matrizenkopfes 30 ein, bis die obere
Fläche 25Z des niedergedrückten Blechabsohnittes 248 etwa mit der unteren Fläche
258 der beiden zusammenliegenden Bleche bündig liegt.
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Die vier bogenföriligen Kanten 246 des Teils 256,der die Stanzstelle
umschließt, liegen dann unmittelbar über den bogenförmigen Kanten 250 des niedergedrückten
Stanzabsohnittes 24H, wie sich aus Fig. 15 - 18 entnehmen läßt, in denen eine derartige
Stanzung 251 dargestellt ist. Dabei sind die bogenförmigen Kanten 246 der Werkstücke
ebenso wie die bogenförmigen Kanten 250 der niedergestanzten Abschnitte 248 in Umfangsrichtung
durch Stege 25o getrennt, die die Werkstückflächen mit den niedergestanzten Abschnitten
verbinden.
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Beim Stanzen legt sich die Führungsbüchse 64 des Stanzstempels 2
mit inrer unteren Stirnfläche 260 auf die obere Fläche 220 der zusammenliegenden
Bleche 216, 218, wie dies in Fig. 13 dargestellt ist. Wird der Stanzstempel dann
in Richtung des eingezeichneten Pfeils nach oben zurückgezogen, so kommt er aus
den zusammenliegenden Blechen frei. Beim Zurückziehen des Schneidschaftes 90 vollzieht
die Führungsbüchse 6 noch eine kleine Abwärtsbewegung, wie dies in Fig. 14 angeaeutet
ist, wobei Zusammenwirken mit der Stanzmatrize 30 gegensinnige Druckkräfte auf die
Aubenflåchen 220,222 der zusammenliegenden Bleche ausgeübt werden. Dabei wird die
von der Stirnfläche der Führungsbüchse 64 des Stanzstampels übertragene Druckkraft
auf eine größere Anlage fläche verteilt als die von den Bogenstegen 238 der Stanzmatrize
30 auf die Unterfläche der Bleche ausgeübte Druckkraft.
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Dies hat aber zur Folge, daß die Abstreifflächen 262 der Matrize Stege
238 einen größeren spezifischen Flächendruck aufnehmen, wodurch eine Werkstoffverlagerung
an den bogenförmigen Begrenzungskanten
264 der Stanzeinsohnitte
zustandekommt, so daß diese Kanten gemäß Fig. 14 über die bogenförmigen Begrenzungskanten
250 der niedergedrückten Stanzabschnitte einwärts hervorstehen.
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Die einwärts gedrückten Begrenzungskanten 264 sind von dem Werkstoff
der unteren Blechplatte 218 gebildet, der dicht über der äußeren Begrenzungskante
250 des niedergedrückten Stanzabschnittes 248 liegt, wobei an der Unterfläche bogenförmige
Eindrückungen 266 entstehen.
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Die einwärts gedrückten Kanten 264 werden beim Stanzen durch den
Schneiddruck außerordentlich hart und übergreifen den Rand 250 des niedergedrückten
Stanzteils 248, so daß sich die Blechtafeln 216, 218 nicht wieder trennen lassen.
Da die einwärts gedrückten Kanten 264 auch die Stege 258 beidseitig hintergrei fen,
sind die Bleche im Bereich jeder Stanzstelle auch drehfest miteinander verbunden.
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Die Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der hier beschriebenen Stanzvorrichtung,
insbesondere nicht auf Einzelheiten in der Ausbildung, Querschnittsform, Bemessung
der Stanzwerkzeuge und ihres Antriebes oeschränkt. Bei Bedarf können auch mehr als
zwei zusammenliezende Blechtafeln auf gleiche Weise durch ein-
warts gestaucnte AubenSanten/testhaRtenG verbunden werden. Uberdies kann die Stanzmaschine
mit elner Mehrzahl von gleichzeitig arbeitenden Stanzstempeln versehen sein.