DE19853553C1 - Vorrichtung zum mechanischen Fügen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechanischen Fügen von flächig aufeinanderliegenden Blechen mit einem Werkzeugsatz aus mindestens einem Stempel und einer Matrize, die einen Hohlraum begrenzt, in den hinein gefügt wird, wobei der Stempel Blechmaterial aus einer Blechebene herausverlagert und staucht, und dazu mindestens ein Werkzeugteil an einem verfahrbaren Werkzeugträger angeordnet ist, der einen benachbart zu dem Werkzeugteil federvorgespannt abgestützten Niederhalter aufweist. Damit der Niederhalter hohe Standmengen erlaubt, ist vorgesehen, daß zur Federvorspannung des Niederhalters der Werkzeugträger einen Zylinderhohlraum aufweist, in dem ein am Niederhalter angreifender Kolben geführt ist, der kopfseitig eine mit einem fluiden Druckmittel beaufschlagbare Druckkammer volumenveränderbar begrenzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechanischen Fügen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Vorrichtungen zum mechanischen Fügen bestehen im wesentlichen aus einem Stempel, einer Matrize und häufig auch einem Niederhalter. Wie aus der US 5,581,860 bekannt, dient der Niederhalter dazu, im Randbereich einer vorzu­ nehmenden Fügung eine wählbare Andruckkraft aufzubringen und als Abstreifer am Ende einer Fügung zu arbeiten, um den Stempel von den Blechen abzustreifen. Die Niederhalterkraft wird dabei durch eine Federdruckeinrichtung mit einer Zentralfeder, beispielsweise in Form einer Spiralfeder, erzeugt. Nachteilig hierbei ist, daß mit Schraubenfedern angetriebene Abstreifer große Standmengenprobleme mit sich bringen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, dessen Niederhalter hohe Standmengen erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Hierdurch wird eine Vorrichtung zum mechanischen Fügen geschaffen, dessen Niederhalter auf metallische Federn verzichtet und die Kompressibilität geeigneter gasförmiger oder flüssiger Medien nutzt, das jeweils in eine in dem verfahrbaren Werkzeugträger integrierte Druckkammer gefüllt ist, die volumenveränderbar begrenzt ist durch einen Kolben, der an dem Niederhalter angreift. Die Standmengen werden durch eine solche Federdruckeinrichtung wesentlich erhöht. Über die längere Lebensdauer werden zudem konstante Federkräfte erhalten.

Die Federkennlinie ist flacher, so daß bereits anfänglich hohe Andruckkräfte aufgebracht werden können. Art und Umfang der Druckmittelbeaufschlagung erlaubt ferner eine Einstellbarkeit der Federkennlinie und der Federmaximalkraft, wodurch eine Anpassung an eine jeweilige Fügeaufgabe möglich ist. Dies ist insbesondere von Bedeutung für das Fügen von Aluminium, da hier höhere Abstreiferkräfte benötigt werden, damit das am Stempel quasi klebende Blech abgestreift werden kann.

Weitere Vorteile liegen in dem wesentlich kleineren Bauraum zu bisherigen Federdruckeinrichtungen. Die Instandhaltung ist vereinfacht, da eine Reparatur durch Tausch einzelner Einbauelemente und erneuter Druckmittelbefüllung möglich ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die beigefügte Figur zeigt schematisch einen verfahrbarer Werkzeugträger einer Vorrichtung zum mechanischen Fügen, die nachfolgend beschrieben wird.

Die Erfindung betrifft zum mechanischen Fügen von flächig aufeinanderliegenden Blechen mit einem Werkzeugsatz aus mindestens einem Stempel 2 und einer Matrize (nicht dargestellt), die einen Hohlraum begrenzt, in den hinein gefügt wird, wobei der Stempel 2 Blechmaterial aus einer Blechebene herausverlagert und staucht, wozu mindestens ein Werkzeugteil an einem verfahrbaren Werkzeugträger 6 angeordnet ist.

Bei einem in der beigefügten Abbildung dargestellten Werkzeugträger 6 ist der Stempel 2 an diesem befestigt und durch eine Hubbewegung des Werkzeugträgers 6 mit diesem axial verschiebbar. Das Werkzeugteil am verfahrbaren Werkzeugträger 6 kann alternativ auch von der Matrize gebildet werden.

Benachbart zu dem Stempel 2 stützt sich ein Niederhalter 1 federvorgespannt an dem Werkzeugträger 6 ab. Der Niederhalter 1 ist somit relativ zu dem Stempel 2 verfahrbar, und zwar durch eine Federdruckvorrichtung, die an dem Niederhalter 1 angreift. Die Federdruckvorrichtung umfaßt mindestens einen in den Werkzeugträger 6 integrierten Zylinderhohlraum 8, in dem ein Kolben 4 verfahrbar geführt ist, der an einem Kolbenstangenende den Niederhalter 1 trägt. Geführt wird der Kolben 4 über eine Führungsbuchse 3, die den Zylinderhohlraum 8 bodenseitig verschließt.

Kopfseitig begrenzt der Kolben 4 eine Druckkammer 5 fluiddicht, so daß die Druckkammer 5 verschlossen ist, da auch der Zylinderhohlraum 8 kopfseitig verschlossen ist. Lediglich ein Ventil 7 ist für eine Beaufschlagung (oder Austausch) der Druckkammer 5 mit einem fluiden Druckmittel, insbesondere einem Gas oder einer Flüssigkeit mit geeigneter Kompressibilität, vorgesehen. Der Zylinderhohlraum 8 verläuft dabei axial, so daß bei einer Hubbewegung des Werkzeugträgers 6 der Kolben 4 in dem Zylinderhohlraum 8 verfahren wird, wenn der Niederhalter 1 zusammen mit dem Werkzeugträger 6 gegen zu fügende Bleche verfahren wird. Der durch die Bleche (nicht dargestellt) auf den Niederhalter 1 wirkende Widerstand führt dazu, daß der Kolben 4 entgegen der Hubrichtung gegen das fluide Druckmittel in die Druckkammer 5 arbeitet, wodurch die Federkraft ihren maximalen Wert einnehmen kann. Das Druckmittel ist so gewählt, daß der Niederhalter 1 Anpreßdrücke von bis zu 3000 N ausüben kann.

Am Ende einer Fügung arbeitet der beschriebene Niederhalter 1 als Abstreifer, indem der Kolben 4 wiederum gegen die Druckkammer 5 arbeitet, wenn sich der Stempel 2 gegenüber dem Niederhalter 1 zurückbewegt und die Relativbewegung von Niederhalter 1 zu Stempel 2 durch anhaftende Bleche verhindert wird. Die auf den Niederhalter 1 wirkende Federkraft streift die Bleche vom Stempel 2 ab. Federkräfte von 600-800 N sind bei Stahl je Einzelclinch ausreichend, bei Aluminium liegen die benötigten Federkräfte bei 800-2500 N je nach Werkstoff und Blechdicke.

Der in den Werkzeugträger integrierte Zylinderhohlraum 8 erlaubt somit den Einbau einer Federdruckvorrichtung nach Art einer Gasdruckfeder, die den Niederhalter 1 trägt.

Um einen unmittelbaren Angriff der Federkraft zu haben, kann der Kolben 4 gegen einen nicht dargestellten Anschlag verfahrbar sein, der den Kolben 4 in einer Federvorspannungsstellung hält.

Bevorzugt ist ferner die Verwendung von zwei Federdruckeinrichtungen der vorstehend beschriebenen Art, wie durch die Darstellung eines zweiten Kolbens 4.1 in der beigefügten Abbildung angedeutet.

Ferner ist über das Ventil 7 die Druckmittelbeaufschlagung steuerbar, so daß wählbare Federkräfte einstellbar sind.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum mechanischen Fügen von flächig aufeinanderliegenden Blechen mit einem Werkzeugsatz aus mindestens einem Stempel und einer Matrize, die einen Hohlraum begrenzt, in den hinein gefügt wird, wobei der Stempel Blechmaterial aus einer Blechebene herausverlagert und staucht, und dazu mindestens ein Werkzeugteil an einem verfahrbaren Werkzeugträger angeordnet ist, der einen benachbart zu dem Werkzeugteil federvorgespannt abgestützten Niederhalter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Federvorspannung des Niederhalters (1) der Werkzeugträger (6) einen Zylinderhohlraum (8) aufweist, in dem ein am Niederhalter (1) angreifender Kolben (4) geführt ist, der kopfseitig eine mit einem fluiden Druckmittel beaufschlagbare Druckkammer (5) volumenveränderbar begrenzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (5) über ein Ventil (7) befüllbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über das Ventil (7) die Beaufschlagung mit einem Druckmittel steuerbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennnzeichnet, daß der Kolben (4) über eine Führungsbuchse (3) an dem Werkzeugträger (6) geführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (6) zwei einander gegenüberliegende Zylinderhohlräume (8) mit zugeordneten Kolben (4, 4.1) aufweist, die beide am Niederhalter angreifen (1).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben oder die Kolben (4, 4.1) für eine Federvorspannung gegen einen Anschlag verfahrbar ist.