DE202019104410U1

DE202019104410U1 - Vorrichtung zum Fügen zweier Bauteile

Info

Publication number: DE202019104410U1
Application number: DE202019104410.1U
Authority: DE
Original assignee: Eckold GmbH and Co KG; Walter Eckold GmbH and Co KG Vorrichtungs und Geraetebau
Current assignee: Eckold GmbH and Co KG; Walter Eckold GmbH and Co KG Vorrichtungs und Geraetebau
Priority date: 2018-08-17
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2019-08-16
Anticipated expiration: 2029-08-10
Also published as: DE202019104412U1

Abstract

Vorrichtung zum Fügen zweier Bauteile (10, 20) mit einer einen Niederhalter (1.5), einen Außenstempel (1.4) sowie einen Innenstempel (1.3) aufweisenden Stempeleinheit (1) und einer unterhalb der Stempeleinheit (1) angeordneten Matrize (2) mit einem innerhalb der Matrize (2) in einer Fügerichtung (F) axial verschiebbar angeordneten Amboss (3), wobei das erste Bauteil (10) der Stempeleinheit (1) und das zweite Bauteil (20) der Matrize (2) zugewandt anordnenbar ist und während des Fügens durch das Zusammenwirken von Außenstempel (1.4) und Innenstempel (1.3) in das zweite Bauteil (20) ein Loch (20.1) ausstanzbar ist und das ausgestanzte Material nach Herstellung der Fügeverbindung einen in der Matrize (2) aufgenommenen Butzen (20.2) ausbildet, der durch eine axiale Verschiebung des Ambosses (3) in Richtung der Stempeleinheit (1) aus der Matrize (2) ausstoßbar ist, gekennzeichnet durch einen Keil (4.1) oder einen Stellschieber (4.2), der in seiner Längsrichtung (L) eine in der Fügerichtung (F) wirksame Stufe (4.2.1) aufweist und als Stellmittel (4) für den Amboss (3) dient, sodass der Amboss (3) aus einer ersten unteren Stellung, in der er den zum Fügen der beiden Bauteile (10, 20) notwendigen Matrizenboden bildet, in eine zweite obere Stellung axial über einen Rand (2.1) der Matrize (2) hervorstehend schiebbar ist, und die Matrize (2) aus mindestens zwei Matrizensegmenten (2.1, 2.2) besteht, die in einer sie umgebenden, nach oben offenen Mantelhülse (5) gelagert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fügen zweier Bauteile mit einer einen Niederhalter, einen Innenstempel sowie einen Außenstempel aufweisenden Stempeleinheit und einer unterhalb der Stempeleinheit angeordneten Matrize mit einem innerhalb der Matrize in einer Fügerichtung axial verschiebbar angeordneten Amboss, wobei das erste Bauteil der Stempeleinheit und das zweite Bauteil der Matrize zugewandt anordnenbar ist und während des Fügens durch das Zusammenwirken von Außen- und Innenstempel in das zweite Bauteil ein Loch ausstanzbar ist und das ausgestanzte Material nach Herstellung der Fügeverbindung einen in der Matrize aufgenommenen Butzen ausbildet, der durch eine axiale Verschiebung des Ambosses in Richtung der Stempeleinheit aus der Matrize ausstoßbar ist.
Eine solche Vorrichtung ist zum Schneidclinchen beispielsweise aus der DE 10 2016 008 580 A1 bekannt. Das darin beschriebene Verfahren dient zum umformtechnischen Fügen artungleicher Materialien ohne Hilfsfügeteil. In einem kombinierten Prozess wird durch das indirekte Scherschneiden des matrizenseitigen Werkstoffs mit geringer Duktilität und dem Hinterfließen des ausgeschnittenen Lochs durch den stempelseitigen Werkstoff eine kraft- und formschlüssige Verbindung erzeugt. Beim Schneidclinchen wird beim bekannten Verfahren der Amboss gegen eine Feder nach unten geschoben. Wird die Stempeleinheit anschließend zurückgefahren, federt der Amboss elastisch zurück und stößt den Butzen aus der Matrize aus. Der Auswurf des Butzens ist dadurch zeitlich nicht steuerbar und es ist ein entsprechend hoher konstruktiver Aufwand notwendig, um sicherzustellen, dass der aus der Matrize ausgestoßene Butzen gezielt abgeführt wird und nicht unkontrolliert umherfliegt.
Hiervon ausgehend soll die eingangs beschriebene Vorrichtung verbessert werden.
Zur Problemlösung ist bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass ein Keil oder von ein Stellschieber, der in seiner Längsrichtung eine in der Fügerichtung wirksame Stufe aufweist, als Stellmittel für den Amboss dient, sodass der Amboss aus einer ersten unteren Stellung, in der er den zum Fügen der beiden Bauteile notwendigen Matrizenboden bildet, in eine zweite obere Stellung axial über einen Rand der Matrizen hervorstehend schiebbar ist, und die Matrize aus mindestens zwei Matrizensegmenten besteht, die in einer sie umgebenden, nach oben offenen Mantelhülse gelagert sind.
Durch diese Ausgestaltung kann der Auswurf des Butzens gesteuert werden, indem insbesondere der Amboss von dem Stellmittel erst dann verschoben wird, nachdem eine Vorrichtung zum Absaugen des Butzens in Position gebracht wurde. Der konstruktive Aufwand wird dadurch reduziert, weil eine geeignet dimensionierte Absaugeinrichtung in ihre optimale Position gebracht werden kann. Ein Umherfliegen des Butzens beim Auswurf wird dadurch sicher verhindert.
Den Amboss beim Clinchen mittels eines Keiles oder eines gestuften Schiebers zur Einstellung der Durchsetztiefe zu verschieben, ist aus der EP 2 843 910 A2 bekannt. Zum Durchsetzfügen ist die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung nicht geeignet.
Vorzugsweise ist das Stellmittel fremdkraftbetätigt. Ein Pneumatik- oder Hydraulikzylinder sowie ein Servomotor können dann zur Verschiebung verwendet werden.
Wenn das Stellmittel quer zur Fügerichtung verschiebbar ist, können die Fügekräfte in dem die Matrize umgebenden Gehäuse aufgefangen werden, sodass der Antrieb für das Stellmittel diese Kräfte nicht aufbringen können muss.
Mit Hilfe einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend näher beschrieben werden. Es zeigen:

1 - die perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Schneidclinchen;
2 - die Fügevorrichtung nach 1 in Teil-Seitenansicht;
3 - die Seitenansicht der Stempeleinheit;
4 - den Schnitt entlang der Linie IV-IV nach 3.
5 - eine perspektivische Teildarstellung der Vorrichtung nach 1 in einer ersten Arbeitsposition;
6 - den Längsschnitt durch die Vorrichtung nach 5;
7 - eine perspektivische Teildarstellung der Vorrichtung nach 1 in einer zweiten Arbeitsposition;
8 - den Längsschnitt durch die Vorrichtung nach 7;
9 - eine perspektivische Teildarstellung der Vorrichtung nach 1 in einer dritten Arbeitsposition;
10 - den Längsschnitt durch die Vorrichtung nach 9;
11 - den Längsschnitt durch die Vorrichtung mit einem gestuften Stellmittel;
12 - die perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Schneidclinchen mit einer Absaugeinrichtung außerhalb der Funktionsstellung;
13 - die perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Schneidclinchen mit einer Absaugeinrichtung in der Funktionsstellung.

Die Clinchvorrichtung besteht im Wesentlichen aus dem c-förmig gebogenen Bügel 100, der in seinem oberen Abschnitt eine Stempeleinheit 1 und in seinem unteren Abschnitt eine in einem Gehäuse 40 angeordnete Matrize 2 mit einem innerhalb der Matrize 2 in einer Fügerichtung F axial verschiebbar angeordneten Amboss 3 aufweist. Die Stempeleinheit 1 besteht aus einem dreiteiligen Gehäuse 1.2, dessen unterer Teil 1.9 auf den oberen Teil 1.10 aufschraubbar ist. Das Innenteil 1.8 ist über mehrere Schrauben 1.7 mit dem oberen Teil 1.10 verschraubbar. In das Gehäuse 1.2 sind ineinander verschachtelt und zu einander koaxial angeordnet ein Niederhalter 1.5 ein Außenstempel 1.4 und ein Innenstempel 1.3 angeordnet. Der Au-ßenstempel 1.4 kann sich gegenüber dem Innenstempel 1.3 in vertikaler Richtung (in und entgegen der Fügerichtung F) bewegen. Der Außenstempel 1.4 wird von dem Niederhalter 1.5 umgeben, der sich gegenüber dem Außenstempel 1.4 in vertikaler Richtung (in und entgegen der Fügerichtung F) bewegen kann.
Die Matrize 2 besteht aus mehreren Matrizensegmenten 2.1, 2.2, die in einem Gehäuse 1.2 angeordnet sind. Innerhalb der Matrize 2 ist der Amboss 3 in vertikaler Richtung (Fügerichtung F) verschiebbar angeordnet. Die Verschiebung des Ambosses 3 erfolgt über das Stellmittel 4, das als Keil 4.1 ausgebildet ist, und quer zur Fügerichtung F im Gehäuse 1.2 verschiebbar angeordnet ist. Über einen Druckluftzylinder 30 wird das Stellmittel 4 verschoben. Das Stellmittel 4 kann auch als gestufter Stellschieber 4.2 mit einer in Fügerichtung F wirkenden Stufe 4.2.1 (11) ausgebildet sein, um dadurch eine untere und eine obere Stellung für den Amboss 3 realisieren zu können.
Zur Verbindung der beiden Bauteile 10, 20, die beispielsweise Bleche sind, werden diese so angeordnet, dass das Bauteil 20 mit der geringeren Duktilität der Matrize 2 und das andere Bauteil 10 der Stempeleinheit 1 zugeordnet ist. Zum Durchsetzfügen wird die Stempeleinheit 1 an das obere Bauteil 10 angelegt und das untere Bauteil 20 liegt an der Matrize 2 an. Wird die Stempeleinheit 1 weiter zu gefahren, wirkt auf die Bauteile 10, 20 die vom angetriebenen Stößel 6 aufgebrachte Fügekraft. Der Niederhalter 1.5 wird dabei in das Gehäuse 1.2 der Stempeleinheit 1 hineingeschoben, während der Außenstempel 1.4 und der Innenstempel 1.3 weiter in Richtung der Bauteile 10, 20 zu gefahren werden. Bei Erreichen einer bestimmten Kraft schiebt sich der Außenstempel 1.4 gegen die Kraft der Druckfeder 1.1 in das Innere des Gehäuses 1.2 ein, während der Innenstempel 1.3 weiter auf die Bauteile 10, 20 zu fährt und in das Bauteil 20 ein Loch 20.1 stanzt, anschließend wird die Durchsetzfügeverbindung hergestellt, indem er weiter in die Matrize 2 einfährt. Der beim Stanzen des Loches 20.1 entstehende Butzen 20.2 wird in der Matrize 2 gehalten (vgl. 8). In das stempelseitige Bauteil 10 wird kein Loch gestanzt, sondern es wird durch das Durchsetzen des Werkstoffs (an Stelle eines Butzens) der Hinterschnitt im Loch 20.1 des matrizenseitigen Bauteils 20 ausgebildet. Nach Abschluss des Fügevorganges wird die Stempeleinheit 1 entgegen der Fügerichtung F zurückgefahren und die Einrichtung 50 zum Absaugen des Butzens 20.2 aus ihrer in 12 gezeigten Ruhelage in die in 13 gezeigte Funktionsanalyse in Position gebracht. Dann wird das Stellmittel 4 mittels des Pneumatikzylinders 30 auf der Zeichnung nach links verschoben, sodass der Amboss 3 entgegen der Fügerichtung F entweder stetig oder gestuft nach oben geschoben wird und dabei den Butzen 20.2 ausstößt, der dann von der Absaugeinrichtung 50 abgesaugt und in hier nicht näher dargestellter Weise entsorgt wird.
Bezugszeichenliste

1: Stempeleinheit
1.1: Druckfeder
1.2: Gehäuse
1.3: Innenstempel
1.4: Außenstempel
1.5: Niederhalter
1.7: Schraube
1.8: Innenteil
1.9: unterer Teil
1.10: oberer Teil
2: Matrize
2.1: Matrizensegment
2.2: Matrizensegment
3: Amboss
4: Stellmittel
4.1: Keil
4.2: Stellschieber
4.2.1: Stufe
6: Stößel
10: Bauteil
20: Bauteil
20.1: Loch
20.2: Butzen
30: Pneumatikzylinder / Druckluftzylinder
40: Gehäuse
50: Absaugeinrichtung
100: Bügel
F: Fügerichtung

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 102016008580 A1 [0002]
EP 2843910 A2 [0006]

Claims

Vorrichtung zum Fügen zweier Bauteile (10, 20) mit einer einen Niederhalter (1.5), einen Außenstempel (1.4) sowie einen Innenstempel (1.3) aufweisenden Stempeleinheit (1) und einer unterhalb der Stempeleinheit (1) angeordneten Matrize (2) mit einem innerhalb der Matrize (2) in einer Fügerichtung (F) axial verschiebbar angeordneten Amboss (3), wobei das erste Bauteil (10) der Stempeleinheit (1) und das zweite Bauteil (20) der Matrize (2) zugewandt anordnenbar ist und während des Fügens durch das Zusammenwirken von Außenstempel (1.4) und Innenstempel (1.3) in das zweite Bauteil (20) ein Loch (20.1) ausstanzbar ist und das ausgestanzte Material nach Herstellung der Fügeverbindung einen in der Matrize (2) aufgenommenen Butzen (20.2) ausbildet, der durch eine axiale Verschiebung des Ambosses (3) in Richtung der Stempeleinheit (1) aus der Matrize (2) ausstoßbar ist, gekennzeichnet durch einen Keil (4.1) oder einen Stellschieber (4.2), der in seiner Längsrichtung (L) eine in der Fügerichtung (F) wirksame Stufe (4.2.1) aufweist und als Stellmittel (4) für den Amboss (3) dient, sodass der Amboss (3) aus einer ersten unteren Stellung, in der er den zum Fügen der beiden Bauteile (10, 20) notwendigen Matrizenboden bildet, in eine zweite obere Stellung axial über einen Rand (2.1) der Matrize (2) hervorstehend schiebbar ist, und die Matrize (2) aus mindestens zwei Matrizensegmenten (2.1, 2.2) besteht, die in einer sie umgebenden, nach oben offenen Mantelhülse (5) gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (4) Fremdkraft betätigt antreibbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (4) quer zur Fügerichtung (F) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (3) von dem Stellmittel (4) erst verschoben wird, nachdem eine Vorrichtung (50) zum Absaugen des Butzens (10.1-20.1) in Position gebracht wurde.