DE29901236U1

DE29901236U1 - Stanzvorrichtung

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Publication number: DE29901236U1
Application number: DE29901236U
Authority: DE
Original assignee: Heidel & Co KG Werkzeuge GmbH
Current assignee: Heidel & Co KG Werkzeug- U Maschinenfab De GmbH
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2009-01-27
Also published as: DE29905738U1

Description

RICHTER, WERDERMANIVil&iGEWfeÄUlet-European PATENT ATTORNEYS · PATENTANWÄLTE EUROPEAN TRADEMARKATTORNEYS HAMBURG ■ BERLIN

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Werkzeuge und Maschinen
Linder Straße 34

D-41751 Viersen (Boisheim)

Titel: Stanzvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stanzvorrichtung mit einem Stempel zum Stanzen eines Loches in ein Werkstück.

Eine solche Stanzvorrichtung kommt in zahlreichen Bereichen der industriellen Produktion zum Einsatz. So müssen z.B. im Automobilbau Durchbrechungen und Löcher verschiedener geometrischer Form in Bauteile des Kraftfahrzeuges eingestanzt werden. Insbesondere kann es sich dabei um räumlich geformte Kunststoffverbundteile handeln.

Solche Teile werden als Funktions-, Träger- und Verkleidungsteile aus Kunststoff- oder Kunststoffverbundwerkstoffen im Automobilbau in der Regel durch bekannte Urformverfahren wie z.B. Spritzgießen und (Fließ-)Pressen hergestellt. Als Werkstoffe werden geeignete Thermoplaste und Duroplaste eingesetzt, welche häufig faserverstärkt und mit Füllstoffen versehen sind. In diese Bauteile werden nach ihrer Formung in einem folgenden Arbeitsschritt Öffnungen und Bohrungen eingebracht. Bei der Großserienproduktion erfolgt dies üblicherweise durch Stanzen und Prägen mit speziellen Werkzeugen, die die zu bearbeitenden Teile vollständig aufnehmen und deren Messer und Matrizen der örtlichen Kontur des Werkstückes angepaßt sind. Ferner enthalten diese Werkzeuge in der Regel eine Produktaufnahme, einen Niederhalter zur Fixierung des Produktes in der Produktaufnahme, sowie einen Abstreifer, wobei die genannten Teile ebenfalls auf der dem Werkstück zugewandten Seite mit der Kontur des Werkstückes versehen sind.

Die zu bearbeitenden Werkstücke können dabei geometrisch sehr komplex sein, auf der Rückseite versteifende, erhabene Rippen aufweisen und auch eine starke Krümmung und/oder Asymmetrie aufweisen. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, Einzelwerkzeuge (z.B. Messer und Matrize für einen Durchbruch) kompakt und platzsparend auszuführen.

Nach dem Stand der Technik bekannte Stanzwerkzeuge enthalten üblicherweise eine Produkt- bzw. Werkstückaufnahme, die ganz oder in Teilbereichen die Kontur des Werkstückes aufweist, um dieses aufzunehmen und zu zentrieren und um die Bearbeitungskräfte des Stanzvorganges aufzunehmen. In der Werkstückaufnahme befinden sich üblicherweise Matrizen, welche das Gegenlager für den Stanzvorgang bilden. Der Stanzabfall fällt durch die Schwerkraft nach unten

und kann z.B. durch eine Fördereinrichtung oder ähnliches entsorgt werden.

Das Werkzeugoberteil einer solchen bekannten Stanzvorrichtung enthält die Stanzmesser (Stempel), die üblicherweise von Niederhaltern bzw. Abstreifern umgeben sind. Die Niederhalter oder Abstreifer sind federnd in Gleitführungen gelagert und voreilend, d.h. sie stehen gegenüber dem Stanzmesser vor und kommen bei Absenken des Stanzmessers daher zuerst (vor dem Stanzmesser) mit dem Werkstück in Kontakt. Weiterhin weisen die Niederhalter oder Abstreifer ebenso wie die Stanzmesser in geeigneter Form die Werkstückkontur auf, damit dieses sicher und möglichst spielfrei gehalten wird.

Die genannten Stanzwerkzeuge werden üblicherweise in Rahmenpressen oder dergleichen betrieben. Dabei wird die Öffnungsbewegung und die Schließbewegung sowie der Arbeitshub am Ende des Schließvorganges (d.h. die Stanzkraft) durch den Haupt-Hydraulikzylinder der Rahmenpresse durchgeführt.

In vielen Fällen besteht nach dem Stanzen zusätzlich die Aufgabe, die gestanzten Lochungen und Durchbrüche mit Randverstärkungen zu versehen. Solche Randverstärkungen können z.B. als metallische Einfassungen ausgeführt sein.

Nach dem Stand der Technik erfolgt das Stanzen der Löcher und das Anbringen der Randverstärkung in zwei getrennten Arbeitsschritten mit zwei unterschiedlichen Großwerkzeugen. Dies verursacht erhebliche Kosten für Investitionen, Platzbedarf und zusätzliche Arbeitszeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stanzvorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß das Stanzen und Anbringen

einer Randverstärkung vereinfacht und in bezug auf Investitions- und Betriebskosten günstiger durchgeführt werden kann. Dabei sollen insbesondere vorgegebene Maßtoleranzen eingehalten werden, die Randverstärker sicher und fest eingebracht sowie Abfall (Stanzbutzen) prozeßsicher entfernt werden. Ferner soll das Werkzeug eine kompakte Bauweise erlauben und für die Großserienfertigung geeignet sein.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Danach enthält die erfindungsgemäße Stanzvorrichtung in bekannter Weise einen Stempel zum Stanzen eines Loches in ein Werkstück. Anders als beim Stand der Technik ist dieser Stempel jedoch so ausgestaltet, daß er nach Stanzen des Loches eine Randverstärkung im Loch fixiert.

Bei der erfindungsgemäßen Stanzvorrichtung wird demnach in einem Arbeitsgang sowohl das Loch gestanzt als auch eine Randverstärkung im Loch angebracht. Es erübrigt sich damit, zwei Arbeitsgänge hintereinander in verschiedenen Vorrichtungen auszuführen. Ebensowenig ist es erforderlich, ein Bearbeitungswerkzeug innerhalb einer Vorrichtung zu wechseln (z.B. ein Stanzmesser gegen Einpress- oder Bördelwerkzeuge). Durch eine entsprechende Ausgestaltung des als Stanzmesser dienenden Stempels wird vielmehr das Stanzen und das Anbringen der Randverstärkung durch ein und dasselbe Bearbeitungswerkzeug durchgeführt. Es liegt auf der Hand, daß hiermit die angestrebte Vereinfachung des Bearbeitungsvorganges sowie eine Kostenersparnis sowohl hinsichtlich der Investitions- als auch der Betriebskosten erzielt wird.

Für die Ausgestaltung des Stempels gibt es verschiedene Möglichkeiten, die sich nicht zuletzt nach der Art der anzubringenden Randverstärkung richten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nach Anspruch 2 besteht in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung der Stempel aus einem Kernstempel für den eigentlichen Stanzvorgang und einem um den Kernstempel herum angeordneten Randbereich. Dieser Randbereich bewirkt nach dem Durchtritt des Kernstempels durch das Werkstück die Fixierung der Randverstärkung. Wenn z.B. in einem einfachen Fall die Randverstärkung nur aus einer aufgeklebten Umrandung des Stanzloches bestehen soll, so kann die Klebevorlage von dem besagten Randbereich um den Kernstempel herum gehalten, auf den Lochrand aufgedrückt und mit diesem verklebt werden.

Eine häufig anzutreffende Art der Randverstärkung besteht indes in einer metallischen Einfassung. In einem solchen Falle kann der genannte Randbereich um den Kernstempel herum die metallische Einfassung durch einen Anpressdruck befestigen. Die metallische Einfassung wird dabei ähnlich einer ein- oder zweiteiligen Niete befestigt. Die Fixierung der Randverstärkung durch einen Randbereich, welcher um einen Kernstempel herum angeordnet ist, hat den Vorteil, daß dieser Randbereich zusammen mit dem Stempel bewegt und betätigt wird, so daß die beiden Vorgänge des Stanzens und der Randverstärkung in einem Arbeitsschritt, ja sogar in derselben Arbeitsbewegung (Arbeitshub) durchgeführt werden können. Dies vereinfacht den konstruktiven Aufbau der Vorrichtung und führt zudem zu einer Energieersparnis, da die Bewegungsenergie des Stanzvorganges für die Fixierung der Randverstärkung mit ausgenutzt werden kann.

In einer besonderen Ausgestaltung des Randbereiches ist dieser gemäß Anspruch 3 als konkave Wölbung ausgeformt, d.h. als in den Stempel eingelassene Vertiefung. Die Wölbung hat dabei vorzugsweise einen variablen

Krümmungsradius, welcher mit zunehmendem Abstand von der zentralen Achse des Stempels abnimmt, d.h., daß die Wölbung flacher wird. Eine derartige Ausformung ist insbesondere vorteilhaft, um den oberen Rand einer durch das Stanzloch im Werkstück durchtretenden Hülse nach außen umzubördeln.

Gemäß Anspruch 4 kann die erfindungsgemäße Stanzvorrichtung einen Unterstempel enthalten. Dieser ist so ausgestaltet, daß auf ihm eine Verstärkungsbuchse so angeordnet werden kann, daß sie während des Stanzvorganges die Matrize zum Stempel bildet. Verstärkungsbuchsen werden in der Regel eingesetzt, um metallische Einfassungen für Stanzlöcher zu bilden. Vor der Befestigung hat eine solche Verstärkungsbuchse die Form eines Hohlkörpers mit einem radial vom Hohlkörpermantel abstehenden Rand an einem Ende des Hohlkörpers. Mit diesem Rand kann die Verstärkungsbuchse auf den genannten Unterstempel so aufgesetzt werden, daß das andere, offene Ende des Hohlkörpers an der Unterseite des zu stanzenden Werkstückes anliegt. Von der Oberseite des Werkstückes her kann dann der Stempel (Stanzmesser) ein Loch ausstanzen, welches in seiner Form der Innenform der Verstärkungsbuchse entspricht. Die Hohlkörperwände der Verstärkungsbuchse stützen somit passgenau den Randbereich um das auszustanzende Loch herum, d.h., daß sie in der geforderten Weise als Matrize für den Stanzvorgang wirken. Der Unterstempel ermöglicht es somit in vorteilhafter Weise, eine Verstärkungsbuchse als Matrize zu verwenden, wobei diese Verstärkungsbuchse "natürlicherweise" den zum Stanzmesser passenden Durchmesser hat und sich zudem sogleich am richtigen Ort für das nachfolgende Anbringen einer Randverstärkung befindet. Die Innenform der Verstärkungsbuchse kann dabei kreisförmig zur Ausbildung einer zylinderförmigen Verstärkungsbuchse oder elipsoid oder mit einer anderen geometrischen Gestaltung versehen ausgebildet sein.

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Nach Anspruch 5 hat der genannte Unterstempel eine Freimachung für die Entsorgung des Stanzbutzens. D.h., daß der Unterstempel eine Durchbrechung bzw. einen Kanal enthält, durch welche der Stanzbutzen fallen und zu einer Entsorgungseinrichtung geführt werden kann. Der Stanzvorgang kann somit bei Großserienproduktionen kontinuierlich ausgeführt werden, ohne daß von Zeit zu Zeit Unterbrechungen für die Entfernung des ausgestanzten Materials notwendig wären.

Gemäß Anspruch 6 enthält die erfindungsgemäße Stanzvorrichtung für die Fixierung des Werkstückes während der Bearbeitung eine Werkstückhalterung. Diese kann vorzugsweise aus einem Niederhalter und einer Werkstückauflage bestehen, wobei diese beiden Elemente das Werkstück zwischen sich einklemmen und dadurch fixieren. Durch die Werkstückhalterung wird sichergestellt, daß das Werkstück sich während der Bearbeitung nicht bewegen kann und somit das Stanzloch mit der geforderten Präzision eingebracht werden kann.

Anspruch 7 bezieht sich auf eine Weiterbildung einer Vorrichtung, die in der oben genannten Weise einen Unterstempel für die Aufnahme einer Verstärkungsbuchse enthält. Die Weiterbildung der Erfindung besteht dabei darin, daß die zuvor genannte Werkstückhalterung das Werkstück während des Stanzvorganges relativ zur Verstärkungsbuchse (und damit in der Regel auch relativ zum Unterstempel) fixiert. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Verstärkungsbuchse ihre Funktion als Stanzmatrize erfüllen kann und es nicht zu einer Verrückung des Werkstückes während des Stanzens mit entsprechenden nachteiligen Auswirkungen auf die Präzision kommen kann.

Die zuletzt genannte Stanzvorrichtung wird gemäß Anspruch 8 dahingehend weiterentwickelt, daß die Werkstückauflage und der Unterstempel verschiebebeweglich gegeneinander angeordnet sind. Dabei soll eine Verschiebung insbesondere derart stattfinden können, daß die Verstärkungsbuchse nach Ab-

Schluß des Stanzvorganges durch das gestanzte Loch geschoben werden kann. Nachdem somit im Werkstück ein Loch eingebracht worden ist, kann durch eine Relativverschiebung von Werkstückauflage (mit dem Werkstück) und Unterstempel (mit der Verstärkungsbuchse) die zylinderförmige Hülse der Verstärkungsbuchse durch das gestanzte Loch geführt werden, bis der untere abstehende Rand der Verstärkungsbuchse an der Unterseite des Werkstückes anliegt. Die nach oben aus dem Werkstück herausragende Verstärkungshülse kann sodann durch geeignete Mittel fixiert werden, z.B. indem sie umgebördelt wird. Auch bei dieser Weiterbildung der Erfindung ist es von Vorteil, daß für das Durchschieben der Verstärkungsbuchse dieselbe Bewegung ausgenutzt werden kann, die den Stanzvorgang durchführt.

Nach Anspruch 9 wird die zuletzt genannte Stanzvorrichtung speziell so ausgestaltet, daß die Werkstückauflage in Stanzrichtung verschiebebeweglich gegen eine Gegenkraft gelagert ist. D.h., daß eine Verschiebung der Werkstückauflage aus der ortsfesten Lage heraus nur gegen die genannte Gegenkraft möglich ist. Die Gegenkraft soll dabei so groß sein, daß die Werkstückauflage während des Stanzvorganges im wesentlichen ruht, sich also nicht verschiebt. Das führt dazu, daß das Werkstück während des Stanzvorganges ortsfest gelagert ist, was auch durch die als Matrize wirkende Verstärkungsbuchse unterstützt wird. Erst während des auf das Stanzen nachfolgenden Durchschiebens der Hülse wird das Werkstück bewegt.

Die zuletzt erwähnte Gegenkraft kann gemäß Anspruch 10 von elastischen Elementen, vorzugsweise von Federn erzeugt werden. Derartige Elemente haben den Vorteil, daß sie eine mit dem zurückgelegten Weg zunehmende Gegenkraft aufbauen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 ist der Niederhalter, welcher einen Teil der Werkstückhalterung bildet, verschiebebeweglich mit

dem Stempel verbunden. Die Anordnung ist dabei so gewählt, daß sich der Niederhalter beim Absenken des Stempels mit diesem bewegt, bis er (der Niederhalter) mit dem Werkstück in Kontakt tritt, woraufhin er relativ zum Werkstück stehen bleibt, während der Stempel seine Bewegung fortsetzt und in der Regel den Stanzvorgang ausführt. Durch diese Anordnung wird eine vorauseilende Bewegung des Niederhalters gegenüber dem Stempel erzeugt. Diese bewirkt, daß das Werkstück, bevor der Stanzvorgang beginnt, vom Niederhalter erfaßt und damit für den folgenden Stanzvorgang fixiert wird.

Nach Anspruch 12 wird die zuletzt genannte Ausgestaltung der Erfindung derart weiterentwickelt, daß der Niederhalter gegen eine Gegenkraft gegen den Stempel verschiebebeweglich ist. Die Gegenkraft wird dabei vorzugsweise von elastischen Elementen, insbesondere von Federn erzeugt. Dies hat den Vorteil, daß das Werkstück nach dem ersten Kontakt mit dem Niederhalter von diesem mit zunehmender Kraft festgedrückt wird, so daß es zunächst die Möglichkeit hat, seine zugeordnete Solllage einzunehmen. Dies ist insbesondere bei räumlich geformten Werkstücken wichtig, welche von einer entsprechend (z.B. komplementär) geformten Werkstückauflage aufgenommen werden.

Bei einer sich aus der obigen Beschreibung ergebenden Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher sowohl zwischen dem Niederhalter und dem Stempel elastische Elemente angeordnet sind als auch auf die Werkstückauflage elastische Elemente wirken, beträgt gemäß Anspruch 13 die Federkonstante der zuerst genannten elastischen Elemente 15 bis 50% der Federkonstante der zuletzt genannten Elemente. D.h., daß die Werkstückauflage "härter gefedert" ist als der Niederhalter. Wenn Werkstückauflage und Niederhalter daher gegeneinandergedrückt werden, werden sich zunächst die weicheren Federn des Niederhalters zusammendrücken, so daß eine Relativbewegung zwischen Stempel und Niederhalter erfolgt. Erst wenn die von den Federn

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des Niederhalters aufgebaute Kraft hinreichend groß ist bzw. wenn der Niederhalter gegenüber dem Stempel an einen Anschlag stößt, welcher die Verschiebebeweglichkeit aufhebt, kommt es zu einer Stauchung der härteren Federn an der Werkstückauflage. Erst ab diesem Zeitpunkt findet daher eine Bewegung der Werkstückauflage statt. Diese führt zu einer Relativverschiebung zwischen Werkstückauflage (mit Werkstück) einerseits und Unterstempel (mit Verstärkungsbuchse) andererseits, so daß die Verstärkungsbuchse durch das zuvor gestanzte Loch im Werkstück geschoben wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, welche von einer Kombination verschiedener oben genannter Merkmale Gebrauch macht, ist in Anspruch 14 wiedergegeben. Demnach besteht eine solche Stanzvorrichtung aus

a) einem in Stanzrichtung verschiebebeweglichen Oberteil mit al) einem Stempel und

a2) einem relativ zum Stempel gegen obere elastische Elemente verschiebebeweglichen Niederhalter
sowie

b) einem Unterteil mit

b1) einem Unterstempel für die Aufnahme einer Verstärkungsbuchse

und
b2) einer relativ zum Unterstempel gegen untere elastische Elemente verschiebebeweglichen Werkstückauflage.

Mit der genannten Vorrichtung wird das Stanzen und die Randverstärkung in ein und demselben Arbeitshub durchgeführt. Dabei bewegen sich das Oberteil und das Unterteil aufeinander zu, wobei das Werkstück zwischen Niederhalter und Werkstückauflage zunächst eingespannt wird, sich sodann der Stempel gegenüber dem Niederhalter weiter nach unten bewegt und das

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Loch in das Werkstück stanzt, und wobei schließlich durch eine gemeinsame Bewegung von Stempel, Niederhalter, Werkstückauflage und Werkstück relativ zu dem Unterstempel mit der Verstärkungsbuchse letztere durch das gestanzte Loch geschoben wird. Dabei wirkt sie auf der anderen Seite des Werkstückes so mit dem Stempel zusammen, daß sie umgebördelt und damit im Stanzloch fixiert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Stanzvorrichtung 100 in vier aufeinanderfolgenden Phasen des Stanz- und Randverstärkungs-Vorganges.

Phase I ist der Ruhezustand.

Phase Il zeigt die Fixierung des Werkstückes 16.

Phase III ist der Zustand nach Abschluß des Stanzvorganges.

Phase IV zeigt den Endzustand mit fixierter Randverstärkung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 geht aus von einem Werkzeugsatz, welcher in bekannter Weise eine Matrize, ein Messer und einen federnden Niederhalter/Abstreifer besitzt. Eine solche Vorrichtung wird jedoch wie im folgenden beschrieben verändert bzw. ergänzt.

Die Vorrichtung läßt sich unterteilen in einer Oberteil und ein Unterteil, welche gegeneinander in Stanzrichtung (Vertikale in der Figur) verschiebebeweglich sind. Ober- bzw. Unterteil werden nach außen hin durch eine

obere Platte 10 bzw. untere Platte 22 abgeschlossen. Diese Platten befinden sich in der Regel zwischen einer Presse oder dergleichen und können von dieser durch eine vertikale Schließbewegung zusammengefahren werden.

Bei dem Oberteil ist an der oberen Platte 10 ein Stempel 11 angeordnet. Mit diesem Stempel 11 ist der Niederhalter 12 in Stanzrichtung verschiebebeweglich verbunden. Zwischen dem Stempel 11 und dem Niederhalter 12 ist dabei eine Feder 14 eingesetzt, welche eine elastische Gegenkraft gegen die Verschiebung erzeugt. Die Verschiebebewegung des Niederhalters 12 ist nach unten (in Streckrichtung der Feder 14) durch einen nicht dargestellten Anschlag begrenzt. In gleicherweise ist die Bewegung nach oben (Stauchrichtung der Feder 14) durch den Anschlag an der verbreiterten Kopfplatte des Stempels 11 begrenzt.

Das Unterteil ist auf der unteren Platte 22 aufgebaut und besteht aus einem mit dieser verbundenen Unterstempel 21 sowie einer in Stanzrichtung verschiebebeweglichen Werkstückauflage 19. Die Verschiebung der Werkstückauflage erfolgt gegen die Kraft einer Feder 20, welche zwischen der Werkstückauflage 19 und der unteren Platte 22 angeordnet ist. Die Verschiebbarkeit der Werkstückauflage ist dabei wiederum nach unten (Stauchrichtung der Feder 20) durch Anschläge begrenzt. Der Unterstempel 21 enthält eine zentrale Freimachung 18, durch welche der Stanzbutzen 23 nach unten fallen und zur Entsorgung geführt werden kann.

Zur Vorbereitung des Stanzvorganges wird auf dem Unterstempel 21 die Verstärkungsbuchse 17 so angeordnet, daß sie mit ihrem radial abstehenden unteren Randbereich auf dem Unterstempel 21 aufliegt und mit dem offenen Zylinder nach oben steht. Weiterhin wird zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Werkzeuges das zu stanzende Werkstück 16 angeordnet. Hierbei kann es sich z.B. um ein Kunststoff(verbund-)teil handeln, welches

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eine räumlich geformte Oberfläche hat. In diesem Falle werden die mit dem Werkstück in Kontakt tretenden Flächen des Werkzeuges, also insbesondere der Stempel 11, der Niederhalter 12, die Werkstückauflage sowie der Unterstempel 21 eine entsprechende, zur Geometrie des Werkstückes 16 passende räumliche Kontur aufweisen.

Der Wirkungsbereich des Stempels 11 läßt sich in zwei Zonen unterteilen: in einen Kernstempel 15, mit dessen Hilfe die Lochstanzung ausgeführt wird, sowie einen Randbereich 13, der den Umformvorgang der Verstärkungsbuchse 17 bewerkstelligt.

In Phase I befindet sich die erfindungsgemäße Stanzvorrichtung 100 in der geöffneten Position. In dieser Position wird zunächst die Randverstärkungsbuchse 17 auf den Unterstempel 21 aufgelegt. Die Werkstückauflage 19 befindet sich in der oberen Ruhelage und zentriert die Verstärkungsbuchse 17. Sodann wird ein Werkstück 16 zugeführt und auf der Werkstückauflage 19 abgelegt.

Phase Il zeigt das Schließen der Stanzvorrichtung. Hierbei gelangt zunächst der Niederhalter 12 in Kontakt mit dem Werkstück 16. Durch weiteres Absenken des Stempels 11 werden die Federn 14 gestaucht und das Werkstück 16 wird durch Andrücken fixiert.

In Phase III drückt der Kernstempel 15 auf das Werkstück 16 und stanzt eine Ronde 23 aus dem Werkstück aus. Die Verstärkungsbuchse 17 wirkt dabei als Matrize. Am Ende der Phase IM gelangt der Niederhalter 12 an seinen oberen Anschlag, so daß er bei der weiteren Bewegung geblockt und mit dem Stempel 11 abwärts bewegt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Abfallbutzen 23 frei geworden und heruntergefallen.

Beim Übergang von Phase III (Abschluß des Stanzens) nach Phase IV

(Umbördeln der Verstärkungsbuchse) wird durch das Hindurchpressen der Verstärkungsbuchse 17 Werkstoff des Werkstückes 16 nach oben verdrängt. Der Durchmesser des Stanzioches entspricht nämlich dem Innendurchmesser der Verstärkungsbuchse 17, während diese mit ihrem Außendurchmesser Platz im Werkstück 16 beansprucht. Der verdrängte Werkstoff befindet sich nach dem Umformvorgang in der Hohlkehle des umgeformten Randes der Verstärkungsbuchse 17. Durch den Umformvorgang wird der Bördelrand überformt, jedoch wirkt der verdrängte Werkstoff elastisch. Eine dauerhafte straffe Verbindung der Randverstärker mit dem Werkstück ist daher auch dann gegeben, wenn ein Rückfedervorgang der Bördelprozesse eintreten sollte.

In Phase IV bewegen sich Stempel 11 und Niederhalter 12 gemeinsam weiter nach unten, bis der obere Rand der Verstärkungsbuchse 17 die Umformteile im Randbereich 13 des Stempels 11 berührt. Durch Beendigung der Absenkbewegung bis in die untere Position, in welcher Phase IV dargestellt ist, wird der Rand der Verstärkungsbuchse 17 umgeformt. Dabei wird die Werkstückauflage 19 gegen ihre federnde Vorspannung durch die Feder 20 nach unten gedrückt. Der Vorgang der Stanzung und der Randverstärkung ist damit beendet.

Die Länge (Eintauchtiefe) des Kernstempels 15 ist länger als die Höhe der Verstärkungsbuchse 17 einschließlich der Freimachung 18 in dem Unterstempel 21. Hierdurch wird sichergestellt, daß der Kernstempel vollständig das Stanzloch im Werkstück 16, die Verstärkungsbuchse 17 und die Freimachung 18 durchdringt und der Stanzbutzen 23 frei nach unten fallen kann.

Durch Anheben des Oberteiles mit den Bauteilen 10, 11 und 12 wird die Stanzvorrichtung geöffnet und der Bearbeitungsvorgang abgeschlossen.

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Das Werkstück 16 kann mit einem randverstärkten Loch entnommen werden. Die Randverstärkung ist durch die Umformung fest und unverlierbar mit dem Werkstück verbunden. Der gesamte Vorgang wird durch eine einstufige Maschinenbewegung vorgenommen. Die einfache konstruktive und funktioneile Konzeption ermöglicht dabei den Einsatz dieser Vorrichtung auch unter beengten Platzverhältnissen und bei nichtebenen Werkstückoberflächen.

Bezugszeichen	obere Platte
10	Stempel
11	Niederhalter
12	Randbereich
13	Feder
14	Kernstempel
15	Werkstück
16	Verstärkungsbuchse
17	Freimachung
18	Werkstückauflage
19	Feder
20	Unterstempel
21	untere Platte
22	Stanzbutzen
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100 Stanzvorrichtung

Claims

17 ·&ngr;·:: :":·! .OO Ansprüche

1. Stanzvorrichtung (100) mit einem Stempel (11) zum Stanzen eines Loches in ein Werkstück (16),

dadurch gekennzeichnet,

daß der Stempel (11) so ausgestaltet ist, daß er nach Stanzen des Loches eine Randverstärkung (17) im Loch fixiert.

2. Stanzvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Stempel (11) einen Kemstempel (15) für den Stanzvorgang und einen um den Kemstempel herum angeordneten Randbereich (13) aufweist, wobei der Randbereich nach dem Durchtritt des Kernstempels durch das Werkstück (16) die Fixierung der Randverstärkung (17) bewirkt.

3. Stanzvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Randbereich (13) als konkave Wölbung ausgebildet ist, wobei der Krümmungsradius der Wölbung vorzugsweise mit zunehmendem Abstand von der Stempelachse abnimmt.

4. Stanzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

sie einen Unterstempel (21) enthält, auf welchem eine Verstärkungsbuchse (17) derart angeordnet werden kann, daß diese während des Stanzvorganges die Matrize zum Stempel (11) bildet.

5. Stanzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterstempel (21) eine Freimachung (18) für die Entsorgung des Stanzbutzen (23) enthält.

6. Stanzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie für die Fixierung des Werkstückes (16) während der Bearbeitung eine Werkstückhalterung enthält, die vorzugsweise aus einem Niederhalter (12) und einer Werkstückauflage (19) besteht, welche das Werkstück (16) zwischen sich einklemmen.

7. Stanzvorrichtung nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhalterung (12, 19) das Werkstück (16) während des Stanzvorganges relativ zur Verstärkungsbuchse (17) fixiert.

8. Stanzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückauflage (19) und der Unterstempel (21) verschiebebeweglich gegeneinander angeordnet sind, wobei eine Verschiebung insbesondere derart stattfinden kann, daß die Verstärkungsbuchse (17) nach Abschluß des Stanzvorganges durch das gestanzte Loch geschoben wird.

9. Stanzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückauflage (19) in Stanzrichtung verschiebebeweglich gegen eine Gegenkraft gelagert ist, wobei die Gegenkraft so groß ist, daß die Werkstückauflage während des Stanzvorganges im wesentlichen ruht.

10. Stanzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkraft von elastischen Elementen, vorzugsweise von Federn (20), erzeugt wird.

11. Stanzvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (12) mit dem Stempel (11) derart verschiebebeweglich verbunden ist, daß er sich bei Absenken des Stempels (11) mit diesem bewegt, bis er mit dem Werkstück (16) in Kontakt tritt, woraufhin der Niederhalter (12) relativ zum Werkstück (16) stehen bleibt, während der Stempel (11) seine Bewegung fortsetzt.

12. Stanzvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (12) gegen eine Gegenkraft, die vorzugsweise von elastischen Elementen, insbesondere Federn (14), erzeugt wird, gegen den Stempel (11) verschiebebeweglich ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante der gegen den Niederhalter (12) wirkenden Federn (14) 15 bis 50 % der Federkonstante der gegen die Werkstückauflage (19) wirkenden Federn (20) beträgt.

14. Stanzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, enthaltend

a) ein in Stanzrichtung verschiebebewegliches Oberteil mit

al) einem Stempel (11) und

a2) einem relativ zum Stempel (11) gegen obere elastische Elemente (14) verschiebebeweglichen Niederhalter (12), sowie

b) einem Unterteil mit

b1) einem Unterstempel (21) für die Aufnahme einer Verstärkungsbuchse (17) und

b2) einer relativ zum Unterstempel (21) gegen untere elastische Elemente (20) verschiebebeweglichen Werkstückauflage (19).