DE3609481C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Durchsetzfügen von aneinanderliegenden flächenhaften Werkstücken, insbesondere Blechen, entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Unter dem Begriff "Durchsetzfügen" wird eine vorbekannte Technik verstanden, bei der Stege oder Lappen aus der Ebene aneinanderliegender Bereiche flächenhafter Werkstücke um das Maß ihrer gemeinsamen Wanddicke herausgedrückt werden und anschließend der dem Stanzloch nächstliegende Steg oder Lappen den Stanzlochrand übergreifend durch Stauchen verformt (gebreitet) wird, während der außenliegende Steg oder Lappen zur Vermeidung einer Verformung umfaßt bleibt.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise durch die DE-PS 23 38 460 bekannt geworden. In diesem bekannten Fall ragt ein ortsfester Stanzstempel von unten her über eine Auflagefläche für die zu verbindenden, plattenförmigen Werkstücke hinaus. Eine zum Stanzstempel entsprechend geformte Matrize wirkt auf die Plattenoberseite ein und drückt die Werkstücke über den vorstehenden Stanzstempel hinweg gegen die Auflagefläche, wodurch erhabene Stege bzw. Lappen gebildet werden. Die Matrize wird dann um daß Maß der Wandstärke einer Platte zurückbewegt, woraufhin der freigewordene Wandabschnitt des Steges bzw. Lappens durch einen in der Matrize geführten Prägestempel so von oben her verquetscht wird, daß die dem Stanzloch benachbarten Wandbereiche der Platten vom verformten Material übergriffen werden.

Bei einem derartigen bekannten Verfahren entsteht zunächst das optische Problem, daß die Stege bzw. Lappen erhaben über die zu verbindenen Platten vorstehen und damit Hindernisse bilden für Bewegungen, die längs der Plattenaußenfläche stattfinden sollen. Andererseits führt die Rückwärtsbewegung der Matrize nach Ausführung des Stanzvorganges dazu, daß die gestanzten und herausgeprägten Stege bzw. Lappen reibungsbedingt bestrebt sind, dieser Rückwärtsbewegung der Matrize zu folgen, was Ungenauigkeiten beim Durchsetzfügen zur Folge hat und außerdem die Gefahr der Bildung eines Spaltes zwischen den Stegen bzw. Lappen und der ihnen zugekehrten Plattenseite mit sich bringt.

Bei einem wirkungsgleichen anderen vorbekannten Verfahren nach der GB-PS 13 43 003 werden die beiden miteinander zu verbindenden Werkstücke zwischen der Matrize und einer abgefederten Gegenplatte festgehalten, wobei aber auch in diesem Fall die Werkstücke in einer Richtung senkrecht zu ihrer Oberfläche versetzt werden müssen, um das Durchsetzfügen zu bewirken. Es liegt auf der Hand, daß solche Maßnahmen nicht bei Werkstücken anwendbar sind, deren zu bildenden Stege oder Lappen nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen.

Die Bewegungsumkehr dieser vorbekannten Verfahren ist durch die DE-PS 34 40 809 bekannt. Danach drückt ein Stanzstempel die Stege oder Lappen von oben her in eine Matrize, die daraufhin um das Maß der Wandstärke eines Steges oder Lappens zurückversetzt wird, wonach der Stanzstempel in gleicher Richtung den freigewordenen einen Steg bzw. Lappen durch Stauchen breitet. Abgesehen davon, daß auch bei diesem Verfahren die Werkstücke in undefinierter Lage sich befinden, erfolgt das Breiten des freigewordenen Steges bzw. Lappens in einer von den zu verbindenden Werkstücken wegführenden Richtung, was notwendigerweise zu einer Spaltbildung zwischen den verformten Stegen bzw. Lappen und den benachbarten Flächebereichen des Werkstückes und damit zu Labilität und Undichtigkeit führen muß.

Es ist schließlich durch die Druckschrift "Bleche, Rohre, Profile 32 (1985) Heft 10, S. 531" bekannt, bei einem zweistufigen Durchsetzfügeverfahren, das Stanzen der Stege bzw. Lappen von oben her durch einen Schneidstempel und das Stauchen (Breiten) der Stege bzw. Lappen in entgegengesetzter Richtung durch einen Stauchstempel auszuführen, wobei die Matrize, in welcher der Stauchstempel geführt ist, von den Werkstücken zurückbewegt wird, bevor der Stauchvorgang auf beide Stege bzw. Lappen stattfindet.

Diese Rückwärtsbewegung der Matrize wirkt sich reibungsbedingt zufolge der in sie hineinverformten Stege bzw. Lappen auf die Lage der zu verbindenden Werkstücke negativ aus und führt zu ungenauen und unkontrollierbaren Verformungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Verformungen zu verbessern und das Durchsetzfügen in einer genau definierten Lage der Werkstücke durchzuführen.

Ausgehend von der zuerst erwähnten vorbekannten Druckschrift besteht die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe in den kennzeichnenden Verfahrensmerkmalen des Hauptanspruches.

Das lagestabile Festspannen der zu verbindenden Werkstücke bedeutet eine während des Druchsetzfügens konstant bleibende Lage der Werkstücke. Damit ist es möglich, Fügeverbindungen in zueinander abweichenden Richtungen zu bilden und wegen der konstanten Lage der Werkstücke genauere Verbindungen zu erlangen, wobei es als vorteilhaft angesehen wird, daß erfindungsgemäß die Stege oder Lappen in Richtung zur Werkstückrückseite verschoben und in entgegengesetzter Richtung gestaucht werden. Dabei wird eine Spaltbildung zwischen den verformten Stegen bzw. Lappen und den angrenzenden Flächenbereichen der Werkstücke vermieden und damit eine hohe Dichtigkeit der Verbindung erreicht, indem der außenliegende Steg bzw. Lappen umfaßt und gegen den Schneidstempel, also in Richtung zu den Werkstücken, gestaucht wird, wodurch der innere Steg bzw. Lappen gebreitet und fest gegen die Umgebung des Stanzloches gepreßt wird. Dabei wird die Matrize um ein bestimmtes Maß von den zu verbindenden Werkstücken distanziert. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, diese Rückwärtsbewegung der Matrize und die Quetschpressung des Fügebereiches gleichzeitig, aber gegensinnig vorzunehmen, weshalb es sich anbietet, zwischen den zu bewegenden Zeilen eine Druckkammer zu bilden.

Diese Druckkammer wird in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch ein Druckmedium beschickt, das beim Schneiden und Ausprägen des Fügebereiches beziehungsweise kurz danach unter Druck gesetzt wird.

Die Erfindung bietet die Möglichkeit, das Maß der Zurückweichung der Matrize einstellbar zu halten und damit zu verändern. Wenn die Matrize eine geringere Strecke als die Wanddicke eines Steges bzw. Lappens zurückbewegt wird, dann erfolgt eine besondere intensive Verbreiterung des dem Stanzloch benachbarten Steges bzw. Lappens, was möglicherweise größere Dichtigkeit der geschaffenen Verbindung auf Kosten der Festigkeit mit sich bringt. Wird hingegen die Matrize um eine größere Strecke als die Wanddicke des dem Stanzloch zugekehrten Steges bzw. Lappens zurückbewegt, dann nimmt an der Verformung des Fügebereiches auch der außenliegende Steg bzw. Lappen in einem gewissen Ausmaß teil, was zwar zu einer weniger intensiven Verbreiterung des Fügebereiches durch Verquetschung, wohl aber zu einer erheblich festeren, formschlüssigen Verbindung führt. Es hängt vom Einzelfall und insbesondere von den Materialien der zu verbindenden Werkstücke ab, um welches Maß die Matrize für den Quetschvorgang zurückzubewegen ist.

Schließlich lehrt die Erfindung, daß der Schneid- und Abbiegehub für die Bildung des Fügebereiches pneumatisch und der Quetschhub des unteren Preßstempels hydraulisch erzeugt werden, und zwar bevorzugt mittels eines geschlossenen, hydraulischen Systems, das vom Schneid- und Abbiegehuberzeuger zusätzlich betätigt wird. Eine solche Maßnahme ist deswegen sinnvoll, weil infolge der spezifischen Druckerhöhung im hydraulischen System das hydraulisch betriebene Quetschformwerkzeug klein dimensioniert und in enge Räume eingeführt werden kann. Deswegen ist überall dort, wo pneumatische Energie zur Verfügung steht, diese Maßnahme von Vorteil. Selbstverständlich kann auch der Schneid- und Abbiegehub hydraulisch oder über Kurbeltrieb oder dgl. erzeugt werden, was in der Regel zu einem kleiner dimensionierten Schneid- und Abbiegehubzylinder führt bzw. elektromotorischen Antrieb gestattet.

In den Unteransprüchen sind zahlreiche Varianten und Weitergestaltungen der Erfindung aufgezeigt. Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigt

Fig. (1) Teilquerschnitte durch ein Verformungswerkzeug zur Bildung von Stanznocken nach dem Stand der Technik (DE-PS 23 38 460),

Fig. (2) Teilquerschnitte durch ein anderes Verformungswerkzeug zur Bildung von Stanznocken nach dem Stand der Technik (DE-OS 34 40 809)

Fig. (3) Teilquerschnitte durch ein Schneid- und Verformungswerkzeug nach der Erfindung,

Fig. (4) bis (6) Teilquerschnitte durch ein Werkzeug in Ausführung der Lehre nach Fig. (3) in verschiedenen Bewegungsphasen,

Fig. (7) und (8) Teilquerschnitte durch eine Variante des oberen Werkzeugteiles gemäß Fig. (4) bis (6) und

Fig. (9) einen Teilquerschnitt durch eine Variante des unteren Werkzeugteiles gemäß Fig. (4) bis (6).

In Fig. (1) ist ein Verformungswerkzeug zum Durchsetzfügen dünner plattenförmiger Werkstücke im Prinzip gezeigt, wie es dem Stand der Technik nach der DE-PS 23 38 460 entspricht. Die beiden miteinander zu verbindenden Werkstücke (1, 2) liegen auf einem Schneidstempel (3) auf, der erhaben vorsteht. Mit (13) ist die Plattenvorderseite und mit (12) die Plattenrückseite bezeichnet. Eine Matrize (4) wird in Pfeilrichtung gegen die Werkstücke (1,2) bewegt und schert diese längs des Schneidstempels (3) ab. Dadurch entsteht ein Fügebereich (6), welcher in die Aussparung (5) der Matrize (4) hineinverformt werden, wie dies aus Fig. (1a) hervorgeht. Die Matrize (4) wird nun um die Wanddicke des Steges bzw. Lappens (8) zurückversetzt, woraufhin ein Stauchstempel (14) gegen den Fügebereich (6) einwirkt und dabei den den Platten (1, 2) nächstliegenden Steg bzw. Lappen (8) verquetscht, so daß sich eine Verbreiterung (10) ergibt, die über das Werkstück (1) hinwegragt (vgl. Fig. (1c)).

In den Fig. (1d) und (1e) sind im Querschnitt und in Draufsicht diese so hergestellten Durchsetzfügungen gezeigt, wobei ersichtlich ist, daß die Verbreiterungen (10) des Steges bzw. Lappens (8) über die Ränder des Stanzloches (7) hinausragen und dabei möglicherweise eine dichtende Verbindung herbeiführen, wobei allerdings der Nachteil in Kauf zu nehmen ist, daß der Fügebereich (6) über die Plattenvorderseite (13) erhaben hinausragt, während die Umgebung des Fügebereiches (6) um die doppelte Plattendicke abgesenkt worden ist.

Es liegt auf der Hand, die Stauchverformung des Fügebereiches (6) umzukehren, um diesen geschilderten Nachteil zu vermeiden. Eine solche aus der DE-OS 34 40 809 bekannte Maßnahme ist den Fig. 2 bis 2e zu entnehmen.

Im Falle der Fig. (2) liegen die Werkstücke (1, 2) auf der Matrize (4) auf und der Schneidstempel (3) bildet den Fügebreich (6) dadurch, daß er entsprechende Flächenteile der Werkstücke (1,2) in die Aussparung (5) abscherend hineindrückt. Dabei ist ebenfalls darauf geachtet, daß die Ausbiegung des Fügebereiches (6) um das Maß der gemeinsamen Wanddicke der Werkstücke (1, 2) stattfindet.

In Fig. (2a) ist der Endzustand der Schneid- und Abbiegemaßnahme gezeigt. Gemäß Fig. (2b) wird die Matrize (4) um das Maß der Wanddicke des Steges bzw. Lappens (8) zurückversetzt, woraufhin gemäß Fig. (2c) der Schneidstempel (3) in Pfeilrichtung gegen den als Widerlager ortsfest gehaltenen Stauchstempel (14) drückt. Die Folge davon ist ebenfalls eine Verbreiterung (10) des Steges bzw. Lappens (8), allerdings mit der Folge, daß sich zwischen dem Steg bzw. Lappen (8) und dem Werkstück (2) ein Spalt (11) bildet, der aus dem Verformungsweg des Schneidstempels (3) herrührt.

Die Fig. (2d) und (2e) zeigen im Querschnitt und Draufsicht die auf diese Weise herstellbare Durchsetzfügung.

Die Fig. (3) bis (3d) zeigen, wie man eine Formgebung des Fügebreiches (6) in Richtung zur Plattenrückseite (12) durchführen kann, ohne den Spalt (11) gemäß Fig. (2d) in Kauf nehmen zu müssen.

Gemäß Fig. (3) liegen die Werkstücke (1, 2) auf einem Matrizenhalter (17) auf, der ortsfest abgestützt ist. Bündig mit dem Matrizenhalter (17) befindet sich eine Matrize (4), die eine Aussparung (5) aufweist, welche der Form des zu bildenden Fügebereiches (6) entspricht. Die Matrize (4) ist im Matrizenhalter (17) beweglich geführt, aber gegen den Schneiddruck steif abgestützt. Dies kann auf hydraulische, pneumatische Weise oder aber auch mit Federdruck geschehen.

Ein Schneidstempel (3) wirkt von oben her gegen die Plattenvorderseite (13) ein und schert den Bereich des zu bildenden Fügebereiches (6) an den Kanten der Matrize (4) ab und verformt den Fügebereich (6) in die Aussparung (5) der Matrize (4). Dieser Verformungszustand ist in Fig. (3a) gezeigt. Mit (16) ist dabei eine Gegenkraft symbolisch dargestellt, welche durch eine Feder, einen verstellbaren Anschlag oder durch hydraulische beziehungsweise pneumatische Kraft gebildet sein kann.

Fig. (3a) zeigt außerdem, daß die Werkstücke (1, 2) zwischen dem Schneidstempel (3) und dem Matrizenhalter (17) fest eingespannt sind. Der Schneidstempel (3) verbleibt in der gezeigten Lage.

Wie in Fig. (3b) gezeigt ist, erfolgt nun eine gegensinnige Bewegung. Einerseits wird die Matrize (4) von den Werkstücken (1, 2) wegstrebend bewegt. Sie gibt damit beispielsweise den Steg bzw. Lappen (8) frei. Andererseits wird ein Stauchstempel (14) gegen den Fügebereich (6) bewegt, und zwar mit einer Kraft, die geeignet ist, den freigegebenen Steg bzw. Lappen (8) quetschend zu verformen, so daß Verbreiterungen (10) entstehen.

Im Gegensatz zu Fig. (2c) und (2d) befindet sich zwischen diesen Verbreiterungen (10) und dem Werkstück (2) kein Spalt, weil die Preßrichtung des Stauchstempels (14) gegen das Werkstück (2) gerichtet ist.

Man kann sogar davon ausgehen, daß die in den Fig. (3, 3a, 3b) gezeigte Verfahrenstechnik dazu führt, nicht nur formschlüssige, sondern auch dichte Durchsetzfügungen von Werkstücken (1, 2) herbeizuführen.

Man hat es nun in der Hand, die Matrize (4) mehr oder weniger rückwärts bewegen zu lassen. Ist die Strecke der Rückwärtsbewegung geringer als die Dicke des Steges bzw. Lappens (8), dann ergibt sich eine besonders intensive Verformung des Steges bzw. Lappens (8) mit besonders deutlichen Verbreiterungen (10), deren Festigkeit allerdings nicht allen extremen Beanspruchungen standhalten mögen. Wenn man jedoch die Matrize (4) eine größere Strecke als die Wanddicke des Steges bzw. Lappens (8) zurückbewegt, dann nimmt ein Teil des Steges bzw. Lappens (9) an der Quetschverformung teil. Daraus folgt, daß das Ausmaß der Verbreiterung (10) weniger groß ist, als im vorhergeschilderten Fall, daß aber die Steifigkeit der Verbreiterung (10) wesentlich größer und durch Teilverformung des äußeren Steges bzw. Lappens (9) verstärkt ist.

In allen Fällen werden die als nachteilig empfundenen Spalte (11) gemäß Fig. (2d) vermieden, und außerdem ist die Plattenvorderseite (13) nicht durch vorkragende Elemente beeinträchtigt.

Die Fig. (3c und 3d) zeigen die fertige Verbindung der Werkstücke (1, 2) im Querschnitt und in der Draufsicht.

Eine konstruktive Ausführungsvariante der Fig. (3) ist in den Fig. (4) bis (6) im Querschnitt gezeigt.

Man sieht, daß unterhalb der Werkstücke (1, 2) ein Matrizenhalter (17) ortsfest angeordnet ist, an dessen Oberseite die Werkstücke (1, 2) anliegen. Bündig mit dieser Oberseite liegt die Matrize (4), die im Matrizenhalter (17) in vertikaler Richtung (beim Ausführungsbeispiel) beweglich geführt ist. Diese Matrize (4) weist eine Aussparung (5) im Volumen des zu bildenden Fügebereiches (6) auf. An die Unterseite der Matrize (4) greift eine Gegenkraft in Form einer Feder (16) an, deren Stärke so bemessen ist, daß der Schneid- und Verformungsdruck des Schneidstempels (3) ausgehalten wird.

Innerhalb der Matrize (4) ist ein unterer Stauchstempel (14) in vertikaler Richtung (beim Ausführungsbeispiel) bewegbar geführt. Zwischen beiden Teilen (4, 14) befinden sich Dichtungsringe (18), die außer ihrer Dichtungsfunktion eine Rückstellfunktion besitzen, also Federkraft entwickeln. Unterhalb des Stauchstempels (14) befindet sich eine Druckkammer (15), die an eine Druckleitung (31) angeschlossen ist. Mit Hilfe eines Überdruckes in der Druckkammer (15) wird ermöglicht, den Stauchstempel (14) gegen den Fügebereich (6) und die Matrize (4) in entgegengesetzter Richtung zu bewegen. Dies wird im Sinne der Erfindung als Spreizdruckwirkung verstanden.

Wenn der Schneidstempel (3) gegen die Werkstücke ( 1, 2) bewegt wird und damit der Schneid- und Abbiegevorgang des Fügebereichs (6) in die Aussparung (5) erfolgt, wird der Schneid- und Abbiegedruck von der Gegenkraft (16) (Feder) aufgenommen, welche die Matrize (4) in der gezeigten Stellung hält.

Dieser Zustand ist in Fig. (5) dargestellt.

Es wird nun gemäß Fig. (6) in der Druckkammer (15) zwischen dem Stauchstempel (14) und der Matrize (4) ein Überdruck erzeugt, der dazu führt, daß die Matrize (4) gegen die Wirkung der Feder (16) bis zu einem Anschlag (19) gepreßt wird, der verstellbar am Matrizenhalter (17) angeordnet ist. Das Maß der Verstellung dieses Anschlages (19) ist ein Maß dafür, wie viel Fläche des gebildeten Fügebereiches (6) von der Matrize (4) freigegeben werden soll. Der Überdruck in der Druckkammer (15) führt aber auch dazu, den Stauchstempel (14) gegen den Fügebereich (6) zu bewegen und dabei eine Quetschverformung herbeizuführen, welche die Verbreiterung (10) hervorruft. Im Zuge dieser Preßverformung werden die Dichtungsringe (18), die zwischen entsprechend gestalteten Anschlagflächen der Matrize (4) und dem Stauchstempel (14) angeordnet sind, auf Stauchung beansprucht, wie dies aus Fig. (6) hervorgeht. Diese Dichtungsringe (18) sind aber solcher Beschaffenheit, daß sie Rückstellkräfte erzeugen können. Wenn also in der Druckleitung (31) kein Druck mehr vorhanden ist, sorgen die Dichtungsringe (18) und später die Gegenkraft (16) dafür, daß zunächst der Stauchstempel (14) und dann auch die Matrize (4) wieder in die Ausgangsstellung gemäß Fig. (4) zurückbewegt werden.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Befüllung der Druckkammer (15) durch eine Bewegung zu veranlassen, welche auch die Schneidverformung des Fügebereiches (6) gemäß Fig. (3) bis (3b) herbeiführt.

Der Schneidstempel (3) befindet sich, vorzugsweise einstellbar und auswechselbar, in einem Schneidstempelhalter (21) gemäß Fig. (4), der in vertikaler Richtung in einem als Kolbenstange (22) ausgebildeten Hubelement geführt ist. Dieses Hubelement (22) ist Bestandteil eines Kolbens, (25) der im Zylinder (24) hin- und herbewegbar geführt ist. Zwischen dem Schneidstempelhalter (21) und den Werkstücken (1, 2) ist in üblicher Weise ein Niederhalter (20) angeordnet, der beim Arbeitshub des Schneidstempels (3) sich verformt, wie dies in den Fig. (5) und (6) dargestellt ist.

Die Kolbenstange (22) wirkt über eine Feder (25) auf den Schneidstempelhalter (21). Die Feder (25) hält den Schneidstempelhalter (21) am Anschlag (37) und sorgt für eine definierte Lage des Schneidstempelhalters (21) gegenüber der Kolbenstange (22). In diesem Zustand bewegt sich der Kolben (23) mit der Kolbenstange (22), dem Schneidstempelhalter (21) und dem darin befestigten Schneidstempel (3) gegen die Werkstücke (1, 2) zur Ausführung der Schneid- und Biegeverformung. Die Feder (25) muß die dafür erforderliche Kraft ohne nachzugeben aufbringen. Am Ende der Bewegung trifft der Schneidstempelhalter (21) gegen die Vorderseite (13) des Werkstückes (1) und verspannt die Werkstücke (1, 2) zwischen dem Schneidstempelhalter (21) und dem ortsfesten Matrizenhalter (17). Der Endzustand dieses Vorganges ist in Fig. 5 dargestellt.

Zufolge der Gleitführung zwischen der Kolbenstange (22) und dem Schneidstempelhalter (21) ist die Möglichkeit gegeben, die Kolbenstange (22) weiter voranzubewegen, und zwar gegen die Vorspannung der Federn (25, 28). Damit wird der Druckraum (30) zwischen der Kolbenstange (22) und dem Schneidstempelhalter (21) beziehungsweise dem Kolben (26) verringert. Der dadurch entstehende Überdruck wird über die Druckleitung (31) zur Druckkammer (15) zwischen der Matrize (4) und dem Stauchstempel (14) geführt, was die Quetschverformung (wie in Fig. (6) gezeigt) bedingt.

Zu diesem Zweck ist im Schneidstempelhalter (21) ein Kolben (26) mit einer besonderen Funktion verschiebbar geführt. Der Kolben (26) besitzt eine Anschlagstange (27), ist durch eine Spannfeder (28) belastet und dient dazu, das Druckmedium bei entlastetem Zustand immer unter einer bestimmten Spannung zu halten, Leckverluste auszugleichen und das Eindringen von atmosphärischer Luft zu verhindern. Die Verkleinerung des Druckraumes (30) (bzw. 41, 42 in Fig. (7)) durch die beschriebene Relativbewegung der Kolbenstange (22) gegenüber dem Schneidstempelhalter (21) bewirkt zuerst, daß sich der Kolben (26) gegen die Spannfeder (28) bewegt, die Anschlagstange (27) auf dem Boden des Hohlraumes (29) auftrifft und den Kolben (26) fest abstützt. Jetzt erst kann der erforderliche Überdruck für die geschilderte Quetschverformung aufgebaut werden. Die Entlüftungsbohrung (38) sorgt dafür, daß sich auf der Rückseite des Kolbens (26) im Hohlraum (29) kein Luftpolster aufbauen kann.

Beim Quetschvorgang wirken also Kräfte gegeneinander, die auch die Werkstücke (1, 2) eingespannt halten. Dabei ist wichtig, daß die Summe der auf den Schneidstempelhalter wirkenden Kräfte, nämlich die Kraft der Feder (25) und die im Druckraum (30, 41, 42) wirkende hydraulische Kraft, gleich oder größer als die auf den unteren Stauchstempel (14) wirkende Kraft sind, um ein Zurückweichen des Schneidstempelhalters (21) während der Quetschverformung zu vermeiden.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. (4) bis (6) ist gezeigt, daß die Druckleitung (31) an den vertikalbeweglichen Bereich der Kolbenstange (22) angeschlossen ist.

Die Fig. (7) und (8) zeigen, daß die Druckleitung (31) auch an eine ortsfeste Anordnung angeschlossen werden kann. In diesem Falle ist der Zylinder (24) mit einem Zylinderansatz (32) versehen, der den Schneidstempelhalter (21) beweglich führt. Die Druckleitung (31) ist an diesen Zylinderansatz (32) angeschlossen. Die Druckänderung rührt davon her, daß der Schneidstempelhalter (21) mit seinem zylindrischen Ende (39) und mit einem Absatz (33) gegen die Kolbenstange (22) axial bewegbar ist und damit eine Volumen- bzw. Druckänderung im Hohlraum (41, 42) herbeiführt.

Die Bohrung (40) sorgt für einen Ausgleich zwischen dem inneren Druckraum (41) und dem äußeren Druckraum (42). Die Entlüftungsbohrung (43) entlüftet den Hohlraum (29).

Dieses Ausführungsbeispiel der Fig. (7) und (8) zeigt überdies, daß zur Bewegung des Kolbens (23) pneumatische Energie eingesetzt werden kann, wohingegen die Druckräume (41, 42) hydraulisch gefüllt sind. Um eine Vermischung dieser Druckmedien zu vermeiden, sind in üblicher Weise Abscheidungsbohrungen (34) und ein Sammelraum (44) in der Führung der Kolbenstange (22) gegenüber dem Zylinder (24) vorgesehen.

Die Fig. (9) zeigt überdies, daß man anstelle der Anordnung gemäß Fig. (4) bis (6) eine spezielle Drucksteuerung vorsehen kann, ohne von der Bewegung der Kolbenstange (22) bzw. des Schneidstempelhalters (21) abhängig zu sein. Zu diesem Zweck sind voneinander unabhängige Druckleitungen (35, 36) vorgesehen, von denen die eine Druckleitung (35) die Distanzbewegung der Matrize (4) von den Werkstücken (1, 2) und die andere Druckleitung (36) die Quetschverformung des Fügebereichs (6) herbeiführen. Bei dieser Anordnung kann die Kolbenstange (22) auch die Funktion des Schneidstempelhalters (21) übernehmen. Durch Wegfall des zusätzlichen Schneidstempelhalters (21) vermindert sich dementsprechend der konstruktive Aufwand.

Claims (15)

1. Durchsetzfügeverfahren von aneinanderliegenden, flächenhaften Werkstücken, insbesondere Blechteilen, bei dem der einzelne Fügebereich mittels Stempel und Matrize zunächst eingestanzt und die dabei gebildeten Stege oder Lappen unter Beibehaltung von Verbindungen mit den flächenhaften Werkstücken bis hinter die bezüglich der Verbindung innenliegende Werkstückoberfläche verschoben werden, wonach der innenliegende Steg oder Lappen des Fügebereiches in entgegengesetzter Richtung zur Verschieberichtung der Stege oder Lappen beim Stanzen gebreitet wird, indem durch Zurückziehen der Matrize nur der außenliegende Steg oder Lappen umfaßt und gegen den ortsfest abgestützten, innenliegenden Steg oder Lappen gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke während des gesamten Fügevorganges in einer den Fügebereich umgebenden Zone lagestabil festgespannt werden, die Verschieberichtung der Stege oder Lappen beim Stanzen in Richtung zur Rückseite der Werkstücke verläuft und das Freigeben des innenliegenden Steges gleichzeitig mit dem Stauchen erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem auf die eine Seite der miteinander zu verbindenden Werkstücke einwirkenden Schneidstempel und aus einer an die andere Seite der Werkstücke angreifenden, rückversetzbaren Schneidmatrize, in der ein gegen den Schneidstempel wirkender Stauchstempel beweglich geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite (12) der miteinander zu verbindenden Werkstücke (1, 2) an einem ortsfest abgestützten Matrizenhalter (17) aufliegt, in dem die bündig zur Rückseite (12) sich anschließende Schneidmatrize (4) mit einer dem Volumen des zu bildenden Fügebereiches (6) entsprechenden Aussparung (5) steuerbar abgestützt und axial ausweichend beweglich geführt ist, und daß in der Schneidmatrize (4) der gegen den Fügebereich (6) bewegbare Stauchstempel (14) geführt sowie eine Druckkammer (15) zur Erzeugung der Verformungskräfte angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (15) von einem Druckraum (30) gespeist ist, der zwischen dem Schneidstempel (3, 21) und einer den Schneidstempel (3, 21) führenden Kolbenanordnung (22, 23) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausweichung der rückversetzbaren Schneidmatrize (4) geringfügig von der Wanddicke des dem Stanzloch (7) zugewandten Steges bzw. Lappens (8) abweichend dimensioniert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einander folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schneiden und Abbiegen der Stege bzw. Lappen (8, 9) ein pneumatischer Huberzeuger (23, 24) und für das Breiten des innenliegenden Steges bzw. Lappens (8) ein hydraulischer Huberzeuger (14, 15) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einander folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Anschlagflächen der Schneidmatrize (4) und des Stauchstempels (14) Dichtungsringe (18) mit Rückstellkräfte erzeugenden Eigenschaften angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einander folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidmatrize (4) über eine Feder (16) abgestützt ist, deren Federkraft etwas größer als die entgegenwirkende Verformungskraft des Schneidstempels (3) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß am Matrizenhalter (17) ein den Ausweichweg der Schneidmatrize (4) begrenzender Anschlag (19) einstellbar angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halter (21) des Schneidstempels (3) teleskopartig und federnd vorgespannt in einem Hubelement, z. B. einer Kobenstange (22), geführt ist und mit dem Hubelement (22) einen Druckraum (30) bildet, der mit der zwischen der Schneidmatrize (4) und dem Stauchstempel (14) befindlichen Druckkammer (15) in Verbindung steht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hubelement (22) und dem Schneidstempelhalter (21) ein Kraft-Übertragungsglied, z. B. Feder (25), angeordnet ist, das beim Schneiden und Verschieben des Fügebereiches (6) während einer fortgesetzten Hubbewegung des Hubelementes (22) kraftübertragend auf den Schneidstempelhalter (21) wirkt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft der Feder (25) größer als die Schneid- und Verschiebekraft zur Bildung des Fügebereiches (6) ist und daß die Feder (25) im Druckraum (30, 41) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch (9) oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der auf den Schneidstempelhalter (21) einwirkenden, hydraulischen bzw. Federkräfte gleich oder größer als die auf den Stauchstempel (14) wirkende Kraft ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (30) aus einem inneren Druckraum (41) zwischen dem Schneidstempelhalter (21) und dem diesen führenden Hubelement (22) einerseits und aus einem äußeren Druckraum (42) durch einen diese Teile (21, 22) mit Spiel umgreifenden, ortsfesten Zylinderansatz (32) gebildet und die Druckräume (41, 42) durch mindestens eine Bohrung (40) miteinander verbunden sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem an den Druckraum (30, 41) sich in Richtung zum Schneidstempel (3) anschließenden Hohlraum (29) ein federbelasteter Kolben (26) mit einer Anschlagstange (27) geführt ist, dessen Feder (28) im unbelasteten Zustand den Kolben (26) ausgleichend gegen das im Druckraum (30, 41, 42) befindliche Druckmedium anstellt und im Falle der Druckerhöhung im Druckraum (30, 41, 42) nachgibt, so daß der Kolben (26) mit seiner Anschlagstange (27) zur Anlage an einer Fläche des Schneidstempelhalters (21) kommt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidmatrize (4) und der Stauchstempel (14) unabhängig von der Bewegung des Schneidstempels (3) mit Hilfe einer eigenen, an besondere Druckquellen angeschlossene Steuerung bewegbar sind.