DE3835566C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Befestigen eines Hohlkörpers an einem Blech od. dgl. sowie Matrizeneinheit zur Anwendung mit der Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines mit einem Nietteil versehenen Hohlkörpers, insbesondere einer Mutter an einer Tafel oder an einem Blechteil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens und eine Matrizeneinheit zur Anwendung mit der Vorrichtung.

Zum Hintergrund der vorliegenden Erfindung wird auf das gat­ tungsbildende deutsche Patent DE 34 46 978 C2 sowie auf die weite­ ren deutsche Patente DE 30 03 908 C2 und DE 34 47 006 C2 verwiesen, die sich mit Befestigungsvorrichtungen und Verfahren für die An­ bringung von Verbindungselementen, insbesondere Hohlkörpern wie Muttern, an einem Blech befassen, wobei das Blech ge­ stanzt und der Hohlkörper in einem kontinuierlichen Arbeits­ gang am Blech befestigt wird.

Zum Stand der Technik gehören auch selbststanzende Hohlkör­ per, einschließlich Muttern, die ebenfalls gleichzeitig ver­ nietet werden, um die Mutter in der gestanzten Tafel- bzw. Blechöffnung zu halten, wozu auf die US-Patent 3 299 500 und 3 314 138 verwiesen wird. Selbstnietende Muttern sind bei­ spielsweise auch in den US-Patenten 3 938 239 und 4 018 257 beschrieben, die jedoch in einem zweistufigen Verfahren an der Tafel angebracht werden, da das Blech vorgestanzt bzw. vorgelocht werden muß. Die dazu notwendigen Verfahren erfor­ dern sehr genaues Zentrieren der Muttern relativ zur vorge­ stanzten Öffnung, was beispielsweise mit einem federbelaste­ ten Stift geschieht, auf dem die Mutter vor ihrem Anbringen zentriert wird.

Der Vollständigkeit halber soll auch noch auf die US-PS 2 701 018 hingewiesen werden, die aber nicht das Ver­ nieten eines Hohlkörpers in einem Stanzloch sondern die Aus­ bildung eines rohrförmigen Kragens in einem Blechteil durch Stanzen betrifft, wobei ein Gewinde anschließend im Stanz­ loch ausgebildet wird. Auch wenn in der US-PS 2 701 018 ein Stempel zur Ausbildung des Rohrkragens verwendet wird, wird hier, wie auch in der DE 34 46 978 C2 das Blechteil während des Stanzens unmittelbar um das Stanzloch herum von einer Matrize abgestutzt. Der Stempel der US-PS 2 701 018 weist eine zylinderförmige Spitze auf, die über ein gerundete Ring­ schulter in einen zylindrischen Abschnitt größeren Durchmes­ sers übergeht. Nach dem Herausstanzen eines Butzens durch die zylinderförmige Spitze und das Zurückweichen eines inne­ ren Teils der Matrize die beim Stanzvorgang das Blechteil abstutzt, wird mittels des zylindrischen Abschnittes größe­ ren Durchmessers die Stanzöffnung aufgeweitet und der Rohr­ kragen gebildet.

Sämtliche bekannten Verfahren und Vorrichtungen besitzen unter anderem den Nachteil, daß es im Zusammenhang mit dem Ausstanzen und Entfernen der Butzen zu erheblichen Störungen im Ablauf kommen kann, da gelegentlich nicht völlig gleich­ mäßig gestanzte Butzen auftreten, die, insbesondere sofern sie als Butzenreste oder Butzenteile auftreten, vorzugsweise im Matrizenbereich zu Störungen führen, ganz davon abgese­ hen, daß auch normal ausgestanzte Butzen zu Verklemmungen Anlaß geben können. Darüber hinaus ist es bei den bekannten Verfahren häufig nicht ohne zusätzliche Maßnahmen möglich, den Hohlkörper mit seiner Stirnfläche fluchtend mit dem Ta­ felmaterial anzubringen. Auch das Ausrichten der Hohlkörper vor ihrem Anbringen ist häufig nicht zuverlässig möglich. Die erwähnten Störungen führen insbesondere bei Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art in der Massen­ produktion zu außerordentlich kostspieligen Reparaturen und Ausfällen durch zeitaufwendige Unterbrechungen. Da diesen Maschinen meist eine Förderbandfertigung größten Umfangs, wie beispielsweise Automobil-Fertigungsbänder, nachgeordnet sind, potenzieren sich die Folgen derartiger Störungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art sowie eine Matrizeneinheit zur Anwendung mit der Vorrichtung zu schaf­ fen, welches bzw. welche die Betriebsstörungen durch nicht gleichmäßig gestanzte Butzen vermeidet, in einem einzigen kontinuierlichen Arbeitsgang den Butzen sauber und problem­ los aus der Matrize herausbekommt und ein selbsttätiges Aus­ richten der Hohlkörper relativ zu der durch Ausstanzen des Butzens später erzeugten Tafelöffnung sicherstellt, wobei vorzugsweise bei gleichzeitig gesteigerter Knickfestigkeit im Bedarfsfall ein fluchtendes Anbringen des Hohlkörpers ohne Schwierigkeiten zu erreichen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden verfahrensmäßig die Merkmale des Anspruches 1 und vorrichtungsmäßig die des Anspruches 9 vorgesehen, wobei die erfindungsgemäße Matrizeneinheit zur Anwendung mit der Vorrichtung aus dem Anspruch 12 hervorgeht.

Die Lösung der Aufgabe basiert auf dem überraschend einfa­ chen Gedanken, den Butzen frei vom Tafelmaterial zu trennen, d. h. im Stanzbereich keine Unterstützung des Tafelmaterials vorzusehen, vielmehr dieses außer der Auflage auf dem Matri­ zenrand dem Stanzwerkzeug direkt und in dessen Schneidbe­ reich keine Gegenkraft entgegenzusetzen, bis zu einem Punkt, an dem der Stanzvorgang bereits beendet, d. h. der Butzen vom Tafelmaterial getrennt ist. Konkret wird das Verfahren so durchgeführt, daß aus einem nicht abgestützten Tafelbereich ein Butzen ausgestanzt und die dadurch gebildete Tafelöff­ nung erweitert wird, wobei bei gleichzeitiger Verformung der Randbereiche der Tafelöffnung bis zu einem rohrförmigen Kra­ gen das Eintreiben des Nietteils des Hohlkörpers dann er­ folgt, der schließlich endseitig in einen U- oder hakenförmi­ gen, umlaufenden Kanal verformt wird, in den der Rand der Öffnung unter Verhakung gedrückt wird.

Mit den Maßnahmen nach der Erfindung wird somit ein konti­ nuierliches, zeitsparendes Verfahren geschaffen, das den Stanzvorgang praktisch sich selbst kontrollierend und damit auch möglichst klemmgefahrfrei durchführen läßt, ohne daß dabei unkontrollierte Bewegungen oder Verformungen stattfin­ den. Insbesondere werden durch das ununterstützte Stanzen die gelegentlich aufgetretenen nicht kreisförmigen, insbeson­ dere halbkreisförmigen, in der Matrize hängenbleibenden Butzen vermieden. Die freie, d. h. nicht unterstützte Tafel­ verformung hat den weiteren Vorteil, daß sich in dem dadurch gebildeten Kegel noch vor dem Stanzen die einzelnen Teile, insbesondere die Mutter, relativ zur späteren Tafelöffnungen äußerst genau selbsttätig ausrichten. Bei Ausstanzen eines relativ kleinen Butzens ist das fluchtende Anbringen einer Mutter ohne Zusatz-Richtarbeiten in einem Zuge möglich. Schließlich trägt der im Endzustand zu einem Kra­ gen verformte Kegelbereich zu einer Erhöhung sowohl der Knickfestigkeit als auch des Widerstandes gegen ein Heraus­ ziehen der Mutter bei. Diese Vorteile machen sich besonders günstig in der Massenproduktion im Zusammenhang mit Blech­ verformungen, wie beispielsweise der Automobilindustrie, bemerkbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben. Daraus ergeben sich im Zusammen­ hang mit der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung weitere Vorteile, wobei der erfindungsgemäße Vorschlag für eine Matrize zusätzlich das beim Stand der Technik bestehende Problem löst, die außerordentlich teuren Matrizen bzw. Ma­ trizenteile relativ häufig ersetzen zu müssen, ganz davon abgesehen, daß zusätzlich zu dem Matrizenpreis, wie vorste­ hend bereits erwähnt, die Ausfallzeiten ökonomisch ins Ge­ wicht fallen. Mit der Erfindung wird eine zweiteilige Ma­ trize vorgeschlagen, bei der der teuerste Teil wesentlich weniger ersetzt werden muß als der wesentlich billigere Teil, nämlich der Teleskop-Einsatz, der das Hauptverschleiß­ teil bzw. die Hauptverschleißflächen der Matrize darstellt, da an seiner Außenwandung der Großteil der Verformungsvor­ gänge reibungs- und druckmäßig abgewickelt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an­ hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung in zum Anbringen eines Hohlkörpers, insbesondere einer Mutter, eingenommener Stellung;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung derselben Vorrichtung während des Anbringens;

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung, teilweise geschnit­ ten, einer im unteren Teil der Fig. 1 darge­ stellten Matrizeneinheit;

Fig. 4 einen Ausschnitt, teilweise geschnitten, aus Fig. 2 (unterer Teil);

Fig. 5 eine Vergrößerung eines Teils der Fig. 4;

Fig. 6 bis 13 die Schrittfolgen des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens, in Seitenansicht teilweise geschnitten, wobei mittels der in den Fig. 1 und 2 dargestell­ ten Vorrichtung eine mit Innengewinde versehene Mutter an einer Tafel befestigt wird; und

Fig. 14 die nach Durchlauf der Verfahrensstufen gemäß den Fig. 6 bis 13 an der Tafel befestigte Mutter, in teilweise geschnittener Seitenansicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anbringen eines Hohlkör­ pers sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich besonders, selbstverständlich nicht ausschließlich, für das Arbeiten mit Stanz- oder Gesenkpressen, wie sie in der blechverarbeitenden Industrie, beispielsweise im Automobil­ bau oder im Werkzeugbau verwendet werden. Wenn hier von "Hohlkörpern" oder "Muttern" gesprochen wird, so sind damit sämtliche gleichartigen Elemente, insbesondere Verbindungs­ elemente gemeint, die eine durchgehende Bohrung mit oder ohne Gewinde aufweisen, die vorzugsweise koaxial zur Öff­ nung eines einstückig mit dem Verbindungselement bzw. des­ sen Kopf verbundenen Stanz- und/oder Nietteils verläuft; dieser Ausdruck umfaßt somit unter anderem auch selbstnie­ tende Muttern, Nieten, Lager, Wellenlager u. dgl. . Der Ein­ fachheit halber wird nachfolgend im wesentlichen nur noch von "Muttern" gesprochen und werden insbesondere die Aus­ führungsformen anhand einer mit Innengewinde versehenen Mutter erläutert.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind besonders auch geeignet für Massenproduk­ tion, bei der eine Mutter oder eine Vielzahl von Muttern mit jedem Hub der Presse in kontinuierlicher Weise an einem Blech oder einer Platte angebracht werden. Wie bereits ausgeführt, haben sich beim Anbringen von Muttern nach den in den eingangs erwähnten Druckschriften erläuterten Ver­ fahren bei der Massenproduktion Probleme ergeben. Diese Probleme resultieren insbesondere aus der Anforderung nach engen Toleranzen und sehr genauer Ausrichtung des rohrför­ migen Mantels der Mutter zur Matrize, die als Gegenwerkzeug auch beim Stanzen eines Lochs in die Tafel mitwirkt. Bei der Massenproduktion bzw. Serienherstellung, in der enge Toleranzen schwierig einzuhalten sind, ergeben sich zu­ weilen halbkreisförmige Butzen zusätzlich bzw. anstelle der gewünschten kreisförmigen Butzen, wodurch die Befestigungs­ vorrichtung, nachfolgend durchweg als "Stanzkopf" oder "Stanz- und Nietkopf" bezeichnet, blockiert oder be­ schädigt oder gar zerstört wird. Darüber hinaus war bisher kein wirtschaftliches Verfahren zum Entfernen des Butzens bekannt bzw. möglich.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung ist es insbesondere, gleichwohl nicht ausschließlich, möglich, die Mutter in einem Blech bzw. einer Tafel bündig anzubringen, wobei der Mutternkörper bzw. -kopf in die Tafel bzw. das Blech bündig mit dem um­ gebenden Tafel- bzw. Blechmaterial getrieben wird. Wenn das Befestigungselement eine Mutter mit Innengewinde ist, kann diese dann dazu benutzt werden, das betreffende Blech an einem passenden Blech bzw. einer passenden Tafel oder der­ gleichen Bauelement zu befestigen, wodurch das sonst er­ forderliche Prägen oder Treiben entfällt. Die Muttern- und Blech- bzw. Tafel-Verbindung ist besonders widerstandsfähig gegen schräge oder senkrechte Scherkräfte bei einem Blech- oder Tafelverbund sowie auch gegenüber Zug- oder Druck­ kräften, und zwar sowohl in als auch entgegen der Richtung des Einbringens; dies liegt insbesondere an der Stärke bzw. dem Widerstand, der sich durch die während des erfindungsge­ mäßen Verfahrens rohr- oder napfförmig, kragenartig verform­ ten Blech- bzw. Tafelbereiche um die Mutter herum ergibt in Kombination mit dem U- oder hakenförmigen, aus dem rohr­ förmigen Mantel der Mutter geformten Kanal.

Obwohl die Mutter an verschiedensten Platten oder Blechen angebracht werden kann, ist das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung besonders ge­ eignet zum Anbringen von Muttern u. dgl. an zu verformenden Metalltafeln, wie sie in der Automobil- und Werkzeugin­ dustrie insbesondere für Konstruktionselemente verwendet werden. Beispielsweise kann die Mutter an relativ dünnen Blechen mit einer Dicke von ungefähr 0,5 mm ebenso wie an relativ dicken Blechen mit einer Dicke von ungefähr 2,5 mm und mehr angebracht werden. Die Abmessungen der Mutter hängen natürlich von dem gewünschten Gewindedurchmesser, der Dicke des Blechs und der besonderen Anwendung ab. Eine Mutter, wie beispielsweise eine selbstnietende Mutter, kann aus mittleren Kohlenstoffstählen hergestellt werden und an einer vielfältigen Art von Metallblechen, einschließlich solcher aus niedrig- und mittellegierten Kohlenstoffstählen angebracht werden. In diesem Zusammenhang wird auch auf die eingangs zitierten Druckschriften Bezug genommen, in denen weitere Einzelheiten hinsichtlich verschiedener Anbring­ möglichkeiten und -vorrichtungen offenbart werden, die mit der Erfindung weiterentwickelt wurden, insbesondere für bestimmte, nachfolgend angegebene Anwendungen.

In den Fig. 1 und 2 wird ein Ausführungsbeispiel einer Be­ festigungsvorrichtung dargestellt, die aus einem Stanzkopf 20 und einer Matrizeneinheit 22 (in der Fachsprache "Zsb- Matrize" genannt) besteht. Der Stanzkopf 20 kann an einer oberen Werkzeugplatte 24 einer Stanz- oder Gesenkpresse und die Matrizeneinheit 22 an einer unteren Werkzeugplatte 26 befestigt sein. Selbstverständlich sind in diesem Zusammen­ hang "obere" und "untere" relative Ausdrücke, mit denen für den vorliegenden Fall unterstellt wird, daß die Muttern während eines nach unten gerichteten Hubes der Presse an­ gebracht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch keinesfalls auf ein System beschränkt, bei dem die selbst­ befestigenden Elemente in einem nach unten gerichteten Arbeitsgang angebracht werden. Die Matrizeneinheit kann beispielsweise an der oberen Werkzeugplatte und der Stanz­ kopf an der unteren Werkzeugplatte befestigt werden, um die selbstbefestigenden Elemente in einem von unten nach oben gerichteten Arbeitsgang anzubringen. Das dargestellte Aus­ führungsbeispiel der Befestigungsvorrichtung ist insbeson­ dere zum Anbringen selbstnietender Muttern mit Pressen geeignet, wie sie in der Automobil- und Werkzeugindustrie zum Herstellen von in bestimmter Weise geformten Platten oder Blechen verwendet werden, jedoch keineswegs auf solche Verwendung beschränkt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stanzkopf 20 mit nicht dargestellten Schrauben oder Bolzen an der oberen Werkzeugplatte 24 befestigt und eine gehärtete Kopfplatte 28 als tragendes Element vorgesehen. Der Stanzkopf ist an der Kopfplatte 28 mit mehreren Schrauben 30 befestigt; Paßstifte 32 können benutzt werden, um den Stanzkopf und die Kopfplatte an der oberen Werkzeugplatte genau auszu­ richten. Zur Kopfbaueinheit gehören als konstruktive Ele­ mente weiterhin das Führungsgehäuse 34, das mittels Schrauben 30 an der Kopfplatte befestigt ist, die Stößel­ kopfhalterung 36 und die Stößelkopfstirnplatte 38 mit einer Öffnung 39 als Durchgang für die anzubringenden Muttern. Die Stößelkopfstirnplatte 38 kann an der Stößelkopfhalte­ rung 36 durch nicht dargestellte Schrauben oder andere ge­ eignete Mittel befestigt werden.

Wie sich aus einem Vergleich der Fig. 1 und 2 ergibt, bewe­ gen sich die Stößelkopfhalterung 36 und die Stößelkopfstirn­ platte 38 relativ zum Führungsgehäuse 34 während des Be­ triebs der Befestigungsvorrichtung. Diese Relativbewegung wird durch eine zylindrische Führungssäule 40 gelenkt, die eine außermittige Bohrung 42 besitzt. Die Führungssäule 40 ist mittels einer Hauptschraube 44 an der Stößelkopf­ halterung 36 befestigt, während eine Schraubenfeder 46 von der Bohrung 42 aufgenommen wird. Der obere Teil der Schrau­ benfeder 46 ragt durch eine Durchgangsbohrung 48 in der Kopfplatte 28 sowie eine abgesetzte Sackbohrung 50 in der oberen Werkzeugplatte 24 und wird mit ihrem oberen Ende von einer Führungsbohrung 52 in der oberen Werkzeugplatte auf­ genommen. Die starke Schraubenfeder 46 drückt somit die Stößelkopfhalterung 36 vom Führungsgehäuse 34 weg in die in Fig. 1 gezeigte "geöffnete" Position. Die Stößelkopfhal­ terung 36 wird am Führungsgehäuse 34 mittels eines Halte­ stifts 54 gehalten, der in einer Bohrung 56 des Führungs­ gehäuses 34 liegt und nach innen ragt, so daß er in "Öffnungs"-Position an einer Langlochschulter 58 der Füh­ rungssäule 40 anzuliegen kommt. Das nach innen ragende Ende des Haltestifts 54 wird von einem in der Außenfläche der Führungssäule 40 vorgesehenen Langloch 60 aufgenommen, so daß die Relativbewegung der einzelnen Teile dieser Einheit geführt und begrenzt werden. Eine Sicherungsfeder 62, die am Führungsgehäuse 34 mittels einer Schraube 64 befestigt ist, verhindert ein unbeabsichtigtes Entfernen oder Lösen des Gehäuse-Haltestifts 54. Eine Schraube 66 zusammen mit einer ausrichtenden Paßbüchse 66a sorgen für genaue Aus­ richtung der Führungssäule auf der Stößelkopfhalterung.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gehört zur Stößel­ kopfhalterung 36 eine Führungsbüchse 68, beispielsweise aus Bronze, die von einer Bohrung 70 im Führungsgehäuse auf­ genommen werden kann, wobei ein Anschlagring 72 die Buchse 68 hält und die Aufwärtsbewegung der Stößelkopfhalterung 36 begrenzt.

Zu den Betriebselementen des Stanzkopfes 20 gehören ein Stempel 74 und ein Stößel 76. Der Stempel 74 besitzt ein oberes Teil 77, das mittels einer Schraube 78 an der Kopf­ platte 28 befestigt ist. Der Stempel 74 ist somit relativ zum Führungsgehäuse 34 fixiert. Der Stempel 74 besitzt au­ ßerdem ein unteres Teil 80, das mit dem oberen Teil durch einen Gewindeansatz 82 des oberen Teils 77 verbunden ist. Wie nachstehend im einzelnen noch beschrieben werden wird, besitzt der Stempel 74 an seinem freien Ende einen Schneid­ ansatz 86.

Der Stößel 76 kann ebenfalls aus zwei Teilen gebildet wer­ den, nämlich einem oberen Teil 88 mit einem Kolben 90 und einem unteren Teil 92 mit einer aktiven Druckfläche 94 am freien Ende. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird das obere Teil 88 des Stößels 76 mit dem unteren Teil 92 über eine herkömmliche Schraubverbindung verbunden. Wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergibt, ist der Schneidansatz 86 des Stempels 74 Verschleiß ausgesetzt und muß daher regelmäßig ersetzt werden. Dies kann in einfacher Weise bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch ge­ schehen, daß zunächst das untere Teil 92 des Stößels 76 durch Abschrauben entfernt wird, so daß das untere Teil 80 des Stempels 74 zugänglich wird. Das untere Teil 80 des Stempels kann dann ebenfalls durch Abschrauben vom oberen Teil 77 entfernt und ersetzt werden.

Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, besitzt der Stößel 76 eine axiale Formbohrung 98 und ist teleskopisch auf dem Stempel 74 geführt. Außerdem ist der Kolben 90 des Stößels 76 frei, um sich in einer Zylinderbohrung 97 im Führungsge­ häuse 34 hin und her zu bewegen. Somit kann - wie nachfol­ gend noch im einzelnen beschrieben werden wird - der Stößel 76 relativ zum Führungsgehäuse 34 bewegt werden, wenn die Stößelkopfhalterung 36 relativ zum Führungsgehäuse 34 "ge­ schlossen" wird, wie dies die gestrichelte Darstellung ge­ mäß 90A in Fig. 1 zeigt. Bei oberer Anlage des Kolbens 90 ragt der Schneidansatz 86 nach unten so weit vor, daß er ein anzubringendes Befestigungselement zur Matrizeneinheit 22 hin zumindest geringfügig überragt. Ein pneumatisches Fitting 100 ist an der Kopfplatte 28 befestigt und steht über eine Verbindungsbohrung 102 mit der Zylinderbohrung 97 in Verbindung. Das Fitting 100 ist an einer werkseitigen Druckluftleitung 104 angeschlossen, so daß in der Bohrung 97 ein gewünschter Druck gleichbleibend aufrechterhalten wird. Sobald der Kolben 90 über einen verdickten Führungs­ ansatz 106 des Stempels 74 sich hinaus bewegt, wird Luft durch die koaxiale Bohrung 98 im Stößel 76 in eine Quer­ bohrung 108 am unteren Ende des Stempels 74 geleitet, so daß periodisch Luft durch eine koaxiale Bohrung 110 durch den Schneidansatz 86 des Stempels strömt, um einen aus dem Blech bzw, der Tafel gestanzten Butzen zu entfernen, wie nachfolgend noch beschrieben werden wird. Äußere und innere O-Ring-Dichtungen 112 bzw. 114 sind am Kolben 90 vorgesehen.

Wie erwähnt, eignet sich der Stanzkopf 20 besonders gut zum Anbringen selbststanzender und/oder -nietender Verbindungs­ elemente 116, die durch eine Zuführung 118 in die Stö­ ßelkopfhalterung 36 gelangen. Die Verbindungselemente 116 werden durch einen Zuführschlauch in die Zuführung 118 ge­ fördert. Der Schlauch 120 ist an der Stößelkopfhalterung 36 und der Stößelkopfstirnplatte 38 in der in den eingangs erwähnten Schriften beschriebenen Weise mittels einer Schlauchhalteplatte 122 befestigt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gehört zum Stanzkopf 20 weiterhin ein konventioneller Näherungsschalter 124, der über eine Halteplatte 126 am Stanzkopf befestigt und mittels eines Kontaktkabels 128 mit der Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden ist. Der Sensor 124 überwacht, ob sich ein selbststanzendes und/oder -nietendes Verbindungselement 116 in der für sein Anbringen erforder­ lichen Position gemäß Fig. 1 befindet. Sofern das Ver­ bindungselement nicht in der Bereitstellung ist, führt die Presse keinen Hub durch, um "Doppelschläge" zu vermeiden.

Die Fig. 1, 3 und 5 zeigen am besten die Matrizeneinheit 22. Zur Matrizeneinheit gehören ein Matrizenmantel 130 mit einer becherförmigen Ausnehmung 132 und ein zentrischer Matrizeneinsatz 134. Der Matrizeneinsatz 134 wird von einer zentrischen oder axialen Stufenbohrung 136 im Matrizen­ mantel 130 aufgenommen; der Matrizeneinsatz 134 und die Bohrung 136 besitzen aufeinander abgestimmte, konische Oberflächen 138, 139 (s. Fig. 3), die die Aufwärtsbewegung des Matrizeneinsatzes begrenzen. Der Matrizeneinsatz steht unter nach oben gerichteter Vorspannung durch Spiralfedern 140, von denen jede mit einem Pilzstift 142 nachgiebig gegen eine radiale Schulter 144 des Matrizeneinsatzes 134 drückt. Die Schulter 144 begrenzt auch die nach unten gerichtete Bewegung des Matrizeneinsatzes. Wenn der Ma­ trizeneinsatz während des Anbringens eines Verbindungsele­ ments nach unten gedrückt wird, trifft die Schulter 144 auf einen Ring 146, der mittels Schrauben 148 am Matrizenmantel 130 befestigt ist. Der Matrizenmantel 130 seinerseits ist in einer Ausnehmung 150 einer Matrizenhalterung 149 mittels eines Sicherungseinsatzes 152 und einer Schraube 154 sicher befestigt. Die Matrizenhalterung ist mittels nicht darge­ stellter Schrauben an der unteren Werkzeugplatte 26 be­ festigt. Wie nachstehend noch näher erläutert werden wird, besitzt der Matrizeneinsatz 134 eine axiale Freibohrung 156, die die Butzen aufnimmt, während die untere Werkzeug­ platte mit einer koaxial ausgerichteten Freibohrung 158 versehen ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die untere Werkzeugplatte einen Stufenring 160 mit einer koaxial zu den Bohrungen 156 und 158 ausgerichteten Bohrung 162 auf.

Nachfolgend wird auf die Fig. 3 bis 5 Bezug genommen, die Einzelheiten des bevorzugten Ausführungsbeispiels der er­ findungsgemäßen Matrizeneinheit zeigen. Die Muttern 116 bestehen aus einem Mutternkopf 164 mit einer Stirnfläche 168, auf die die flache, aktive Druckfläche 94 des Stößels 76 einwirkt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Druckfläche 94 des Stößels auch in anderer Weise geformt sein kann, um mit der Stirnfläche 168 eines anzubringenden Verbindungs­ elements zusammenzuwirken. Der Mutternkopf 164 weist eine axiale Bohrung 170 auf, die im dargestellten Ausführungs­ beispiel mit Innengewinde versehen ist, so daß das darge­ stellte Verbindungselement als Mutter-Befestigungselement dient, wenn es an einem Blech oder einer Tafel angebracht wird. Die Mutter weist außerdem einen ringförmigen Nietab­ schnitt bzw. rohrförmigen Mantel 172 auf, der vorzugsweise einstückig mit dem Mutternkopf verbunden und koaxial zur Bohrung 170 ausgerichtet ist. Das freie Ende des Mantels 172 besitzt vorzugsweise eine gebogene, nach außen weisende Stoß- und Ziehkante 174 (am besten in Fig. 5 zu sehen) sowie eine konisch angefaste Fläche 176, die die Stoß- und Zieh­ kante 174 mit der Innenwandung 178 des Mantels 172 ver­ bindet. Der Durchmesser der Außenwandung 180 des Mantels ist vorzugsweise geringer als der Durchmesser der Außen­ wandung 182 des Mutternkopfes 164, so daß eine gerundete Prägekante 184 am Mutternkopf gebildet wird, die in der nachfolgend beschriebenen Weise in das Blech bzw. die Tafel getrieben wird.

Wie am besten aus Fig. 5 hervorgeht, ist der Schneidansatz 86 des unteren Teils 80 des Stempels 74 vorzugsweise zylin­ drisch ausgebildet mit einer flachen Stempelschneidfläche 186. Der zylindrische Schneidansatz 86 ist einstückig mit dem unteren Teil 80 des Stempels 74 über eine glatte, kon­ vex gebogene Ziehkante 188 verbunden. Die obere Oberfläche des Matrizeneinsatzes 134 weist eine konkav gebogene Roll­ fläche 190 auf, die mit Abstand vom freien Ende angeordnet ist. Das freie Ende des Matrizeneinsatzes besitzt eine nach unten sich konisch erweiternde äußere Gleitfläche 192, eine abgerundete Endkante 194 und eine zur Freibohrung 156 hin sich verengende Anfasung 196.

Der Matrizenmantel 130 besitzt eine Matrizenauflage 200, die die becherförmige Ausnehmung 132 umgibt. Die äußere Wand der Matrizenausnehmung besitzt eine konische Form­ schräge 202, die über einen Biegeradius 204 in die Matri­ zenauflage 200 übergeht. Beim dargestellten Ausführungs­ beispiel ist die den unteren Bereich der Außenfläche der Matrizenausnehmung 132 bildende Rollfläche 206 des Ma­ trizenmantels konkav und umfaßt einen im wesentlichen koni­ schen oberen Teil 208 und einen im Querschnitt halbkreis­ förmigen unteren Teil 210, der mit der konkaven Rollfläche 190 des Matrizeneinsatzes während radialer Verformung des Mantels oder Nietabschnitts 172 des selbstnietenden Verbin­ dungselements 116 zusammenpaßt und zusammenwirkt, was im einzelnen weiter unten noch beschrieben werden wird.

Weitere Einzelheiten des dargestellten Ausführungsbeispiels der Matrizeneinheit sind in Fig. 3 dargestellt. Danach besitzt der Matrizeneinsatz 134 ein rohrförmiges Endstück 212, das passend von einer zylindrischen Führungsbohrung 214 der Fußplatte 146 aufgenommen wird (s. a. Fig. 1). Der Matrizeneinsatz besitzt außerdem eine äußere zylindrische Paßfläche 216, die ihrerseits passend von dem oberen Teil der axialen Stufenbohrung 136 aufgenommen wird, sowie eine untere zylindrische Schultermantelfläche 218, die wiederum vom unteren zylindrischen Teil der Matrizenbohrung aufge­ nommen wird. Jeder Pilzstift 142 besitzt einen Kopf 220, der gegen die Schulter 144 des Matrizeneinsatzes gedrückt wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Pilz­ stifte 142 vorgesehen, die von zylindrischen Führungsnuten 222 aufgenommen werden, während drei Schrauben 148 durch Schraubenbohrungen 224 der Fußplatte 146 ragen und in Ge­ windebohrungen 226 des Matrizenmantels 130 eingeschraubt werden. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Außenwandung 182 des Kop­ fes der beispielsweise dargestellten Mutter hexagonal, wo­ durch verhindert wird, daß sich die Mutter nach erfolgter Befestigung am Tafelmaterial drehen läßt. Die umlaufende Formschräge 202 der Ausnehmung 132 des Matrizenmantels 130 kann ebenfalls ungleichmäßig bzw. abweichend vom Kreisbogen geformt sein, wodurch ebenfalls ein Drehen der Mutter im Blech vermieden wird. So kann die Formschräge 202 bei­ spielsweise hexagonal sein und in eine umlaufende Stütz­ schulter 227, wie in Fig. 5 gezeigt, übergehen.

Nachdem zuvor die Einzelheiten der Befestigungsvorrichtung sowie der Matrizeneinheit und der Muttern beschrieben wur­ den, folgt nunmehr die Beschreibung der Betriebsweise der Vorrichtung und des Verfahrens zum Anbringen selbstnieten­ der Verbindungselemente gemäß der Erfindung. Zunächst wird eine Mutter 116 gegenüber einer Tafel 250 derart ausgerich­ tet, daß das freie Ende des rohrförmigen Mantels 172 auf die Tafel weist und der Mantel koaxial zum Matrizeneinsatz 134 der Matrizeneinheit bereit zum Anbringen an der Tafel ausgerichtet ist, wie dies in Fig. 1 dargestellt wird. Die Druckfläche 94 des Stößels 76 ist dabei koaxial zur Stirn­ fläche der Mutter ausgerichtet, ebenso wie der Stempel 74 zur Gewindebohrung 170. Mit der hier beschriebenen Vor­ richtung, bei der der Stanzkopf an der oberen Werkzeug­ platte 24 und die Matrizeneinheit 22 an der unteren, zwei­ ten Werkzeugplatte befestigt ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren einfach durch relatives Schließen der Presse bewerkstelligt. Während die Presse geschlossen wird, drückt die Stößelkopfstirnplatte auf die Tafel 250, die damit auf der Matrizenauflage 200 gemäß Fig. 2 fixiert wird. Das weitere Schließen der Presse führt zu einer Relativbewegung des Führungsgehäuses 34 des Stanzkopfes 20 gegen die Matrizeneinheit, wodurch die Stößelkopfhalterung 36 gegen das Führungsgehäuse 34 bewegt wird und damit ein "Schließen" des Stanzkopfes 20 erfolgt. Da der Stempel 74 relativ zum Führungsgehäuse 34 fixiert ist, wird er te­ leskopisch durch die Bohrung 170 und den Mantel 172 der Mutter bewegt und gelangt in Berührung mit der Tafel 250, wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Die Druck­ fläche 94 des Stößels 76 kommt in Anlage mit der Stirn­ fläche 168 des Mutternkopfes 164 und drückt die Mutter nach unten auf die Tafel. Der Stößel 76 ist jedoch relativ gegen­ über dem Führungsgehäuse 34 bewegbar. Sobald der Stanzkopf 20 "geschlossen" wird, wird der Kolben 90 des Stößels 76 nach oben in die Bohrung 97 gedrückt gegen den pneumati­ schen Druck in der Verbindungsbohrung 102 und der Zylinder­ bohrung 97. Die Stoß- und Ziehkante 174 des Mantels 172 der Mutter wird daher gegen die Tafel mit vorherbestimmbarer Kraft aufgrund des in der Bohrung 97 herrschenden pneuma­ tischen Drucks gepreßt. Die weitere Bewegung des Stanz­ kopfes 20 auf die Matrizeneinheit 22 zu drückt den Schneid­ ansatz 86 des Stempels gegen den nicht unterstützten Teil 252 der Tafel, der über der becherförmigen Matrizenaus­ nehmung 132 liegt. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird die Tafel im übrigen zwischen der Stößelkopfstirnplatte und der Matrizenauflage stützend eingeklemmt, während der Tafelbe­ reich 252 oberhalb der Matrizenausnehmung 132 nicht unter­ stützt ist, weil der Matrizeneinsatz 134 teleskopisch nach unten in die Matrizenausnehmung gegen die relativ geringe Kraft der Spiralfedern 140 bewegt werden kann. Wenn der Stempel sich nach unten gegen die Tafel bewegt, wird der Tafelbereich 252 zunächst in die Matrizenausnehmung 132 gedrückt und bildet eine nicht unterstützte, im wesent­ lichen kegelförmige Vertiefung, die in die Matrizenaus­ nehmung ragt, wie dies in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellt ist. Die relativ scharfe Kante 228 des Schneidansatzes 86 des Stempels 74 stanzt dann einen vorzugsweise kreisförmi­ gen Butzen 230 aus dem Zentrum des kegelig verformten Tafelbereichs 252, wodurch eine vorzugsweise kreisförmige Öffnung 254 erzeugt wird (Fig. 6). Im Falle eines hexago­ nalen Stanz- oder Nietteils der Mutter wird ein ebenfalls hexagonaler Butzen ausgestanzt.

Sodann wird der Kolben 90 des Stößels 76 oberhalb des ver­ dickten Führungsansatzes 106 des Stempels 74, wie gestri­ chelt bei 90A in Fig. 1 dargestellt, positioniert und der Weg für Luft durch die Bohrung 98 im Stößel freigegeben bis zur Querbohrung 108 im Stempel, so daß Luft durch die axiale Bohrung 110 und weiter durch den Schneidansatz 86 des Stempels, wie vorbeschrieben, strömen kann. Dieser Luft­ druck bläst dann den Butzen 230 in die Freibohrung 196 des Matrizeneinsatzes, da dieser die Tafel berührt (s. Fig. 6). Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Mutter fluchtend in der Tafel montiert wird, ist der Butzen 230 vorzugsweise relativ klein. Wie sich am besten aus Fig. 6 ergibt, wird die abgerundete Endkante 194 des Matrizeneinsatzes 134 mit dem Tafelbereich 252 in Berührung gehalten, wodurch sichergestellt ist, daß der Butzen 230 in die Bohrung 156 und nicht in die Matrizenausnehmung 132 geblasen wird, was zu Hindernissen beim Anbringen der Mutter führen würde. Nach dem Stanzen der Tafel gemäß Fig. 6 wird die Ziehkante 188 des Stempels 74 gegen den die Öffnung 154 umgebenden Tafelbereich gedrückt, wodurch dieser weiter in die Matrizenausnehmung 132 gezogen und die Öffnung in der Tafel vergrößert wird. Wie sich aus Fig. 7 ergibt, wird dann die Ziehkante 188, zumindest teilweise beim beschriebenen Ausführungsbeispiel, durch die Tafel­ öffnung 254 gedrückt unter weiterer Erweiterung der Tafel­ öffnung bei gleichzeitigem weiteren Drücken des kegelig verformten Tafelbereichs 252 in die Matrizenausnehmung 132, um letztendlich einen Kegelkragen zu formen.

Der Kolben 90 liegt dann der Kopfplatte 28 an, wie das aus Fig. 2 hervorgeht. Damit ist der Stößel 76 gegenüber dem Führungsgehäuse 34 fixiert, jedoch liegt der Anschlagring 72 dem Führungsgehäuse 34 noch nicht an. Somit bewegt sich die Stößelkopfhalterung 36 weiter gegen das Führungsgehäuse 34, während die Presse geschlossen wird, wobei das freie Ende bzw. die Druckfläche 94 des Stößels gegen die Stirn­ fläche 168 der Mutter 116 gedrückt wird. Die Stoß- und Zieh­ kante 174 des Mantels 172 der Mutter 116 wird dann gemäß Fig. 8 in die Tafel gedrückt, wobei die Öffnung 254 in dem Kegelkragen 252 weiter vergrößert wird. Der Mantel wird dann durch die Tafelöffnung gedrückt (s. Fig. 9), so daß der verformte Tafelbereich zu einem rohrförmigen Kragen 252a wird.

Wie aus Fig. 10 hervorgeht, wird sodann das freie Ende des Mantels 172 von dem Kragen 252a aufgenommen und die konisch angefaste Fläche 176 gegen die Rollfläche 190 des Matrizen­ einsatzes gedrückt, so daß der Mantel radial nach außen verformt wird. Bei einem Vergleich der Fig. 6 bis 10 wird deutlich, daß der Matrizeneinsatz kontinuierlich nach unten gedrückt wird, und zwar zunächst durch den betreffenden Tafelbereich, wie aus den Fig. 6 bis 8 hervorgeht, und dann durch die angefaste Fläche 176 des Mantels, wie die Fig. 9 und 10 zeigen, bis die Schulter 144 des Matrizeneinsatzes die obere Stirnfläche der Fußplatte 146 berührt (s. Fig. 1). Sobald diese Position erreicht ist, liegt die Rollfläche 190 vorzugsweise ein paar tausendstel Millimeter oberhalb des passend zugehörigen, im Querschnitt halbkreisförmigen unteren Teils 210 des Matrizenmantels 130, um auf alle Fälle zu vermeiden, daß das freie Ende des Stanz- und Nietteils (Mantel der Mutter) bei weiterer Verformung radi­ al nach außen auf ein Hindernis stößt.

Das freie Ende des Stanz- und Nietteils wird nun gegen die konkave Rollfläche 190 des Mutterneinsatzes 134 gedrückt (s. Fig. 11 und 12), wodurch es, wie in Fig. 12 bei 174a gezeigt ist, verdickt wird und die radial nach außen gerich­ tete Bewegung beginnt. Die gerundete Prägekante 184 des Mutternkopfes 164 wird dann in den rohrförmigen Kragen­ bereich 282 gedrückt, wodurch die entsprechenden Tafelbe­ reiche gegen das freie Ende 174a des Mutternmantels gescho­ ben werden, während gleichzeitig das freie Ende des Muttern­ mantels radial nach außen hin in die Rollfläche 206 im Ma­ trizenmantel verformt wird (s. Fig. 13).

Schließlich wird das freie Ende 174a des Mutternmantels 172 in einen U- bzw. hakenförmigen Ringkanal 174b verformt und das Tafelmaterial 252b des rohrförmigen Kragenbereichs in den hakenförmigen Kanalbereich gedrückt und von der schul­ terförmigen Prägekante 184 der Mutter gemäß Fig. 14 einge­ schlossen. Die Stirnfläche 168 des Mutternkopfes 164 fluch­ tet nun mit dem unverformten Tafelmaterial 250, was ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Befestigungsverfah­ rens ist. Somit kann diese Muttern- und Tafelverbindung dazu verwandt werden, die Tafel 250 mit einer anderen Tafel od. dgl. Bauelement zu verbinden, ohne daß die Mutter noch gesondert eingetrieben oder ausgespart bzw. vertieft werden muß. Beispielsweise kann eine zweite Tafel od. dgl. Bauteil an die Tafel 250 geklemmt werden, wobei die zweite Tafel über der Stirnfläche 168 der Mutter liegt. Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß das Tafelmaterial des rohrförmigen Kragenbereichs 252b für enorme Knick- und Scherfestigkeit der Verbindung sorgt. Das bedeutet, daß beim Einschrauben eines Bolzens mit Außengewinde in das Mutterngewinde 170 eine in Fig. 14 nach oben gerichtete Kraft erzeugt wird, wenn der Bolzen festgeschraubt wird. Der Ringkanal 174b wird dadurch in noch engeren Kontakt bzw. Eingriff mit dem Tafelmaterial des rohrförmigen Kragenbereichs 252b gebracht und damit durch den rohrförmigen Kragenbereich und seine Interaktion mit dem verformten Stanz- und Nietteil die Widerstandsfähigkeit, insbesondere auch die Knickfestigkeit der Verbindung erhöht.

Wie die vorstehenden Ausführungen zeigen, wird das erfin­ dungsgemäße Verfahren in einem kontinuierlichen Arbeitsgang durchgeführt, so daß sich das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung besonders für die Massenproduktion eig­ nen, beispielsweise bei solchen Vorgängen, bei denen mit jedem Pressenhub ein oder mehrere Verbindungselemente an einer Tafel angebracht wird bzw. werden. Nach Vollendung des Befestigungsvorgangs wird die Presse geöffnet und die Stößelkopfhalterung 36 durch die Schraubenfeder 46 in die in Fig. 1 dargestellte Position ausgeschoben. Wie in den eingangs erwähnten Schriften erläutert, führt ein nicht dargestellter Fördermechanismus kontinuierlich Verbindungs­ elemente 116 in die zum Anbringen erforderliche Position, und zwar vorzugsweise während der Stanzkopf geöffnet wird, so daß sich das Verbindungselement in dem Augenblick in der gewünschten Position zum Anbringen an der Tafel befindet, in dem die Presse vollständig geöffnet ist.

Zusammenfassend läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren folgendermaßen beschreiben: Zunächst wird der Schneidansatz 86 des Stempels 74 durch die Bohrung 170 und den rohrförmi­ gen Mantel 172 des Verbindungselementes bis zur Berührung der Tafel 250 bewegt. Der Stempel führt dann folgende Opera­ tionen im wesentlichen in folgender Reihenfolge durch: Zu­ nächst drückt das freie Ende des Stempels den nicht unter­ stützten Tafelbereich 252 in die Matrizenausnehmung 132, wodurch ein im wesentlichen kegelförmiger Tafelbereich 252 entsteht, der, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, in die Ma­ trizenausnehmung ragt. Der Schneidansatz 86 des Stempels stanzt dann einen Butzen 230 aus dem Zentrum des verformten Tafelbereichs 252 zur Bildung einer Tafelöffnung 254. Die Ziehkante 188 des Stempels wird nun in das die Öffnung umgebende Tafelmaterial getrieben, wodurch die Öffnung ver­ größert und Tafelmaterial weiter in die Matrizenausnehmung gedrückt wird. Die Ziehkante kann zumindest teilweise durch die Tafelöffnung 254 getrieben werden, wodurch die Öffnung noch weiter vergrößert und Tafelmaterial noch weiter in die Matrizenausnehmung verformt wird. Das freie Ende, insbe­ sondere die Stoß- und Ziehkante 174 des Mutternmantels 172 wird dann in den kegelig verformten Tafelbereich 252 und durch die Tafelöffnung gedrückt, so daß dieser Tafelbereich zu einem rohrförmigen Kragen 272a verformt wird (s. Fig. 9). Schließlich wird das freie Ende des Mutternmantels bzw. Stanz- und Nietteils gegen die konkave Rollfläche 190 des Matrizeneinsatzes 134 gedrückt und radial nach außen ver­ formt zur weiteren Anlage an der die Fortsetzung der Roll­ fläche bildenden, im Querschnitt halbkreisförmigen unteren Fläche 210 der Ausnehmung des Matrizenmantels, wobei ein U- oder hakenförmiger Ringkanal 174 am Mutternmantel gebildet wird, so daß eine mechanische Verankerung mit dem Tafel­ material 252 des rohrförmigen Kragenbereichs entsteht (s. Fig. 14). Bei dem besonders bevorzugten Ausführungsbei­ spiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch die schul­ terförmige Prägekante 184 des Mutternkopfes in den Kragenbe­ reich 252b gedrückt, wodurch dieses Tafelmaterial einge­ klemmt und die obere Stirnfläche 168 der Mutter in fluchten­ de Lage mit der Oberfläche der Tafel 250 gelangt.

Aus den vorstehenden Erläuterungen wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Verformung einer Tafel eines Bleches zu einer außerordentlich sicheren mechanischen Verbindung zwi­ schen dem Mantel bzw. Stanz- und/oder Nietteil 172 einer Mutter 116 od. dgl. und dem Tafelbereich 252b gemäß Fig. 14 führt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Verfor­ mung des Tafelmaterials sehr genau gesteuert und kontrol­ liert werden. Obgleich der Tafelbereich 252 auch von der Matrizeneinheit während des Stanzens nicht gestützt wird, vollzieht sich dieser Vorgang jederzeit absolut kontrol­ liert. Zunächst wird das freie Ende bzw. die Stoß- und Ziehkante 174 des Mutternmantels gegen die Tafel mit genau bestimmter Kraft gedrückt, die während des Stanzens beibe­ halten wird, so daß die Bildung des kegelförmigen Tafelbe­ reichs 252a absolut kontrolliert erfolgt, während der But­ zen aus der Tafel gestanzt wird. Der verformte Tafelbereich drückt dann gegen die Ziehkante 188 (s. Fig. 6) unter Bil­ dung eines zweiten Ringkontakts mit dem Mutternmantel. Das freie Ende des Mantels wird danach in den Tafelbereich 252 gedrückt, wobei eine kontrolliert gesteuerte Verformung er­ folgt, während der die Tafel an dieser Stelle zu einem rohrförmigen Kragen gezogen wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Modi­ fikationen des Verfahrens und der Vorrichtung möglich. Wie zuvor beschrieben, steht der Matrizeneinsatz 134 vorzugs­ weise unter Federvorspannung nach oben, um seine abgerunde­ te Endkante 194 im Kontakt mit dem Tafelbereich 252 zu hal­ ten und somit sicherzustellen, daß der relativ kleine But­ zen 230 tatsächlich in die Freibohrung 156 des Matrizen­ einsatzes geblasen wird. Selbstverständlich kann die Vor­ spannung für den Matrizeneinsatz auch anders als durch eine oder mehrere Federn erfolgen; so kann der Matrizeneinsatz beispielsweise durch pneumatischen Druck oder ein nachgie­ biges Polster nach oben vorgespannt werden. Wie darge­ stellt, ist der Innendurchmesser der Innenwandung 178 des rohrförmigen Mantels 172 mehr als doppelt so groß wie der Durchmesser des Butzens 230, wodurch genügend Metall für eine fluchtende Anbringung (s. Fig. 14) der Mutter in der Tafel zur Verfügung steht und verschiedene weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden einschließ­ lich der durch den rohrförmigen Kragenbereich 252b erhalte­ nen Knick- und Scherfestigkeit. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch dann durchgeführt werden, wenn der Durchmesser des Butzens annähernd gleich dem Innendurchmesser des Stanz- und/oder Nietteils bzw. Mantels 172 der Mutter ist. Im übrigen sind die Einzelhei­ ten eines kommerziell geeigneten Ausführungsbeispiels des Stanzkopfes 20 und der Matrizeneinheit 22 hier anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Selbstver­ ständlich braucht das erfindungsgemäße Verfahren nicht un­ bedingt mit der beschriebenen Vorrichtung, insbesondere mit deren offenbarten konstruktiven Einzelheiten durchgeführt zu werden, während andererseits die Vorzüge der Befesti­ gungsvorrichtung nicht auf die mit ihr durchgeführten Ver­ fahren beschränkt sind.

Claims (15)

1. Verfahren zum Befestigen eines mit einem Nietteil (172) versehe­ nen Hohlkörpers (116) an einer Tafel (250) oder an einem Blech­ teil, bei dem mittels eines den Hohlkörper (116) durchsetzenden Stempels (74) aus einem Tafelbereich ein Butzen (230) ausge­ stanzt und die Randbereiche der Tafelöffnung bis zu einem rohr­ förmigen Kragen, bei gleichzeitiger Erweiterung der Tafelöffnung durch den Nietteil (172) verformt wird, wobei der Nietteil (172) durch den rohrförmigen Kragen getrieben und schließlich unter Anwendung einer eine Ringausnehmung aufweisenden Matri­ zeneinheit (22) endseitig in einen U- oder hakenförmigen umlau­ fenden Kanal (174b) verformt wird, in den der Rand (252b) der Öffnung unter Verhakung gedrückt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Erzeugung einer ausgeprägten kegeligen Form des Tafelmaterials als Zentrierfläche für den Hohlkörper (116) ein kleiner Butzen (230) aus dem Zentrum des lediglich am Matrizen­ rand (200) außerhalb der zu stanzenden Tafelöffnung, jedoch im Stanzbereich nicht abgestützten Tafelbereich ausgestanzt wird, und die entstandene Öffnung zumindest teilweise durch die Zieh­ kante (188) des Stempels (74) und anschließend durch den Hohl­ körper (116) radial erweitert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht abgestützte Tafelbereich (252) vor, spätestens aber während des Ausstanzens des Butzens (230) durch den Stempel (74) ke­ gelförmig verformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Butzen (230) aus dem Zentrum des Kegels gestanzt wird, be­ vor der Hohlkörper (116) aktiv auf die Tafel (250) einwirkt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem kegelförmigen Tafelbereich (252) zugewandte freie Ende des Nietteils (172) bereits vor dem Ausstanzen des Butzens (230) unter vorbestimmter Vorspannung in radialem Abstand vom Stempel (74) gegen den kegelförmigen Tafelbereich (252) gedrückt wird und daß die Vorspannung aufrechterhalten wird, während der Stempel (74) durch die Tafel- oder Kragenöffnung (254) getrie­ ben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor der kegelförmigen Verformung des nicht abge­ stützten Tafelbereichs (252) zunächst der Hohlkörper (116) mit seinem der Tafel (250) zugewandten freien Nietteilende koaxial zur Ausnehmung (132) der Matrizeneinheit (22) positioniert und aus­ gerichtet und der Stempel (74) mit seinem der Tafel (250) zuge­ wandten, einen Schneidansatz (86) aufweisenden freien Ende durch den Hohlkörper (116) hindurch vorgeschoben wird, bis der Schneidansatz (86) die Tafel (250) berührt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kopf (164) des Hohlkörpers in den sich entwic­ kelnden Kragenbereich gedrückt wird, während das vom Kopf (164) abgewandte freie Ende des Nietteils (172) radial nach außen verformt wird, bis die dem Nietteil (172) gegenüberliegende Stirn­ fläche mit der Tafeloberfläche fluchtet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Druckluft durch den Stempel (74) hindurchgeführt und dadurch der Butzen (230) ausgestoßen wird, nachdem er aus der Tafel (250) ausgestanzt wurde.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mittels des mit einem entsprechenden Schneidan­ satz (86) versehenen Stempels (64) ein zylindrischer Butzen (230) aus dem nicht unterstützten, kegelförmigen Tafelbereich (252) gestanzt wird, daß daraufhin der Stempel (74) mit seiner halb­ kreisförmig gekrümmten Ziehkante (188) gegen den der Tafelöff­ nung (254) benachbarten Tafelbereich (252) gedrückt und damit die Tafelöffnung (254) vergrößert sowie der der Tafelöffnung (254) benachbarte Tafelbereich (252) noch weiter in die Ausnehmung (132) der Matrizeneinheit (22) gezogen wird und daß dann die Ziehkante (188) durch die Tafelöffnung (254) gedrückt und dar­ aufhin der Nietteil (172) gegen den der Tafelöffnung (254) benach­ barten Tafelbereich (252) und durch die Tafelöffnung (254) ge­ drückt wird.

9. Vorrichtung zum Befestigen eines mit einem Nietteil (172) verse­ henen Hohlkörpers (116) an einer Tafel (250) oder an einem Blechteil, zum Durchführen des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 8, mit einer Zuführung (120) für die Hohlkörper (116) sowie einer im Winkel zu dieser Zuführung (120) verlaufen­ den, damit kommunizierenden Stößelführung, die einen Stößel (76) hin- und herbeweglich aufnimmt, der seinerseits einen relativ in ihm beweglichen Stempel (74) führt, der an seinem freien Ende einen zylindrischen, vorstehenden Schneidansatz (86) aufweist, während der teleskopisch gegenüber dem Stempel (74) bewegliche Stößel (76) an seinem freien Ende mit einer aktiv auf den anzu­ bringenden Hohlkörper (116) einwirkenden Druckfläche (94) ver­ sehen ist, wobei der Stempel (74) mit seinem freien Ende telesko­ pisch durch die Hohlkörperbohrung einschließlich des Nietteils (172) bis zur Anlage an der mit dem Hohlkörper (116) zu verse­ henden Tafel (250) bewegbar ist, und die Befestigungsvorrichtung, die als Stanzkopf (20) mit einer Matrizeneinheit (22) zusammen­ wirkt, einen Antrieb für den Stempel (74) besitzt, der den Schnei­ dansatz (86) bis zur Stanzstellung an die Tafel (250) drückt und für das Ausstanzen eines Butzens (230) sorgt, und wobei die Ma­ trizeneinheit (22) einen äußeren Matrizenrand (200) und eine mittlere im Durchmesser kleinere Öffnung zur Aufnahme des ausgestanzten Butzens (230) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich radial erweiternde, gebogene Ziehkante (188) sich an den vorstehenden Schneidansatz (86) anschließt und in den unteren Teil (80) des Stempels (74) übergeht und daß die Matri­ zeneinheit (22) derart ausgebildet ist, daß die Tafel in der Phase des Ausstanzens des Butzens (230) lediglich am Matrizenrand (200) festgehalten ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die sich an den axial vorstehenden stanzteilartigen Schneidansatz (86) anschließende Ziehkante (188) im Querschnitt halbkreisför­ mig ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (74) mit einer axialen Bohrung (110) versehen ist, die mit einer Innenbohrung (98) des Stößels (76) derart zu­ sammenwirkt, daß ein Druckmedium bis zur Stempelspitze zum Blasen des gestanzten Butzens (230) in eine axiale Matrizenbefe­ stigung (156) leitbar ist.

12. Matrizeneinheit zur Verwendung in Verbindung mit einer Befesti­ gungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen den äußeren Matrizenrand (200) aufweisenden Matrizenmantel (130) und einen zu diesem koaxial und relativ bewegbaren, in Richtung der Tafel vorgespannten Matrizeneinsatz (134) aufweist, der eine den ausgestanzten But­ zen (230) aufnehmende Freibohrung (156) besitzt.

13. Matrizeneinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizeneinheit (22) mit einem Anschlag (144) versehen ist, der dafür sorgt, daß die Teleskopfbewegung des Matrizeneinsatzes (134) derart begrenzt ist, daß eine am oberen Ende des Matri­ zeneinsatzes (134) geformte konkave Rollfläche (190) in eine wir­ kungsmäßig zugehörige, im unteren Teil des Matrizenmantels (130) ausgebildete, im Querschnitt halbkreisförmige Fläche (210) oder Rollfläche (206) übergeht oder etwas oberhalb der Fläche (210) oder Rollfläche (206) liegt.

14. Matrizeneinheit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Matrizenmantel (130) mit einer konkaven, napfartigen Ausnehmung (132) innerhalb des äußeren Matrizen­ randes (200) und einer zentralen Bohrung (136) durch die Aus­ nehmung (132) versehen ist, daß der telekopisch innerhalb des Matrizenmantels (130) bewegbare Matrizeneinsatz (134) mit sei­ nem freien Ende bis in die Ausnehmung (132) ragt und daß Vor­ spannmittel (140) den Matrizeneinsatz (134) mit seinem freien Ende mindestens bis nahezu auf die Höhe der Matrizenauflage (200) des Matrizenmantels (130) drücken können.

15. Matrizeneinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der die Teleskopbewegung des Matrizeneinsatzes (134) nach unten begrenzende Anschlag als radiale Schulter (144) ausgebildet ist.