DE69216395T2 - Verfahren zum nieten und vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammennieten einer Vielzahl von Gegenständen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Die Erfindung betrifft weiterhin ein Werkzeug zum Ausführen dieses Verfahrens.
• Beim konventionellen Bügelnieten mit homogenen Nieten wird die Niete zwischen einem Paar flacher Oberflächen des Nietwerkzeugs und des Gegenhalters komprimiert. Die Deformation formt im wesentlichen das freie Ende des Nietschaftes um, der sich aus den Gegenständen heraus in seinen zweiten Nietkopf erstreckt. Dies bedeutet, daß der Durchmesser des Nietschaftes sorgfältig an den Durchmesser der Löcher in den Gegenständen angepaßt werden muß, so daß es keinen Spalt während des Nietbefestigens gibt. Beim Aneinanderbefestigen von Gegenständen verschiedener Dicken müssen Nieten mit unterschiedlicher Länge verwendet werden. Dies erzwingt Voraussetzungen hinsichtlich der Fähigkeiten des Nieters und beinhaltet ein Fehlerrisiko, insbesondere wenn der Längenunterschied zwischen den verschiedenen zu verwendenden Nieten sehr klein ist. Die Notwendigkeit des Gebrauchs von Nieten verschiedener Längen bedeutet weiterhin, daß es nicht möglich ist, mehrere Nieten zu einer Zeit mit dem gleichen Werkzeug zu nieten. Stattdessen müssen die Nieten eine nach der anderen oder mit einer Anzahl von Nietbügeln zur gleichen Zeit komprimiert werden.
• Das Risiko des Auftretens von Zwischenräumen bei einer Nietbefestigung, beispielsweise zwischen einem Paar von Blechstücken, ist in denjenigen Fällen größer, in denen die Löcher in die Blechstücke gestanzt worden sind, als wenn sie gebohrt worden wären, da gestanzte Löcher immer ein wenig konisch mit einem kleineren Durchmesser an der Eintrittsseite des Lochers und dem größeren Durchmesser an der Stempelseite sein werden.
• SU-A-1 215 821 offenbart ein Nietverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, in dem Nieten in zwei Stufen gebildet werden. Das Nietwerkzeug besteht aus einem Halter und einem Kolben, die mittels einer elastischen Einlage begrenzt gleitbar zueinander sind. Daher ist die pressende Oberfläche eine Oberfläche auf zwei verschiedenen Elementen und die Nieten werden in zwei Stufen gebildet. Das Nietwerkzeug ist zum Nieten nur einer Niete zu einer Zeit gedacht und ist relativ kompliziert.
• Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Nietverfahren und ein Werkzeug zu schaffen, das es möglich macht, zumindest zwei Nieten zu einer Zeit zu nieten, wobei Nieten einer einzigen Länge und Durchmesser für verschiedene Dicken und Lochdurchmesser innerhalb eines gewissen Dickenintervalls von Blechkombinationen, die zusammengenietet werden sollen, verwendet werden.
• Dies wird gemäß der Erfindung in einem Verfahren mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 erreicht.
• Ein Werkzeug zum Ausführen des Nietverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Nietwerkzeug zumindest zwei Vertiefungen aufweist, von denen jede einen zentralen erhobenen Abschnitt aufweist, der von einer flachen ringförmigen Bodenoberfläche umgeben ist.
• Durch die Verwendung eines Werkzeuges, was bewirkt, daß der Nietschaft anschwillt, bevor der Kopf geformt wird, kann eine einzige Nietgröße für wechselnde Lochdurchmesser verwendet werden, da die Anfangsdeformation der Niete ein radiales Füllen des Loches bewirkt. Dies wiederum bedeutet, daß eine einzige Nietlänge für verschiedene Dicken von Nietbefestigungen aufgrund der Tatsache verwendet werden kann, daß die benötigte Materialmenge für den Nietkopf durch Justierung des Lochdurchmessers gesteuert werden kann, d.h. ein Nietloch mit großem Durchmesser wird bereitgestellt, wenn die gemeinsame Dicke der miteinander zu befestigenden Gegenstände klein ist.
• Daher wird die Notwendigkeit eliminiert, während der Produktion Nieten verschiedener Länge innerhalb eines bestimmten Intervalls auszuwählen, und eine Anzahl von Nieten kann in einem Preßvorgang mit einem einzigen Werkzeug gepreßt werden.
• Die Erfindung wird detaillierter unter Verweis aufin den beigefügten Zeichnungen gezeigten Beispielen beschrieben, wobei Fig. 1 eine Niete zwischen einem schematisch gezeigten Nietwerkzeug und einem Festhalter zeigt, Fig. 2 einen Schnitt durch die Werkzeugkomponenten der Fig. 1 vor und nach dem Nieten eines Paares von Blechstücken zeigt, Fig. 3 eine Vergrößerung der eingekreisten Fläche der Fig. 2 ist und Fig. 4 ein Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Zusammennieten eines U-Trägers mit Bindeblechen ist.
• In den Figuren 1 - 3 bezeichnet 1 ein Nietwerkzeug und 2 einen Festhalter für das Gegenhalten, zwischen denen eine homogene Stahlniete 3 angeordnet ist. Die Niete 3 hat einen Schaft 4 und einen Kopf 5, der in einer Vertiefung 6 in dem Festhalter 2 angeordnet ist. Das Nietwerkzeug 1 hat eine entsprechende Vertiefung 7. In dem Zentrum der Vertiefung 7 befindetsich ein im wesentlichen teilweise sphärischer erhobener Abschnitt 8, der von einer flachen ringförmigen Bodenoberfläche 9 in der Vertiefung 7 umgeben ist. Der erhöhte Abschnitt 8 ist direkt gegenüber der Endoberfläche 10 des Nietschaftes angeordnet und hat einen Durchmesser, der ungefähr gleich dem Durchmesser der Endoberfläche 10 ist, d.h. ungefähr 15 - 20 % weniger als der Durchmesser des Schaftes 4, da der Schaft einen konischen Endabschnitt 11 aufweist. In dem in der Fig. 1 gezeigten Beispiel hat die Vertiefung des Festhalters 2 ebenfalls einen erhobenen Abschnitt 12 entsprechend dem erhobenen Abschnitt 8 in dem Nietwerkzeug 1 und eine umgebende ringförmige flache Oberfläche 13. Die entsprechenden erhobenen Abschnitte 8 und 12 weisen eine Höhe oberhalb der entsprechenden ebenen Oberflächen 9 und 13 auf, die ungefähr 5 % der entsprechenden Durchmesser beträgt. In dem dargestellten Beispiel haben die Vertiefungen 6 und 7 einen Durchmesser von 28 mm und der Nietschaft hat einen Durchmesser von 16 mm. Die maximale Höhe der erhobenen Abschnitte ist dann 0,7 mm und der maximale Durchmesser ist 13 mm.
• In den Figuren 2 und 3 ist eine Niete 3 in den Löchern 20, 21 in einem Paar Blechstücke 22, 23 dargestellt. Die Löcher 20, 21 sind gestanzt, wie aus dem konischen Schnitt hervorgeht. Die Blechstücke werden mit den glatten Seiten der Löcher nach unten zeigend und die Verwerfungszone nach oben zeigend angeordnet. Eine Alternative, die zu einem etwas größeren Ausmaß ein maximales Füllen der Löcher mit dem Nietmaterial sicherstellt, ist es die Blechstücke mit der Verwerfungszone gegenüberliegend anzuordnen. Links in den Figuren 2 und 3 sind die Nietkomponenten 1 und 2 vor der Kompression und rechts in diesen Figuren nach der Kompression gezeigt. Während der Kompression entsteht ein Kraftmuster, das durch die gestrichelten Linien der Fig. 3 dargestellt ist. Das Ergebnis davon ist, daß das Material in dem Nietschaft schwillt (in radialer Richtung) und vollständig die Löcher 20, 21 füllt, bevor der Schaft 4 einen zweiten Kopf 24 auf der Seite der Blechstücke (22, 23) gegenüber dem Kopf 5 geformt hat.
• In durchgeführten Tests wurde eine einzige Nietgröße (Länge/Durchmesser) für die Blechkombinationen mit einer Gesamtdicke von 10 mm bis 14 mm verwendet. Löcher werden gestanzt mit einem Durchmesser von 19 mm für Löcher in Blechkombinationen mit der kleinsten Dicke bis hinab zu 17,5 mm für Löcher in Blechkombinationen mit der größten Dicke. Beim Nieten unter Verwendung des beschriebenen Verfahrens wurde eine Vertiefung in jedem Nietkopf gebildet.
• Die Fig. 4 zeigt eine Hälfte einer Nietvorrichtung zum Nieten von Bindeblechen 40a und 4gb an einen U-Träger 41. Die Komponenten 40a, b und 41 können beispielsweise Komponenten eines Lastwagenchassisrahmens sein. Die Bindeplatten 40a, b werden durch eine Befestigung 42 in Position gehalten und zur gleichen Zeit wird der U-Träger 41 zwischen ihnen gehalten. Nieten 3 erstrecken sich durch Löcher in die Komponenten 40a, b und 41 und werden von einem zweiteiligen Festhalter oder Gegenhalter 43 an Ort und Stelle gehalten, die Komponenten 44 und 45 werden fest gegen den U-Träger durch einen Keil 46 gepreßt. Auf einem Brückenpaar 47, 48, das aufeinanderzubewegt werden kann, sind entsprechende obere und untere Nietwerkzeuge 49 und 50 befestigt. Die Nietwerkzeuge 49, 50 sind in der obenbeschriebenen Weise mit einer Vertiefung 7 mit einem zentralen erhobenen Abschnitt 8 hergestellt. Im Gegensatz zu den obenbeschriebenen Gegenhalterungen sind die Gegenhalterungen 43 mit komplett flachen Vertiefungen 51 und ohne erhobene Abschnitte hergestellt, die den erhobenen Abschnitt 8 entsprechen, da es sich in den meisten Fällen als ausreichend herausgestellt hat, das Nietwerkzeug mit einem erhobenen Abschnitt 8 zu versehen, das gegen das Schaftende drückt.
• Die hier beschriebene Vorrichtung ist zwischen einer festen Oberfläche und einem Preßwerkzeug in einer Preßmaschine (nicht dargestellt) angeordnet. Wenn der Druck auf die obere Brücke 47 ausgeübt wird, wird sie nach unten bewegt, so daß die Endoberflächen der Nietschäfte 4 der oberen Nieten 3 in Kontakt mit den erhobenen Abschnitten 8 des oberen Nietwerkzeugs 49 kommen. Während die Bewegung der oberen Brücke sich nach unten fortsetzt, wird die Befestigung 42 nach unten bewegt, bis die Endoberflächen der unteren Nieten in Kontakt mit den erhobenen Abschnitten 8 des unteren Nietwerkzeugs kommen. Es tritt dann eine Kompression der Nieten in einem einzigen Vorgang gemäß dem oben im Zusammenhang mit den Figuren 1 - 3 beschriebenen Muster auf. Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, ist das untere Bindeblech 40b dicker als das obere Bindeblech 40a. Die unteren und oberen Nieten 3 haben jedoch die gleiche Länge, und dies bedeutet, daß alle Nieten in einem Vorgang zur gleichen Zeit genietet werden können, wobei das Risiko des Auswählens der falschen Nietenlänge eliminiert ist.
• Die Erfindung wurde oben beschrieben unter Verweis auf einen erhobenen Abschnitt 8 einer teilweise sphärischen Form, aber es ist ebenfalls denkbar, innerhalb des Rahmens der Erfindung Formen zu verwenden, die ein wenig von der reinen kugeligen Form abweichen. Es ist wesentlich, daß der erhobene Abschnitt eine solche Form hat, daß das Ende des Nietschaftes mit einer schmalen Kontaktoberfläche in Kontakt kommt, die allmählich wächst, wenn die Niete deformiert wird, um ein schräg nach außen gerichtetes Kraftmuster in dem Nietschaft zu erzeugen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Zusammennieten einer Vielzahl von Gegenständen mit einer Niete, die einen ersten Nietkopf, einen Nietschaft und ein Nietschaftende aufweist, worin die Niete mit ihrem Nietschaft in ein Paar ausgerichteter Löcher in den Gegenständen eingesetzt wird, wonach die Niete zwischen einem Nietwerkzeug und einem Gegenhalter komprimiert wird, so daß ein zweiter Nietkopf auf dem Nietschaftende ausgebildet wird, gekennzeichnet durch das Einsetzen von mindestens zwei Nieten (3) in Löcher der Gegenstände, worin jede Niete in ein Paar ausgerichteter Löcher eingesetzt wird, Komprimieren der Nieten in der gleichen Preßoperation zwischen einem Nietwerkzeug (49, 50) und einem Gegenhalter (43) in einer Preßmaschine (Fig. 4), wobei das Nietwerkzeug für jede Niete eine entsprechende Vertiefung (7) mit einem zentralen erhobenen Abschnitt (8) aufweist, der von einer flachen ringformigen Bodenoberfläche (9) umgeben ist, wobei der erhobene Abschnitt eine kleine Kontaktoberfläche aufweist, die anfänglich gegen eine kleine zentrale Oberfläche jedes Nietschaftendes (10) preßt und dann allmählich, während der Expansion jedes Nietschafts (4), ihre Kontaktoberfläche gegen jeden Nietschaft vergrößert und ein Kraftmuster in den Nietschäften erzeugt, welches bemüht ist, die Nietschäfte in radialer Richtung im Zusammenhang mit dem Formen des zweiten Nietkopfes (24) zu expandieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zentrale erhobene Abschnitt (8) teilweise sphärisch ist.

3. Werkzeug zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Ansprüche 1 oder 2, das ein Nietwerkzeug und einen Gegenhalter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Nietwerkzeug (49, 50) mindestens zwei Vertiefungen (7) aufweist, von denen jede einen zentralen erhobenen Abschnitt (8) aufweist, der von einer flachen ringförmigen Bodenoberfläche (9) umgeben ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder erhobene Abschnitt (8) teilweise sphärisch ist und einen Durchmesser von ungefähr 15 - 20 % weniger als der Nietschaft (4) hat, für den das Wcrkzeug gedacht ist, und daß die maximale Höhe oberhalb der flachen Oberfläche ungefähr 5 % ihres Durchmessers beträgt.