DE8207848U1 - Vorrichtung zum nietartigen verbinden von blechen - Google Patents

Description

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Walter Eckold GmbH & Co. KG
Vorrichtungs- und Gerätebau

3424 St. Andreasberg

Vorrichtung zum nietartigen Verbinden von Blechen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum nietartigen Verbinden von Blechen. Die Bezeichnung "nietartig"* soll zum Audruck bringen, daß die Bleche flächig aufeinanderliegend an definierten Befestigungsstellen miteinander zu verbinden sind. Die Art der herzustellenden Verbindung ist im Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 definiert; zahlreiche Vorrichtungen zum Herstellen solcher Verbindungen in einem einzigen Arbeitsgang sind bekannt.

Zu verweisen ist auf die DE-AS 21 40 930, die DE-PS 23 38 460 und die DE-OS 28 52 909. Grundsätzlich umfassen diese bekannten Vorrichtungen eine Matrize, eine Patrize und eine Presse zu deren Antrieb. Die Presse soll nur einen einzigen Hub ausführen; gleichwohl sind zwei zeitlich nacheinander liegende Arbeitsschritte auszuführen: Erstens sind die Einschnitte in die beiden Bleche einzubringen, und zweitens erfolgt die Verformung der durchgedrückten Materialmassen durch Prägen oder

Fließpressen. Typischerweise geht man, etwa gemäß der erstgenannten Druckschrift, so vor/ daß bei einem Teilhub der Presse das· Einschneiden mittels eines ersten Satzes zusammenwirkender Elemente von Matrize und Patrize erfolgt und in einem zweiten Teilhub des Prägen mittels eincu weiteren Satzes von Elementen. Bei Patrize oder Matrize können die Elemente beider Sätze identisch sein, aber bei der jeweils anderen Werkzeugbaugruppe sind unterschiedliche Elemente getrennt voneinaner und zeitlich nacheinander zu betätigen. Dies macht die bekannten Vorrichtungen kompliziert und raumaufwendig, insbesondere in Richtung der Blechebene. Dies ist höchst nachteilig, weil eine häufig vorkommende Aufgabe die Verbindung zweier Bleche dicht an einer Abwinkelung ist. Außerdem ist es nicht möglich, eine Vielzahl von derartigen Vorrichtungen in einem Komplettwerkzeug unterzubringen, so daß nicht, was besonders rationell wäre, mehrere Verbindungen an ein und derselben Blechkombination zu gleicher Zeit vorgenommen werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung zu schaffen, die einen äußerst einfachen Aufbau für Patrize und Matrize ermöglicht, wobei die Abmessungen insbesondere in Sichtung parallel zu den Blechebenen extrem klein sein können. - Die gemäß der Erfindung vorgesehene Lösung ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen definieren.

ünter Bezugnahme auf die beigefugten Zeichnungen werden AusrünrxJigsbeispiele der erfindungsgeriMSen Vorrichtung beschrieben.

Fig. 1 zeigt perspektivisch, teilweise geschnitten, einen aus Patrizenstempel und Matrize bestehenden

Werkzeugsatζ, der zusammen mit der Presse eine erfindungsgeinaße Vorrichtung bildet,

Fig. 2 zeigt in Seitenansicht jeweils eine Hälfte der symmetrisch ausgebildeten Schneidenteile für eine Matrize in AuSiühxungsformen a, b bzw. c,

Fig. 3 stellt iia Vez\.ikalschnitt jevzeils lialbe Matrizen in drei gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausf!innings formen a, b bzw. c dar,

Fig. 4 zeigt Sonderformen von Matrizen bzw. Patrizen in Ausführungen a, b, c, d,

Fig.5a stellt perspektivisch, teilweise geschnitten, eine weitere Ausführungsform von Patrize und Matrize dar,

Fig.5b zeigt eine Matrize ähnlich der nach Fig. 5a, Fig. 6 dient der Erläuterung einer bevorzugten Anwendung

der Vorrichtung, und

Fig. 7 stellt eine Gesamtvorrichtung einschließlich

einer möglichen Ausführungsform der Presse dar.

Man erkennt in Fig. 1 die Patrize IO mit ihrem Stempel 12, der hier rechteckigen Querschnitt aufweist und eine flache oder etwas ballige Stirnseite haben kann; seine Kontour ist vorzugsweise trapezförmig.- Die Matrize uirfaßt den Amboß 14 und zwei Schneidenteile 16, die untereinander gleich sind. Amboß und Schneidenteile sind unverlierbar miteinander verbunden, etwa durch einen Hohlniet 18. Im Bereich dieser Verbindung liegen die drei Bauteile flach aneinander, ebenso xir. den Stempel 12 zugewandten Endbereich. Dazwischen ist der Amboß auf den den Schneidenteilen zugewandten Seiten derart ausgenommen, daß er einen etwa rhombuJ>förir.igeri Querschnitt erhält; die so geschaffenen Freirauine ermöglichen, daß etwa hineinfallende Späne nach außen abgeführt wercten können/ ohne das Zurückfedern der Schneidentei3te zu behindern» Im Betrieb wird die

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den Amboßflachen zugewandte Seite'der Schneidenteile im Fußbereich, wo auch der Niet. 18 sitzt, abgestützt, etwa mittels einer Schraube (nicht dargestellt), die sich durch den Niet erstreckt und die Matrize an einer Halterung befestigt, die sie auch auf der dem Stempel 12 abgewandten Seite abstützt.

Im Bereich ihres freien Endes können die Schneidenteile ausfedern.

Während die Form des Amboß und des Stempels in Fig. 1 in etwa der Wirklichkeit entsprechend dargestellt sind, ist die dort gezeichnete Form der Scrxneidenteile nicht die günstigste. Bessere Formen zeigen die Fig. 2 und 3.

Versuche haben nämlich gezeigt, daß die Standfestigkeit der Vorrichtung wesentlich durch die Wechselbeanspruchung der bei jedem Arbeitsgang ausgelenkten Schneidenteile bestimmt wird. Es ist deshalb bevorzugt, diese so zu gestalten, daß die Deformation möglichst gleichmäßig über die freie Länge verteilt wird ■— entsprechend der Durchbiegung eines einseitig eingespannten Balkens unter endseitiger Belastung —, wobei ,-sich in etwa das in Fig. 2a gezeigte Profil ergibt. In vereinfachter Form gemäß Fig. 2b sind die Flanken der Schneidenteile halbkreisförmig ausgenommen, oder man kann — wie in Fig. 2c dargestellt — schlitzartige Aussparungen 20 am Rand oder schlitzartige Durchbrüche 22 in dem massiven Teil der Schneiderateile vorsehen. Solche unterschiedlichen Konturen bei gleicher Schneidenteildicke ergeben unterschiedliche Federkennlinien, und dies ist notwendig, um eine Anpassung an unterschiedliche Blechqualitäten zu erreichen: Bei gleicher Blechdicke sollen die Schneidenteile für Edelstahl wesentlich steifer sei-a als für beispielsweise Aluminium.

Anstatt bei der Kontur, kann man auch bei der Federldngsschnittgestalt variieren. So kann man gemäß Fig. 3a anstelle eines massiven Schneidenteils Blattfederpakete verwenden, die z.B. auswechselbar sind; wie nan erkennt, sind nur die innersten Blattfedern 24 mit dem Amboß vernietet und bilden das eigentliche Schneidenteil, während die restlichen auswechselbar sind und das ganze Paket in einen Halteblock 26 eingesetzt ist.

Wie Fig, 3b zeigt, kann man auch die beiden Schneidenteile gemeinsam mit einem Fuß 28 als einstückiges, von einem Strang abgelängtos. jßQufcei¹!; fiusfol],d^n, in dessen Unförmigen

\ Profilverlauf der Amboß eingesetzt ist.

\ ■ Gemäß Fig. 3c verjüngt sich das Profil des Amboßteils in Richtung

] auf sein freies Ende, so daß die Schneidenteile etwas schräg

· nach innen stehen. Der vom Stempel auf die Bleche und somit 5 auch auf die Schnittkanten der Schneidenteile übertragene

t Druck führt demgemäß auch zu einer auf das Amboßteil hin

j gerichteten Kraftkomponente, die das Schneidenteil in Anlage

am Amboß hält. Der Fuß des Schneidenteils ist lose in eine

ä entsprechende Nut 3O mit abgerundetem Querschnitt des

10 Amboßteils eingelassen und kann deshalb, wenn nach dem Ver-

binden der Bleche diese herausgezogen werden, als Schwenklager für die Schneidenteile dienen, die dabei ganz leicht aufklappen können. Die Rückstellung in die Arbeitsposition wird durch eine Zusatzfeder bewirkt, und in der Ausführungsform nach Fig. 3c ist einfach ein Gummiring 32 um die gesante tlatrize gelegt.

Wenn sehr beengte Raumverhältnisse vorliegen, kann die Ausführungsform nach Fig. 4a Verwendung finden, bei der der Festpunkt der die Schneidenteile bildenden Blattfedern seitlich bezüglich der Blechverbindungsstelle liegt, anstatt in Äusfluchtung mit dieser, v/ie in den vorhergehenden Beispielen.

Die beiden Schneidenteile 34 brauchen nicht parallel zu stehen; sie können auch, wie in Fig. 4b angedeutet, über Eck liegen und mit einem "Eck-Amboß" 36 die Matrize bilden; der Stempelquerschnitt 38 hat dann die Form eines gleichseitigen, rechtwinkligen Dreiecks.

Gemäß Fig. 4c können auch zwei Steirpel 12' mit einer gemeinsamen Matrize 4O zusammen in einer Presse arbeiten; man erhält dann bei jedem Hub gleichzeitig zwei Verbindungsstellen, wobei die Verdrehsicherheit der Verbindung größer ist als bei einer einzigen Verbindung mit entsprechend vergrößerten Querschnitt.

Man kann sogar, wie in Fig. 4d angedeutet, sowohl einen Patrizenstreifen 42 als auch Amboß- und Schneidenteilstreifen 44 beliebiger Länge von entsprechend profilierten Vormaterial ablängen und dann in entsprechende Haltestege einsetzen, mit welchen konventionelle Pressen — etwa Abkantpressen — bestückt werden können. ."- .". .". '"; . · ·*'·

In entsprechender Weise ausgebildete kreisscheibenförmige Elemente können andererseits zum Aufbau von "Blechnähmaschinen¹¹ verwendet werden, bei denen anstelle eines senkrecht zur Blechebene verlaufenden Pressenhubes die Bleche zwischenzwei zusammenwirkenden Scheiben durchlaufen.

Fig. 5a zeigt eine Ausführungsform, bei der der Amboß 50 als Kreiszylinder ausgebildet ist, dessen Höhe gegenüber einem Sockel 52 etwa durch Stellschrauben veränderbar in Pfeilrichtung eingestellt werden kann. Die Schneidenteile 54 haben die Form von Hohlzylindersektoren oder Faßdauben/ die — bis auf die Trennschlitze zwischen ihnen — den Amboß vollständig umschließen. Die Trennschlitze können in unterschiedlicher Anzahl und unterschiedlicher Schlitzbreite ausgeführt werden. Sockelseitig sind die Schneidenteile 54 in entsprechende Aussparungen des Sockels 52 eingesetzt oder eingespannt. - Die Schneidenteile können durch Schlitzen einer Hülse gefertigt werden oder aus Einzelsegmenten bestehen,

Für den Stempel 56 in Form eines einfachen Kreiszylinders gibt es zwei Möglichkeiten. Im ersten Falle sind die Querschnitte von Amboß 50 und Stempel 56 im wesentlichen deckungsgleich. In diesem Falle werden — wie auch in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen — beide Bleche durchschnitten, und nur im Bereich der Schlitze zwischen den Schneidenteilen hängen die durchgedrückten Materialbutzen noch am umgebenden Blech . Die Stempel können im Bereich der Matrizenschlitze Ausnehmungen erhalten, um die verbleibenden Verbindungsstege nicht einzuschnüren.

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Insoweit ergibt sich nur eine andere Umrißform der Verbindung gegenüber Fig. 1 bis 4a oder 4b. Wählt man jedoch den Stempel mit Querschnittsabmessungen 58, die etwa urn die doppelte Dicke des durchgedrückten Blechs gegenüber den homologen Abmessungen des Amboß' verringert sind/ wird das Blech zwar durchgedrückt/ aber nicht eingeschnitten/ so daß es bei der fertigen Verbindung nach Art einer Druckknopfes im anderen Blech sitzt. Eine solche Ausbildung ermöglicht, daß die Verbindungsstelle fluiddicht bleibt.

Die Kreiszylinderform ist dabei natürlich keineswegs |

zwingend, und andere polygonale Umrisse sind ebenfalls ' denkbar, etwa quadratisch oder hexagonal (vgl. Fig. 5b

für die Matrize einer quadratischen Verbindungsstelle). <

Wenn etwa in einer Serienfertigung zwei oder mehr Bleche ;

gleichzeitig an einer Vielzahl von Stellen miteinander ]

zu verbinden sind, empfiehlt sich die Herstellung eines |

Komplettwerkzeugs mit einer entsprechenden Anzahl von f

Matrizen und zugeordneten Patrizen. Die Fertigung solcher }"

Komplettwerkzeuge läßt sich rationalisieren/ wenn man \

eine Gestaltung entsprechend Fig. 6 wählt. ί

Jeweils eine Matrize mit Auswerfern 60 — z. B. in Form |

I federbelasteter Stifte — und eine zugeordnete Patrize jj.

mit Auswarfern 60 werden auf kreisrunden Sockeln 62 &

gleichen Durchmessers montiert. Die Auswerfer können allerdings auch unabhängig von den Matrizen und Patrizer. in der Umgebung angeordnet werden. Eine Patrizenplatte 64 und eine Matrizenplatte 66 werden mit Säulenführungen 68 versehen und so reproduzierbar zueinander positioniert. Danach werden beide Platten gemeinsam an den entsprechenden Stellen abgebohrt/ und in die so zwangsläufig ausgefluchteten Bohrungen 70 werden dann die Sockel 62

eingesetzt, wobei diese in eine gewünschte Winkellage gedreht und in dißser fixiert werden. Beschädigte Patrizen ode£ Matrizen sind dann mit wenigen Handgriffen austauschbar.

Pig. 7 zeigt als Beispiel eine handgeführte Vorrichtung, bestückt mit einer Patrize SQ und einer Mstrize S2. Äii der Matrizenbacke 84 ist die Patrizenbacke 86 mittels Lagerbolzen 88 angelenkt, und in eine Ausnehmung der Matrizenbacke ist der Zylinderkörper 90 eines Hochdruck-Hydx-aulikzylinders eingesetzt, dessen Stößel 92 die Patrizenbacke im Sinne eines Pressenhubes betätigt. Die Rückstellung erfolgt durch die Zugfeder 94.

Claims (20)

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1. Vorrichtung zum nietartigen Verbinden eines ersten Bleches mit einem zweiten Blech/ mit einer Matrize, auf der die beiden übereinanderliegenden Blechteile aufliegen, und mit einer Patrize, die mittels einer Presse auf die Matrize zu beweglich ist und dabei im Bereich ihres Stempels das der Matrize abgewandt liegende Blech durch das andere Blech durchdrückt, wobei zumindest das letztere mit Einschnitten versehen vird, wonach das durchgedrückte Material auf der Matrizenseite des anderen Blechs hinter dessen Einschnitte fließverpreßt wird, dadurch

gekennzeichnet, daß die Matrize (14 + 16,

34 + 36, 50 + 54, 40, 44, 82) ein zentrales versenktes Amboßteil (14, 36, 50) sowie peripher zu diesem angeordnete Schneidenteile (16, 24, 34, 54) aufweist, und daß die Presse (84 - 94) für jeden VerbindungsVorgang einen einzigen Hub ausführend ausgebildet ist, bei dessen erstem Abschnitt die Schneidenfceile stationär gehalten sind/ um der Einsehneidevorgang auszuführen/ während dessen zweitem

Abschnitt jedoch, während welchem das durchgedrückte Material zwischen dem Patrizenstempel und dem Matrizenambo8teil fließgepreßt wird, die Schneidenteile federnd quer zur Pressenhubrichtung auslenkbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet t 3aß cLLe Schnex&enteile (16, 24, 34, 54) als Blattfedern ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Matrizenstempel (12, 12', 56, 42, 80) und das Amboßteil (14, 36, 50) im wesentlichen gleichen Querschnitt besitzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (56) eine dem Amboßquerschnitt ähnliche QuerSchnittsform besitzt, jedoch um etwa die doppelte Dicke des durchgedrückten Blechs verringerte Querschnittsabmessungen (53) aufweist.

5. Vorrichtung ncich einem oder mehreren der vorangegangenen An-öprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Stempel (56) und Matrize (50 - 54) kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidenteile (54) der Matrize durch Schlitzen einer Hülse hergestellt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4,

dadurch gekennzeichnet, daß Stempel und Matrize polygonalen Querschnitt aufweisen. (Fig, 5b)

S. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidenteile als geschichtete Blattfedern ausgebildet sind. (Fig. 3a)

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,, daß die Schneidenrolle und ein alle Schneidenteile einer Matrize miteinander verbindender Sockel einstückig ausgebildet sind, (Fig. 3b, Fig. 4d)

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß die Schneidenteile auf das Amboßteil zu geneigt angeordet sind. {Fig. 3c)

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet _: daß die Schneidenteile um ihre dem Stempel abgewandte Endkante vom Amboß weg kippbar angeordnet sind und daß eine Rückstellfeder vorgesehen ist. (Fig. 3c)

12. Vorrichtung nach Anspruch 11/ gekennzeichnet durch eine Polymer-Rückstellfeder. (Fig. 3a)

13. Vorrichtung nach Anspruch 2_t dadurch gekennzeichnet, daß die Schnexdcnteile aus Flachmaterial bestehen und durch Einschnitte (20) oder Ausschnitte (22) an eine gewünschte Biegecharakteristik angepaßt sind. (Fig. 2a - 2c)

14. Vorrichtung nach Anspruch 13/ dadurch gekennzeichnet/ daß die Schneidenteile mittels der Ein- bzw. Ausschnitte an die Ideal-Biegelinie eines einseitig eingespannten Balkenträgers angenähert sind. (Fig. 2a)

15. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 9 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrizenstempel, die Amboßteile und die Schneidenteile von entsprechend profiliertem bandförmigen Vormaterial abgelängt sind. (Fig. 4d)

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafi eine einzige Matrize mit einem Doppelstempel zusammenwirkend vorgesehen ist. (Fig. 4c)

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mit einer Vielzahl von Patrizen bestückte Patrizenplatten und mit einer Mehrzahl von Matrizen bestückte Matrizenplatten. (Fig. 6)

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet/ daß die jeweils zusammenwirkenden Matrizen und Patrizen auf zylindrischen Sockeln (62) gleichen Durchmessers montiert sind, und daß die zusammengehörigen Patrizen- \ir.d Matrisenplatten (64, 56) gemeinsam entsprechend abgebohrt sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sockel zusätzlich zu Matrize bzw. Patrize noch mindestens einen Auswerfer (60) trägt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Presse in Form einer Hebelzange (84 - 88} ausgebildet ist, an deren einem Betätigungsarm ein Druckmediumzylinder (90) montiert ist, dessen Kolbenstange (92) auf den anderen Betätigungsarm einwirkend angeordnet ist.