EP0077932A1 - Apparatus for making a riveted joint of metal sheets - Google Patents

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EP0077932A1
EP0077932A1 EP82109043A EP82109043A EP0077932A1 EP 0077932 A1 EP0077932 A1 EP 0077932A1 EP 82109043 A EP82109043 A EP 82109043A EP 82109043 A EP82109043 A EP 82109043A EP 0077932 A1 EP0077932 A1 EP 0077932A1
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EP
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leaf springs
die
anvil
male
cutting
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Hans Maass
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Walter Eckold & Co KG Vorrichtungs- und Geratebau GmbH
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Walter Eckold & Co KG Vorrichtungs- und Geratebau GmbH
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Abstract

In einer Vorrichtung zum nietartigen Verbinden von Blechen durch Durchdrücken von Material und dessen Fließverpressen hinter die Einschnittkanten sind die Gegenschneiden der Matrize, die mit dem Schneidstempel (12) zusammenwirkt und einen hinter diese Gegenschneiden zurückversetzten Amboß (14) aufweist, von freien Endkanten einseitig eingespannter, sich parallel zur Schneidstempel- bzw. Patrizenbewegung erstreckender Blattfedern (16) gebildet. Die Blattfedern können verschiedene Längskonturen und Querschnittsformen haben; sie können sich gegen das Ende verjüngen und ein-oder mehrteilig in verschiedener geometrischer Anordnung ausgebildet sein. Zwischen dem Amboß (14) und den Blattfedern (16) kann ein Spansammel- und -abführraum ausgebildet sein. Eine Ausführungsform sieht die Mehrfachanordnung von Patrizen-Matrizen-Kombinationen in einem Ober-bzw. Untergesenk vor, wobei gegebenenfalls die Blattfedern auf zylindrischen Sockeln sitzen.In a device for rivet-like joining of sheets by pushing through material and its extrusion behind the incision edges, the countercuts of the die, which cooperates with the cutting punch (12) and have an anvil (14) set back behind these countercuts, are clamped on one side by free end edges, leaf springs (16) extending parallel to the cutting punch or male movement. The leaf springs can have different longitudinal contours and cross-sectional shapes; they can taper towards the end and can be designed in one or more parts in a different geometric arrangement. A chip collection and removal space can be formed between the anvil (14) and the leaf springs (16). One embodiment sees the multiple arrangement of male-female combinations in an upper or Lower die in front, where appropriate the leaf springs sit on cylindrical bases.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum nietartigen Verbinden von Blechen mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a device for rivet-like connection of sheets with the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 31 06 313 bekannt. Bei ihr sind neben dem Amboß der Matrize zwei Hebel angeordnet, welche die Gegenschneiden aufweisen. Die Hebel sind um quer zur Pressenhubrichtung verlaufende Achsen schwenkbar, und eine Schraubendruckfeder wirkt auf die beiden Hebel derart ein, daß sie in die Schneideposition, in der sie am Amboß anliegen, vorgespannt sind. Der lineare Abstand der beiden Hebelschwenkachsen ist größer als der Abstand der beiden Stempelschneiden.Such a device is known from DE-OS 31 06 313. It has two levers next to the anvil of the die, which have the counter cutting edges. The levers are pivotable about axes extending transversely to the direction of the press stroke, and a helical compression spring acts on the two levers in such a way that they are pretensioned in the cutting position in which they rest on the anvil. The linear distance between the two lever swivel axes is greater than the distance between the two punch cutting edges.
  • Eine gattungsgleiche Vorrichtung ist auch aus der US-PS 2 288 308 bekannt. Hier umfaßt die Matrize eine Mehrzahl von Bauteilen: Von einem Sockel erstreckt sich ein sich zum freien Ende hin verjüngender Amboß; auf dem Sockel stützen sich an den schrägen Seitenflächen des Amboß' anliegend die Gegenschneidenelemente in Form von durchbohrten Stahlplatten ab. Durch die Bohrung ist ein Bolzen geführt, auf dem auch auf die Außenseite dieser Platten einwirkende Federscheiben sitzen. - Der Abstand der Plattenkanten, mit denen diese auf dem Sockel abgestützt sind und um die sie beim seitlichen Ausweichen kippen, ist mithin größer als der Abstand der Schneiden und Gegenschneiden in der Schnittposition.A device of the same type is also known from US Pat. No. 2,288,308. Here, the die comprises a plurality of components: an anvil, which tapers towards the free end, extends from a base; The counter-cutting elements in the form of pierced steel plates are supported on the base on the oblique side surfaces of the anvil. By the bore is guided by a bolt on which spring washers also act on the outside of these plates. - The distance between the plate edges with which they are supported on the base and by which they tilt when evading laterally is therefore greater than the distance between the cutting edges and counter-cutting edges in the cutting position.
  • Entsprechendes gilt für die Ausführungsform gemäß US-PS 2 254 558; in der dort dargestellten Ausführungsform sind Schneidenkörper und Rückstell-Blattfeder einstückig abgewinkelt oder abgebogen ausgebildet, und die Schneidenkörper sind vom Amboß abgestützt.The same applies to the embodiment according to US Pat. No. 2,254,558; In the embodiment shown there, the cutter body and the restoring leaf spring are formed in one piece, angled or bent, and the cutter bodies are supported by the anvil.
  • Bei den geschilderten bekannten Konstruktionen ergibt sich, daß während des Durchschneidens der beiden Bleche auf die mit den Gegenschneiden versehenen Bauteile - also die Hebel bzw. Platten - eine einwärts, auf den Amboß zu gerichtete Kraftkomponente auftritt, wodurch sichergestellt wird, daß die Gegenschneiden während der Durchschneidephase nicht bereits seitlich ausweichen.In the known constructions described it follows that during the cutting of the two sheets onto the components provided with the counter cutting edges - that is to say the levers or plates - an inward force component directed towards the anvil occurs, thereby ensuring that the counter cutting edges during the Do not dodge the cutting phase laterally.
  • Das hat aber andererseits zur Folge, daß bei der zweiten Phase des Fließverpressens die Gegenschneiden nicht nur seitlich ausweichen, sondern bei ihrer Ausweichbewegung auch eine auf den Stempel zu gerichtete Komponente haben, die die Tendenz hat, die hergestellte Verbindung nicht so fest werden zu lassen, wie eigentlich bei sonst gleichen Voraussetzungen möglich wäre..Außerdem können Späne zwischen die Schneidenteile und die sie abstützenden Partien des Ambosses gelangen, wodurch die Brauchbarkeit der gesamten Vorrichtung infrage gestellt wird. - Wünschenswert wäre eher, daß die mit den Gegenschneiden versehenen Elemente genau seitlich wegbewegt würden.On the other hand, this means that in the second phase of extrusion, the shearbars not only deflect laterally, but also have a component directed towards the punch during their evasive movement, which tends not to make the connection so solid, would be possible as actually under otherwise identical conditions .. in addition, chips from the cutting parts and the supporting parts they can get the anvil, thereby providing the usefulness of the entire device in question. - It would be more desirable that the elements provided with the counter cutting edges would be moved exactly to the side.
  • Das könnte gegebenenfalls konstruktiv durch eine entsprechende Gleitlagerung der mit Gegenschneiden versehenen Bauteile und senkrecht zur Pressenhubrichtung wirkende Federn erreicht werden. Damit erhielte man aber nicht nur einen teuren und komplizierten Aufbau, sondern auch eine noch größere seitliche Ausladung der Matrize, als sie bereits bei der'modernsten bekannten Konstruktion gemäß der eingangs genannten DE-OS unvermeidlich zu sein scheint.This could possibly be achieved constructively by a corresponding slide bearing of the components provided with counter-cutting edges and springs acting perpendicular to the direction of the press stroke. This would not only result in an expensive and complicated structure, but also in an even larger lateral projection of the die than would appear to be unavoidable with the most modern known construction according to the aforementioned DE-OS.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgleiche Vorrichtung zu schaffen, bei der eine optimale Verbindung entsteht, bei der ferner ein einfacher Aufbau eine kostengünstige Massenfertigung erlaubt, und die schließlich in Richtung quer zum Pressenhub minimale Abmessungen aufweisen kann.The object of the invention is to provide a device of the same type, in which an optimal connection is created, in which a simple structure also allows inexpensive mass production, and which can finally have minimal dimensions in the direction transverse to the press stroke.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gegenschneiden von freien Endkanten einseitig eingespannter, sich parallel zur Patrizenbewegung erstreckender Blattfedern gebildet sind.This object is achieved according to the invention in that the countercuts are formed by free end edges of leaf springs clamped on one side and extending parallel to the male movement.
  • Damit ergeben sich die folgenden Vorteile:This has the following advantages:
  • Die Blattfedern sind einfache Stanzteile, und da sie sich parallel zum Pressenhub erstrecken, kann auch der Amboß ein einfaches Stanzteil aus Blech sein. Die Blattfedern übernehmen gleichzeitig drei Funktionen: Sie stellen die Gegenschneiden dar, sie übertragen die Schnittkräfte auf einen Sockel, und sie liefern die Rückstellkraft nach dem seitlichen Ausweichen. Dieses Ausschwenken erfolgt um eine Achse, die fast genau unter der jeweiligen Gegenschneide liegt, weil die verwendeten Blattfedern relativ dünn sein können. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Gefahr des seitlichen Ausweichens der Gegenschneiden während der Schnittphase auch bei ziemlich dünnen Blattfedern recht gering ist. Die Blattfedern dringen nicht nur mit ihren Gegenschneiden, sondern - wenn auch nur in ganz geringem Maße - mit ihrer gesamten, dem Stempel zugekehrten Fläche in das ihnen zugewandte Blech ein und werden deshalb von dem Blech selbst gegen Ausweichen abgestützt.The leaf springs are simple stamped parts, and since they extend parallel to the press stroke, the anvil can also be a simple stamped part made of sheet metal. The leaf springs perform three functions at the same time: they represent the shearbars, they transmit the cutting forces to a base, and they provide the restoring force after lateral evasion. This swiveling takes place around an axis that lies almost exactly under the respective shear bar because the leaf springs used can be relatively thin. It has been shown that the risk of lateral deflection of the counter cutting edges during the cutting phase is quite low even with fairly thin leaf springs. The leaf springs penetrate not only with their counter blades, but - even if only to a very small extent - with their entire surface facing the stamp into the sheet metal facing them and are therefore supported by the sheet metal itself against evasion.
  • Da nun aber die Blattfedern, wie gesagt, relativ dünn sein können, ergibt sich auch nur eine minimale Ausladung in Richtung quer zum Pressenhub.However, since the leaf springs can, as already mentioned, be relatively thin, there is only a minimal projection in the direction transverse to the press stroke.
  • In den Unteransprüchen sind zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung definiert, wobei der jeweils resultierende Vorteil im Rahmen der nachfolgenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen genannt werden wird. Dabei wird auf die beigefügten Zeichnungen bezuggenommen.In the subclaims, expedient and advantageous developments of the subject matter of the invention are defined, the resulting advantage being mentioned in the following explanation of exemplary embodiments. Reference is made to the accompanying drawings.
    • Fig. 1 zeigt perspektivisch, teilweise geschnitten, einen aus Patrizenstempel und Matrize bestehenden Werkzeugsatz, der zusammen mit der Presse eine erfindungsgemäße Vorrichtung bildet,1 shows, in perspective, partially in section, a tool set consisting of male die and male die, which together with the press forms a device according to the invention,
    • Fig. 2 zeigt in Seitenansicht jeweils eine Hälfte der symmetrisch ausgebildeten Schneidenteile für eine Matrize in Ausführungsformen a, b bzw. c,2 shows a side view of each half of the symmetrically formed cutting parts for a die in embodiments a, b and c,
    • Fig. 3 stellt im Vertikalschnitt jeweils halbe Matrizen in drei gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführungsformen a, b bzw. c dar,3 shows in vertical section half matrices in three embodiments a, b and c, respectively, modified from FIG. 1,
    • Fig. 4 zeigt Sonderformen von Matrizen bzw. Patrizen in Ausführungen a, b, c, d, eFig. 4 shows special forms of matrices or patrices in versions a, b, c, d, e
    • Fig. 5a stellt perspektivisch, teilweise geschnitten, eine weitere Ausführungsform von Patrize und Matrize dar,5a shows, in perspective, partially in section, a further embodiment of the male and female mold,
    • Fig. 5b zeigt eine Matrize ähnlich der nach Fig. 5a,5b shows a die similar to that of FIG. 5a,
    • Fig. 6 dient der Erläuterung einer bevorzugten Anwendung der Vorrichtung,6 serves to explain a preferred application of the device,
    • Fig. 7 stellt eine Gesamtvorrichtung einschließlich einer möglichen Ausführungsform der Presse dar,7 shows an overall device including a possible embodiment of the press,
    • Fig. 8 zeigt in Teilansicht eine.Vorrichtung, bei der Matrizen und Patrizen an umlaufenden Scheiben angebracht sind,8 shows a partial view of a device in which dies and dies are attached to rotating disks,
    • Fig. 9a bzw. 9b stellen im Längs- bzw. Querschnitt Verbindungen zweier Bleche dar, bei denen nach Art eines Niets ein Einsatzteil vorgesehen ist, und9a and 9b represent connections in longitudinal or cross-section of two sheets, in which an insert is provided in the manner of a rivet, and
    • Fig. 10 zeigt im Schnitt, weitgehend schematisiert, eine Vorrichtung zum Herstellen der Verbindung gemäß Fig. 9a, 9b.10 shows in section, largely schematized, a device for establishing the connection according to FIGS. 9a, 9b.
  • Man erkennt in Fig. 1 die Patrize 10 mit ihrem Stempel 12, der hier rechteckigen Querschnitt mit Schneider.11 aufweist und eine flache oder etwas ballige Stirnseite haben kann; seine Kontur ist vorzugsweise trapezförmig. - Die Matrize umfaßt 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 im dem Stempel 12 zugewandten Endbereich. Dazwischen ist der Amboß auf den den Schneidenteilen zugewandten Seiten derart `ausgenommen, daß er einen etwa rhombusförmigen Querschnitt erhält; die so geschaffenen Freiräume ermöglichen, daß etwa hineinfallende Späne nach außen abgeführt werden können, ohne das Zurückfedern der Schneidenteile zu behindern. Im Betrieb wird die den Amboßflächen 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.1 shows the male part 10 with its stamp 12, which here has a rectangular cross section with a cutter 11 and can have a flat or somewhat spherical end face; its contour is preferably trapezoidal. - The die comprises the anvil 14 and two cutting parts 16, which are identical to one another. Anvil and cutting parts are captively connected, for example by a rivet 18. In In the area of this connection, the three components lie flat against one another, likewise in the end area facing the punch 12. In between, the anvil is so 'excluded on the sides facing the cutting parts that it has an approximately rhombic cross-section; the free spaces thus created allow chips that fall into it to be discharged to the outside without hindering the springing back of the cutting parts. In operation, the side of the cutting parts facing the anvil surfaces is supported in the foot region, where the rivet 18 is also seated, for example by means of a screw (not shown) which extends through the rivet and fastens the die to a holder which also holds it on the supports the side facing away from the stamp 12. The cutting parts can rebound in the area of their free end.
  • Während die Form des Amboß' und des Stempels in Fig. 1 in etwa der Wirklichkeit entsprechend dargestellt sind, ist-die dort gezeichnete Form der Schneidenteile nicht die günstigste. Bessere Formen zeigen die Fig. 2 und 3.While the shape of the anvil and the stamp are shown in FIG. 1 roughly in accordance with reality, the shape of the cutting parts drawn there is not the cheapest. 2 and 3 show better shapes.
  • Versuche haben nämlich ergeben, 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 Schneidenteile 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 sein als für beispielsweise Aluminium.Experiments have shown that the stability of the device is essentially determined by the alternating stress on the cutting parts deflected in each work step. It is therefore preferred to design it in such a way that the deformation is distributed as evenly as possible over the free length - corresponding to the deflection of a beam clamped on one side under end loading - resulting approximately in the profile shown in Fig. 2a. In a simplified form according to FIG. 2b, the flanks of the cutting parts are semicircular, or one can - as shown in Fig. 2c - provide slot-like recesses 20 at the edge or slot-like openings 22 in the solid part of the cutting parts. Such different contours with the same cutting part thickness result in different spring characteristics, and this is necessary in order to adapt to different sheet qualities: With the same sheet thickness, the cutting parts for stainless steel should be much stiffer than for aluminum, for example.
  • Es ist hier anzumerken, daß auch für unterschiedliche Dicken der zu verbindenden Bleche Vorsorge zu treffen ist, indem die "Tiefe" der Matrize, das heißt, das Maß zwischen den Gegenschneiden und der höchsten Stelle des Amboß, bei etwa der Summe der Dicken beider Bleche, vermindert um einen Betrag zwischen 10% und 60%, vorzugsweise von 30%, liegt. Man erkennt, daß mit gleichbleibenden Schneidenteilen nur die Amboßteile auszutauschen sind, um Werkzeugsätze für andere Blechdicken zu erhalten. Die jeweils günstigste Tiefe kann man in reproduzierbarer Weise entweder durch Begrenzung des Pressenhubes vorgeben oder aber, und dies ist häufig die einfachere Lösung, durch Begrenzung der von der Pressen ausgeübten Kraft.It should be noted here that provision must also be made for different thicknesses of the sheets to be joined, in that the "depth" of the die, that is, the dimension between the counter cutting edges and the highest point of the anvil, is approximately the sum of the thicknesses of both sheets , reduced by an amount between 10% and 60%, preferably 30%. It can be seen that only the anvil parts have to be exchanged with the same cutting parts in order to obtain tool sets for other sheet thicknesses. The most favorable depth can be specified reproducibly either by limiting the press stroke or, and this is often the simpler solution, by limiting the force exerted by the presses.
  • Anstatt bei der Kontur, kann man auch bei der Federlängsschnittgestalt variieren. So kann man gemäß Fig. 3a anstelle eines massiven Schneidenteils Blattfederpakete verwenden, die z.B. auswechselbar sind; wie man 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.Instead of the contour, you can also vary the shape of the spring longitudinal section. 3a, instead of a solid cutting part, leaf spring assemblies can be used, e.g. are interchangeable; as can be seen, only the innermost leaf springs 24 are riveted to the anvil and form the actual cutting part, while the rest are interchangeable and the whole package is inserted into a holding block 26.
  • Wie Fig. 3b zeigt, kann man auch bei beiden Schneidenteile gemeinsam mit einem Fuß 28 als einstückiges, von einem Strang abgelängtes Bauteil ausbilden, in dessen U-förmigen Profilverlauf der Amboß eingesetzt ist.As shown in FIG. 3b, it is also possible to form, in both cutting parts, together with a foot 28 as a one-piece component cut to length from a strand, in the U-shaped profile of which the anvil is inserted.
  • Die Anpassung des Schneidenteil-Querschnitts an die günstigste Verformungskennlinie erfolgte gemäß Fig. 2a-2c durch variable Breite der Schneidenteile. Man kann aber auch die Dicke der Schneidenteile gemäß Fig. 3c variieren, wobei man etwa dieselbe Charakteristik erzielt wie mit den Federpaketen nach Fig. 3a.The cutting part cross-section was adapted to the cheapest deformation characteristic curve according to FIGS. 2a-2c by variable width of the cutting parts. However, the thickness of the cutting parts according to FIG. 3c can also be varied, with approximately the same characteristic being achieved as with the spring assemblies according to FIG. 3a.
  • Das Amboßteil 30 nach Fig. 4a weist nicht den rhombusförmigen Querschnitt auf wie in Fig. 1 angedeutet, sondern hat im mittleren Bereich einen einfachen Rechteckquerschnitt. Dafür ist aber fußseitig eine dachartige Schräge 32 vorgesehen, längs der Späne nach außen gefördert werden.The anvil part 30 according to FIG. 4a does not have the rhombus-shaped cross section as indicated in FIG. 1, but has a simple rectangular cross section in the central area. For this purpose, however, a roof-like slope 32 is provided on the foot side, along which the chips are conveyed to the outside.
  • Wie in Fig. 4b angedeutet, brauchen die beiden Schneidenteile nicht parallel zu stehen; sie können auch über Eck liegen und mit einem "Eck-Amboß" 36 die Matrize bilden; der Stempelquerschnitt 38 hat dann die Form eines gleichseitigen, rechtwinkligen Dreiecks.As indicated in Fig. 4b, the two cutting parts need not be parallel; they can also lie over a corner and form the die with a "corner anvil" 36; the stamp cross-section 38 then has the shape of an equilateral, right-angled triangle.
  • Eine andere, nicht gezeichnete Variante für die Matrize hat zwar parallele Schneiden, doch befinden sich diese nicht auf der der Einspann- oder Abstützstelle gegenüberliegenden Kante, sondern auf einer senkrecht dazu verlaufenden Seitenkante. Das bedeutet, daß sich die Einspannstelle der Federn nicht, wie bei allen anderen Ausführungsformen, im wesentlichen unter der Patrize befindet, sondern seitlich davon, und daß demgemäß der Raum unter der Patrize ziemlich beengt sein darf. Daß sich die Verhältnisse in Längsrichtung der Schnitte verändern, weil die Matrize an beiden Enden unterschiedlich stark auffedert, hat sich als nicht störend erwiesen.Another variant, not shown, for the die has parallel cutting edges, but these are not located on the edge opposite the clamping or support point, but on a side edge running perpendicular to it. This means that the clamping point of the springs is not, as in all other embodiments, essentially under the patrix, but laterally therefrom, and accordingly the space under the patrix can be quite narrow. The fact that the conditions in the longitudinal direction of the cuts change because the die springs open to different degrees at both ends has not proven to be a problem.
  • Gemäß Fig. 4c können auch zwei Stempel 12' mit einer gemeinsamen Matrize 40 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 vergrößertem Querschnitt.According to FIG. 4c, two punches 12 'with a common die 40 can also work together in a press; two connection points are then obtained with each stroke, the connection being more secure than a single connection with a correspondingly enlarged cross-section.
  • Man kann sogar, wie in Fig. 4d angedeutet, sowohl einen Patrizenstreifen 42 als auch Amboß- und Schneidenteilstreifen 44 beliebiger Länge von entsprechend profiliertem Vormaterial ablängen und dann in entsprechende Haltestege einsetzen, mit welchen konventionelle Pressen - etwa Abkantpressen - bestückt werden können.It is even possible, as indicated in FIG. 4d, to cut both a male strip 42 and anvil and cutting partial strips 44 of any length from appropriately profiled primary material and then insert them into corresponding holding webs with which conventional presses - such as press brakes - can be fitted.
  • Fig. 4e zeigt perspektivisch einen Ausschnitt aus einem Komplettwerkzeug, bestückt mit Patrizen P und Matrizen M. Man erkennt, daß Oberwerkzeug 46 und Unterwerkzeug 48 sowohl Matrizen als auch Patrizen aufweisen; damit die zu verbindenden Bleche gleichwohl nicht verspannt oder sogar verbogen werden, ist -bei geschlossenem Werkzeug - also in der Verformungsendlage - der Abstand der Gegenschneiden von Ober-und Unterwerkzeug gleich der Dicke der beiden zu verbindenden Bleche.4e shows a perspective section of a complete tool, equipped with male parts P and female parts M. It can be seen that the upper tool 46 and lower tool 48 have both male parts and male parts; So that the metal sheets to be connected are not braced or even bent, the distance of the counter-cutting edges from the upper and lower tools is equal to the thickness of the two metal sheets to be connected when the tool is closed, ie in the deformation end position.
  • 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.5a shows an embodiment in which the anvil 50 is designed as a circular cylinder, the height of which can be adjusted in the direction of the arrow relative to a base 52, for example by adjusting screws. The cutting parts 54 are in the form of hollow cylinder sectors or barrel staves which, apart from the separating slots between them, completely enclose the anvil. The separation slots can be designed in different numbers and different slot widths. On the base side, the cutting parts 54 are inserted or clamped in corresponding cutouts in the base 52. - The cutting parts can be made by slitting a sleeve or consist of individual segments.
  • 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.There are two possibilities for the stamp 56 in the form of a simple circular cylinder. In the first case, the cross sections of anvil 50 and punch 56 are essentially congruent. In this case, as in the previously described embodiments, both sheets are cut through, and only in the area of the slits between the cutting parts do the pressed material slugs still hang on the surrounding sheet metal. The stamp can be in the area of the die slots Receive recesses so as not to constrict the remaining connecting webs.
  • 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 um 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 eines Druckknopfes im anderen Blech sitzt. Eine solche Ausbildung ermöglicht, daß die Verbindungsstelle fluiddicht bleibt.In this respect, there is only a different outline shape of the connection compared to FIGS. 1 to 4a or 4b. However, if one chooses the stamp with cross-sectional dimensions 58, which are reduced by approximately twice the thickness of the sheet pressed through compared to the homologous dimensions of the anvil, the sheet is pressed through, but not cut, so that it is like a push button in the finished connection sits in the other sheet. Such a design enables the connection point to remain fluid-tight.
  • 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).The circular cylindrical shape is of course in no way mandatory, and other polygonal outlines are also conceivable, for example square or hexagonal (cf. FIG. 5b for the matrix of a square connection point).
  • Die Fertigung von Komplettwerkzeugen gemäß Fig. 4e läßt sich rationalisieren, wenn man eine Gestaltung entsprechend Fig. 6 wählt.The production of complete tools according to FIG. 4e can be rationalized if one chooses a design according to FIG. 6.
  • Jeweils eine Matrize mit Auswerfern 60 - z.B. in Form federbelasteter Stifle- und eine zugeordnete Patrize mit Auswerfern 60 werden auf kreisrunden Sockeln 62 gleichen Durchmessers montiert. Die Auswerfer können allerdings auch unabhängig von den Matrizen oder Patrizen in der Umgebung angeordnet werden. Eine Patrizenplatte 64 und eine Matrizenplatte 66 werden mit Säulenführungen 68 versehen und so reproduzierbar zueinander positioniert. Danach werden beiden Platten gemeinsam an den entsprechenden Stellen abgebohrt, und in die so zwangsläufig ausgefluchtungen Bohrungen 70 werden dann die Sockel 62 eingesetzt, wobei diese in eine gewünschte Winkellage gedreht und in dieser fixiert werden. Beschädigte Patrizen oder Matrizen sind dann mit wenigen Handgriffen austauschbar.In each case one die with ejectors 60 - for example in the form of spring-loaded pin - and one associated die with ejectors 60 are mounted on circular bases 62 of the same diameter. However, the ejectors can also be arranged in the area independently of the matrices or patrices. A male plate 64 and a female plate 66 are provided with column guides 68 and thus positioned in a reproducible manner relative to one another. Then both plates are drilled together at the corresponding points and inevitably drilled out Alignments bores 70 are then inserted into the base 62, which are rotated into a desired angular position and fixed in this. Damaged patrices or matrices can then be exchanged in a few simple steps.
  • Fig. 7 zeigt als Beispiel eine handgeführte Vorrichtung, bestückt mit einer Patrize 80 und einer Matrize 82. An der Matrizenbacke 84 ist die Patrizenbacke 86 mittels Lagerbolzen 88 angelenkt, und in eine Ausnehmung der Matrizenbacke ist der Zylinderkörper 90 eines Hochdruck-Hydraulikzylinders eingesetzt, dessen Stößel 92 die Patrizenbacke im Sinne eines Pressenhubes betätigt. Die Rückstellung erfolgt durch die Zugfeder 94.Fig. 7 shows an example of a hand-held device equipped with a male 80 and a female 82. The male jaw 86 is articulated on the female jaw 84 by means of bearing bolts 88, and the cylinder body 90 of a high-pressure hydraulic cylinder is inserted into a recess of the female jaw Ram 92 actuates the male jaw in the sense of a press stroke. The provision is made by the tension spring 94.
  • Gelegentlich wird der Wunsch bestehen, auf der Patrizenseite der verbundenen Bleche die durch den Verbindungsvorgang entstandenen Vertiefungen zu verschließen. Dies kann bereits im Zuge der Verbindung geschehen, und Fig. 9a bzw. 9b zeigen in zwei zueinander senkrecht stehenden Schnitten durch eine derartige Verbindung einen nietähnlichen Einsatz N. Dieser stellt gewissermaßen die in der Verbindung verbliebene Spitze der Patrize dar.Occasionally there will be a desire to close the depressions created by the joining process on the male side of the joined sheets. This can already take place in the course of the connection, and FIGS. 9a and 9b show a rivet-like insert N in two sections perpendicular to one another through such a connection. This insert to a certain extent represents the tip of the male part that remains in the connection.
  • Fig. 10 stellt im Schnitt, weitgehend schematisiert, eine Vorrichtung dar, mit der eine solche Verbindung hergestellt werden kann.Fig. 10 shows in section, largely schematic, a device with which such a connection can be made.
  • In einem Unterwerkzeug 100 ist in üblicher Weise die Matrize M angeordnet. Über ihr ist ein Schlitz 102 ausgebildet, in den die zu verbindenden Bleche 104, 106 mit Spiel hineinpassen. Über der Matrize weist das Unterwerkzeug einen Führungskanal 110 für das Oberwerkzeug 108 auf. In diesen Kanal 110 mündet eine quer zu ihm verlaufende Ausnehmung 112, die als Magazin für die Niete N dient. Die Mittel, durch die der Stapel von Nieten in der Ausnehmung 112 gefördert wird, sind dem Fachmann geläufig und daher hier nicht dargestellt.The die M is arranged in a conventional manner in a lower tool 100. A slot 102 is formed above it, into which the sheets 104, 106 to be connected fit with play. The lower tool has a guide channel 110 for the upper tool 108 above the die. A recess 112 extending transversely to it opens into this channel 110 and serves as a magazine for the rivets N. The means by which the stack of rivets is conveyed in the recess 112 are familiar to the person skilled in the art and are therefore not shown here.
  • Alternativ kann man auch in die Ausnehmung ein abgelängtes Strangpreßprofil einsetzen, von dem das Oberwerkzeug bei jedem Pressenhub einen Niet abschneidet.Alternatively, a cut extruded profile can be inserted into the recess, from which the upper tool cuts off a rivet with each press stroke.
  • Eine solche zangenartige Ausbildung der Vorrichtung haiden großen Vorteil, daß oberhalb und unterhalb der Verbindungsstelle wenig Platz benötigt wird und die Verbindung auch an schlecht zugänglichen Stellen vorgenommen werden kann. Daß dabei die Relativbewegung von Patrize und Matrize nicht mehr längs einer Geraden, sondern längs eines - gegebenenfalls sogar relativ kleinen Radius aufweisenden - Kreisbogens verläuft, beeinträchtigt die Brauchbarkeit der Vorrichtung überraschenderweise nicht. Übrigens ist der Antrieb durch einen Hydraulikzylinder keineswegs zwingend; da eben die Geradführung nicht unabdingbar ist, kann man ein kraftübersetzendes Hebelgestänge vorsehen, das sogar manuell betätigbare Vorrichtungen erlaubt.Such pliers-like design of the device have great advantages in that little space is required above and below the connection point and the connection can also be made in poorly accessible places. Surprisingly, the fact that the relative movement of the male and female dies no longer runs along a straight line, but along a circular arc, which may even have a relatively small radius, does not impair the usability of the device. Incidentally, the drive by a hydraulic cylinder is by no means mandatory; since straight guidance is not essential, a force-transmitting lever linkage can be provided, which even allows manually operated devices.
  • Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Patrizen "P" und die Matrizen "M" am Umfang jeweils einer Scheibe 70 bzw. 72 vorgesehen sind, die in Richtung der Pfeile drehbar sind. Es liegt hier also keine Presse im üblichen Wortsinne vor, sondern die beiden Werkzeugkomponenten werden durch den Drehantrieb miteinander und mit den Blechen 74, 76 in Wirkverbindung gebracht. Im linken Teil der Fig. 8 erkennt man bei 78 die gerade hergestellte Verbindung.Fig. 8 shows an embodiment in which the male "P" and the female "M" are provided on the circumference of a disk 70 and 72, respectively, which are rotatable in the direction of the arrows. There is therefore no press in the usual sense of the word, but the two tool components are brought into operative connection with one another and with the plates 74, 76 by means of the rotary drive. In the left part of FIG. 8, the connection just established can be seen at 78.
  • Die Scheiben sitzen am Ende jeweils einer fliegend gelagerten Welle, die synchron von einem Motor angetrieben werden. Die Scheiben können zwischen den jeweils in Eingriff gelangenden Patrizen-Matrizen-Kombinationen mit einem die Friktion unterstützenden Material beschichtet sein, z.B. eine Weichgummiauflage haben, oder auch mit einer Riffelung versehen sein.The discs are located at the end of a floating shaft that is driven synchronously by a motor. The disks may be coated with a friction-enhancing material between the respective mating male-female combinations, e.g. have a soft rubber pad, or can also be corrugated.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß der vorstehend verwandte Ausdruck "Blech" nicht nur Feinbleche (unter 2 mm Dicke) oder Mittelbleche (unter 4 mm Dicke) umfaßt, sondern auch Grobbleche, z.B. Aluminium von 5 mm Dicke. Ebenso ist anzumerken, daß auch Teile von Strangpreß- oder anderen Profilen als "Blech" im Sinne der Erfindung zu verstehen sind. So kann beispielsweise mit Hilfe des Gegenstandes der Erfindung ein Gestell aus U-Profilen mit einer Blechverkleidung verbunden werden. Und schließlich ist anzumerken, daß die beiden zu verbindenden Bleche (im obigen Sinne) keineswegs gleiche Dicke zu haben brauchen oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen dürfen; so kann man z.B. ein Aluminiumblech von 3 mm Stärke mit einem Edelstahlblech von 1 mm Stärke ohne weiteres verbinden.It should be noted that the term "sheet metal" used above includes not only thin sheets (less than 2 mm thick) or middle sheets (less than 4 mm thick), but also heavy sheets, e.g. Aluminum 5 mm thick. It should also be noted that parts of extrusion or other profiles are to be understood as "sheet" in the sense of the invention. For example, a frame made of U-profiles can be connected to a sheet metal cladding with the aid of the subject matter of the invention. Finally, it should be noted that the two sheets to be joined (in the above sense) need not have the same thickness or may be made of different materials; so you can e.g. easily connect an aluminum sheet of 3 mm thickness with a stainless steel sheet of 1 mm thickness.

Claims (20)

1) Vorrichtung zum nietartigen Verbinden von Blechen mit einer Matrize und einer mittels einer Presse auf die Matrize zu beweglichen Patrize, zwischen denen die zu verbindenden Bleche flächig übereinanderliegen, wobei die Patrize einen mit Schneiden versehenen Stempel umfaßt und die Matrize Gegenschneiden sowie einen hinter die Gegenschneiden zurückversetzten Amboß aufweist, auf dem von dem Stempel das zwischen den Gegenschneiden durchgedrückte Material hinter die Einschnittkanten fließverpreßt wird, während die Gegenschneiden seitlich ausweichen und nach dem Herausheben der Verbindung aus der Matrize mittels Federvorspannung wieder in ihre Schneideposition zurückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenschneiden von freien Endkanten einseitig eingespannter, sich parallel zur Patrizenbewegung erstreckender Blattfedern gebildet sind.1) Device for rivet-like connection of sheets with a die and a patrix which can be moved by means of a press onto the die, between which the sheets to be joined lie flat one above the other, the patrix comprising a punch provided with cutting edges and the die counter-cutting edges and one behind the counter-cutting edges has set back anvil, on which the punch pressed through the material between the countercuts is extruded behind the incision edges, while the countercuts dodge laterally and are returned to their cutting position by spring preloading after the connection has been lifted out of the die, characterized in that the countercuts Leaf springs are clamped on one side by free end edges and extend parallel to the male movement.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern rechteckigen Querschnitt aufweisen und mit dem ebenfalls rechteckigen Querschnitt besitzenden Amboß in ihrem Einspannbereich fest verbunden sind.2) Device according to claim 1, characterized in that the leaf springs have a rectangular cross section and are firmly connected to the anvil, which also has a rectangular cross section, in its clamping area.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern kreisringsektorförmigen Querschnitt aufweisen und mit dem runden Querschnitt besitzenden Amboß in ihrem Einspannbereich fest verbunden sind.3) Device according to claim 1, characterized in that the leaf springs have an annular sector cross-section and are firmly connected to the round cross-section having anvil in their clamping area.
4) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern einen sich von ihrem Einspannbereich in Richtung auf die Gegenschneiden verjüngenden Querschnitt aufweisen.4) Device according to claim 1, characterized in that the leaf springs have a cross-section tapering from their clamping area in the direction of the counter cutting edges.
5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverjüngung derart festgelegt ist, daß die Biegebeanspruchung mindestens annähernd gleichförmig auf die Länge der Blattfedern verteilt ist.5) Device according to claim 4, characterized in that the cross-sectional taper is set such that the bending stress is distributed at least approximately uniformly over the length of the leaf springs.
6) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern von einem geschichteten Paket einzelner Lamellen gebildet sind.6) Device according to claim 4, characterized in that the leaf springs are formed by a layered package of individual lamellae.
7) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern seitliche Ausnehmungen aufweisen.7) Device according to claim 4, characterized in that the leaf springs have lateral recesses.
8) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern Durchbrüche aufweisen.8) Device according to claim 4, characterized in that the leaf springs have openings.
9) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Amboß und den Blattfedern ein Spansammel- und Abführraum ausgebildet ist.9) Device according to claim 2, characterized in that a chip collection and discharge space is formed between the anvil and the leaf springs.
10) Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spansammel- und -abführraum von Hinterschneidungen des Amboß' gebildet ist.10) Device according to claim 9, characterized in that the chip collection and removal space is formed by undercuts of the anvil '.
11) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Blattfeder-Gegenschneiden zusammenwirkenden Schneiden an einem zwischen den Einschnittkanten verbleibenden Stopfteil ausgebildet sind.11) Device according to claim 1, characterized in that the co-operating with the leaf spring counter-cutting on one between the incision edges remaining plug part are formed.
12) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopfteil mittels einer an der Patrize ausgebildeten Hilfsschneide von einem Materialstrang abscherbar ist. 1 2) Device according to claim 11, characterized in that the stuffing part can be sheared off from a strand of material by means of an auxiliary cutting edge formed on the male part.
13) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl von Patrizen-Matrizen-Kombinationen in einem Ober- bzw. Unterwerkzeug aufweist.13) Device according to claim 1, characterized in that it has a plurality of male-female combinations in an upper or lower tool.
14) Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und Unterwerkzeug sowohl Patrizen als auch Matrizen tragen.14) Device according to claim 13, characterized in that the upper and lower tools carry both male and female dies.
15) Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch'gekennzeichnet, daß in der Position maximaler Annäherung beider Werkzeuge die Gegenschneiden der Matrizen beider Werkzeuge einen Abstand voneinander aufweisen, der mindestens annähernd gleich der Dicke der zu verbindenden Bleche ist.15) Device according to claim 14, characterized in that, in the position of maximum approximation of both tools, the counter cutting edges of the dies of both tools are at a distance from one another which is at least approximately equal to the thickness of the sheets to be connected.
16) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie elastische Auswerfer zum Lösen der Bleche von Patrize und Matrize aufweist.16) Device according to claim 1, characterized in that it has elastic ejectors for releasing the sheets of male and female.
17) Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Matrize bzw. eine Patrize mit einem Auswerfer gemeinsam auf einem Sockel angeordnet eine Montagebaugruppe bildet.17) Device according to claim 16, characterized in that a die or a male with an ejector arranged together on a base forms an assembly assembly.
18) Vorrichtung nach Anspruch 13 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sockel zylindrisch sind und in Bohrungen von Ober- bzw. Unterwerkzeug eingesetzt sind.18) Device according to claim 13 and 17, characterized in that the bases are cylindrical and are inserted in bores of the upper or lower tool.
19) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stempel und Matrize jeweils am freien Ende eines Hebelarms befestigt sind, welche beiden Hebelarme um einen gemeinsamen Drehpunkt schwenkbar sind, um Stempel und Matrize zusammenzupressen.19) Apparatus according to claim 1, characterized in that the punch and die are each attached to the free end of a lever arm, which two lever arms are pivotable about a common pivot point in order to press the punch and die together.
20) Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß für den Schwenkantrieb der beiden Hebelarme relativ zueinander ein Hydraulik-Arbeitszylinder vorgesehen ist.20) Device according to claim 19, characterized in that a hydraulic working cylinder is provided for the pivot drive of the two lever arms relative to each other.
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