EP0077932B1 - Vorrichtung zum nietartigen Verbinden von Blechen - Google Patents

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EP0077932B1
EP0077932B1 EP82109043A EP82109043A EP0077932B1 EP 0077932 B1 EP0077932 B1 EP 0077932B1 EP 82109043 A EP82109043 A EP 82109043A EP 82109043 A EP82109043 A EP 82109043A EP 0077932 B1 EP0077932 B1 EP 0077932B1
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EP
European Patent Office
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arrangement according
cutting edges
anvil
leaf springs
male
Prior art date
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Expired
Application number
EP82109043A
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English (en)
French (fr)
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EP0077932A1 (de
Inventor
Gerd-Jürgen Eckold
Hans Maass
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Walter Eckold GmbH and Co KG Vorrichtungs und Geraetebau
Original Assignee
Walter Eckold GmbH and Co KG Vorrichtungs und Geraetebau
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Priority claimed from DE19828207848 external-priority patent/DE8207848U1/de
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Priority to AT82109043T priority Critical patent/ATE10912T1/de
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    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B21J15/025—Setting self-piercing rivets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
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    • Y10T29/53709—Overedge assembling means
    • Y10T29/5377—Riveter

Definitions

  • the invention relates to a device for rivet-like connection of sheets with the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • Such a device is known from DE-OS No. 3106313. It has two levers next to the anvil of the die, which have the counter cutting edges.
  • the levers are pivotable about axes running transversely to the press stroke direction, 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.
  • the die comprises a plurality of components: an anvil that 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.
  • a bolt is guided through the bore, 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 they move sideways, is therefore greater than the distance between the cutting edges and counter-cutting edges in the cutting position.
  • the cutter body and the return leaf spring are formed in one piece, angled or bent, and the cutter bodies are supported by the anvil.
  • chips can get between the cutting parts and the parts of the anvil that support them, thereby jeopardizing the usability of the entire device. It would be more desirable that the elements with the counter cutting edges were moved exactly to the side.
  • 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.
  • leaf springs can, as already mentioned, be relatively thin, there is only a minimal projection in the direction transverse to the press stroke.
  • the die comprises the anvil 14 and two cutting parts 16, which are identical to one another.
  • Anvil and cutting parts are captively connected to one another, for example by a hollow rivet 18.
  • the three components lie flat against one another, likewise in the end area facing the punch 12.
  • the anvil is excluded on the sides facing the cutting parts in such a way that it has an approximately rhombic cross-section; The free spaces created in this way enable chips that fall into it to be discharged to the outside without preventing the cutting parts from springing back.
  • the side of the cutting parts facing the anvil surfaces is supported in the foot area, 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.
  • FIG. 1 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.
  • the stability of the device is essentially determined by the alternating stress on the cutting parts deflected during each operation. 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-side loading -, resulting approximately in the profile shown in Fig. 2a.
  • the flanks of the cutting parts are cut out in a semicircular shape, or, as shown in FIG. 2c, slit-like cutouts 20 at the edge or slit-like openings 22 in the solid part of the cutting parts can be provided.
  • 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.
  • 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 entire package is inserted into a holding block 26.
  • both cutting parts it is also possible for both cutting parts to be formed 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.
  • 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.
  • 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 parquet according to FIG. 3a.
  • 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.
  • a roof-like slope 32 is provided on the foot side and is conveyed outward along the chips.
  • the two cutting parts need not be parallel; they can also lie on 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.
  • 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.
  • the clamping point of the Springs are not, as in all other embodiments, essentially under the patrix, but to the side thereof, and accordingly the space under the patrix can be quite narrow.
  • two punches 12 'can also work together in a press with a common die 40; two connecting points are then obtained simultaneously for each stroke, the connection being more secure than a single connection with a correspondingly enlarged cross section.
  • FIG. 4e shows a perspective view of a detail from 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 sheets to be connected are not braced or even bent, the distance between the counter-cutting edges of the upper and lower tools is the same as the thickness of the two sheets to be connected when the tool is closed - i.e. in the deformation end position.
  • FIG. 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 in relation to a base 52, for example by adjusting screws.
  • the cutting parts 54 have the shape of hollow cylinder sectors or barrel staves, which - except for the separating slots between them - completely enclose the anvil.
  • the separation slots can be designed in different numbers and different slot widths.
  • 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.
  • stamp 56 in the form of a simple circular cylinder.
  • the cross sections of anvil 50 and punch 56 are essentially congruent.
  • 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 stamps can be provided with recesses in the area of the die slots so as not to constrict the remaining connecting webs.
  • connection point there is only a different outline shape of the connection compared to FIGS. 1 to 4a or 4b.
  • 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 in the finished connection like a push button in the other Tin sits.
  • Such a design enables the connection point to remain fluid-tight.
  • the circular cylindrical shape is of course by no means mandatory, and other polygonal contours are also conceivable, for example square or hexagonal (cf. FIG. 5b for the matrix of a square connection point).
  • One die each with ejectors 60 - z. B. in the form of spring-loaded pins and an associated male with ejectors 60 are mounted on circular bases 62 of the same diameter.
  • 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 with respect to one another. The two plates are then drilled together at the corresponding points, and the plinths 62 are then inserted into the bores 70 which are inevitably aligned, and these are rotated into a desired angular position and fixed therein. Damaged matrices or matrices can then be exchanged in a few simple steps.
  • Fig. 7 shows an example of a hand-held device equipped with a male die 80 and a female die 82.
  • the male die 86 is articulated on the female die 84 by means of bearing bolts 88, and the cylinder body 90 of a high-pressure hydraulic cylinder, the tappet 92 of which is inserted into the recess of the female die Male jaw operated in the sense of a press stroke.
  • the provision is made by the tension spring 94.
  • 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 remaining in the connection.
  • Fig. 10 shows in section, largely schematic, a device with which such a connection can be made.
  • 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 in the recess 112 is conveyed are familiar to the expert and are therefore not shown here.
  • a cut extruded profile can be inserted into the recess, from which the upper tool cuts off a rivet with each press stroke.
  • Such a pliers-like design of the device has the great advantage that little space is required above and below the connection point and the connection can also be made in poorly accessible places.
  • the fact that the relative movement of the male and female dies no longer runs along a straight line, but rather along a circular arc — possibly even having a relatively small radius — does not impair the usability of the device.
  • 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 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.
  • the discs are located at the end of a floating shaft that is driven synchronously by a motor.
  • the disks can be coated with a friction-enhancing material between the respective male / female combinations that come into engagement, e.g. have a soft rubber pad, or can also be corrugated.
  • 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 plates, e.g. Aluminum 5 mm thick.
  • parts of extruded or other profiles are to be understood as sheet metal in the sense of the invention.
  • a frame made of U-profiles can be connected to a sheet metal cladding with the aid of the subject matter of the invention.
  • the two sheets to be joined do not have to have the same thickness or may consist 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.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum nietartigen Verbinden von Blechen mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.
  • Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS Nr. 3106313 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.
  • Eine gattungsgleiche Vorrichtung ist auch aus der US-PS Nr. 2288308 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 Ambosses 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.
  • Entsprechendes gilt für die Ausführungsform gemäss US-PS Nr. 2254558; in der dort dargestellten Ausführungsform sind Schneidenkörper und Rückstellblattfeder einstückig abgewinkelt oder abgebogen ausgebildet, und die Schneidenkörper sind vom Amboss abgestützt.
  • 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.
  • 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 in Frage gestellt wird. Wünschenswert wäre eher, dass die mit den Gegenschneiden versehenen Elemente genau seitlich wegbewegt würden.
  • Das könnte ggf. 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.
  • 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.
  • Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Gegenschneiden von freien Endkanten einseitig eingespannter, sich parallel zur Patrizenbewegung erstreckender Blattfedern gebildet sind.
  • Damit ergeben sich die folgenden Vorteile:
    • 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.
  • Da nun aber die Blattfedern, wie gesagt, relativ dünn sein können, ergibt sich auch nur eine minimale Ausladung in Richtung quer zum Pressenhub.
  • 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 Bezug genommen.
    • Fig. 1 zeigt perspektivisch, teilweise geschnitten, einen aus Patrizenstempel und Matrize bestehenden Werkzeugsatz, der zusammen mit der Presse eine erfindungsgemässe Vorrichtung bildet,
    • Fig. 2 zeigt in Seitenansicht jeweils eine Hälfte der symmetrisch ausgebildeten Schneidenteile für eine Matrize in Ausführungsformen a, b bzw. c,
    • Fig. 3 stellt im Vertikalschnitt jeweils halbe Matrizen in drei gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführungsformen a, b bzw. c dar,
    • Fig. 4 zeigt Sonderformen von Matrizen bzw. Patrizen in Ausführungen a, b, c, d, e,
    • 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,
    • Fig. 7 stellt eine Gesamtvorrichtung einschliesslich einer möglichen Ausführungsform der Presse dar,
    • Fig. 8 zeigt in Teilansicht eine Vorrichtung, bei der Matrizen und Patrizen an umlaufenden Scheiben angebracht sind,
    • Fig. 9a bzw. 9b stellen im Längs- bzw. Querschnitt Verbindungen zweier Bleche dar, bei denen nach Art eines Nietsein Einsatzteil vorgesehen ist, und
    • Fig. 10 zeigt im Schnitt, weitgehend schematisiert, eine Vorrichtung zum Herstellen der Verbindung gemäss Fig. 9a, 9b.
  • Man erkennt in Fig. 1 die Patrize 10 mit ihrem Stempel 12, der hier rechteckigen Querschnitt mit Schneiden 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 dieserVerbindung 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.
  • Während die Form des Ambosses 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.
  • 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.
  • Es ist hier anzumerken, dass auch für unterschiedliche Dicken der zu verbindenden Bleche Vorsorge zu treffen ist, indem die Tiefe der Matrize, d.h., das Masszwischen den Gegenschneiden und der höchsten Stelle des Ambosses, 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 den von der Pressen ausgeübten Kraft.
  • 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.
  • Wie Fig. 3b zeigt, kann man auch bei beiden Schneidenteilen gemeinsam mit einem Fuss 28 als einstückiges, von einem Strang abgelängtes Bauteil ausbilden, in dessen U-förmigen Profilverlauf der Amboss eingesetzt ist.
  • Die Anpassung des Schneidenteilquerschnitts 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 Federparketen nach Fig. 3a.
  • Das Ambossteil 30 nach Fig. 4a weist nicht den rhombusförmigen Querschnittauf 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 Ambosses 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.
  • 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).
  • Die Fertigung von Komplettwerkzeugen gemäss Fig. 4e lässt sich rationalisieren, wenn man eine Gestaltung entsprechend Fig. 6 wählt.
  • Jeweils eine Matrize mit Auswerfern 60 - z. B. in Form federbelasteter Stifte- 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 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 dieser fixiert werden. Beschädigte Patrizen oder Matrizen sind dann mit wenigen Handgriffen austauschbar.
  • 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 eineAusnehmung der Matrizenbacke ist der Zylinderkörper 90 eines Hochdruckhydraulikzylinders eingesetzt, dessen Stössel 92 die Patrizenbacke im Sinne eines Pressenhubes betätigt. Die Rückstellung erfolgt durch die Zugfeder 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.
  • Fig. 10 stellt im Schnitt, weitgehend schematisiert, eine Vorrichtung dar, mit der eine solche Verbindung hergestellt werden kann.
  • 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.
  • Alternativ kann man auch in die Ausnehmung ein abgelängtes Strangpressprofil einsetzen, von dem das Oberwerkzeug bei jedem Pressenhub einen Niet abschneidet.
  • Eine solche zangenartige Ausbildung der Vorrichtung hat den grossen Vorteil, dass oberhalb und unterhalb der Verbindungsstelle wenig Platz benötigt wird und die Verbindung auch an schlechtzugänglichen Stellen vorgenommen werden kann. Dass dabei die Relativbewegung von Patrize und Matrize nicht mehr längs einer Geraden, sondern längs eines - ggf. 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass der vorstehend verwandte Ausdruck Blech nicht nur Feinbleche (unter2 mm Dicke) oder Mittelbleche (unter4mm 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.

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 zurückversetzen 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.
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.
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.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern einen sich von ihrem Einspannbereich in Richtung auf die Gegenschneiden verjüngenden Querschnitt aufweisen.
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.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern von einem geschichteten Paket einzelner Lamellen gebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern seitliche Ausnehmungen aufweisen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern Durchbrüche aufweisen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Amboss und den Blattfedern ein Spansammel- und -abführraum ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spansammel- und -abführraum von Hinterschneidungen des Ambosses gebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Blattfedergegenschneiden zusammenwirkenden Schneiden an einem zwischen den Einschnittkanten verbleibenden Stopfteil ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stopfteil mittels einer an der Patrize ausgebildeten Hilfsschneide von einem Materialstrang abscherbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von Patrizen/Matrizen-Kombinationen in einem Ober- bzw. Unterwerkzeug aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Ober- und Unterwerkzeug sowohl Patrizen als auch Matrizen tragen.
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.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie elastische Auswerfer zum Lösen der Bleche von Patrize und Matrize aufweist.
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.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sockel zylindrisch sind und in Bohrungen von Ober- bzw. Unterwerkzeug eingesetzt sind.
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 Drehpunktschwenkbar sind, um Stempel und Matrize zusammenzupressen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass für den Schwenkantrieb der beiden Hebelarme relativ zueinander ein Hydraulikarbeitszylinder vorgesehen ist.
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