EP0995515B1 - Mechanical assembly device - Google Patents
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- EP0995515B1 EP0995515B1 EP99119411A EP99119411A EP0995515B1 EP 0995515 B1 EP0995515 B1 EP 0995515B1 EP 99119411 A EP99119411 A EP 99119411A EP 99119411 A EP99119411 A EP 99119411A EP 0995515 B1 EP0995515 B1 EP 0995515B1
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- EP
- European Patent Office
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- valve
- punch
- switching
- fluid supply
- action
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- 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
- B21D39/031—Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing
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- Y10T29/49908—Joining by deforming
- Y10T29/49936—Surface interlocking
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- Y10T29/53061—Responsive to work or work-related machine element
- Y10T29/53065—Responsive to work or work-related machine element with means to fasten by deformation
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- Y10T29/53996—Means to assemble or disassemble by deforming
Definitions
- the invention relates to a device for mechanical joining flat sheets lying on top of each other by forming according to the generic term of Claim 1.
- each made The stamp and die are made up of small three-dimensional structures that Fügiata. These joining elements are formed by in a joining area the sheet metal material of the sheet metal parts lying flat on top of one another Sheet plane are moved out and compressed together. One speaks so far from clinching.
- a joining tool that can be used for this purpose is, for example, from EP 0 077932 B1 known.
- There a joining area is delimited by a press driven stamp and a stationary die. Will the stamp be in Moved in the direction of the die, the material of the sheets is in a cavity of the Deep drawn die. If the sheet on the die side reaches the bottom of the Cavity, which is formed by an anvil, and the pressure on the Stamps maintained or raised, the bottom of the enforced Spread out the joining section laterally, as the material is compressed and the Dodge the die cavity from the side walls.
- EP 0 366 987 A1 is also known that the stamp in such a joining tool has a stop limiting its penetration depth. Limiting the Depth of penetration and thus a path limitation of the stamp ensures that the Influence is not overused.
- the known path limitation is rigid and the joining tool is mechanical loaded.
- the object of the invention is therefore a device for mechanical joining to create according to the preamble of claim 1, which with a simple and fast-working path limitation.
- This task is characterized by the characteristics of the characteristic part of the Claim 1 solved.
- the shift linkage can be easily guided on the tool set without hindering its construction.
- the shift linkage can be guided such that a detent provided on the shift linkage itself spring-loaded supported on the tool set. This can be achieved that entrainment of the shift linkage by the shift pin, the one Movement of the catch away from the closing element of the valve for one Depth limit to get a disengagement, to one Increases the spring preload. An independent return of the It locks into the locking engagement after completion of the joining process increased spring preload eased.
- the catch is preferably designed as a pin-like locking element that has a rectilinear stroke movement can intervene in a grid by moving it into a Projecting direction of movement of the closing element. Already a minor one Hub then causes a locking engagement as well as a disengagement.
- the fluid supply is preferably equipped with a valve control circuit, which in addition to the valve for a depth limitation as at least one start valve Pilot valve which can be actuated by means of a control lever; for one Trigger joining process.
- the fluid supply can continue to act upon the drivable Tool part with a contact pressure for preloading the drivable Tool part against the sheets at the beginning of a joining process and also for Applying a stripping force to the drivable tool part Stripping the sheets from the drivable tool part at the end of one Joining process are used.
- the respective drive means of the usual pneumatically or hydraulically operated tool set thus becomes Drive used a plurality of functional elements of a tool set, wherein a control sequence can be controlled by valves.
- Fig. 1 and Fig. 2 show a device for mechanical joining flat sheets 4 lying one on top of the other by forming with a tool set at least one punch 1 and a die 2 which delimits a cavity 3, into which is inserted.
- the stamp 1 and the die 2 form tool parts, at least one of which can be driven so that the stamp 1 is effective a sheet metal material from a sheet level together and upsets.
- the number of sheets on top of each other and to be joined 4 is selectable and is at least 2.
- a characteristic size of the die 2 is a penetration depth DT that is determined by the cavity 3.
- the cavity 3 follows from a hollow shape Die 2 with an anvil on the bottom side and a protruding side swing-out fittings to limit the cavity 3. For one The penetration depth DT is therefore structurally predetermined.
- the penetration depth ET of the stamp 1 which in a locally limited sheet metal area is pressed in and into the cavity 3 of the die 2 penetrates in order to penetrate the sheet material into the cavity 3 and to crush on the anvil.
- the penetration depth ET is then the distance between the surface plane 5 of the stamp-side sheet 6 and one Imprint of a stamp face 7 on the bottom 8 of a joining element 9 (cf. Fig. 4).
- a drive means acts on the stamp 1, to move this against the die 2.
- pneumatic or hydraulic feed devices are used, e.g. Presses or too beating drive means.
- a striking drive means 34 is provided here (Hammer) with a hammer piston 10, which acts as a free-flying piston in a cylindrical straight guide 11 is guided.
- the two sides of the hammer piston 10 can alternately and in rapid succession with a fluid supply, in particular compressed air.
- the feed and discharge lines for the Fluid supply is not shown.
- the hammer piston 10 then transmits one Impact stress in the form of individual impacts on a firing pin 12 is engaged with the stamp 1.
- the stamp 1 is guided in a cylinder housing 13, which is a straight guide the stamp 1 ensures when executing its lifting movements.
- a stop in the form of a switching pin 14 which is transverse extends to a punch axis 15 and opposite the cylinder housing 13 protrudes laterally outwards.
- the switching pin 14 therefore follows one Stroke movement of the stamp 1, for which purpose a cutout in the cylinder housing 13 16 is provided.
- the shift pin 14 is associated with a shift linkage 17, which is relative to the Stamp 1 and its switching pin 14 assume a defined fixed position can, but this position is selectable, as explained below becomes.
- the shift linkage 17 is provided to a feed movement of the Stamp 1 to be transferred to a mechanical actuation of a valve 18, the an interruption in the fluid supply switches and thereby a depth limitation a coincidence.
- the actual depth of penetration of the stamp 1 is used to limit the stamp 1.
- the shift linkage 17 is held by the straight guide 11 of the Tool set and comprises a rod 19 which is parallel in the straight guide 11 is guided to the punch axis 15.
- the rod 19 On their associated with the switching pin 14 End, the rod 19 has a counter stop 20 against which the Switch pin 14 can be moved by a stop.
- the rod 19 On an opposite At the end, the rod 19 has a detent 21 which engages in a releasable detent engagement a closing element 22 of the valve 18 can be brought for a depth limitation.
- the closing element 22 has a grid 23 in the form of one of the catches 21 adapted recess.
- the detent 21 is preferably one pin-like locking element formed in a direction of movement of the closing element 22 attacks on this. Slight engagement depths are then sufficient the valve 18 reliably by means of the detent 21 from a flow position into a Switch to the locked position. The depths of engagement are from 0, 15 to 0, 3mm.
- the shift linkage 17 a feed movement of the stamp 1, transmitted by the switching pin 14 can follow, the shift linkage 17 in the straight guide 11 guided.
- the shift linkage 17 is supported for this with the detent 21 via a spring 24 on the straight guide 11.
- the detent 21 further preferably includes an adjustment handle 25 which is an extension or Shortening of the shift linkage 17, i.e. here the rod 19, allows to thereby changing the setting dimension X of a depth limit.
- the shift linkage 17 accordingly transmits a feed movement at the end of a joining of the stamp 1 on the notch 21 by taking it with you the switching pin 14 pulls the detent 21 out of the catch 23.
- On Control sequence of the fluid supply using the valve 18 is described below in connection with FIG. 5.
- the stamp 1 is with a additional pressure and stripping piston 26 provided to by means of Fluid supply also biases the punch 1 against the metal sheets 4 Carry out the beginning of a joining as well as stripping at the end of a joining to be able to.
- the pressure and stripping piston 26 is a ring piston formed on which the stamp 1 is held and in a cylinder 27th is movable, against which the cylinder housing 13 for the stamp 1 as Stator can be trained.
- the annular piston 26 is connected via a feed line 28 from above can be acted upon by a fluid, as a result of which a contact force is exerted on the plunger 1 can be exercised.
- annular piston 26 can have a Feed line 29 are acted upon from below with a fluid, whereby a Wiping force can be exerted on the stamp 1, whereby the stamp 1 is withdrawn with respect to an adjacent hold-down device 30.
- An insertion game for inserting the sheets 4 can be done with an adjustment dimension Y can be selected.
- the joining tool is in one in FIG Ready position shown.
- the annular piston 26 is acted upon at the bottom and presses the stamp 1 into a starting position.
- the stamp face 7 is preferably flush with a contact surface of the hold-down device 30.
- Fig. 2 shows the joining tool described when starting the joining and while joining.
- a start valve 32 see FIG. 5
- Fluid supply is applied to the annular piston 26 from above and presses the Stamp 1 on the sheets 4.
- the hammer 34 see FIG. 5
- the punch 1 and the annular piston 26 move downward Shift pin 14 has no contact with the shift linkage 17 Shift linkage 17 is with the detent 21 in the closing element of the valve 18th engages and keeps it in the flow position.
- the valve 18 Supply line 35 flows a fluid through valve 18, the passage of which is open is, and via a supply line 36 to the hammer 34, the hammer piston 10 striking moves.
- Fig. 3 shows the joining tool described at the end of the joining.
- Adjusted setting dimension X of a depth limit to determine a Penetration depth ET is reached.
- the switching pin 14 has contact with the Shift linkage 17 and pulls over this the locking engagement of the detent 21 Moving out of the grid 23.
- the pull-out movement is through an arrow in the detent 21 indicated.
- the valve 18 for depth limitation responds by switching to the locked position. That about the Supply line 35 supplied pressure medium is blocked by the valve 18 and the supply line 36 (see Fig. 2) to the hammer 34 is fluid-free, i.e. the Hammer 34 is turned off. So that the valve 18 reliably when disengaged closes, the valve circuit is activated by an indirectly acting actuation 40 (cf. Fig. 5) piloted, which is done pneumatically here as a fluid according to the Embodiment compressed air is used. Alternatively, you can of course Hydraulic fluids are used for fluid supply.
- Fig. 4 shows the joining tool described when stripping to the ready position to resume.
- the annular piston 26 is acted on below and presses the stamp 1 into the starting position, the sheets 4 are stripped.
- the valve 18 for a depth limit switches to the operating position, which is why Valve 18 is switched by means of an actuation.
- There is a reset valve 33 for this purpose provided that an actuation pulse to the Valve 18 releases.
- the closing element 22 moves into the flow position, at the detent 21, which is spring-loaded against the spring 24 Closing element 22 rests, engages in the catch 23. Then there is a joining cycle completed.
- the path limitation of the described device is in its mode of operation regardless of the design of the stamp 1 with an annular piston 26 for Training of prestressing and stripping forces.
- To attach the Switching pin 14 on the plunger 1 is not such an annular piston 26 required. Since the valve 18 with a control flow of the fluid supply for the hammer 34 is connected, it is advantageous in this control also the Including preload and stripping forces and therefore stamp 1 to provide an annular piston 26.
- FIG. 5 The circuit diagram for a control sequence of the fluid supply is in FIG. 5 shown, to which reference has already been made repeatedly.
- a fluid supply source 41 is initially provided.
- a fluid are in particular Compressed air or hydraulic fluid can be used.
- This pressure medium is used with a selectable pressure, which here is, for example, 6 bar. about This pressure medium is applied in parallel to a supply lines 42, 43, 44
- the start valve 32 and the reset valve 33 are each a 3/2-way valve that is operated with feeler rollers Return spring.
- a control lever 47 acts on the feeler rollers 45 and 46 (cf. FIG. 6 to 8) a pivotable activation arm 48 for performing a joining.
- the main valve 31 is pilot-controlled by the start valve 32, i.e. is the start valve 32 switched to the flow position by actuating the feeler roller 46, so lines 42 and 49 connected and main valve 31 via line 49 pressure actuated.
- the main valve 31 is a 5/2 way valve that, as long as it doesn't is controlled by the start valve 32 by pressurization, supply lines 44 and 38 connects and thus pressure medium from the Pressurized fluid source 41 is applied to the joining tool in order to remove the annular piston 26 from to be applied below, as described for FIG. 1.
- the joining tool is located yourself in the standby position.
- An associated position of the activation lever 48 for a manual triggering of a joining process is shown in FIG. 6.
- the hammer 34 hammers the punch 1 into the sheets 4 until the switching pin 14 strikes against the shift linkage 17 and this at least slightly takes along as long as the hammer 34 continues to hammer.
- the valve 18 speaks in the way described by disengaging, whereby the connection between the lines 35 and 36 is interrupted and the hammer 34 no longer can hit.
- the Activation lever 48 pivoted out of contact with the feeler roller 46 of the Start valve 32. This eliminates the pilot control for the main valve 31, i.e. the Connection of lines 44 and 35 is interrupted and therefore the lines 44 and 38 connected.
- the annular piston 26 of the stamp 1 then receives one again Pressurization from below, which after stripping a wiping of the Sheets 4 has the consequence that the punch 1 with respect to the hold-down device 30 is withdrawn (see FIG. 4).
- the activation lever 48 is pivoted so that the feeler roller 45 of the reset valve 33 is operated by the control lever 47. Since the reset valve 33 a Pilot valve of the valve 18 for depth limitation is by the Tracer roller actuation switched to flow position. The catch 21 anchors this Flow position until the punch has passed a depth limit, the corresponds to a selectable penetration depth of the stamp 1 and that by Shift linkage 17 is set.
- a certain setting dimension X that the Distance between the stamp 1 is determined in a first position, in which the Stamp face 7 rests on the stamp-side sheet 6, and a second Position in which the stamp face at the bottom of the finished joining element rests (Fig. 3), can be changed for each addition. For this is only the Counter stop 20 of the shift linkage 17 with a greater or smaller distance to arrange the switching pin 14 in the first position of the stamp 1.
- usual Values for setting dimension X are 1 to 5 mm.
- the shift linkage can 17 in addition to the rod-shaped design on the angular elements Detent 21 act.
- the actuation of the valves 32, 33 can also done electrically.
- An alternative to the hammer 34 is a conventional press or pliers used.
- the hammer 34 can also act on the die, for which purpose Stamp 1 and die 2 their positions compared to that described Just replace the embodiment.
- stamp 1 and die 2 their positions compared to that described Just replace the embodiment.
- Auxiliary joining part can be incorporated.
- Auxiliary joining parts are punch rivets, especially those with semi-tubular rivets that remain in the joining zone.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechanischen Fügen flächig
aufeinanderliegender Bleche durch Umformen nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.The invention relates to a device for mechanical joining flat
sheets lying on top of each other by forming according to the generic term of
Beim mechanischen Fügen mittels Umformen werden an Verbindungsstellen zu verbindende Blechteile unter der Wirkung von Werkzeugsätzen, die jeweils aus Stempel und Matrize bestehen, kleine räumliche Gebilde geformt, die Fügelemente. Diese Fügeelemente werden gebildet, indem in einem Fügebereich der Blechwerkstoff der flächig aufeinanderliegenden Blechteile aus einer Blechebene gemeinsam heraus verschoben und gestaucht werden. Man spricht insoweit auch vom Clinchen.Mechanical joining by means of forming at connecting sheet metal parts under the effect of tool sets, each made The stamp and die are made up of small three-dimensional structures that Fügelemente. These joining elements are formed by in a joining area the sheet metal material of the sheet metal parts lying flat on top of one another Sheet plane are moved out and compressed together. One speaks so far from clinching.
Ein hierzu einsetzbares Fügewerkzeug ist beipielsweise aus EP 0 077932 B1 bekannt. Dort wird ein Fügebereich begrenzt von einem von einer Presse angetriebenen Stempel und einer stationären Matrize. Wird der Stempel in Richtung Matrize bewegt, wird das Material der Bleche in einem Hohlraum der Matrize tiefgezogen. Erreicht das matrizenseitige Blech den Boden des Hohlraums, der von einem Amboß gebildet wird, und wird der Druck auf den Stempel aufrechterhalten oder erhöht, kann sich der Boden des durchgesetzten Fügeabschnitts seitlich ausbreiten, da das Material gestaucht wird und die den Matrizenhohlraum seitlich begrenzenden Wandungen ausweichen. Gemäß EP 0 366 987 A1 ist ferner bekannt, daß bei einem solchen Fügewerkzeug der Stempel einen seine Eindringtiefe begrenzenden Anschlag aufweist. Die Begrenzung der Eindringtiefe und damit eine Wegbegrenzung des Stempels stellt sicher, daß die Fügung nicht überbeansprucht wird. Als nachteilig hat sich jedoch herausgestellt, daß die bekannte Wegbegrenzung starr ist und das Fügewerkzeug mechanisch belastet.A joining tool that can be used for this purpose is, for example, from EP 0 077932 B1 known. There a joining area is delimited by a press driven stamp and a stationary die. Will the stamp be in Moved in the direction of the die, the material of the sheets is in a cavity of the Deep drawn die. If the sheet on the die side reaches the bottom of the Cavity, which is formed by an anvil, and the pressure on the Stamps maintained or raised, the bottom of the enforced Spread out the joining section laterally, as the material is compressed and the Dodge the die cavity from the side walls. According to EP 0 366 987 A1 is also known that the stamp in such a joining tool has a stop limiting its penetration depth. Limiting the Depth of penetration and thus a path limitation of the stamp ensures that the Influence is not overused. However, it turned out to be disadvantageous that the known path limitation is rigid and the joining tool is mechanical loaded.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum mechanischen Fügen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die mit einer einfach und
schnell arbeitenden Wegbegrenzung ausgestattet ist.The object of the invention is therefore a device for mechanical joining
to create according to the preamble of
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des
Anspruchs 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics of the characteristic part of the
Hierdurch wird eine Vorrichtung zum mechanischen Fügen geschaffen, die mit einer Wegbegrenzung für das antreibbare Werkzeugteil ausgestattet ist, die direkt auf den Antrieb wirkt und dadurch besonders schnell anspricht. Ferner wird die Konstruktion des Fügewerkzeuges durch den Schaltbolzen und das Schaltgestänge nicht belastet.This creates a device for mechanical joining, which with a path limitation for the drivable tool part is equipped that directly acts on the drive and thus responds particularly quickly. Furthermore, the Construction of the joining tool by the switching pin and that Shift linkage not loaded.
Die Ausführung der Wegbegrenzung mit einem Ventil für eine Tiefenbegrenzung, das aus einer Durchflußstellung in eine Sperrstellung schaltbar ist, ausgelöst durch einen von dem antreibbaren Werkzeugteil mitgeführten Schaltbolzen, der bei Erreichen einer wählbaren Eindringtiefe über das Schaltgestänge eine Raste aus einem Rasteingriff herausbewegt, ermöglicht weiterhin, daß die Eindringtiefen unterschiedlich einstellbar sind. Dies verbessert die Anpassung an unterschiedliche Blechmaterialien. Auslöser für eine Aktivierung der Wegbegrenzung ist zwar der von dem antreibbaren Werkzeugteil zurückgelegte Weg, ohne jedoch eine Wegmessung vornehmen zu müssen. Die bei jedem Fügevorgang jeweils tatsächlich vorliegende Eindringtiefe löst die Tiefenbegrenzung aus. Es ist also sichergestellt, daß die vorgegebene Eindringtiefe nicht überschritten wird.The execution of the path limitation with a valve for a depth limitation, which can be switched from a flow position into a blocking position by a switching pin carried by the drivable tool part when a selectable penetration depth is reached via the shift linkage Moving out of a latching engagement continues to allow depths of penetration can be set differently. This improves the adaptation to different ones Sheet materials. Trigger for activation of the path limitation indeed the path covered by the drivable tool part, but without to have to take a distance measurement. The one with each joining process the actual depth of penetration triggers the depth limitation. So it is ensures that the specified penetration depth is not exceeded.
Das Schaltgestänge kann in einfacher Weise an dem Werkzeugsatz geführt werden, ohne dessen Aufbau zu behindern. Dabei kann das Schaltgestänge derart geführt sein, daß eine an dem Schaltgestänge vorgesehene Raste sich federvorgespannt an dem Werkzeugsatz abstützt. Hierdurch kann erreicht werden, daß eine Mitnahme des Schaltgestänges durch den Schaltbolzen, die eine Bewegung der Raste weg von dem Schließelement des Ventils für eine Tiefenbegrenzung zur Folge hat, um eine Ausrastung zu erhalten, zu einer Verstärkung der Federvorspannung führt. Eine selbständige Rückführung der Raste in den Rasteingriff nach Beendigung des Fügevorgangs wird durch diese erhöhte Federvorspannung erleichert.The shift linkage can be easily guided on the tool set without hindering its construction. The shift linkage can be guided such that a detent provided on the shift linkage itself spring-loaded supported on the tool set. This can be achieved that entrainment of the shift linkage by the shift pin, the one Movement of the catch away from the closing element of the valve for one Depth limit to get a disengagement, to one Increases the spring preload. An independent return of the It locks into the locking engagement after completion of the joining process increased spring preload eased.
Die Raste ist vorzugsweise als stiftartiges Rastelement ausgebildet, das über eine geradlinige Hubbewegung in eine Rasterung eingreifen kann, indem es in eine Bewegungsrichtung des Schließelementes vorspringt. Bereits ein geringfügiger Hub bewirkt dann einen Rasteingriff als auch eine Ausrastung.The catch is preferably designed as a pin-like locking element that has a rectilinear stroke movement can intervene in a grid by moving it into a Projecting direction of movement of the closing element. Already a minor one Hub then causes a locking engagement as well as a disengagement.
Die Fluidversorgung ist vorzugsweise mit einer Ventilsteuerschaltung ausgestattet, die neben dem Ventil für eine Tiefenbegrenzung mindestens ein Startventil als Vorsteuerventil aufweist, das mittels eines Steuerhebels betätigbar ist; um einen Fügevorgang auszulösen.The fluid supply is preferably equipped with a valve control circuit, which in addition to the valve for a depth limitation as at least one start valve Pilot valve which can be actuated by means of a control lever; for one Trigger joining process.
Die Fluidversorgung kann weiterhin zur Beaufschlagung des antreibbaren Werkzeugteils mit einer Anpresskraft für eine Vorspannung des antreibbaren Werkzeugteils gegen die Bleche zu Beginn eines Fügevorganges und ebenso zur Beaufschlagung des antreibbaren Werkzeugteils mit einer Abstreifkraft zum Abstreifen der Bleche von dem antreibbaren Werkzeugteil am Ende eines Fügevorganges eingesetzt werden. Das jeweilige Antriebsmittel des üblicherweise pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Werkzeugsatzes wird somit zum Antrieb einer Mehrzahl Funktionselemente eines Werkzeugsatzes genutzt, wobei ein Steuerungsablauf durch Ventile kontrollierbar ist. The fluid supply can continue to act upon the drivable Tool part with a contact pressure for preloading the drivable Tool part against the sheets at the beginning of a joining process and also for Applying a stripping force to the drivable tool part Stripping the sheets from the drivable tool part at the end of one Joining process are used. The respective drive means of the usual pneumatically or hydraulically operated tool set thus becomes Drive used a plurality of functional elements of a tool set, wherein a control sequence can be controlled by valves.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.Further embodiments of the invention are the dependent claims and the see the following description.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Vorrichtung zum mechanischen Fügen flächig
aufeinanderliegender Bleche 4 durch Umformen mit einem Werkzeugsatz aus
mindestens einem Stempel 1 und einer Matrize 2, die einen Hohlraum 3 begrenzt,
in den hinein gefügt wird. Der Stempel 1 und die Matrize 2 bilden Werkzeugteile,
von denen mindestens eines antreibbar ist, damit der Stempel 1 unter Wirkung
einer Umformarbeit Blechmaterial aus einer Blechebene gemeinsam herausverlagert
und staucht. Die Zahl der aufeinanderliegenden und zu fügenden Bleche
4 ist wählbar und beträgt mindestens 2. Fig. 1 and Fig. 2 show a device for mechanical joining
Eine kennzeichnende Größe der Matrize 2 ist hierbei eine Durchsetztiefe DT, die
durch den Hohlraum 3 bestimmt wird. Der Hohlraum 3 folgt aus einer Hohlform der
Matrize 2 mit einem bodenseitigen Amboß und davon hochstehenden, seitlich
ausschwenkbaren Formstücken zur Begrenzung des Hohlraumes 3. Für eine
Fügung ist die Durchsetztiefe DT also konstruktiv vorgegeben.A characteristic size of the
Im Fügevorgang selbst ergibt sich eine Eindringtiefe ET des Stempels 1, der in
einen lokal begrenzten Blechbereich eingedrückt wird und dazu in den Hohlraum
3 der Matrize 2 eindringt, um das Blechmaterial in den Hohlraum 3 durchzusetzen
und auf dem Amboß zu stauchen. Die Eindringtiefe ET ist dann der Abstand
zwischen der Oberflächenebene 5 des stempelseitigen Blechs 6 und einem
Abdruck einer Stempelstirnfläche 7 auf dem Boden 8 eines Fügeelementes 9 (vgl.
Fig. 4).In the joining process itself there is a penetration depth ET of the
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wirkt ein Antriebsmittel auf den Stempel 1, um
diesen gegen die Matrize 2 zu verfahren. Hierzu werden pneumatische oder
hydraulische Vorschubeinrichtungen eingesetzt, wie z.B. Pressen oder auch
schlagende Antriebsmittel. Vorgesehen ist hier ein schlagendes Antriebsmittel 34
(Hammer) mit einem Hammerkolben 10, der als ein freifliegender Kolben in einer
zylinderartigen Geradführung 11 geführt ist. Die beiden Seiten des Hammerkolbens
10 können abwechselnd und in schneller Folge mit einer Fluidversorgung,
insbesondere Druckluft, beaufschlagt werden. Die Zu- und Ableitungen für die
Fluidversorgung sind nicht dargestellt. Der Hammerkolben 10 überträgt dann eine
Schlagbeanspruchung in Form einzelner Schläge auf einen Schlagbolzen 12, der
in Eingriff steht mit dem Stempel 1.According to the exemplary embodiment, a drive means acts on the
Der Stempel 1 ist in einem Zylindergehäuse 13 geführt, das eine Geradführung
des Stempels 1 bei Ausführung seiner Hubbewegungen sicherstellt. An dem
Stempel 1 befestigt ist ein Anschlag in Form eines Schaltbolzens 14, der sich quer
zu einer Stempelachse 15 erstreckt und gegenüber dem Zylindergehäuse 13
seitlich nach außen vorspringt. Der Schaltbolzen 14 folgt demnach einer
Hubbewegung des Stempels 1, wozu in dem Zylindergehäuse 13 ein Ausschnitt
16 vorgesehen ist. The
Dem Schaltbolzen 14 zugeordnet ist ein Schaltgestänge 17, das relativ zu dem
Stempel 1 und dessen Schaltbolzen 14 eine definierte feste Stellung einnehmen
kann, wobei diese Stellung allerdings wählbar ist, wie nachfolgend noch erläutert
wird. Das Schaltgestänge 17 ist vorgesehen, um eine Vorschubbewegung des
Stempels 1 zu übertragen auf eine mechanische Betätigung eines Ventils 18, das
eine Unterbrechung der Fluidversorgung schaltet und dadurch eine Tiefenbegrenzung
einer Fügung bewirkt. Die tatsächliche Eindringtiefe des Stempels 1
wird so zur Wegbegrenzung des Stempels 1 genutzt.The
Das Schaltgestänge 17 wird gehalten von der Geradführung 11 des
Werkzeugsatzes und umfaßt eine Stange 19, die in der Geradführung 11 parallel
zur Stempelachse 15 geführt ist. An ihrem dem Schaltbolzen 14 zugeordneten
Ende weist die Stange 19 einen Gegenanschlag 20 auf, gegen den der
Schaltbolzen 14 durch Anschlag verfahrbar ist. An einem gegenüberliegenden
Ende weist die Stange 19 eine Raste 21 auf, die in einen lösbaren Rasteingriff mit
einem Schließelement 22 des Ventils 18 für eine Tiefenbegrenzung bringbar ist.
Das Schließelement 22 weist dazu eine Rasterung 23 auf in Form einer der Raste
21 angepaßten Ausnehmung. Die Raste 21 wird hier vorzugsweise von einem
stiftartigen Rastelement gebildet, das in eine Bewegungsrichtung des Schließelementes
22 an diesem angreift. Geringfügige Eingrifftiefen reichen dann aus,
das Ventil 18 mittels der Raste 21 zuverlässig aus einer Durchflußstellung in eine
Sperrstellung zu schalten. Beispielhaft genannt seien Eingrifftiefen von 0, 15 bis 0,
3mm.The
Damit das Schaltgestänge 17 einer Vorschubbewegung des Stempels 1,
übertragen durch den Schaltbolzen 14 folgen kann, ist das Schaltgestänge 17 in
der Geradführung 11 verfahrbar geführt. Dazu stützt sich das Schaltgestänge 17
mit der Raste 21 über eine Feder 24 an der Geradführung 11 ab. Die Raste 21
umfaßt ferner vorzugsweise einen Einstellgriff 25, der eine Verlängerung oder
Verkürzung des Schaltgestänges 17, d.h. hier der Stange 19, ermöglicht, um
dadurch das Einstellmass X einer Tiefenbegrenzung zu verändern. So that the shift linkage 17 a feed movement of the
Das Schaltgestänge 17 überträgt demnach am Ende einer Fügung eine Vorschubbewegung
des Stempels 1 auf die Raste 21, indem eine Mitnahme durch
den Schaltbolzen 14 die Raste 21 aus der Rasterung 23 herauszieht. Ein
Steuerungsablauf der Fluidversorgung unter Einsatz des Ventils 18 wird
nachfolgend in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben.The
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stempel 1 mit einem
zusätzlichen Anpreß- und Abstreifkolben 26 versehen, um mittels der
Fluidversorgung auch eine Vorspannung des Stempels 1 gegen die Bleche 4 zu
Beginn einer Fügung als auch ein Abstreifen am Ende einer Fügung vornehmen
zu können. Der Anpreß- und Abstreifkolben 26 wird von einem Ringkolben
gebildet, an dem der Stempel 1 gehalten ist und der in einem Zylinder 27
verfahrbar ist, gegenüber dem das Zylindergehäuse 13 für den Stempel 1 als
Stator ausbildbar ist. Der Ringkolben 26 ist über eine Zuleitung 28 von oben mit
einem Fluid beaufschlagbar, wodurch eine Anpreßkraft auf den Stempel 1
ausgeübt werden kann. Darüberhinaus kann der Ringkolben 26 über eine
Zuleitung 29 von unten mit einem Fluid beaufschlagt werden, wodurch eine
Abstreifkraft auf den Stempel 1 ausgeübt werden kann, wodurch der Stempel 1
gegenüber einem benachbart angeordneten Niederhalter 30 zurückgezogen wird.
Ein Einschiebespiel für das Einschieben der Bleche 4 kann mit einem Einstellmaß
Y vorgewählt werden.In the illustrated embodiment, the
Bezogen auf den Fügevorgang ist in Fig. 1 das Fügewerkzeug in einer
Bereitschaftsstellung dargestellt. Der Ringkolben 26 ist unten beaufschlagt und
drückt den Stempel 1 in eine Ausgangslage. Die Stempelstimfläche 7 ist
vorzugsweise bündig mit einer Anpreßfläche des Niederhalters 30.Based on the joining process, the joining tool is in one in FIG
Ready position shown. The
Fig. 2 zeigt das beschriebene Fügewerkzeug beim Starten des Fügens und
während des Fügens. Durch Betätigung eines Startventils 32 (vgl. Fig. 5) in einer
Fluidversorgung wird der Ringkolben 26 von oben beaufschlagt und drückt den
Stempel 1 auf die Bleche 4. Gleichzeitig startet der Hammer 34 (vgl. Fig. 5) und
hämmert den Stempel 1 in die Bleche 4, wodurch das Fügeelement erzeugt wird.
Während des Fügens bewegen sich Stempel 1 und Ringkolben 26 nach unten, der
Schaltbolzen 14 hat noch keinen Kontakt mit dem Schaltgestänge 17. Das
Schaltgestänge 17 ist mit der Raste 21 in das Schließelement des Ventils 18
eingerastet und hält dieses dadurch in der Durchflußstellung. Über eine von einem
Hauptventil 31 der Steuerung der Fluidversorgung zum Ventil 18 geführte
Versorgungsleitung 35 strömt ein Fluid durch das Ventil 18, dessen Durchlaß offen
ist, und über eine Versorgungsleitung 36 zum Hammer 34, der den Hammerkolben
10 schlagend bewegt.Fig. 2 shows the joining tool described when starting the joining and
while joining. By actuating a start valve 32 (see FIG. 5) in one
Fluid supply is applied to the
Fig. 3 zeigt das beschriebene Fügewerkzeug am Ende des Fügens. Ein
eingestelltes Einstellmaß X einer Tiefenbegrenzung zur Festlegung einer
Eindringtiefe ET ist erreicht. Der Schaltbolzen 14 hat Kontakt mit dem
Schaltgestänge 17 und zieht über dieses den Rasteingriff der Raste 21 beim
Weiterbewegen aus der Rasterung 23 heraus. Die Herausziehbewegung ist durch
einen Pfeil in der Raste 21 angedeutet. Das Ventil 18 für eine Tiefenbegrenzung
spricht also an, indem es in die Sperrstellung schaltet. Das über die
Versorgungsleitung 35 zugeführte Druckmittel wird von dem Ventil 18 gesperrt und
die Versorgungsleitung 36 (vgl. Fig. 2) zum Hammer 34 fluidfreigestellt, d.h. der
Hammer 34 wird abgestellt. Damit das Ventil 18 bei der Ausrastung zuverlässig
schließt, wird die Ventilschaltung durch eine indirekt wirkende Betätigung 40 (vgl.
Fig. 5) vorgesteuert, die hier pneumatisch erfolgt, da als Fluid gemäß dem
Ausführungsbeispiel Druckluft verwendet wird. Alternativ können natürlich auch
Druckflüssigkeiten zur Fluidversorgung eingesetzt werden.Fig. 3 shows the joining tool described at the end of the joining. On
Adjusted setting dimension X of a depth limit to determine a
Penetration depth ET is reached. The switching
Fig. 4 zeigt das beschriebene Fügewerkzeug beim Abstreifen, um die Bereitschaftsstellung
wieder einzunehmen. Der Ringkolben 26 wird unten beaufschlagt
und drückt den Stempel 1 in die Ausgangslage, die Bleche 4 werden abgestreift.
Das Ventil 18 für eine Tiefenbegrenzung schaltet in die Betriebslage, wozu das
Ventil 18 mittels einer Betätigung geschaltet wird. Hierzu ist ein Resetventil 33
vorgesehen, das über eine Versorgungsleitung 39 einen Betätigungsimpuls an das
Ventil 18 abgibt. Das Schließelement 22 bewegt sich in die Durchflußstellung, bei
der die Raste 21, die durch die Feder 24 unter Federvorspannung gegen das
Schließelement 22 anliegt, in die Rasterung 23 einrastet. Ein Fügezyklus ist dann
beendet. Fig. 4 shows the joining tool described when stripping to the ready position
to resume. The
Die Wegbegrenzung der beschriebenen Vorrichtung ist in ihrer Funktionsweise
unabhängig von der Ausbildung des Stempels 1 mit einem Ringkolben 26 zur
Ausbildung von Vorspannungs- und Abstreifkräften. Zur Befestigung des
Schaltbolzens 14 an dem Stempel 1 ist ein solcher Ringkolben 26 nicht
erforderlich. Da das Ventil 18 mit einem Steuerungsablauf der Fluidversorgung für
den Hammer 34 verbunden ist, ist es vorteilhaft, in diese Steuerung auch die
Vorspannungs- und Abstreifkräfte einzubeziehen und deshalb den Stempel 1 mit
einem Ringkolben 26 zu versehen.The path limitation of the described device is in its mode of operation
regardless of the design of the
Der Schaltplan für einen Steuerungsablauf der Fluidversorgung ist in Fig. 5
dargestellt, auf die zuvor schon wiederholt Bezug genommen wurde. Danach ist
zunächst eine Fluidversorgungsquelle 41 vorgesehen. Als Fluid sind insbesondere
Druckluft oder Druckflüssigkeit einsetzbar. Dieses Druckmittel wird mit einem
wählbaren Druck angelegt, der hier beispielsweise 6 bar beträgt. Über
Versorgungsleitungen 42, 43, 44 wird dieses Druckmittel parallel angelegt an ein
Startventil 32, ein Resetventil 33 und ein Hauptventil 31. Das Startventil 32 und
das Resetventil 33 sind jeweils ein 3/2 Wegeventil, das tastrollenbetätigt ist mit
Rückstellfeder. Auf die Tastrollen 45 und 46 wirkt ein Steuerhebel 47 (vgl. Fig. 6
bis 8) eines schwenkbaren Aktivierungsarmes 48 zur Ausführung einer Fügung.The circuit diagram for a control sequence of the fluid supply is in FIG. 5
shown, to which reference has already been made repeatedly. After that is
a
Das Hauptventil 31 wird durch Startventil 32 vorgesteuert, d.h. ist das Startventil
32 durch Betätigung der Tastrolle 46 in Durchflußstellung geschaltet, so werden
die Leitungen 42 und 49 verbunden und das Hauptventil 31 über die Leitung 49
druckbetätigt. Das Hauptventil 31 ist ein 5/2 Wegeventil, das, solange es nicht
durch das Startventil 32 durch Druckbeaufschlagung gesteuert wird, Versorgungsleitungen
44 und 38 verbindet und damit Druckmittel von der
Druckmittelquelle 41 an das Fügewerkzeug anlegt, um den Ringkolben 26 von
unten zu beaufschlagen, wie zu Fig. 1 beschrieben. Das Fügewerkzeug befindet
sich in der Bereitschaftsstellung. Eine zugehörige Stellung des Aktivierungshebels
48 für eine manuelle Auslösung eines Fügevorganges ist in Fig. 6 dargestellt.The
Wird aber das Startventil 32 durch Betätigung der Tastrolle 46 in Durchflußstellung
geschaltet, was gemäß Fig. 7 durch ein manuelles Schwenken des
Aktivierungsarms 48 erreicht wird, verbindet das Hauptventil die Leitungen 44 und
35. Ist das Ventil 18 ebenfalls in Durchflußstellung geschaltet, d.h. die Raste 21 ist
mit der Rasterung 23 in einem lösbaren Rasteingriff, so sind auch die Leitungen
35 und 36 verbunden. Die Leitung 36, die den Hammer 34 mit Druckmittel
versorgt, führt dazu, daß der Hammer 34 hämmert. Eine von der Leitung 36
abzweigende Leitung 37 beaufschlagt gleichzeitig den Ringkolben 26 von oben
mit einer Druckmittelbeaufschlagung für die Vorspannung, damit der Stempel 1
vor-zugsweise zu Beginn des Schlagfügens nicht auf den Blechen 4 tanzt. Es
kann auch ein weiteres Ventil vorgesehen sein, damit die Vorspannung zeitlich vor
dem Schlagfügen aufgebracht ist.But if the
Der Hammer 34 hämmert den Stempel 1 in die Bleche 4, bis der Schaltbolzen 14
gegen das Schaltgestänge 17 schlägt und dieses zumindest geringfügig nach
unten mitnimmt, solange der Hammer 34 weiter hämmert. Das Ventil 18 spricht in
der beschriebenen Weise durch Ausrasten an, wodurch die Verbindung zwischen
den Leitungen 35 und 36 unterbrochen wird und der Hammer 34 nicht mehr
schlagen kann. Um das Fügewerkzeug nach der Beendigung des Fügevorganges
wieder in die Bereitschaftsstellung zu bringen, wird gemäß Fig. 8 der
Aktivierungshebel 48 außer Kontakt geschwenkt mit der Tastrolle 46 des
Startventils 32. Dadurch entfällt die Vorsteuerung für das Hauptventil 31, d.h. die
Verbindung der Leitungen 44 und 35 wird unterbrochen und dafür die Leitungen
44 und 38 verbunden. Der Ringkolben 26 des Stempels 1 erhält dann wieder eine
Druckmittelbeaufschlagung von unten, die nach einer Fügung eine Abstreifung der
Bleche 4 zur Folge hat, da der Stempel 1 gegenüber dem Niederhalter 30
zurückgezogen wird (vgl. Fig. 4).The
Um das Ventil 18 zur Tiefenbegrenzung wieder in Durchflußstellung zu schalten,
wird der Aktivierungshebel 48 geschwenkt, damit die Tastrolle 45 des Resetventils
33 von dem Steuerhebel 47 betätigt wird. Da das Resetventil 33 ein
Vorsteuerventil des Ventils 18 zur Tiefenbegrenzung ist, wird durch die
Tastrollenbetätigung in Durchflußstellung geschaltet. Die Raste 21 verankert diese
Durchflußstellung, bis der Stempel eine Tiefenbegrenzung überfahren hat, die
einer wählbaren Eindringtiefe des Stempels 1 entspricht und die durch das
Schaltgestänge 17 festgelegt wird. Ein bestimmtes Einstellmaß X, das den
Abstand zwischen dem Stempel 1 in einer ersten Stellung bestimmt, bei der die
Stempelstirnfläche 7 auf dem stempelseitigen Blech 6 aufliegt, und einer zweiten
Stellung, bei der die Stempelstirnfläche am Boden des fertigen Fügeelementes
aufliegt (Fig. 3), ist veränderbar für jede Fügung. Hierzu ist lediglich der
Gegenanschlag 20 des Schaltgestänges 17 mit größerem oder kleinerem Abstand
zum Schaltbolzen 14 in der ersten Stellung des Stempels 1 anzuordnen. Übliche
Werte für das Einstellmaß X liegen bei 1 bis 5 mm.In order to switch the
In Abänderung des beschriebenen Ausführungsbeispiels kann das Schaltgestänge 17 neben der stangenförmigen Ausbildung auch über Winkelelemente auf die Raste 21 wirken.In a modification of the described embodiment, the shift linkage can 17 in addition to the rod-shaped design on the angular elements Detent 21 act.
Anstelle des Aktivierungshebels 48 kann die Betätigung der Ventile 32, 33 zudem
elektrisch erfolgen. Gleiches gilt für die Einleitung der Umformarbeit für den
Fügevorgang. Alternativ zu dem Hammer 34 ist eine übliche Presse oder Zange
einsetzbar. Weiterhin kann der Hammer 34 auch auf die Matrize wirken, wozu
Stempel 1 und Matrize 2 ihre Positionen gegenüber dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel lediglich austauschen. Darüberhinaus kann beim Fügen ein
Hilfsfügeteil eingearbeitet werden. Hilfsfügeteile sind hierbei Stanznieten,
insbesondere solche mit Halbhohlniet, die in der Fügezone verbleiben.Instead of the
Claims (16)
- Apparatus for mechanically joining metal sheets (4), which lie flat one upon the other, by deformation, having a tool set comprising at least one punch (1) and one die (2) which bounds a cavity (3) in which the joining operation takes place, it being the case that at least one of these two tool parts can be driven via a driving force, produced by fluid supply, such that the punch (1) displaces sheet-metal material out of a sheet-metal plane, and upsets it, under the action of deformation work, and the driveable tool part has a stop which is moved along with it and limits its penetration depth, characterized in that the stop is formed by a switching bolt (14) which, upon reaching a selectable penetration depth, can be displaced against a switching linkage (17) which can be brought into releasable latching engagement with a closing element (22) of a valve (18) which is arranged in the fluid supply and is intended for depth limitation, it being the case that the latching engagement is provided for maintaining a throughflow position of the valve (18), and the switching bolt (14) is designed as a carry-along element, acting on the switching linkage (17), for disengaging the switching linkage (17) from the closing element (22) and switching the valve (18) into a blocking position for the purpose of interrupting the fluid supply.
- Apparatus according to Claim 1, characterized in that the switching linkage (17) is guided on the tool set and, for direct transmission of the movement of the switching bolt (14), which is carried along by the punch (1), has a catch (21) for switching the valve (18).
- Apparatus according to Claim 2, characterized in that the switching linkage (17) supports the latching element on the tool set with spring prestressing.
- Apparatus according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the switching linkage (17) can be brought into releasable latching engagement via a pin-like latching element, it being possible for the latching element to be latched in such that it protrudes in a movement direction of the closing element (22).
- Apparatus according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the closing element (22) of the valve (18) for depth limitation can be returned into releasable latching engagement with the switching linkage (17) via a pilot valve (33) for depth limitation.
- Apparatus according to one of Claims 1 to 5, characterized in that, for the purpose of setting a selectable penetration depth to which the punch (1) penetrates into the die (2), the switching bolt (14) has a vertically adjustable counteracting stop (20) against which the switching bolt (14) can be displaced with carry-along action.
- Apparatus according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the switching linkage (17) extends parallel to a stroke direction of the driveable tool part, a counteracting stop (20) being arranged at the end of the same which engages with the stop, and a catch (21) being arranged at the end of the same which engages with the valve (18) for depth limitation.
- Apparatus according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the fluid supply has valve control with a start valve (32) as the pilot valve for the valve (18) for depth limitation.
- Apparatus according to Claim 8, characterized in that, for the purpose of starting a joining operation, the start valve (32) can be actuated by the actuation of a contact roller (46).
- Apparatus according to Claim 8 or 9, characterized in that connected in parallel with the start valve (32) is a reset valve (33) for the valve (18) for depth limitation and, during a joining operation, said reset valve can be actuated, by the actuation of a contact roller (45), in each case before the actuation of the start valve (32).
- Apparatus according to Claims 9 and 10, characterized in that the contact rollers (46, 45) of the start valve (32) and reset valve (33) can be actuated by a pivotable actuation lever (48).
- Apparatus according to one of Claims 8 to 11, characterized in that arranged between the start valve (32) and the valve (18) for depth limitation is an additional main valve (31) which, when the start valve (32) has not been actuated, can supply fluids to the driveable tool part in order to subject the latter to the action of stripper forces.
- Apparatus according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the driveable tool part is formed by the punch (1), which extends from a piston (26) guided in a cylinder (27), and the cylinder (27), which can be subjected to the action of a fluid supply, limits upward and downward movements of the punch (1).
- Apparatus according to Claim 13, characterized in that, for a raising action of the punch (1), the cylinder (27) can be subjected to the action of a fluid supply from beneath, this drawing back the punch (1) in relation to a holding-down means (30), a stripping piston being formed in the process.
- Apparatus according to Claim 13 or 14, characterized in that, for lowering the punch (1) onto the metal sheets (4), the cylinder (27) can be subjected to the action of a fluid supply from above, this advancing the punch (1) in relation to a holding-down means (30), a pressure-exerting piston being formed in the process.
- Apparatus according to one of Claims 13 to 15, characterized in that valve-controlled switchover from the piston (26) being subjected to the action of fluid to a prestressing position of the punch (1) can be effected by valve-controlled fluid supply.
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