EP1377397A2 - Werkzeug zum nietartigen verbinden - Google Patents

Werkzeug zum nietartigen verbinden

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EP1377397A2
EP1377397A2 EP02732372A EP02732372A EP1377397A2 EP 1377397 A2 EP1377397 A2 EP 1377397A2 EP 02732372 A EP02732372 A EP 02732372A EP 02732372 A EP02732372 A EP 02732372A EP 1377397 A2 EP1377397 A2 EP 1377397A2
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EP
European Patent Office
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parts
die
tool according
tool
jacket
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EP02732372A
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English (en)
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EP1377397B1 (de
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Eugen Rapp
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Tox Pressotechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Tox Pressotechnik GmbH and Co KG
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    • 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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    • Y10T29/49835—Punching, piercing or reaming part by surface of second part with shaping
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    • Y10T29/49943—Riveting
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/75—Joints and connections having a joining piece extending through aligned openings in plural members

Definitions

  • the invention is based on a tool for rivet-like connection of plates or plate sections lying on top of one another (clinching, or the like) or of plates with connecting parts (punch rivets, bolt connection, or the like) according to the preamble of the main claim.
  • the shell parts of the die are integrally connected to the die on their side facing away from the punch and also assume the function of the spring in the manner of a cantilever (GB 2069394).
  • the main disadvantage of this tool is in the high manufacturing costs of the same and the lack of flexibility in its use.
  • the tool according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that, apart from the fact that there is no clinching of the plates, that is, there is no leakage due to the connection point, the tool according to the invention can be used for clinching methods in which, owing to the arrangement and symmetrical to the central axis in particular through the use of more than two movable jacket parts, a controlled flow of the displaced plate material takes place.
  • the idea was overcome that with such a simple and extremely inexpensive rod or leaf spring that can be accommodated within a tool, there is sufficient force for the resetting of the jacket parts.
  • connection point there is the advantage of extremely inexpensive manufacture and, last but not least, the advantage of the tool being insensitive and easy to assemble.
  • the individual connecting sections While in the cross-shaped or star-shaped design the individual connecting sections cross, or at least can cross, in the ring-shaped design the individual springs branch off radially from this ring. It is therefore not a circumferential jacket-shaped ring, but a disk arranged in the parting plane of the die.
  • the crank has a minimum radius of 10 percent of the die diameter.
  • the durability and also the effectiveness of a leaf spring strongly depend on its design at the clamping point, with kink points more easily leading to spring breaks, in contrast to minimum radii.
  • the individual springs and their connecting section consist of flat material in a known manner (EP 0744231 B1).
  • This material corresponding to leaf springs is not only extremely easy to produce by punching the individual springs with a connecting section from one piece in order to be cranked and hardened thereafter, but also very easy to assemble.
  • the die is divided transversely to the drive direction in order to achieve the parting plane, i.e. the end face of the base part facing away from the working opening serves as the dividing plane.
  • the die base is designed as a bearing body, in which the jacket parts are mounted and guided and on the side facing away from the stamp, the connecting sections of the individual springs are supported on the end face.
  • radial and / or end-face grooves are provided in the die base part for accommodating the individual springs or their connecting sections.
  • the shell parts, the springs and the connecting sections are accommodated in such a way that a more or less smooth, cylindrical die is produced which is not only insensitive but is also easily exchangeable in the machine tool.
  • the jacket parts are non-detachably connected to the free ends of the individual springs. These jacket parts are supported, for example, to generate the counterforce of the joining force brought about by the stamp on the side of the die base facing away from the stamp. When evading, they then slide radially outwards on this base part, sometimes against the force of a single spring.
  • the jacket parts are attached to these sections by soldering, welding, or the like.
  • the free ends of the individual springs are bent inwards in the direction of the working opening, and the surfaces of the bent sections of the individual springs pointing in the direction of the stamp serve to support the shell parts fastened there.
  • relatively narrow surfaces can serve to accommodate correspondingly wide jacket parts, in particular if these jacket parts radially limit the working opening in total.
  • the parting plane runs between the base part and a base part serving to receive it in a machine tool, as indicated above, a completely self-contained tool is created.
  • a device connecting the parts exists between the base part and the base part.
  • the spring arrangement is advantageously anchored by the composition of the base part and base part.
  • connecting pins or the like serve as the connecting device. In addition to the connection, this also ensures that the two parts are fixed in relation to their rotational position.
  • the jacket parts can either completely form the radial wall of the working opening or they can form parts of the same, while other parts remain, depending on the desired design of the connecting node.
  • the radial path of the deflectable jacket parts is adamantly limited by stops of the die. This ensures that the displaced material undergoes cold compression and thus hardness quality that significantly increases the strength of the connection point.
  • the jacket parts are secured against falling out and the individual spring against overexpansion by such stops
  • the stamp is designed in the form of a rivet, a nut, a bolt or the like in order to remain positively and / or non-positively in the deep-drawing opening caused by it after completion of the enforcement.
  • This composite material creates an additional strength of the connection, above all, because the deep-drawing opening is filled with a positive fit and it is no longer possible to untie the connection point.
  • FIG. 1 shows a connecting tool in longitudinal section.
  • Fig. 2 is a plan view along line I-I in Fig. 1;
  • Fig. 5 shows a variant of the spring device or die
  • a working opening 3 is delimited by these jacket parts 2 and the die base part 1, into which regions 5 of plates 14 and 15 to be connected to one another are pressed by means of a stamp, so that a joint connection is produced in a known manner.
  • the die jacket parts 2 give radially outwards against the force of individual springs 6.
  • These single springs are connected via a connecting section 7 on the side facing away from the working opening 3 of the die bottom part, connected in one piece.
  • Grooves 8 are arranged in the bottom part of the die to protect and guide die jacket parts 2, as well as individual springs 6 and connecting section 7, so that the die can be inserted into the corresponding opening very simply and flush for installation in the machine tool, without jacket parts or spring parts being disruptive in the Are ways.
  • a base part 9 is connected to the base part 1 by means not shown, which covers the grooves 8 in which the connecting section 7 is arranged.
  • the spring device is held in the die and a completely and self-contained tool is created, the dimensions of which are adapted to those of the machine tool in which it can be used.
  • the jacket parts 2 are also guided in fixed sections for their evasive movement, these sections 18 connecting in the direction of the punch 4 to the die base part 1 or base part 9.
  • stops 19 are also arranged, by means of which the evasion path of the jacket parts 2 is limited, so that during the manufacturing process and when the workpiece material is displaced accordingly when the jacket parts 2 are pushed against these stops 19 and the stroke movement of the punch 4 continues, a corresponding cold deformation of the now crushed material takes place.
  • FIGS. 2 and 3 show a simple, cross-forming spring arrangement, namely with a cross-shaped connecting section 7 and the individual springs 6 arranged thereon, the individual springs 6 having crankings 13 in the drive direction of the plunger relative to the connecting section 7.
  • This With four individual springs, the spring arrangement is used to actuate four jacket parts.
  • the number of free springs is then also corresponding to the number of jacket parts, so that the connecting section or the like instead of a cross or a star. can be trained.
  • the individual springs 6 ' are bent inwards at their upper end, so that sections 11 are formed, on the surfaces of which mantle shell parts 2' are fastened, which indeed have the same task as in the variant in FIG. 1 take over, but are completely different.
  • the structure is such that these jacket parts 2 'radially delimit the working opening 3' towards the inside, but for the rest, including the bent sections 11 of the individual springs 6 ', are supported on the surface 12 of the die bottom part 1', so as to absorb the force of the stamp to be able to.
  • the die bottom part 1 ' is only shown in broken lines in order to be able to show the rear individual spring 6' or the rear jacket part 2 'in the given plan view.
  • the front single spring is not shown in the given view.

Abstract

Es wird ein Werkzeug, insbesondere zur Herstellung von Durchsetzfügeverbindungen vorgeschlagen, mit einer mehrteiligen Matrize, mit nach aussen ausweichenden Matrizenmantelteilen (2) und mit entgegenwirkenden Einzelfedern (6), die über einen Verbindungsabschnitt (7) einteilig miteinander verbunden sind und wobei mindestens drei Mantelteile (2) vorhanden sind, die achsymmetrisch um die Mittelachse der Matrize angeordnet sind.

Description

Werkzeug zum nietartigen Verbinden
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Werkzeug zum nietartigen Verbinden von aufeinander liegenden Platten oder Plattenabschnitten (Durchsetzfügen, odgl.) bzw. von Platten mit Verbindungsteilen (Stanznieten, Schraubbolzenanbindung, odgl.) nach der Gattung des Hauptanspruchs .
Bei einem bekannten Werkzeug der (DE 44 35 460 Fig. 3) werden die radial nach außen beweglichen Mantelteile der Matrize gegen der Kraft von Federblechen verschoben, wobei diese Federbleche gleichzeitig dazu dienen, die Matrizenteile am Matrizenkörper zu befestigen, indem sie einen Endes mit dem Matrizenkörper verschraubt sind und anderen Endes abgewinkelt sind und in entsprechende Nuten des jeweiligen Mantelteils greifen. Zwischen diesen Federblechen und den Matrizenteilen ist zusätzlich ein elastisches Band angeordnet, als zusätzlicher Halt und auch zur Führung der Matrizenteile. Der Nachteil dieser Federanordnung besteht zum Einen darin, dass sie eine Störquelle darstellt. Bei den bei dieser Art von Werkzeug gegebenen hohen und meist rauen Beanspruchungen können sich die Federn lösen, wodurch nicht nur fehlerhafte Verbindungspunkte am Werkstück entstehen, sondern teure Nacharbeit oder der Austausch der Werkstücke erforderlich ist, da bei automatischer Fertigung solche Fehle nicht sofort festgestellt werden. Zum Anderen besteht ein Nachteil darin, dass sowohl der Einbau des Werkzeugs, sowie auch das Befestigen der Federbleche, als auch das Einsetzen der Mantelteile umständlich, aufwendig und damit teuer ist.
Bei einem bekannten Werkzeug der gattungsgemäßen Art (EP 0744231 Bl) werden zwei einander gegenüberliegende Mantelteile durch dass zwischen Stempel und Bodenteil verdrängte Werkstückmaterial entsprechend entgegen der Kraft jeweils einer Einzelfeder auseinandergedrückt, wobei diese Einzelfedern einen quer zur Antriebsrichtung verlaufenden Verbindungsabschnitt aufweisen, welcher in einer Nut unterhalb des Bodenteils der Matrize verläuft. Bei dem Arbeitsvorgang werden mit Hilfe der federbelasteten Mantelteile die zur verbindenden Platten durch den Stempel teils gestanzt und danach erst verquetscht, so dass beim Verquetschen ein Teil der teilgestanzten Plattenabschnitte quer zur Wegrichtung der Mantelteile abfließen kann. Abgesehen davon, dass durch das Teilstanzen eine undichte Plattenverbindung entsteht, ist eine solche Verbindung auch weniger haltbar, als die mit dem erstgenannten Werkzeug hergestellte Durchsetzfügeverbindung. Allerdings sind auch die Anforderungen an die Rückstellfedern der Mantelteile wesentlich geringer, so dass auf eine solche einfache mehrfachgekröpfte Blattfeder zurückgegriffen werden kann, auch weil das Werkstück bei diesem Werkzeug sehr einfach entnehmbar ist. Eine Durchsetzfügeverbindung ohne Durchtrennen der Platte ist allerdings mit diesem Werkzeug nicht machbar und auch bei Veränderungen nicht vorstellbar und letztlich auch nicht angestrebt, da es sich um ein völlig anderes Verbindungsverfahren handelt.
Auch bei einem anderen bekannten Werkzeug (EP 0835701 A 2) sind als ausweichende Mantelteile ebenfalls nur zwei Spreizteile vorgesehen, welche über Blechfedern gegeneinander gehalten werden, wobei diese beiden Federn über einen Mantelring als Verbindungsteil miteinander verbunden sind. Auch hier sind nur zwei Mantelteile einander gegenüberliegend über die Federn belastet, so dass eine tatsächliche Kontrolle des verdrängten Plattenmaterials und dessen Fluss nicht erkennbar ist.
Bei einem anderen bekannten Werkzeug (PCT-WO 97/029 12, DE 32 10 208) ist um die Mantelteile ein Federring gelegt, der sich beim Fügevorgang und dem nach außen Ausweichen der Mantelteile entsprechend öffnet. Auch hier besteht der Nachteil darin, dass der Ring eine Störquelle darstellt, insbesondere durch Abriebteile und dergleichen, die zu einem vorzeitigen Verschleiß führen können abgesehen davon dass beim Bearbeitungsvorgang mit diesem Werkzeug eine Teilstanzung (clinchen) der Platten stattfindet.
Bei wieder einem anderen Werkzeug sind die Mantelteile der Matrize auf ihrer dem Stempel abgewandten Seite einstückig mit der Matrize verbunden und übernehmen kragbalkenartig auch die Aufgabe der Feder (GB 2069394). Der Nachteil dieses Werkzeugs besteht vor allem in den hohen Herstellkosten desselben und der mangelnden Flexibilität bei dessen Einsatz.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Das erfindungsgemäße Werkzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass abgesehen davon dass kein clinchen der Platten stattfindet, also durch die Verbindungsstelle keine Undichtheit entsteht, das erfmdungsgemäße Werkzeug für Durchsetzfügeverfahren Anwendung finden kann, bei denen aufgrund der zu Mittelachse symmetrischen Anordnung und insbesondere durch die Verwendung von mehr als zwei beweglichen Mantelteilen ein kontrollierter Fluss des verdrängten Plattenmaterials stattfindet. Hierdurch wurde die Vorstellung überwunden, dass mit einer derart einfachen und äußerst günstig innerhalb eines Werkzeugs unterbringbaren Stab- oder Blattfeder, eine ausreichende Kraft für die Rückstellung der Mantelteile gegeben ist. Obwohl ein äußerst guter Verbindungspunkt durch dieses Werkzeug herstellbar ist, besteht der Vorteil der äußerst günstigen Herstellung und nicht zuletzt den Vorteil der Unempfindlichkeit und leichten Montierbarkeit des Werkzeugs. Während sich bei der kreuz- oder sternförmigen Ausbildung die einzelnen Verbindungsabschnitte kreuzen, oder zumindest kreuzen können, zweigen bei der ringförmigen Ausbildung die einzelnen Federn radial von diesem Ring ab. Es handelt sich also nicht um einen umgreifenden mantelförmigen Ring, sondern um einen in der Teilungsebene der Matrize angeordnete Scheibe. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kröpfung einen Mindestradius von 10 Prozent des Matrizendurchmessers auf. Bekanntlich ist die Haltbarkeit und auch die Wirksamkeit einer Blattfeder stark von deren Gestaltung an der Einspannstelle abhängig, wobei Knickstellen leichter zur Federbrüchen führen, im Gegensatz zu Mindestradien.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen in bekannter Weise (EP 0744231 B 1) die Einzelfedern und deren Verbindungsabschnitt aus Flachmaterial. Dieses Blattfedern entsprechende Material ist nicht nur äußerst einfach herstellbar indem die Einzelfedern mit Verbindungsabschnitt aus einem Stück gestanzt werden, um danach gekröpft und gehärtet zu werden, sondern auch sehr montagefreundlich.
Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erzielung der Teilungsebene die Matrize quer zur Antriebsrichtung geteilt d.h. als Teilungsebene dient die der Arbeitsöffnung abgewandte Stirnseite des Bodenteils.
Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Matrizenboden als Lagerkörper ausgebildet, in dem die Mantelteile gelagert und geführt sind und an dessen, dem Stempel abgewandten Seite, sich stirnseitig die Verbindungsabschnitte der Einzelfedern abstützen.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zur Aufnahme der Einzelfedern, bzw. deren Verbindungsabschnitte, im Matrizenbodenteil radiale und/ oder stirnseitige Nuten vorhanden. In diesen Nuten können die Mantelteile, die Federn und der Verbindungsabschnitte so untergebracht sein, dass eine mehr oder weniger glatte, zylindrische Matrize entsteht, die nicht nur unempfindlich ist, sondern leicht in der Werkzeugmaschine austauschbar ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Mantelteile mit den freien Enden der Einzelfedern unlösbar verbunden. Diese Mantelteile stützen sich beispielsweise zur Erzeugung der Gegenkraft der durch den Stempel bewirkten Fügekraft auf der dem Stempel abgewandten Seite am Matrizenbodenteil ab. Beim Ausweichen gleiten sie dann auf diesem Bodenteil radial nach außen, eweils entgegen der Kraft einer Einzelfeder.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Befestigung der Mantelteile auf diese Abschnitte durch Auflöten, Aufschweißen, odgl..
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die freien Enden der Einzelfedern nach innen in Richtung Arbeitsöffnung abgeknickt und es dienen die in Richtung Stempel weisenden Flächen der abgeknickten Abschnitte der Einzelfedern zur Auflage für die dort befestigten Mantelteile. Hierdurch können verhältnismäßig schmale Flächen der Aufnahme von entsprechend breiten Mantelteilen dienen, insbesondere wenn diese Mantelteile in der Summe die Arbeitsöffnung radial begrenzen.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Teilungsebene zwischen dem Bodenteil und einem der Aufnahme in einer Werkzeugmaschine dienenden Sockelteil, wobei, wie oben angedeutet, ein komplett in sich geschlossenes Werkzeug entsteht.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht zwischen Sockelteil und Bodenteil eine, die Teile verbindende, Vorrichtung. Vorteilhafterweise wird durch die Zusammensetzung von Bodenteil und Sockelteil die Federanordnung günstig verankert.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dienen als Verbindungsvorrichtung Verbindungsstifte odgl., hierdurch wird außer der Verbindung auch erreicht, dass die beiden Teile in Bezug auf ihre Drehlage fixiert sind.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Abmessungen des Volumens von Stempel und Arbeitsöffnung den zu verdrängenden Material angepasst ist, sind über den Umfang der Arbeitsöffnung verteilt mehrere Abschnitte der Begrenzungswände feststehend, wobei die zwischenliegende Abschnitte als die ausweichbaren Teile ausgebildet sind. Hierdurch können die Mantelteile entweder komplett die radiale Wand der Arbeitsöffnung bilden oder sie können Teile derselben bilden, während andere Teile stehen bleiben, je nach angestrebter Gestaltung des Verbindungsknotens .
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der radiale Weg der ausweichbaren Mantelteile durch Anschläge der Matrize unnachgiebig begrenzt. Hierdurch wird erreicht, dass das verdrängte Material eine Kaltverdichtung und damit die Festigkeit des Verbindungspunktes wesentlich erhöhende Härtequalität erfährt. Außerdem werden durch derartige Anschläge die Mantelteile gegen Herausfallen und die Einzelfeder gegen Überdehnung gesichert
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Stempel in Form eines Nietes, einer Mutter, eines Bolzens oder dergleichen ausgebildet um nach Beendigung der Durchsetzfügung form- und/ oder kraftschlüssig in der durch ihn bewirkten Tiefziehöffnung zu verbleiben. Durch diesen Materialverbund entsteht eine zusätzliche Festigkeit der Verbindung vor allem dadurch, dass die Tiefziehöffnung formschlüssig ausgefüllt ist und eine Entknüpfung des Verbindungspunktes nicht mehr möglich ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in zwei
Varianten in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Verbindungswerkzeug im Längsschnitt;
Fig. 2 eine Draufsicht nach Linie I-I in Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Federeinrichtung in Seitenansicht;
Fig. 4 die Federeinrichtung aus Fig. 3 in der Draufsicht und
Fig. 5 eine Variante der Federeinrichtung bzw. Matrize
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Wie bei einem in Figur 1 dargestellten Werkzeug zur Verbindung von Platten udgl., sind in einem Bodenteil 1 einer Matrize mehrere Mantelteile 2 mit ihrem oberen, freien Ende radial nach außen ausweichbar gelagert. Durch diese Mantelteile 2 und das Matrizenbodenteil 1 wird eine Arbeitsöffnung 3 begrenzt, in welche über einen Stempel 4 Bereiche 5 von miteinander zu verbindenden Platten 14 und 15 hineingepresst werden, so dass in bekannter Weise eine Fügeverbindung entsteht. Zur Verbesserung der Hintergreifung des tiefgezogenen und danach radial verquetschten Plattenabschnitts 5 geben bei diesem Durchsetzfügevorgang die Matrizenmantelteile 2 radial nach außen nach und zwar entgegen der Kraft von Einzelfedern 6. Diese Einzelfedern sind über einen Verbindungsabschnitt 7 auf der, der Arbeitsöffnung 3 des Matrizenbodenteils abgewandten Seite, einteilig miteinander verbunden. Zum Schutz und zur Führung von Matrizenmantelteilen 2, sowie Einzelfedern 6 und Verbindungsabschnitt 7 sind im Matrizenbodenteil Nuten 8 angeordnet, so dass für den Einbau in die Werkzeugmaschine die Matrize sehr einfach und bündig in die entsprechende Öffnung einsetzbar ist, ohne dass Mantelteile oder Federteile störend im Wege sind. Mit dem Bodenteil 1 ist ein Sockelteil 9 durch nicht dargestellte Mittel verbunden, welches die Nuten 8, in denen der Verbindungsabschnitt 7 angeordnet ist, abdeckt. Hierdurch wird die Federeinrichtung in der Matrize gehalten und es entsteht ein komplett und in sich geschlossenes Werkzeug, welches in seinen Abmaßen jenen der Werkzeugmaschine, in die es für die Verwendung eingesetzt werden kann, angepasst ist. Zwischen Matrizenbodenteil 1 und Sockelteil 9 besteht eine Teilungsebene 10. Das Matrizenbodenteil ist erfindungsgemäß in eine entsprechende Ausnehmung 17 des Sockelteils 9 nach einsetzen der Feder 6/7 eingepresst.
Um einerseits eine exakte Führung zwischen Matrizenmantelteil 2 und dem freien Ende der Einzelfedern 6 zu erzielen und andererseits bei dieser Führung dem freien Ende der Einzelfeder 6 eine erforderliche Wegfreiheit zu geben, ist auf der der Feder 6 zugewandten Rückseite der Mantelteile 2 eine die Feder 6 aufnehmende Längsnut 16 angeordnet.
Die Mantelteile 2 sind außerdem in feststehenden Abschnitten für ihre Ausweichbewegung geführt, wobei sich diese Abschnitte 18 in Richtung Stempel 4 an das Matrizenbodenteil 1 bzw. Sockelteil 9 anschließen. Am Sockelteil 9 sind zudem Anschläge 19 angeordnet, über die der Ausweichweg der Mantelteile 2 begrenzt ist, so dass beim Fertigungsvorgang und beim entsprechenden Verdrängen des Werkstückmaterials bei Aufstoßen der Mantelteile 2 auf diese Anschläge 19 und Fortsetzen der Hubbewegung des Stempels 4 eine entsprechende Kaltverformung des nunmehr verquetschten Materials stattfindet.
In Fig. 2 und 3 ist eine einfache, ein Kreuz bildende, Federanordnung gezeigt, nämlich mit einem kreuzförmigen Verbindungsabschnitt 7 und den an diesem angeordneten Einzelfedern 6, wobei die Einzelfedern 6 in Antriebsrichtung des Stempels gegenüber dem Verbindungsabschnitt 7 Kröpfungen 13 aufweisen. Diese Federanordnung dient mit vier Einzelfedern der Betätigung von vier Mantelteilen. Entsprechend der Anzahl der Mantelteile ist auch dann die Anzahl der freien Federn, so dass der Verbindungsabschnitt statt als Kreuz, als Stern odgl. ausgebildet sein kann.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Variante der Erfindung sind die Einzelfedern 6' an ihrem oberen Ende nach innen geknickt, so dass Abschnitte 11 entstehen, auf deren Oberflächen Matrizenmantelteile 2' befestigt sind, die zwar die gleiche Aufgabe wie bei der Variante in Fig. 1 übernehmen, aber völlig anders aufgebaut sind. Der Aufbau ist derart, dass diese Mantelteile 2' nach innen hin die Arbeitsöffnung 3' radial begrenzen, im übrigen sich aber einschließlich der geknickten Abschnitte 11 der Einzelfedern 6' an der Oberfläche 12 des Matrizenbodenteils 1' abstützen, um so die Fügekraft des Stempels auffangen zu können. Während des Fügevorgangs weichen diese Mantelteile 2' radial nach außen aus. Das Matrizenbodenteil 1' ist nur gestrichelt dargestellt, um dadurch bei der gegebenen Draufsicht die hintere Einzelfeder 6' bzw. das hintere Mantelteil 2' zeigen zu können. Die vordere Einzelfeder ist in der gegebenen Ansicht nicht dargestellt.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Werkzeug zum nietartigen Verbinden
Bezugszahlenliste
1 Matrizenbodenteil
2 Matrizenmantelteile
3 Arbeitsöffnung
4 Stempel
5 Bereiche
6 Einzelfedern
7 Verbindungsabschnitt
8 Nuten
9. Sockelteil
10. Teilungsebene
11. Abschnitte
12. Oberfläche
13. Kröpfung
14. Platte 15. Platte
16. Längsnut
17. Ausnehmung
18. Abschnitte
19. Anschlag

Claims

Werkzeug zum nietartigen VerbindenAnsprüche
1. Werkzeug zum nietartigen Verbinden von aufeinander liegenden Platten (14, 15) oder Plattenabschnitten (Durchsetzfügen, odgl.), bzw. von Platten mit Verbindungsteilen (Stanznieten,
Schraubbolzenbefestigung, odgl.)
- mit einer, eine Arbeitsöffnung (3) aufweisenden, mehrteiligen Matrize,
- mit einem, in Richtung Arbeitsöffnung (3) angetriebenen Stempel (4), odgl.,
- mit um die Arbeitsöffnung (3) radial angeordneten Mantelteilen (2) der Matrize, welche beim Fügevorgang durch verdrängtes Werkstückmaterial wegbegrenzend radial nach außen ausweichen,
- mit einem dem Stempel (4) odgl. gegenüber liegenden Bodenteil (1) der Matrize, in dem die Mantelteile (2) gelagert sind und - mit an den Mantelteilen (2) angreifenden, radial nach innen wirkenden Einzelfedern (6), welche stabförmig ausgebildet einen Endes an den Mantelteilen (2) angreifen und anderen Endes über einen Verbindungsabschnitt (7) einteilig miteinander verbunden sind, wobei
- im Übergangsbereich zwischen Verbindungsabschnitt (7) und den Einzelfedern (6) je eine Kröpfung (13) derselben in Richtung Mantelteile vorhanden ist und wobei
- der Verbindungsabschnitt (7) in einer quer zur Antriebsrichtung verlaufenden Teilungsebene der Matrize angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass beim Fügevorgang kein Durchtrennen der Platte (5) durch den Stempel (4) stattfindet
- dass mindestens drei Mantelteile (2) vorhanden sind
- dass die Mantelteile (2) weitgehend achssymmetrisch um die Mittelachse der Matrize angeordnet sind und
- dass der Verbindungsabschnitt (7) entsprechend der Anzahl der Mantelteile (2) kreuz-, ring- oder sternförmig ausgebildet ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kröpfung (13) einen Mindestradius von 10 Prozent des Matrizendurchmessers aufweist.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfedern (6) und deren Verbindungsabschnitt (7) aus Flachmaterial (Blattfedermaterial) bestehen.
4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Teilungsebene die der Arbeitsöffnung (3) abgewandte Stirnseite des Bodenteils (1) dient.
5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrizenbodenteil als Lagerkörper ausgebildet ist, indem die Mantelteile (2) kippbar oder verschiebbar gelagert sind und an dessen, der Arbeitsöffnung (3) abgewandten Seite, der Verbindungsabschnitt (7) angeordnet ist.
6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung und/ oder stirnseitig am Matrizenbodenteil (1) Nuten bzw. Ausnehmungen zur Aufnahme der Mantelteile (2), der Einzelfedern (6) und des Verbindungsabschnitts (7) vorhanden sind.
7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfedern (6') mit den freien Enden mit den Mantelteilen (2 verbunden sind.
8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Mantelteile (2^ und Einzelfedern (6') durch Längsnuten erfolgt, in denen die freien Enden der Einzelfedern verschiebbar sind (Fig. 1 und 2).
9. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (11) der Einzelfedern (6") nach innen abgewinkelt sind, dass die in Richtung Stempel weisenden Flächen, der abgewinkelten Abschnitte (11) der freien Federn (6'), zur Auflage für die dort befestigten Mantelteile (25) dienen und dass diese Verbindung durch Auflöten Aufschweißen odgl. erfolgt (Fig. 5).
10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungsebene (10) zwischen dem Bodenteil (1) und einem der Aufnahme in einer Werkzeugmaschine dienenden Sockelteil (9) verläuft, und dass der Matrizenbodenteil (1) in eine Ausnehmung (17) des Sockelteils (9) einpressbar ist.
11. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Sockelteil (9) und Bodenteil (1) eine Verbindung besteht, aus einer die Teile verbindenden Vorrichtung.
12. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsvorrichtung Verbindungsstifte odgl. dienen.
13. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass über dem Umfang der Arbeitsöffnung verteilt mehrere Abschnitte (18) der Begrenzungswände feststehen und dazwischen liegende Abschnitte als die ausweichbaren Mantelteile (2) ausgebildet sind, wobei die Abmessungen des Volumens von Stempel (4) odgl. und Arbeitsöffnung (3) dem zu verdrängenden Materialvolumen angepasst ist.
14. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Weg der ausweichbaren Mantelteile (2) durch Anschläge (19) der Matrize unnachgiebig begrenzt ist.
15. Werkzeug nach Anspruch (14) dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (19) mit dem Sockelteil (9) verbunden sind.
16. Werkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel in Form eines Nietes, einer Mutter, eines Bolzens oder der gleichen ausgebildet ist, um nach Beendigung der Durchsetzfügung form- und/ oder kraftschlüssig in der durch ihn bewirkten Tiefziehöffnung zu verbleiben.
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