EP2641670B1 - Setzstempel für ein nietwerkzeug - Google Patents

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EP2641670B1
EP2641670B1 EP13159977.1A EP13159977A EP2641670B1 EP 2641670 B1 EP2641670 B1 EP 2641670B1 EP 13159977 A EP13159977 A EP 13159977A EP 2641670 B1 EP2641670 B1 EP 2641670B1
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EP
European Patent Office
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rivet
head piece
punch
setting
recess
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EP2641670A1 (de
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Klaus Reitzig
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Ws Wielaender and Schill Engineering & Co KG GmbH
Original Assignee
Wsengineering GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • 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
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/36—Rivet sets, i.e. tools for forming heads; Mandrels for expanding parts of hollow rivets

Definitions

  • the invention relates to a setting punch for a riveting tool, that is a receiving device for a rivet to be set.
  • the invention relates to a setting punch for punch rivets.
  • Set stamps are known.
  • punch rivets these are inserted in a receiving direction, which is also referred to as setting temple.
  • Semi-tubular rivets are used in particular to perform the punch riveting process, i. without prior punching of the sheet to form a riveted joint.
  • the rivet is pressed by means of a hydraulic cylinder in the sheet metal connection, resulting in a positive connection of the sheet pairing by deformation of the rivet legs.
  • a set stamp is used to attach the rivet.
  • setting punches which have a circular cylindrical recess for centering the rivet, in which the head of the rivet is inserted.
  • the predetermined geometry of the recess may result in the head of the processed rivet not being flush with the sheet. Next there is a risk that the end-face annular part of the setting punch deforms the adjacent sheet, so that an impression can be seen.
  • the generic document DE 84 29 056 U1 and the document DE 297 02 834 U1 show riveting with a spring-mounted sleeve, which is designed to be pushed back.
  • the invention is the object of the invention to provide a simply constructed setting punches, in which the mentioned disadvantages of the prior art are at least reduced.
  • semi-tubular rivets must be centered to ensure that the rivet is aligned with the opposing die when pressed into the panel. Furthermore, it should be ensured that the rivet head closes approximately flush with the sheet surface after being pressed in.
  • the invention relates to a setting punch for a Nietsetzwerkmaschine, so a motorized or manually operated tool, with the connection or Fastening elements are processed by plastic deformation.
  • the setting punch is usually attached to the tool. As a rule, there are quick-fastening systems for this in order to be able to exchange the setting punch easily, since a different setting punch must be used depending on the rivet used.
  • the basic design of a setting punch is known to the person skilled in the art.
  • the setting punch comprises a head piece with a recess into which a rivet can be inserted.
  • the setting punch comprises an at least partially designed as a ring head piece, rests on the inner side wall of the rivet or the head of the rivet edge.
  • the rivet is held positively perpendicular to its axis of rotation.
  • the setting punch comprises a lower part as a further component, wherein the head piece is resiliently supported axially relative to the lower part by means of an elastomer element.
  • the head piece is thus slidably mounted on the lower part, wherein between the head piece and lower part an elastomeric element is arranged as a spring.
  • the head piece can deflect under load, so that it essentially provides only a form fit perpendicular to the axis of rotation of the rivet during the riveting process, but can avoid it under axial load.
  • Headpiece and lower parts are spaced apart in the unloaded state by a gap and thus have opposite surfaces which form a stop.
  • the head piece can dodge until it touches down on the lower part.
  • the head piece can not deflect so far that the elastomer element is damaged.
  • the head piece in the spring-loaded state, the head piece preferably forms a substantially flat surface with a mandrel of the lower part projecting into the head piece. Imprints on the sheet are thus largely avoided.
  • the quality of the connection can be improved in a very simple manner, since the rivet is securely centered on the one hand, which ensures a precise position.
  • the processed rivet lies in one plane with the adjacent sheet and adjacent impressions through the set stamp are largely avoided.
  • the elastomeric element is formed as an O-ring.
  • a silicone ring is used.
  • the O-ring is arranged between the head piece and lower part in a recess. Two opposite surfaces of the head and bottom are spaced apart by a gap. In the case of an end load, the head piece springs in and the height of the recess into which the rivet is inserted is reduced.
  • a positive connection between the head piece and the lower part is simultaneously provided by the elastomer element.
  • the elastomeric element is arranged in a recess, wherein the head piece and lower part are undercut adjacent to the recess such that a positive connection between the upper part and lower part is formed by the elastomer element. Size of the recess and height of the undercut are chosen so that it is possible during assembly to compress the components that the elastomeric element is squeezed into the recess and the head piece can be pushed over the elastomeric element with force.
  • the undercuts are preferably at least partially rounded to prevent sharp edges that could damage the elastomeric element.
  • the head piece is at least partially formed as a ring which is slidably mounted on a mandrel of the lower part.
  • an undercut can be provided by reducing its cross-section.
  • the head piece preferably has an undercut on the inner wall, which essentially follows the contour of the elastomer element.
  • the lower part of the setting punch has a magnet for holding a rivet.
  • This can be introduced for example in a central bore, which is arranged in the surface which forms the end face of the mandrel of the lower part.
  • the setting punch according to the invention can be used for a method for processing a rivet, in particular a half-tubular rivet in the stamped riveting method.
  • the rivet is inserted into a setting die having a head piece which is resiliently supported axially relative to a base by means of an elastomeric element.
  • the head When processing the rivet, the head deviates axially upon completion of the riveting operation so that the rivet forms a substantially flat surface which is flush with the adjacent sheet without projection.
  • Fig. 1 shows a side view of an embodiment of a setting punch 1 according to the invention.
  • the setting punch 1 comprises an annular head piece 2 and a lower part 3.
  • the lower part 3 is provided with a fastening means 4 for attachment to a rivet setting tool.
  • the fastening means 4 is a quick coupling in which the setting punch comprises a groove into which corresponding engagement elements of the rivet setting tool (not shown) intervene and so keep the set stamp 1.
  • the setting punch 1 For holding the rivet, the setting punch 1 has an end-side recess 5. This recess 5 is formed on the edge side by the inner wall of the head piece 2 and the end face by the lower part 3.
  • an elastomer element 6 is provided in the form of an O-ring, through which the head piece 2 is resiliently supported on the lower part 3.
  • the elastomer element 6 rests on an annular portion 7 of the lower part.
  • the annular portion 7 may, as shown in this case, have a profiling to better remove the head piece can. It is also conceivable parallel to each other straight surfaces to the setting temple 1, for example, to grasp with a fork wrench.
  • Fig. 2 shows a sectional view taken along the line AA in Fig. 1 ,
  • the gap 9 opposite surfaces of the head piece 2 and lower part 3 act simultaneously as a stop, so that the head piece 2 can not deflect so deep that the elastomer element 6 is damaged.
  • the height of the gap in the unloaded state is preferably between 0.5 and 5 mm.
  • the lower part 3 comprises a mandrel 8, on which the head piece 2 can slide in the axial direction.
  • the mandrel 8 comprises an undercut 10, over which the elastomeric element 6 is prevented from slipping forward.
  • the undercut 10 is preferably rounded.
  • the inner wall of the head piece 2 has an undercut 11 in the region of the elastomer element 6.
  • this undercut which follows approximately the diameter of the elastomer element 6, the inner diameter of the head piece 2 decreases in the direction of the gap.
  • the height of the undercut is between 0.2 and 1 mm.
  • the elastomer element 6 is thus effective not only as a spring element to reduce the height of the recess 5 under axial load, but at the same time connects in a very simple way head piece 2 and lower part. 3
  • the mandrel 8 whose front side forms the underside of the recess 5, is provided centrally with a magnet 12 which is inserted into a bore.
  • O-rings with a diameter between 5 and 15 mm and / or with a thickness between 1 and 5 mm are used in particular as elastomer element 6.
  • the cross section of the O-ring is circular.
  • the setting die according to the invention is intended in particular for riveting tools with which semi-tubular rivets are processed which have a mushroom-shaped, ie flat head. But also a use for solid rivets, which are processed in particular in the punch rivet process, is conceivable.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Setzstempel für ein Nietwerkzeug, also eine Aufnahmeeinrichtung für einen zu setzenden Niet. Im Speziellen betrifft die Erfindung einen Setzstempel für Stanznieten.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Setzstempel sind bekannt. Insbesondere bei Stanznieten werden diese in eine Aufnahmerichtung eingelegt, welche auch als Setzstempel bezeichnet wird. Halbhohlniete werden insbesondere verwendet, um im Stanznietverfahren, d.h. ohne vorheriges Lochen des Bleches, eine Nietverbindung auszubilden.
  • Dabei wird der Niet mittels eines Hydraulikzylinders in die Blechverbindung gepresst, wobei sich durch Verformung der Nietschenkel eine formschlüssige Verbindung der Blechpaarung ergibt. Zum Fügen des Niets wird ein Setzstempel verwendet. Es gibt Setzstempel, die zum Zentrieren des Niets eine kreiszylinderförmige Aussparung haben, in die der Kopf des Niets eingesetzt wird.
  • Die vorgegebene Geometrie der Aussparung kann dazu führen, dass der Kopf des verarbeiteten Niets nicht bündig mit dem Blech fluchtet. Weiter besteht die Gefahr, dass der stirnseitige ringförmige Teil des Setzstempels das angrenzende Blech verformt, so dass ein Abdruck zu sehen ist. Das gattungsgemäße Dokument DE 84 29 056 U1 und das Dokument DE 297 02 834 U1 zeigen Nietstempel mit einer federnd gelagerten Hülse, welche zurückschiebbar ausgebildet ist.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Setzstempel bereitzustellen, bei dem die genannten Nachteile des Standes der Technik zumindest reduziert sind.
  • Insbesondere müssen Halbhohlnieten zentriert werden, um zu gewährleisten, so dass der Niet beim Einpressen in das Blech mit der gegenüberliegenden Matrize fluchtet. Weiterhin soll gewährleidstet werden, dass der Nietkopf nach dem Einpressen annähernd bündig mit der Blechoberfläche abschließt.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch einen Setzstempel für ein Nietwerkzeug nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung betrifft einen Setzstempel für ein Nietsetzwerkzeug, also ein motorisch oder manuell betätigtes Werkzeug, mit dem Verbindungs- oder Befestigungselemente durch plastische Verformung verarbeitet werden.
  • Der Setzstempel wird üblicherweise an dem Werkzeug befestigt. In der Regel gibt es hierfür Schnellbefestigungssysteme um den Setzstempel leicht austauschen zu können, da je nach verwendetem Niet ein unterschiedlicher Setzstempel verwendet werden muss. Die grundsätzliche Ausgestaltung eines Setzstempels ist dem Fachmann bekannt.
  • Der Setzstempel umfasst ein Kopfstück mit einer Ausnehmung, in welche ein Niet einsetzbar ist.
  • Insbesondere umfasst der Setzstempel ein zumindest abschnittsweise als Ring ausgebildetes Kopfstück, an dessen innerer Seitenwand der Niet beziehungsweise der Kopf des Niets randseitig anliegt. Hierdurch wird der Niet senkrecht zu seiner Rotationsachse formschlüssig gehalten.
  • Weiter umfasst der Setzstempel als weiteres Bauteil ein Unterteil, wobei das Kopfstück axial gegenüber dem Unterteil mittels eines Elastomerelements federnd abgestützt ist. Das Kopfstück ist also gleitend auf dem Unterteil gelagert, wobei zwischen Kopfstück und Unterteil ein Elastomerelement als Feder angeordnet ist.
  • So kann das Kopfstück bei Belastung einfedern, so dass es beim Nietvorgang im Wesentlichen nur einen Formschluss senkrecht zur Rotationsachse des Niets bereitstellt, bei axialer Belastung aber ausweichen kann. Die Höhe der Ausnehmung, in welcher der Niet insbesondere der Kopf des Niets gehalten ist, passt sich so durch Einfedern an, so dass der Niet zunächst sicher geführt wird, am Ende des Nietvorgangs aber das Kopfstück axial ausweicht, so dass sich der Niet in einer Ebene zum angrenzenden Blech ausbilden kann.
  • Kopfstücks und Unterteils sind im unbelasteten Zustand durch einen Spalt voneinander beabstandet und weisen so gegenüberliegende Flächen auf, die einen Anschlag bilden. Das Kopfstück kann so ausweichen bis dieses auf dem Unterteil aufsetzt. So kann das Kopfstück nicht derart weit einfedern, dass das Elastomerelement beschädigt wird. Weiter bildet im eingefederten Zustand das Kopfstück vorzugsweise mit einem in das Kopfstück hineinragenden Dorn des Unterteils eine im Wesentlichen ebene Fläche aus. Abdrücke auf dem Blech werden so weitgehend vermieden.
  • Durch die Erfindung kann auf sehr einfache Weise die Qualität der Verbindung verbessert werden, da der Niet zum einen sicher zentriert ist, was eine exakten Position gewährleistet. Zum anderen liegt der verarbeite Niet in einer Ebene mit dem angrenzenden Blech und angrenzende Abdrücke durch den Setzstempel werden weitgehend vermieden.
  • Gemäß der Erfindung ist das Elastomerelement als O-Ring ausgebildet. Beispielsweise wird ein Silikonring verwendet.
  • Der O-Ring ist zwischen Kopfstück und Unterteil in einer Aussparung angeordnet. Zwei gegenüberliegende Flächen von Kopfstück und Unterteil sind so durch einen Spalt voneinander beabstandet. Bei stirnseitiger Belastung federt das Kopfstück ein und es wird die Höhe der Ausnehmung, in die der Niet eingesetzt ist, reduziert.
  • Gemäß der Erfindung wird durch das Elastomerelement gleichzeitig eine formschlüssige Verbindung zwischen Kopfstück und Unterteil bereitgestellt. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Elastomerelement in einer Aussparung angeordnet ist, wobei Kopfstück und Unterteil angrenzend zur Aussparung derart hinterschnitten sind, dass durch das Elastomerelement eine formschlüssige Verbindung zwischen Oberteil und Unterteil gebildet wird. Größe der Aussparung sowie Höhe des Hinterschnitts werden so gewählt, dass es bei der Montage möglich ist, die Bauteile zusammenzudrücken, dass das Elastomerelement, in die Aussparung hineingequetscht wird und das Kopfstück unter Kraftaufwendung über das Elastomerelement geschoben werden kann.
  • Die Hinterschnitte sind vorzugsweise zumindest abschnittsweise abgerundet, um scharfe Kanten, die das Elastomerelement beschädigen könnten, zu verhindern.
  • Vorzugsweise ist das Kopfstück zumindest abschnittsweise als Ring ausgebildet, der auf einem Dorn des Unterteils gleitend gelagert ist. Beim Dorn kann ein Hinterschnitt dadurch bereitgestellt werden, dass sich dessen Querschnitt reduziert. Das Kopfstück weist vorzugsweise an der Innenwand einen Hinterschnitt auf, der im Wesentlichen der Kontur des Elastomerelements folgt.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist das Unterteil des Setzstempels einen Magneten zum Halten eines Niets auf. Dieser kann beispielsweise in eine mittige Bohrung eingebracht werden, welche in der Fläche angeordnet ist, die den stirnseitigen Abschluss des Dorns des Unterteils bildet.
  • Der erfindungsgemäße Setzstempel kann für ein Verfahren zum Verarbeiten eines Niets, insbesondere eines Halbhohlniets im Stanznietverfahren, verwendet werden.
  • Der Niet wird in einen Setzstempel eingeführt, der ein Kopfstück aufweist, das axial gegenüber einem Unterteil mittels eines Elastomerelements federnd abgestützt ist.
  • Beim Verarbeiten des Niets weicht das Kopfstück beim Abschluss des Nietvorgangs axial aus, so dass der Niet eine im Wesentlichen ebene Fläche ausbildet, die mit dem angrenzenden Blech ohne Überstand fluchtet.
    • Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung soll im Folgenden Bezug nehmend auf ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen Fig. 1 und Fig. 2 näher erläutert werden.
  • Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Setzstempels 1.
  • Der Setzstempel 1 umfasst ein ringförmiges Kopfstück 2 sowie ein Unterteil 3.
  • Das Unterteil 3 ist mit einem Befestigungsmittel 4 zur Befestigung an einem Nietsetzwerkzeug versehen. In diesem Fall ist das Befestigungsmittel 4 eine Schnellkupplung, bei welcher der Setzstempel eine Nut umfasst, in welche korrespondierende Eingriffelemente des Nietsetzwerkzeugs (nicht dargestellt) eingreifen und so den Setzstempel 1 halten.
  • Zum Halten des Niets weist der Setzstempel 1 eine stirnseitige Ausnehmung 5 auf. Diese Ausnehmung 5 wird randseitig durch die Innenwand des Kopfstücks 2 und stirnseitig durch das Unterteil 3 gebildet.
  • Zwischen Kopfstück 2 und Unterteil 3 ist ein Elastomerelement 6 in Form eines O-Rings vorgesehen, durch den das Kopfstück 2 federnd auf dem Unterteil 3 abgestützt ist.
  • Das Elastomerelement 6 liegt auf einem ringförmigen Abschnitt 7 des Unterteils auf. Der ringförmige Abschnitt 7 kann, wie in diesem Fall dargestellt, eine Profilierung aufweisen, um das Kopfstück besser abnehmen zu können. Denkbar sind auch parallel zueinander stehende gerade Flächen, um den Setzstempel 1 beispielsweise mit einem Gabelschlüssel fassen zu können.
  • Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1.
  • Zu erkennen ist das Kopfstück 2, welches gegenüber dem ringförmigen Abschnitt 7 des Unterteils 3 durch einen Spalt 9 beabstandet ist.
  • Die dem Spalt 9 gegenüberliegenden Flächen des Kopfstücks 2 und Unterteils 3 wirken gleichzeitig als Anschlag, so dass das Kopfstück 2 nicht derart tief einfedern kann, dass das Elastomerelement 6 beschädigt wird. Die Höhe des Spalts im unbelasteten Zustand beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 mm.
  • Das Unterteil 3 umfasst einen Dorn 8, auf dem das Kopfstück 2 in axialer Richtung gleiten kann.
  • Weiter umfasst der Dorn 8 einen Hinterschnitt 10, über den das Elastomerelement 6 gehindert wird nach vorne zu rutschen. Der Hinterschnitt 10 ist vorzugsweise abgerundet.
  • Durch den Hinterschnitt 10 und eine Vergrößerung des inneren Querschnitts des ringförmigen Kopfstücks wird eine Aussparung gebildet, in welcher das Elastomerelement 6 sitzt.
  • Auch die Innenwand des Kopfstücks 2 weist im Bereich des Elastomerelements 6 einen Hinterschnitt 11 auf. Bei diesem Hinterschnitt, welcher in etwa dem Durchmesser des Elastomerelements 6 folgt, verringert sich der Innendurchmesser des Kopfstücks 2 in Richtung des Spalts. Vorzugsweise beträgt die Höhe des Hinterschnitts zwischen 0,2 und 1 mm. Durch den Hinterschnitt 11 wird das Kopfstück 2, nachdem es über das Elastomerelement 11 gepresst wurde, formschlüssig auf dem Dorn 8 gehalten und kann nicht nach vorne herausrutschen.
  • Das Elastomerelement 6 ist somit nicht nur als Federelement wirksam, um bei axialer Belastung die Höhe der Ausnehmung 5 zu reduzieren, sondern verbindet gleichzeitig auf sehr einfache Weise Kopfstück 2 und Unterteil 3.
  • Der Dorn 8, dessen Stirnseite die Unterseite der Ausnehmung 5 bildet, ist mittig mit einem Magneten 12 versehen, welcher in eine Bohrung eingesetzt ist.
  • Als Elastomerelement 6 werden insbesondere O-Ringe mit einem Durchmesser zwischen 5 und 15 mm und/oder mit einer Dicke zwischen 1 und 5 mm verwendet. Vorzugsweise ist der Querschnitt des O-Rings kreisförmig.
  • Durch die Erfindung konnte ein sehr einfach aufgebauter Setzstempel bereitgestellt werden, der den Niet zentriert und sich bei Abschluss des Nietvorgangs dem ebenen Blech anpasst.
  • Der erfindungsgemäße Setzstempel ist insbesondere für Nietsetzwerkzeuge vorgesehen, mit denen Halbhohlnieten verarbeitet werden, die einen pilzförmigen, also flachen Kopf aufweisen. Aber auch eine Verwendung für Vollniete, die im insbesondere im Stanznietverfahren verarbeitet werden, ist denkbar.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Setzstempel
    2
    Kopfstück
    3
    Unterteil
    4
    Befestigungsmittel
    5
    Ausnehmung
    6
    Elastomerelement
    7
    Ringförmige Abschnitt
    8
    Dorn
    9
    Spalt
    10
    Hinterschnitt
    11
    Hinterschnitt
    12
    Magnet

Claims (5)

  1. Setzstempel (1) für ein Nietsetzwerkzeug, umfassend ein Kopfstück (2) mit einer Ausnehmung (5), in welche ein Niet einsetzbar ist sowie ein Unterteil (3), wobei das Kopfstück (2) axial gegenüber dem Unterteil (3) mittels eines Elastomerelements (6) federnd abgestützt ist, und wobei einem Spalt (9) gegenüberliegende Flächen des Kopfstücks (2) und des Unterteils (3) einen Anschlag bilden,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerelement als O-Ring ausgebildet ist, welcher in einer Aussparung angeordnet ist, wobei Kopfstück (2) und Unterteil (3) angrenzend zur Aussparung derart hinterschnitten sind, dass durch das Elastomerelement (6) eine formschlüssige Verbindung zwischen Kopfstück (2) und Unterteil (3) hergestellt ist.
  2. Setzstempel für ein Nietsetzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfstück (2) zumindest abschnittsweise als Ring ausgebildet ist, der auf einem Dorn (8) des Unterteils (3) gleitend gelagert ist.
  3. Setzstempel für ein Nietsetzwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5) einen seitlich an einen eingesetzten Niet angrenzenden Kragen ausbildet.
  4. Setzstempel für ein Nietsetzwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite eines eingesetzten Niets auf dem Unterteil (3) aufliegt.
  5. Setzstempel für ein Nietsetzwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (3) einen Magneten (12) zum Halten eines Niets aufweist.
EP13159977.1A 2012-03-23 2013-03-19 Setzstempel für ein nietwerkzeug Active EP2641670B1 (de)

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