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Stand der Technik
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Vorrichtungen wie Werkzeugköpfe oder komplette Werkzeuge zum Anbringen eines Fügeelements oder eines Funktionselements an einem Bauteilabschnitt sind bekannt. Fügeelemente sind zum Beispiel alle Arten von Nietelementen wie beispielsweise Vollstanzniete, Halbhohlstanzniete oder Clinchniete mit oder ohne Funktionsabschnitt am Fügeelement, der am Bauteilabschnitt durch das angebrachte Fügeelement vorhanden und nutzbar ist.
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Mit den Vorrichtungen bzw. Werkzeugen werden Fügeelemente in metallische Bauteile wie beispielsweise Stahlbleche und/oder nichtmetallische Materialien eingedrückt, teils unter Verformung des Fügeelements. Vielfältige Anwendungsbereiche finden sich zum Beispiel in der Automobilindustrie.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einleitend genannte Vorrichtungen bzw. Werkzeuge im Hinblick auf eine hohe Zuverlässigkeit auch bei hohen Taktdaten zu verbessern. Insbesondere sollen Störungen bei der Verarbeitung von Fügeelementen, welche auf ungünstige geometrische Verhältnisse der Fügeelemente und der beteiligten Werkzeugteile zurückzuführen sind, ausgeschlossen werden. Ein besonderes Augenmerk ist auf die Verarbeitung von Clinchnieten gerichtet, deren Verarbeitung bislang schwierig ist bzw. aufwändige Maßnahmen erfordert.
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Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Varianten der Erfindung aufgezeigt.
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Nachfolgend wird der Begriff Fügeelement als Sammelbegriff für Fügeelemente und/oder Funktionselemente verwendet.
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Anbringen eines Fügeelements an einem Bauteilabschnitt, wobei die Vorrichtung einen Stempel umfasst, der aus einer zurückbewegten Position linear vorwärts bewegbar und wieder zurückbewegbar ist, wobei ein Fügeelement über eine Zuführleitung vor einer Stempelstirnseite des zurückbewegten Stempels vorlegbar ist, wobei ein vorgelegtes Fügeelement bei einer Vorwärtsbewegung des Stempels mitgenommen und in einer Führungsleitung eines Niederhalters der Vorrichtung verschoben werden kann, wobei Haltemittel zum Halten eines vor der Stempelstirnseite vorgelegten und vorwärtsbewegbaren Fügeelements vorgesehen sind, und die Haltemittel ausgebildet sind, das gehaltene Fügeelement freizugeben, wenn sich der Stempel für einen Anbringvorgang bewegt. Die Vorrichtung betrifft insbesondere einen Werkzeugkopf oder Setzkopf eines Niet- oder Clinchniet-Werkzeugs bzw. ein entsprechendes Niet- oder Clinchnietwerkzeug, das zum Werkzeugkopf noch weitere Elemente wie insbesondere eine Matrizeneinheit, einen C-Bügel und zum Beispiel eine Antriebseinheit zum Bewegen des Stempels umfasst.
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Der Niederhalter dient insbesondere zum oberseitigen andrückenden Einwirken auf eine Oberseite des Bauteilabschnitts, um einen Bereich herum, in den das Fügeelement von oben mit dem Stempel eingepresst wird. Unterseitig stützt sich der Bauteilabschnitt auf einer Auflage einer Matrizeneinheit ab, so dass das Bauteil bzw. der Bauteilabschnitt während des Fügevorgangs zwischen dem Niederhalter und der Auflage festklemmbar ist.
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Ein erster grundlegender Aspekt der Erfindung liegt darin, dass die Haltemittel zumindest über eine Teilstrecke zusammen mit dem Stempel relativ zum Niederhalter in Bewegungsrichtung des Stempels bewegbar sind und die Haltemittel voneinander getrennte Kontaktorgane aufweisen, die an einem elastisch formveränderlichen Biegeabschnitt vorhanden sind, so dass das Fügeelement durch die Biegekraft reibschlüssig klemmend gehalten ist. Vorzugsweise sind die formveränderlichen Biegeabschnitte derart vorhanden, dass aufgrund der elastischen Formveränderlichkeit des Biegeabschnitts durch eine regelmäßig vordefiniert auftretende Kraft, die auf die Haltemittel wirkt, damit diese sich verbiegen, eine von der Biegekraft abhängige Klemmwirkung der Kontaktorgane auf das Fügeelement einrichtbar und wieder aufhebbar ist. Damit wird eine kompakte und einfach realisierbare Anordnung geschaffen, welche zuverlässig im automatisierten Prozess bei hohen Taktraten funktioniert. Des Weiteren kann die Vorrichtung vorteilhaft flexibel an vorgegebene Umgebungsbedingungen am Werkzeug bzw. an andere Werkzeugelemente von bekannten Werkzeugen angepasst werden. Insbesondere ist es von Vorteil, dass ein Fügeelement durchgängig von der Vorlageposition vor der Stirnseite des zurückbewegten Stempels bis zum Beginn des Anbringens am Bauteilabschnitt mit den Haltemitteln klemmbar gehalten werden kann. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass das Fügeelement vor und in Anlage bzw. Kontakt mit der Stempelstirnseite klemmend fixierbar ist.
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Aufgrund der definierten Position im geladenen Zustand des Fügeelements unter dem Stempel besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, dass es einfach möglich ist, das Vorhandensein des geladenen Fügeelements abzufragen, zum Beispiel mit einer Sensoreinrichtung, beispielsweise mit einer Lichtschranken-Anordnung.
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Das Fügeelement kann vorteilhafterweise damit mindestens in etwa einer oberen Ebene des Bauteilabschnitts eingepresst werden, so dass das angebrachte Fügeelement mit seiner Oberseite bündig mit der Oberseite des Bauteilabschnitts ist oder etwas zu dieser nach unten versetzt ist.
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Vorteilhafterweise kann die Stempelstirnseite in ihrem Außenmaß zum Beispiel in ihrem Durchmesser größer sein als ein Außenmaß bzw. ein Außendurchmesser des Fügeelements im unverarbeiteten Zustand bzw. im Ausgangszustand vor einer möglichen Verformung, was z. B. beim Clinchnieten der Fall ist. Die Größe der Stempelstirnseite ist dabei zum Beispiel so abgestimmt, dass der Clinchniet so gestaucht bzw. verbreitert wird, dass die Oberseite des Clinchniets am Ende seiner Verformung durch die Stempelkraft in etwa dem Außenmaß der Stempelstirnseite entspricht.
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Die zum Beispiel voneinander getrennten Kontaktorgane sind insbesondere am vorderen freien Endbereich der Haltemittel ausgebildet. Jedem Kontaktorgan ist ein vorzugsweise länglicher sich in Längsrichtung des Stempels bzw. in Bewegungsrichtung des Stempels erstreckender Biegeabschnitte zugeordnet, der zum Beispiel stegartig außen parallel zur Länge des Stempels verläuft. Die Kontaktorgane sind insbesondere an den freien vorderen Enden der Biegeabschnitte vorhanden. Die Biegeabschnitte können sich über eine wesentliche Länge des Stempels erstrecken, umfänglich zum Stempel zumindest über eine wesentliche Länge getrennt voneinander. Nicht ausgeschlossen ist es, dass in einem von den Kontaktorganen in der Länge entfernten Bereich der Biegeabschnitte diese miteinander verbunden sind. Die Haltemittel sind vorzugsweise als ein separates Bauteil bereitstellbar. Die Haltemittel umfassen zum Beispiel genau zwei längliche schmale Biegearme mit jeweils einem vorne vorhandenen Kontaktorgan.
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Die regelmäßig vordefiniert auftretende Kraft, welche die Formveränderlichkeit des Biegeabschnitts bewirkt, ist insbesondere beim Vorlegen des Fügeelements vor den Stempel insbesondere durch eine Kraft eines bewegbaren Schiebers zum seitlichen Zuführen eines Fügeelements durch die Funktion der Vorrichtung vorgegeben. Das geschobene Fügeelement wirkt dabei selbst auf die Kontaktorgane und drängt diese gegen eine jeweilige elastische Kraft des dazugehörigen Biegeabschnitts auseinander.
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Vor dem Einbringen des Fügeelements in den Bauteilabschnitt wird der Klemmzustand des Fügeelements mit den Haltemitteln durch eine vordefiniert auftretende Kraft aufgehoben, welche der Stempel bereitgestellt, der dazu mit den Haltemitteln abgestimmt zusammenwirkt. Der Stempel kann hierzu innen auf die Haltemittel drücken und diese weiter auseinanderbiegen, wobei sich die Kontaktorgane vom Fügeelement wegbewegen und davon lösen, so dass das Fügeelement von den Haltemitteln bzw. deren Klemmkontakt frei kommt.
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Durch die elastische Formveränderlichkeit des Biegeabschnitts ist eine Ausweichbewegung der Haltemittel mit den Kontaktorganen nach außen gegen eine elastische Rückstellkraft der Biegeabschnitte möglich. Eine Rückstellbewegung der nach außen aufgebogenen Kontaktorgane, wenn das Fügeelement im Bauteilabschnitt angebracht ist, erfolgt daher vorteilhaft selbsttätig nach innen. Die Haltemittel nehmen dann zum Beispiel einen Grundzustand ein. Der Abstand zwischen den Kontaktorganen im Grundzustand ist regelmäßig etwas geringer als ein relevantes Außenmaß des Fügeelements, das die Kontaktorgane halten sollen. Wird dann das Fügeelement mit dem Schieber zwischen die Kontaktorgane eingeschoben, weichen die Kontaktorgane anliegend außen an dem Fügeelement elastisch etwas nach außen. Das Fügeelement bleibt dabei mit dem ersten Kontakt von den Kontaktorganen klemmend gehalten, bis das Fügeelement eine End-Klemmstellung zwischen den Kontaktorganen einnimmt und der Schieber zurückfährt. Hierfür muss sichergestellt sein, dass für die Haltemittel bzw. die Biegeabschnitte mit den Kontaktorganen ein ausreichend großen Freiraum für die Ausweichbewegung nach außen zur Verfügung steht. Vorteilhaft ist ein maximal möglicher Ausweichweg der Haltemittel bzw. der Biegeabschnitte nach außen durch einen mechanischen Anschlag begrenzbar.
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Für das Einrichten der Klemmwirkung müssen wie geschildert die Kontaktorgane auseinandergedrängt werden, was durch ein weiteres Element wie z. B. einen Schieber erfolgt. Vorzugsweise wirkt der Schieber nicht direkt im Kontakt mit den Kontaktorganen, sondern das vom Schieber vorgeschobene Fügeelement drängt diese im Kontakt beiseite.
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Vorteilhafterweise ist der haltende Kontakt der Kontaktorgane mit dem Fügeelement ausschließlich reibschlüssig. Ein Formschluss zwischen den Kontaktorganen und dem geklemmt gehaltenen Fügeelement ist nicht notwendig. Die Kontaktorgane sind dann so abgestimmt, dass ein in Bewegungsrichtung des Stempels blockierender Formschluss nicht existiert. Ein Wegziehen des zwischen den Kontaktorganen geklemmten Fügeelements in Vorwärtsbewegungsrichtung des Stempels wäre daher möglich. Dies ist für das spätere Ablösen des Fügeelements von den Haltemitteln vorteilhaft.
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Außerdem sind die Kontaktorgane und/oder die Fügeelemente vorteilhaft nahezu beliebig bzw. einfach ausbildbar, was deren in Klemmkontakt gelangenden Seiten angeht, insbesondere ohne Konturen mit Absätzen oder schräge Flanken. Die Kontaktorgane sind vorteilhaft derart abgestimmt ausgebildet, dass die Kontaktorgane im Punkt-, Linien- oder bevorzugt im Flächenkontakt mit Gegenabschnitten außen am Fügeelement in den haltenden Klemmkontakt bring bar sind.
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In einem einfachen Fall kann ein Clinchniet eine Mantelfläche in einer zylindrischen Form aufweisen. Ein Kontaktorgan gelangt dabei mit seiner Kontaktfläche zur Mantelform tangential anliegenden klemmend im Reibschluss bzw. im Haftreibschluss in Anlage. Damit ist auch ein Fügeelement mit einer konturfreien Außenseite sicher klemmend festhaltbar von den Kontaktorganen. Vorzugsweise entspricht zumindest eine Kontaktfläche eines Kontaktorgans, ggf. von beiden Kontaktorganen, der Fügeelement-Außenform in dem Bereich, in welchem die jeweilige Kontaktfläche des Kontaktorgans an dem Fügeelement in Anlage kommt. So kann bei einem außen zum Beispiel zylindrischen oder anders gebogenen Fügeelement eine vorteilhafte Klemmwirkung in der endgültigen Vorlageposition vor der Stempelstirnseite durch einen flächigen Reib- bzw. Haftreibkontakt eingerichtet werden. Bei einem außenumfänglich zylindrischen Fügeelement können im Klemm-Haltekontakt mit den Kontaktorganen zwei gegenüberliegende Teilumfänge am Fügeelement im flächigen Kontakt mit kreisförmig gebogenen Kontaktflächen der gegenüberliegend vorhandenen Kontaktorgane sein. Umfänglich zwischen den Kontaktorganen ist der Umfang am Fügeelement kontaktfrei zu den Haltemitteln bzw. den Kontaktorganen.
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Mit der Erfindung wird eine Erweiterung der Anwendungsgrenzen für Fügeelemente geschaffen, insbesondere für Fügeelemente, welche im Durchmesser kleiner sind als der Stempel bzw. Setzstift und sich innerhalb eines Zuführkanals selbst drehen oder unzulässig schräg stellen würden.
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Insbesondere bei Clinchnieten, aber auch bei Halbhohlstanznieten oder Vollstanznieten, wird das Anwendungsspektrum vergrößert, insbesondere gegenüber bisherigen Anwendungen auf dünnere Bleche bzw. Blechlagen erweitert, was zum Beispiel in der Automobilindustrie wirtschaftliche Vorteile bringt. Damit lassen sich vorteilhafterweise geringere Fahrzeuggewichte durch dünnere Bleche erreichen.
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Gemäß einem weiteren grundlegender Aspekt der Erfindung sind die Haltemittel so ausgelegt, dass die Haltemittel in den Bereich vor der Stempelstirnseite eingreifen, um das Fügeelement mit einer elastischen Andrückkraft, die auf eine Seitenfläche des Fügeelements wirkt, zu halten, wobei der Stempel auf das Fügeelement derart abgestimmt ist, dass die Seitenfläche des vor der Stempelstirnseite vorgelegten Fügeelements zu einem Rand einer projizierten Stempelstirnseite nach innen versetzt ist. Dies ist insbesondere für Werkzeuge zum Clinchnieten vorteilhaft. Ein Clinchniet-Fügeelement ist im Außenmaß bzw. im Außendurchmesser regelmäßig geringer dimensioniert als der Stempel bzw. dessen Stirnseite, wobei der Stempel vorteilhaft zylindrisch ist oder eine andere geometrisch regelmäßige Außenform aufweist.
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Damit können vorteilhaft auch vergleichsweise schmale Fügeelemente und/oder Fügeelemente ohne einen Absatz oder ohne Hinterschnitt in der Mantelfläche vor der Stempelstirnseite sicher gehalten werden, die im Außenmaß bzw. in der Breite kleiner sind als eine Projektionsfläche der Stempelstirnseite bzw. kleiner sind als eine Stempelaußenmaß. Auch vorteilhaft ist, dass dabei kein Formschluss zwischen den Kontaktorganen und dem Fügeelement notwendig ist. Eine Reibschlussverbindung reicht aus. Es muss lediglich die Andrückkraft der Kontaktorgane entsprechend groß sein. Die Andrückkraft am Fügeelement kann insbesondere durch die Form, Größe, Positionierung und/oder die Materialeigenschaften der Haltemittel bzw. insbesondere der Biegeabschnitte vorgegeben werden.
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Die Haltemittel sind vorzugsweise derart ausgelegt, dass ein Fügeelement außen in einem Bereich mit den Haltemitteln bzw. den Kontaktorganen in einen Kontakt zum Festhalten bzw. Klemmen bringbar ist, welcher ein maximales Außenmaß des Fügeelements darstellt. Anders ausgedrückt gibt es keinen Bereich außen am Fügeelement, der im von den Haltemitteln geklemmten Zustand des Fügeelements weiter außen liegt bzw. von der Längsachse des Fügeelements weiter entfernt ist, als der Bereich, der mit den Haltemitteln bzw. den Kontaktflächen der Kontaktorgane in Klemmkontakt ist.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass die Haltemittel derart ausgebildet sind, dass in einem Zustand ohne Fügeelement die Kontaktorgane bezogen auf einen Außenrand der Stempelstirnseite nach innen in den Bereich vor der Stempelstirnseite hineinragen. Insbesondere sind die Kontaktflächen der Kontaktorgane vom Außenrand der Stempelstirnseite nach innen versetzt in einem Ausgangszustand bei zurückbewegtem Stempel. Damit kann ein Fügeelement, das ein Außenmaß aufweist, das geringer ist als ein Außenmaß des Stempels, definiert vor der Stempelstirnseite gehalten werden. Beginnend mit dem ersten Kontakt mit den Kontaktflächen der Kontaktorgane wird das Fügeelement auf seinem weiteren Weg in die endgültige vor der Stempelstirnseite vorgelegte Position wie oben erläutert über die gesamte Verschiebung sicher festklemmend zwischen den Kontaktflächen gehalten, was unter einer Ausweichbewegung der Biegeabschnitte erfolgt.
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Durch Abstimmung der Kontaktorgane vorne am Stempel mit einer vorgebbaren Eingreiftiefe von außen am Rand der Stempelstirnseite können die Kontaktorgane mit dem Abstand der zur Stempel-Bewegungsachse insbesondere gegenüberliegenden Kontaktflächen so abgestimmt sein, dass unterschiedlich bzw. nahezu beliebig gering dimensionierte Fügeelemente vor der Stempelstirnseite sicher klemmend gehalten vorlegbar sind. Nicht ausgeschlossen ist, dass in der Ausgangslage bei zurückbewegtem Stempel vor Beginn des Vorlegens eines Fügeelements aus einer Warteposition, z. B. seitlich versetzt zur Stempelstirnseite, die gegenüberliegenden Kontaktflächen der getrennten Kontaktorgane sich berühren.
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Grundsätzlich kann ein von der Seite zugeschobenes Fügeelement durch ein Vorwärtsschieben zwischen die Kontaktorgane und deren Kontaktflächen gelangen, wobei die Kontaktorgane aufgrund der elastischen Biegeabschnitte ausweichen, so dass das Fügeelement reibend entlang der Kontaktflächen vorbeibewegt wird und dabei klemmend gehalten die Vorlagestellung des Fügeelements erreicht. Nach dem Freigeben des Fügeelements beim späteren Einpressen in den Bauteilabschnitt schnappen die Kontaktorgane bzw. deren auseinandergedrängten Kontaktflächen wieder zusammen mit einem oder ohne verbleibendem Luftspalt zwischen den Kontaktflächen. Dies geschieht selbsttätig durch die vorgespannten Biegeabschnitte.
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Es ist überdies vorteilhaft, dass ein Kontaktorgan einstückig mit dem Biegeabschnitt ausgebildet ist. Insbesondere sind beide Kontaktorgane jeweils mit einem zugehörigen Biegeabschnitt einstückig verbunden. Das Kontaktorgan bildet vorzugsweise einen zueinander hin umgebogenen Endabschnitt am insbesondere geraden länglichen Biegeabschnitt. Der Endabschnitt ist zum Beispiel hakenartig mit abgestimmter bzw. vorzugsweise flächiger oder linienförmiger Kontaktfläche.
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Ein seitliches Ausweichen, also lateral zur Längserstreckung der Biegeabschnitte erfolgt durch die Eigenelastizität der Biegeabschnitte. Die Biegeabschnitte sind insbesondere vorgebbar verbiegbar, zum Beispiel in eine oder mehrere Richtungen. Die Biegeabschnitte können radial und/oder in eine andere Richtung biegbar sein. Zum Beispiel können die Biegeabschnitte vorzugsweise oder hauptsächlich radial zur Bewegungsrichtung des Stempels bzw. zu dessen Längsachse aufbiegbar und wieder rückstellbar sein.
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Weiter ist es vorteilhaft, dass zwei Biegeabschnitte vorgesehen sind, wobei an beiden Biegeabschnitten ein Kontakorgan vorhanden ist. Dies ist besonders kompakt und einfach herstellbar. Dadurch wird eine vorteilhafte Variante möglich, gegenüber einer anderen Variante, bei welcher ein gemeinsamer Biegeabschnitt an zwei Kontaktorganen angreift.
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Es ist zudem vorteilhaft, dass die Haltemittel mit den Biegeabschnitten und den Kontaktorganen in der Art einer Pinzettenkonstruktion ausgebildet sind. Insbesondere sind zwei gegenüberliegende Kontaktorgane vorhanden, an die sich jeweils ein dazugehöriger Biegeabschnitte anschließt. Die Biegeabschnitte sind elastisch formveränderlich, insbesondere zwei identisch aufgebaute federnde Haltearme nach dem „Pinzettenprinzip“. Erfindungsgemäß werden die Pinzettenarme zum Klemmen des Fügeelements nicht zusammengedrückt, die sich bei Wegfall der von außen wirkenden Kraft nach innen selbsttätig zurückstellen, sondern auseinandergedrückt, die sich nach innen wieder rückstellen bei Wegnahme der Außenkraft.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Aufnahmeseite der Kontaktorgane derart auf ein Fügeelement abgestimmt vorhanden ist, dass durch eine vorgebbare Zuführbewegung des Fügeelements die Kontaktorgane durch Anlage des Fügeelements an den Kontaktorganen auseinanderweichen. Die Aufnahmeseite der Kontaktorgane kann beispielsweise trichterartig sein bzw. schräge bzw. sich annähernde Flanken aufweisen, so dass ein zugeschobenes Fügeelement gegen die Aufnahmeseite bzw. deren Flanken drückt, wobei die Kontaktorgane auseinanderweichen. Die Haltemittel bzw. die Kontaktorgane mit der zum Beispiel trichterförmigen Aufnahmeseite sind vorzugsweise auf ein Außenmaß bzw. eine Außenform des Fügeelements abgestimmt.
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Erfindungsgemäß ist eine Lagereinrichtung für eine Lagerung der Haltemittel derart vorhanden, dass eine Relativbewegung zwischen den Haltemitteln und dem Stempel in Längsrichtung des Stempels möglich ist. Die Längsrichtung des Stempels fällt mit der Bewegungsrichtung des Stempels zusammen.
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Vorteilhaft sind Steuermittel vorhanden, welche ein Zusammenwirken der Stempelbewegung mit den Haltemitteln derart kontrollieren, dass eine Bewegung des Stempels in eine Stempel-Bewegungsrichtung mit einer Bewegung der Haltemittel in die Stempel-Bewegungsrichtung gekoppelt ist.
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Je nach Betriebsphase werden die Haltemittel mit dem Stempel mitbewegt oder nicht mitbewegt. Die Haltemittel sind zum Beispiel in der Art eines Schiebesitzes relativ zum Stempel über einen begrenzten Weg in Längsrichtung des Stempels bewegungsgelagert. Mit dem Schiebesitz ist es vorteilhaft möglich, über die Biegesteifigkeits-Symmetrie der Haltemittel, z. B. Federelemente, die vorhandene Zentrizität des Stempels an das Fügeelement weiterzugeben. Damit ist die überaus wichtige Aufgabe bzw. Funktion der Zentrierung des Fügeelements auch den Haltemitteln bzw. den Federelementen zugeordnet.
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Die Haltemittel sind vorzugsweise an dem Stempel gelagert bzw. aufgenommen. Bei der Vorwärtsbewegung des Stempels aus der zurückbewegten Position mit dem an der Stirnseite vorgelegten Fügeelement werden die Haltemittel vom Stempel mitbewegt. Wenn der Stempel mit seiner Stirnseite den Bereich des vorderen Endes des Niederhalters erreicht kommen die Haltemittel in eine Anschlagposition an dem Niederhalter. Da sich der Stempel mit dem Fügeelement weiterbewegt findet über eine Teilstrecke der Bewegung des Stempels eine Relativbewegung zwischen den Haltemitteln und dem sich bewegenden Stempel statt, indem der Stempel mit dem Fügeelement sich weiter nach vorne bewegt. Dabei weichen die Kontaktorgane nach außen aus und geben das Fügeelement für das Einpressen in den Bauteilabschnitt frei. Für das Passieren des Stempels an den im Niederhalter positionsfest anschlagenden Kontaktorganen vorbei, weichen die Kontaktorgane bis über den Außenrand der Stempelstirnseite hinweg aus. Beim Zurückbewegen des Stempels nach dem Fügevorgang in die entgegengesetzte Richtung werden die Haltemittel wieder vom Stempel mitgenommen, nachdem die Kontaktorgane wieder vor der Stempelstirnseite zusammenkommen.
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Eine zur Stempellagerung alternative oder zusätzliche Lagerung der Haltemittel zum Beispiel am Niederhalter ist nicht ausgeschlossen.
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Auch ist es von Vorteil, dass Steuermittel vorhanden sind, welche ein Zusammenwirken der Stempelbewegung mit den Haltemitteln derart kontrollieren, dass eine Bewegung des Stempels mit einer federnden Bewegung der Kontaktorgane gekoppelt ist. Dies erfolgt wie oben geschildert, wenn die Haltemittel vorne an dem Niederhalter anschlagen und sich der Stempel mit dem Fügeelement weiter in Richtung zum Bauteilabschnitt hin bewegt.
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Die Steuermitteln sind auch so abstimmbar, dass Zustände existieren, in denen eine gemeinsame Linearbewegung von Stempel und Haltemitteln vorgegeben wird und eine entkoppelte Situation, in welcher sich der Stempel linear bewegt, die Haltemittel jedoch nicht.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, dass ein erster Steuerabschnitt an den Haltemitteln vorgesehen ist, an dem der Stempel in Anlage bringbar ist, so dass der sich bewegende Stempel an dem ersten Steuerabschnitt entlang bewegt, womit gekoppelt die federnde Bewegung der Kontaktorgane stattfindet. Der erste Steuerabschnitt ist vorzugsweise eine schräge Flanke innen an den Kontaktorganen bzw. den Biegeabschnitten, auf welche der Rand der Stempelstirnseite wirkt.
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Der erste Steuerabschnitt weist vorzugsweise Gleit- wie z. B. Schrägflächen an den Haltemittel auf, gegen welche der Stempel anstößt und entlangbewegbar ist. Demgemäß gehören auch entsprechende Abschnitte am Stempel zum Beispiel ein vorderer Stempelrand, der die Stempel-Stirnseite umschließt und gegen die Gleitflächen drückt, zu den Steuermitteln. Bei maximal nach außen gebogenen Biegeabschnitten bzw. nach außen wegbewegten Kontaktorganen gleitet der Stempel an den Kontaktflächen der Kontaktorgane entlang bis zum Ende der Fügevorgangs bzw. der Vorwärtsbewegung.
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In umgekehrter Abfolge der geschilderten Vorgänge erfolgt die Rückstellung der Haltemittel in die Ausgangslage mit der Rückbewegung des Stempels bzw. der Mitnahme der Haltemittel.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung charakterisiert sich dadurch, dass ein zweiter Steuerabschnitt an den Haltemitteln vorgesehen ist, an dem der Stempel in Anlage bringbar ist, so dass der sich bewegende Stempel an den Kontaktabschnitt entlang bewegt, wobei keine federnde Bewegung der Kontaktorgane stattfindet. Der zweite Steuerabschnitt umfasst vorzugsweise die Kontaktflächen der Kontaktorgane.
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Auch ist es vorteilhaft, dass Federmittel für eine kraftunterstützte Rückstellung der Haltemittel in Bewegungsrichtung des Stempels vorgesehen sind. Die Federmittel können beispielsweise eine außen um den Stempel spiralförmig herumgeführte Schraubenfeder umfassen.
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Die Zurückbewegung der Relativbewegung zwischen den Haltemitteln, wie zum Beispiel Halteklammern, und dem Stempel, kann alternativ auch anders realisiert sein. Zum Beispiel kann die Zurückbewegung der Relativbewegung durch ein Mitnehmen erfolgen, zum Beispiel wenn eine Verdrehsicherung der Haltemittel gegen einen oberen Anschlag in Längsrichtung des Stempels anstößt.
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Mit den Federmittel wird aber vorteilhafterweise unabhängig von der Position der Bauteile und unabhängig von Reibeffekten bzw. Reibkräften zwischen den bewegbaren Teilen eine zu jedem Zeitpunkt definierte Position erhalten, insbesondere ohne ein Spiel.
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Schließlich ist es von Vorteil, dass eine Verdrehsicherung zur Unterbindung einer Verdrehung der Haltemittel um die Stempellängsachse ausgebildet ist. Damit wird insbesondere ein ausschließlich laterales bzw. radiales Ausweichen zur StempelLängsachse der Haltemittel realisierbar. Damit wird eine Drehwirkung von verdrehten Biegeabschnitten auf das gehaltene Fügeelement vermieden, so dass das gehaltene Fügeelement nicht verdreht wird bzw. keine unerwünschte Positionsveränderung bezogen auf die Warteposition erfährt.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Anbringen eines Fügeelements an einem Bauteilabschnitt mit einer Vorrichtung wie oben beschrieben. Vorteilhafterweise wird das Fügeelement durch die mit den Haltemitteln bereitgestellten Biegekraft reibschlüssig klemmend gehalten. Vorzugsweise werden die Haltemittel mit dem gehaltenen Fügeelement über zumindest eine Teilstrecke zusammen mit dem Stempel bewegt. Damit lassen sich bei den erfindungsgemäßen Anbringverfahren die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung diskutierten Vorteile erzielen. Insbesondere wird damit ein vorteilhaftes Niet- bzw. Stanznietverfahren zur Verarbeitung von jeglichen Nietarten bzw. von z. B. Stanznieten oder Clinchnieten bereitgestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere so abgestimmt, dass neben Fügeelementen wie z. B. Clinchnieten, und deren Durchmesser regelmäßig geringer ist als der Durchmesser des Stempels, durch die Stempelwirkung verformt werden, auch andere Fügeelemente, die nicht verformet werden, problemlos verarbeitbar sind. Denn mit den Haltemitteln können auch solche Fügeelemente vorteilhaft gehalten werden, zum Beispiel vergleichsweise kurze Vollstanzniete. Dabei weist der Stempel bzw. dessen Stempelstirnseite in der Regel einen nicht wesentlich größeren Durchmesser auf, als ein Durchmesser einer Oberseite des Fügeelements bzw. des Vollstanzniets, an dem die Stempelstirnseite in Anlage kommt. Bei kurzen Vollstanznieten ist erfindungsgemäß vorteilhafterweise ein Formschluss zwischen dem gehaltenen Vollstanzniet und den Haltemitteln bzw. den Kontaktorganen der Haltemittel erzielbar, was mit einem sogenannten Schließkopf möglich ist. Die Haltemittel bzw. die Kontaktorgane mit Kontaktbereichen sind vorteilhaft auf die Außenform des Vollstanzniets abgestimmt.
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Figurenbeschreibung
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind anhand eines teilweise schematisiert dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert.
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Im Einzelnen zeigt:
- 1 eine perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. eines erfindungsgemäßen Setzkopfes,
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Vorrichtung gemäß 1, im Längsschnitt entlang einer Werkzeug-Fügeachse,
- 3 die Vorrichtung gemäß 2 in einer nicht perspektivischen Schnittdarstellung in einer ersten Betriebsphase,
- 4 die Vorrichtung gemäß 3 in einer zweiten Betriebsphase,
- 5 eine Schnittansicht aus 4 von unten auf die Vorrichtung gemäß der Linie A-A in 4,
- 6 die Vorrichtung gemäß 4 in einer dritten Betriebsphase mit angedeuteten Bauteilabschnitten,
- 7 die Vorrichtung gemäß 6 in einer vierten Betriebsphase,
- 8 einen Ausschnitt der Vorrichtung nach 7 im Längsschnitt, der zum Längsschnitt in 7 um 180° zur Fügeachse gedreht ist,
- 9 perspektivisch eine Stempeleinheit der in 1 dargestellten Vorrichtung in der vierten Betriebsphase,
- 10 die Anordnung gemäß 9 im Längsschnitt und
- 11 eine Teilansicht gemäß der Ansicht in 8 in einer fünften Betriebsphase.
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Die in den Figuren gezeigten unterschiedlichen Betriebsphasen eins bis fünf folgen im Praxisbetrieb der gezeigten Anordnung in der vorgegebenen Reihenfolge nacheinander von der ersten bis zur fünften Betriebsphase, wobei die Betriebsphasen eins bis fünf nur jeweils eine Momentaufnahme eines kontinuierlich ablaufenden Gesamtprozesses zeigen, der eine Vielzahl bzw. mehr als fünf Betriebs- und Zwischenphasen einschließt. Demgemäß existieren weitere zwischen bzw. vor und nach den gezeigten Betriebsphasen eins bis fünf liegende Betriebs- bzw. Zwischenphasen, welche in den Figuren nicht dargestellt sind. Nach der fünften Betriebsphase, wird der Fügevorgang mit dem Anbringen eines Fügeelements in einen Bauteilabschnitt abgeschlossen und der Gesamtprozess wird beendet, zum Beispiel mit einer Rückstell-Betriebsphase, an welche sich die gemäß 1 dargestellte erste Betriebsphase anschließt. Danach beginnt ein nächster Gesamtprozess, der dem vorangegangenen Gesamtprozess wiederholend entspricht und entsprechend die erste bis fünfte Betriebsphase einschließt.
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1 zeigt perspektivisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die als Werkzeugkopf bzw. als Setzkopf 1 ausgebildet ist und einen Teil eines Fügewerkzeugs bildet, das zum Verbinden von aufeinanderliegenden flachen Bauteilen dient. Der Setzkopf 1 gemäß der Figuren ist beispielhaft ein Clinchniet-Setzkopf eines Clinchniet-Werkzeugs zum Verarbeiten von Clinch-Nieten. Ein zum Setzkopf 1 in entsprechendem Funktionsaufbau gebildeter erfindungsgemäßer Setzkopf kann entsprechend in Werkzeugen zum Verarbeiten von beispielsweise Verbindeelementen wie Vollstanz-Nieten, Halbhohlstanz-Nieten und/oder Funktionselementen, die zum Verbinden von Bauteilen mit oder ohne weitere Funktionalität dienen, beim Vollstanznieten bzw. Halbhohlstanznieten von Bauteilen zum Einsatz kommen.
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Mit dem Setzkopf 1 bzw. dem dazugehörigen Werkzeug (nicht dargestellt) können zwei (s. 6) oder mehr Bauteile bearbeitet bzw. miteinander in einem Fügepunkt der Bauteilabschnitte B verbunden werden, wobei die Bauteilabschnitte B insbesondere aus Blechmaterialien oder anderen mechanisch hochfesten bzw. technischen Materialien bestehen. Das Fügeelement selbst besteht z. B. ebenfalls aus einem der genannten Materialien.
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Der Setzkopf 1 umfasst als grundlegende Bauteile einen Niederhalter 2 mit zugehöriger Niederhaltefeder 3, eine Stempeleinrichtung 4 und eine Zuführ- und Ladeeinheit 5. Dem Setzkopf 1 bzw. dem entsprechenden Werkzeug ist eine Fügeachse F zugehörig, welche mit der zentralen Längsachse des Niederhalters 2, der Niederhaltefeder 3 und der Stempeleinrichtung 4 zusammenfällt und über diese verlängernd hinausreicht. Die Stempeleinrichtung 4 umfasst hier beispielhaft einen als Nietsetzstift 10 ausgebildeten Stempel, eine Dichtungshülse 24, welche mit dem Nietsetzstift 10 von der Zuführ- und Ladeeinheit 5 bis in den Niederhalter 2 und zurück bewegbar ist.
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Innerhalb der Zuführ- und Ladeeinheit 5 ist eine Mehrzahl von Fügeelementen vorlegbar, um im Setzkopf 1 einen Vorrat an Fügeelementen zur Verarbeitung bereitzustellen, wobei in den Schnittansichten gemäß der 3, 4, 6 und 7 beispielhaft lediglich zwei Fügeelemente 6 und 7 gezeigt sind. Die Fügeelemente 6, 7 sind über eine Zuführleitung 8 von außerhalb beziehungsweise einem Fügeelement-Speicher (nicht dargestellt) in Richtung P1 beispielsweise mit Druckluft der Zuführ- und Ladeeinheit 5 zuführbar. Die zwei Fügeelemente 6 und 7 sind in Betriebsphase 1 gemäß 3 am Ende der Zuführleitung 8 übereinander gestapelt vorhanden. Ein erstes beziehungsweise vorderstes Fügeelement 6 liegt mit seiner Unterseite in der Betriebsphase 1 auf einer ebenen Auflagefläche 18 eines Schiebers 9 der Zuführ- und Ladeeinheit 5 auf. Auf einer Oberseite des Fügeelements 6 liegt das identisch ausgerichtete Fügeelement 7, über dem wiederum weitere nicht gezeigte Fügeelemente aufgereiht sein können.
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Der gesteuert bewegbare Schieber 9 ist aus der in 3 dargestellten zurück verschobenen Stellung gemäß des Bewegungspfeils P2 vorwärts bewegbar und entgegengesetzt in Richtung P3 zurückbewegbar. Der längliche Schieber 9 ist vorne in Richtung P2 mit einem zur Oberseite nach unten versetzten Absatz 16 versehen, der die Auflagefläche 18 eines Sockels 17 für das Fügeelement 6 bildet. Nach hinten schließt an die Auflagefläche 18 eine rechtwinklig nach oben abstehende Wand 19 an, an der das Fügeelement 6 in Anlage kommt.
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In Betriebsphase 1 ist ein in der Zuführleitung 8 vorderstes Fügeelement, hier Fügeelement 6, für die Abholung aus einer Warteposition des Fügeelements 6 vorgelegt, was 3 verdeutlicht. In Bewegungsrichtung P2 in Verlängerung vor dem Sockel 17 liegt ein Abschnitt einer Bewegungsbahn des Nietsetzstiftes 10, so dass das Fügeelement 6 vor einer Setzstift-Stirnseite 10a positionierbar ist, wenn sich der Nietsetzstift 10 in seiner zurückbewegten Position gemäß der 3 befindet. Der Nietsetzstift 10 ist quer zu P2 bzw. P3 linear reversibel entlang der Fügeachse F bewegbar in Vorwärtsrichtung P6 und dazu entgegengesetzt in Rückwärtsrichtung.
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Damit das vorgelegte Fügeelement 6 nicht undefiniert insbesondere in Richtung P2 verrutscht, ist eine Rückhalteeinrichtung 11 mit zwei gefedert auslenkbaren Sperrklinken 12, 13 vorhanden. Die Sperrklinken 12 und 13 sind als winklig gebogene Schwenkhebel ausgebildet, welche um die Schwenkachsen S1 und S2 gemäß der Schwenkpfeile P4 und P5 (s. 5) bewegbar sind. Eine Federkraftbeaufschlagung der Sperrklinken 12 und 13 ist von Spiralfedern 14, 15 bereitgestellt.
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Oberhalb eines vorderen Teils der Auflagefläche 18 des in Richtung P3 gemäß 3 vollständig zurückgeschobenen Schiebers 9 drücken die Sperrklinken 12 und 13 mit vorderen Anlageflächen an deren den Schwenkachsen S1 und S2 abgewandten freien Enden federkraftbeaufschlagt gegeneinander und versperren einen Weg zwischen dem Fügeelement 6 und dem Bereich vor der Setzstift-Stirnseite 10a. Das positionsrichtig aus der Zuführleitung 8 ankommende Fügeelement 6 ist definiert positioniert in dem Raum zwischen den vorderen Enden der Sperrklinken 12, 13 und der nach oben stehenden Wand 19 des Schiebers 9 bzw. der Auflagefläche 18 und seitlichen Wandungen, die den Bewegungsweg des Schiebers 9 begrenzen. Wenn der zurückverschobene Schieber 9 mit dem Fügeelement 6 nach vorne in Richtung P2 verschoben wird, drückt das Fügeelement 6 gegen die Sperrklinken 12 und 13, so dass diese gegen die Wirkung der Spiralfedern 14, 15 um die Schwenkachsen S1 und S2 nach außen bzw. voneinander getrennt bzw. auseinandergedrückt werden. Die Sperrklinken 12, 13 weisen hierzu schräge Flanken auf, welche bei gegeneinander gedrückten Sperrklinken 12, 13 eine trichterartige Einkerbung im dem Fügeelement 6 zugewandten Bereich bilden, womit das Fügeelement 6 die Sperrklinken 12, 13 verkantungsfrei und sicher auseinanderdrängen kann.
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Zum Vorlegen des Fügeelements 6 aus der Warteposition in die Vorlageposition vor dem Nietsetzstift 10 fährt der Schieber 9 vor und drückt das Fügeelement 6 zwischen den seitlich weggedrängten Sperrklinken 12, 13 hindurch bzw. daran gleitend vorbei bis der Schieber 9 eine maximal in Richtung P2 nach vorne verschobene Stellung in einer Ladestellung des Setzkopfes 1 einnimmt, was 5 in Betriebsphase 2 verdeutlicht.
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Der Abstand zwischen den Sperrklinken 12, 13 und Kontaktorganen einer Haltevorrichtung 20 von Haltemitteln ist derart abgestimmt, dass bevor das Fügeelement 6 den haltenden und führenden Kontakt mit den beiden Sperrklinken 12, 13 verliert, die Kontaktorgane das Fügeelement 6 aufnehmen und definiert und klemmend festhalten bis das Fügeelement 6 seine endgültige Vorlageposition vor der Setzstift-Stirnseite 10a einnimmt.
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Mit dem Zusammenspiel des Schiebers 9, der Sperrklinken 12, 13 und der Haltevorrichtung 20 wird beim Vorschieben des Schiebers 9 mit dem Fügeelement 6 in Richtung P2 sichergestellt, dass während des Transports des Fügeelements 6 aus der Warteposition gemäß Betriebsphase 1 in die gemäß 4 dargestellte Vorlageposition gemäß Betriebsphase 2 das bewegte Fügeelement 6 in seiner gemäß Warteposition vorgegebenen definierten Ausrichtung verbleibt.
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Am Ende des Transportweges des Schiebers 9 nach vorne gemäß 4 befindet sich das Fügeelement 6 exakt oder zumindest nahezu exakt mit seiner Längsachse konzentrisch zur Fügeachse F bzw. Kraftachse beziehungsweise zur zentrischen Längsachse des Nietsetzstiftes 10. Die Haltevorrichtung 20 ist beispielhaft bzw. bevorzugt in der Art einer Pinzettenhalterung ausgebildet und umfasst zwei elastisch federnde insbesondere schmale längliche Haltearme 21 und 22, die zur Längsachse des Nietsetzstiftes 10 gegenüberliegend sind. Beide Haltearme 21 und 22 sind gleich aufgebaut mit jeweils am vorderen freien Ende einem als Kontaktbacke 29 bzw. Kontaktbacke 30 ausgebildeten Kontaktorgan. Die Haltearme 21, 22 und die Kontaktbacken 29, 30 sind ein Bauteil aus einem elastischen Material. Die Kontaktbacken 29, 30 können selbst starr sein, sind aber ausweichbar und rückstellbar beweglich durch die elastische bzw. federnde Formveränderung der Haltearme 21, 22. Die Kontaktbacken 29, 30 weisen an die Außenseite des Fügeelements 6 formangepasste bzw. hier teilkreislinienförmig gebogene Klemmflächen 29a und 30a auf, die flächig außen am Fügeelement 6 klemmend federkraftbeaufschlagt andrücken. In der Vorlageposition ist das Fügeelement 6 demgemäß zwischen den Kontaktbacken 29, 30 bzw. den Klemmflächen 29a und 30a reibschlüssig bzw. unter Haftreibung und definiert ausgerichtet klemmend gehalten. Die genaue Positionierung des Fügeelements 6, insbesondere exakt ausgerichtet zur zentralen Längsachse des Nietsetzstiftes, erfolgt über eine definierte Position der Haltevorrichtung 20 an dem Nietsetzstift 10. Hierfür ist eine Passung des Schiebesitzes der Haltevorrichtung 20 bzw. der Haltearme 21, 22 und dem Nietsetzstift 10 verantwortlich. Dementsprechend sind die Haltearme 21, 22 und der Nietsetzstift 10 mit vergleichsweise hoher Präzision und exakt aufeinander abgestimmt hergestellt.
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Die Kontaktbacken 29, 30 bilden voneinander getrennte halbschalenartige Elemente, die im Querschnitt teil-ringförmig sind. Beide Kontaktbacken 29, 30 weisen schräge Einlaufflanken 31, 32 auf (s. 5), welche das geführte Einschieben eines Fügeelements mit dem Schieber 9 erleichtern, indem sie eine trichterförmige Einbuchtung bilden. Beim Einschieben des Fügeelements 6 in Richtung P2 zwischen die Einlaufflanken 31, 32 werden die Kontaktbacken 29, 30 auseinandergedrängt durch ein Aufweiten bzw. Verbiegen der Haltearme 21, 22 nach außen.
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Nachdem das Fügeelement 6 in die Vorlageposition gelangt ist (s. 4 und 5), wird der Schieber 9 in die gemäß 6 gezeigte zurückbewegte Schieberposition gebracht, was Phase 3 entspricht. Das Fügeelement 6 verbleibt dabei klemmend zwischen den Kontaktbacken 29, 30. Am maximal zurückgeschobenen Schieber 9 kann das am Ende der Zuführleitung 8 vorgelegte nächste Fügeelement 7 nach unten auf die Auflagefläche 18 gelangen.
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Vorteilhafterweise ist das Fügeelement 6 mit den Haltearmen 21 und 22 und den Kontaktbacken 29, 30 genau unter der Längszentralachse des Nietsetzstiftes 10 gehalten, so dass vorteilhafterweise keine weiteren Klemm- oder Halteelemente notwendig sind.
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Ein Sensor 23 (s. 5) einer Sensoreinrichtung wie beispielsweise einer Lichtschranken-Anordnung, erkennt das Vorhandensein des Fügeelements 6 in Phase 3 und gibt ein entsprechendes Signal an eine übergeordnete nicht dargestellte Kontrolleinheit mit einer Rechnereinheit des betreffenden Werkzeugs weiter.
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Im Betrieb des Werkzeugs wird der der Setzkopf 1 nach unten in Richtung P5 bewegt, so dass der Setzkopf 1 mit seiner vorderen flachen Stirnseite 33 auf eine Oberseite eines betreffenden in 6 angedeuteten oberen Bauteilabschnittes B trifft (6), womit ein Ladehub beginnt. Der Ladehub stellt eine Relativbewegung beziehungsweise einen Relativhub zwischen der Stempeleinrichtung 4 und dem Niederhalter 2 dar, gemäß der 7 bis 11. Der Setzkopf 1 ist konstruktiv so ausgelegt, dass bevor die Klemmung des Fügeelements 6 mit der Haltevorrichtung 20 gelöst wird, das Fügeelement 6 über den Nietsetzstift 10 auf den niederhalterseitigen bzw. oberen Bauteilabschnitt B gedrückt wird und somit positionsgenau fixiert ist.
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Beim Ladehub fährt gekoppelt mit dem Nietsetzstift 10 die Haltevorrichtung 20 samt gehaltenem Fügeelement 6 mit, wobei in den gemäß der 7 bis 10 gezeigten Zuständen das Fügeelement 6 klemmend zwischen den Haltearmen 21 und 22 positionsfest fixiert ist.
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Treffen nun vordere flache Endflächen 29b, 30b der Kontaktbacken 29, 30 auf einen Anschlag 25, der durch einen ringförmigen Bund innen an einer Austrittsöffnung 34 am Niederhalter gebildet ist, beginnt eine Relativbewegung zwischen dem sich weiter vorwärtsbewegenden Nietsetzstift 10 und der Haltevorrichtung 20 bzw. den Haltearmen 21, 22. Dies ist möglich, weil die Haltearme 21, 22 auf dem Nietsetzstift 10 längs des Nietsetzstiftes 10 axial verschieblich sind, gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 27. Die innerhalb der Dichtungshülse 24 spiralförmig am Nietsetzstift 10 aufgenommene Rückstellfeder 27 drückt gegen eine am hinteren Endbereich mit den Haltearmen 21, 22 verbundene Hülse 35.
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Mit der Weiterbewegung des Nietsetzstiftes 10 in Richtung P6 werden die Haltearmen 21, 22 geöffnet bzw. nach außen in Richtung P7 bzw. P8 aufgeweitet, womit die Klemmung des Fügeelements 6 aufgehoben wird. Hierbei trifft der Nietsetzstift 10 bzw. dessen vorderer umlaufender Rand auf eine jeweilige Schrägfläche 26 innen an den Kontaktbacken 29, 30 (s. 8) und die Haltearme 21, 22 werden gleichartig bzw. simultan elastisch nach außen gemäß der Richtung P7, P8 gebogen, wobei die Klemmflächen 29a, 30a von dem Fügeelement 6 abheben.
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Die Relativbewegung von Nietsetzstift 10 und der Haltevorrichtung 20 wird fortgesetzt, bis das Fügeelement 6 komplett aus der Austrittsöffnung 34 hinausgeschoben ist (s. 11) und unter einer plastischen Verformung bzw. Stauchung in das Bauteil eingepresst ist. Falls erforderlich, kann das Fügeelement 6 mit seiner Oberseite auch geringfügig zu einer umgebenden Oberseite des oberen Bauteilabschnitts B versenkt eingebracht werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist aber auch für andere Verfahren bzw. Werkzeuge zum Verarbeiten von Fügeelementen vorteilhaft einsetzbar, zum Beispiel zum Einstanzen eines Fügelelements in einen Bauteilabschnitt wie beispielsweise beim Einbringen eines Vollstanznietes im Vollstanzniet-Verfahren.
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Außerdem ist vorzugsweise eine Verdrehsicherung 28 für eine Verdrehsicherung der Haltearme 21, 22 zur Längsachse des Nietsetzstiftes 10 vorhanden. Die Verdrehsicherung 28 weist eine Ringform mit einer Öffnung und gegenüberliegenden zu der Öffnung nach außen erweiterten Nuten für die Ausweichbewegung der Haltearme 21, 22 auf. Die Ringform bildet eine kragenartige geschlossen außen um die Haltearme 21, 22 gelegte Verdrehsicherung 28, die haltearmseitig an den Kontaktbacken 29, 30 anliegt. In Richtung P6 wirkt ein Anschlag 36 innen im vorderen Endbereich des Niederhalters 2, wobei der Anschlag 36 abgestimmt ist für ein mechanisches Anschlagen der Verdrehsicherung 28, wenn die Kontaktbacken 29, 30 am Anschlag 25 anstehen. Die Verdrehsicherung 28 hat die Aufgabe, dass in der Ladeposition gemäß der 4 und 5 die mit den Einlaufflanken 31, 32 gebildete Aufnahmeöffnung der Kontaktbacken 29, 30 positionsrichtig ist, damit das Fügeelement 6 vom Schieber 9 ohne Verkanten oder Blockade zwischen die Kontaktbacken 29, 30 einschiebbar ist.
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Nach dem Einpressen erfolgt ein Rückhub des Setzkopfes 1 und die Elemente des Setzkopfes 1 bewegen sich wie zuvor beschrieben jedoch in umgekehrter Reihenfolge wieder in ihre Ausgangslage zurück.
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Die Dichtungshülse 24 stellt die Abdichtung gegen einen Luftfederraum der Niederhaltefeder 3 sicher. Außerdem gibt die Dichtungshülse 24 über entsprechende Passungen mit dem Nietsetzstift 10 und dem Niederhalter 2 vorteilhaft eine Zentrizität an das Fügeelement 6 weiter. Die Haltevorrichtung 20 mit den Haltearmen 21 und 22 und der Hülse 35 ist vorzugsweise zweiteilig ausgeführt, was im Hinblick auf die Herstellung vorteilhaft ist.
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Über eine Staudruckkontrolle mit einer Staudruckbohrung 37 ist die Position des Schiebers 9 in der Grundstellung bei maximal in Richtung P3 verschobener Stellung vorteilhaft präzise abfragbar. Hierdurch wird eine Fehlfunktion aufgrund einer Kollision zwischen dem Schieber 9 und dem ebenfalls über die Kontrolleinheit und eine Antriebseinheit kontrolliert antreibbaren Nietsetzstift 10 zuverlässig vermieden.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Setzkopf
- 2
- Niederhalter
- 3
- Niederhaltefeder
- 4
- Stempeleinrichtung
- 5
- Zuführ- und Ladeeinheit
- 6, 7
- Fügeelement
- 8
- Zuführleitung
- 9
- Schieber
- 10
- Nietsetzstift
- 10a
- Setzstift-Stirnseite
- 11
- Rückhalteeinrichtung
- 12, 13
- Sperrklinke
- 14, 15
- Spiralfeder
- 16
- Absatz
- 17
- Sockel
- 18
- Auflagefläche
- 19
- Wand
- 20
- Haltevorrichtung
- 21, 22
- Haltearm
- 23
- Sensor
- 24
- Dichtungshülse
- 25
- Anschlag
- 26
- Schrägfläche
- 27
- Rückstellfeder
- 28
- Verdrehsicherung
- 29, 30
- Kontaktbacke
- 29a, 30a
- Klemmfläche
- 29b, 30b
- Endfläche
- 31, 32
- Einlaufflanke
- 33
- Stirnseite
- 34
- Austrittsöffnung
- 35
- Hülse
- 36
- Anschlag
- 37
- Staudruckbohrung
