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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Formen
von Öffnungen
in Blechen.
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Um
einen sicheren Sitz von Nietmuttern in Blechen zu erreichen, werden
die Öffnungen
im Blech, in denen die Nietmuttern befestigt werden, mit eckigem
Rand hergestellt, so daß sich
der Schaft der Nietmutter verdrehungssicher in der Öffnung verkeilen
kann. Insbesondere werden dazu sechseckige Löcher verwendet, wobei die Nietmuttern
dazu einen entsprechenden sechskantigen Schaft aufweisen.
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Das
Herstellen entsprechender Öffnungen
in Blechen erfordert in der Regel mehrere Arbeitsschritte. Beispielsweise
ist es bekannt, ein Schneidwerkzeug, das aus einem Mundstück hervorragt,
in ein vorgebohrtes Loch in einem Blech einzuführen, so daß sich das Blech zwischen Mundstück und einem am
vorderen Ende des Schneidwerkzeugs angebrachten Schneidkopf befindet.
Anschließend
mußte das
Werkzeug aufgespreizt oder stabilisiert werden, indem in das vordere
Ende des Schneidwerkzeugs ein Dorn eingeführt wurde. Das Schneidwerkzeug wurde
dann in Richtung des Mundstücks
gezogen, wobei das Blech zwischen Schneidkopf und Mundstück geklemmt
und durchtrennt wird. Eine solche Vorrichtung ist aber für viele
Anwendungen äußerst nachteilig.
Beispielsweise versagt diese Vorrichtung dann, wenn eine Seite des
Blechs nicht frei zugänglich
ist, so daß der
Dorn nicht in das im Loch befindliche Schneidwerkzeug eingeführt werden
kann. Dies kann etwa bei montierten Karrosserieblechen der Fall
sein.
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Die
Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, das Formen von Öffnungen
in Blechen zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird bereits in überraschend
einfacher Weise durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, sowie ein Verfahren
gemäß Anspruch
21 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Dementsprechend
umfaßt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Formen von Öffnungen
in Blechen:
- – ein Formwerkzeug welches
einen Formungskopf an einem ersten Ende eines Schaftes des Werkzeugs
aufweist, wobei der Formungskopf in einer Richtung im wesentlichen
senkrecht zum Schaft verformbar ist,
- – ein
Mundstück,
aus welchem der Schaft des Formwerkzeugs mit dem ersten Ende herausragt
- – eine
Einrichtung zum Ziehen des Formungskopfes in Richtung des Mundstücks, sowie
- – eine
Einrichtung zum Bewegen eines Dorns entlang des Schaftes.
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Das
Formwerkzeug wird zum Formen einer Öffnung dazu in eine vorgebohrte Öffnung in
einem Blech eingeführt,
so daß sich
beim Einführen
des Formwerkzeugs in die Öffnung
das Blech zwischen Mundstück
und Formungskopf befindet. Beim Einführen des Formwerkzeugs in die Öffnung verformt
sich der Formungskopf in einer Richtung im wesentlichen senkrecht
zum Schaft, so daß dieser
durch die vorgebohrte Öffnung
hindurchpasst, beziehungsweise so daß der äußere Umkreis um den Formungskopf
kleiner oder gleich dem Durchmesser der vorgebohrten Öffnung ist.
Alternativ oder zusätzlich
kann der Umkreis um das Formwerkzeug im nicht verformten Zustand
auch bereits kleiner oder gleich dem Durchmesser der im Blech vorhandenen Öffnung sein,
so daß sich
der Formungskopf beim Einführen
in das Loch nicht zu verformen braucht.
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Der
Dorn läßt sich
mittels der Einrichtung zum Bewegen eines Dorns entlang des Schaftes
zwischen zwei Positionen hin- und herbewegen, wobei der Dorn in
einer ersten Position das Verformen des Formungskopfes ermöglicht und
in einer zweiten Position das Verformen verhindert. Nach dem Einführen wird
der Dorn so positioniert, daß das
Verformen des Formungskopfes verhindert wird, so daß der Formungskopf
beim Ziehen in Richtung auf das Mundstück, beziehungsweise auf das
zwischen Mundstück
und Formungskopf befindliche Blech formstabil bleibt und eine exakt
definierte Öffnung
hergestellt wird. Bevorzugt weist dazu der Schaft des Formungswerkzeugs
einen sich in axialer Richtung des Formungswerkzeugs erstreckenden
Kanal auf, in welchem der Dorn geführt wird. Außerdem kann
der Kanal konisch geformt sein. Wird der Dorn in einen konisch geformten
Kanal eingeführt,
so wird auf die Wände
des sich verjüngenden
Kanals durch den Dorn in radialer Richtung ein wachsender Druck
ausgeübt.
Dieser kann bei geeignet angepaßtem
Formungswerkzeug zum Aufspreizen des Werkzeugs benutzt werden.
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Durch
das Betätigen
der Einrichtung zum Ziehen des Formungskopfes in Richtung des Mundstücks wird
der Formungskopf gegen das Blech gezogen, welches dadurch zwischen
Mundstück
und Formungskopf geklemmt wird. Durch das Einklemmen zwischen Formungskopf
und Mundstück
wird dann das Blech zur Formung der Öffnung bearbeitet. Insbesondere
kann der Formungskopf einen Schneidkopf umfassen, der auf diese
Weise ein Loch in das Blech schneidet, welches in seiner Form der Umrandung
des Schneidkopfes entspricht.
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Für das anschließende Setzen
von Nietmuttern ist es außerdem
vorteilhaft, wenn der Schneidkopf eine sechseckige Umrandung aufweist,
so daß dieser
entsprechend im wesentlichen sechseckige Öffnungen in Bleche schneidet.
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Jedoch
sind auch eine Vielzahl verschiedener anderer Öffnungsformen denkbar und für bestimmte
Anwendungen von Vorteil. Mit einfachem Austauschen des Formwerkzeugs
kann die Vorrichtung so für
andere Formen von Öffnungen
eingerichtet werden. Möglich
sind beispielsweise Schneidköpfe
zum Schneiden von Langlöchern,
achteckigen Löchern,
quadratischen oder rechteckigen Löchern oder auch runde Löcher mit
nach innen oder außen ragenden
Federn. Außerdem
beschränkt
sich der Anwendungsbereich der Vorrichtung nicht nur auf die schneidende
Formung von Öffnungen
in Blechen. Geeignete Formwerkzeuge können beispielsweise die Ränder von Öffnungen
in Blechen biegend bearbeiten. Die Formung von Öffnungen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist nicht nur auf eine schneidende oder durchtrennende Bearbeitung
von Öffnungen
beschränkt.
Vielmehr kann durch Einsetzen eines Formwerkzeugs mit geeignetem
Formungskopf und eines passenden Mundstücks der Randbereich einer Öffnung beispielsweise
angefast, gequetscht, oder eingesenkt werden. Insbesondere ist auch
das Dimpeln der Umrandung des Lochs ist mit der Vorrichtung möglich, wobei
ein trichterförmiger
Randbereich um das Loch geschaffen wird, um beispielsweise die Köpfe von
Blindnieten zu versenken.
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Ein
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
daß der
Prozeßablauf des
Formens von Öffnungen
nicht mehr unterbrochen werden muß, um auf der Rückseite
des Bleches manuell einen Dorn, da das Einführen des Dorns mittels der
Einrichtung zum Bewegen des Dorns vorgenommen wird. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
wird also erst das Herstellen besonders geformter Öffnungen
in einem Schritt, gewissermaßen
also auf einen Knopfdruck ermöglicht.
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In
bevorzugter Ausführungsform
umfaßt
die Einrichtung zum Bewegen des Dorns ferner eine Zug- und/oder
Schubeinrichtung. Eine solche Einrichtung läßt sich so in der Vorrichtung
anordnen, daß es
sich im wesentlichen auf einer Achse mit dem Mundstück und dem
Formwerkzeug liegt und somit das Einführen des Formungskopfs in die
zu bearbeitenden Blechteile nicht behindert.
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Damit
auf der Seite des Mundstücks
mit dem Formungskopf keine weiteren Komponenten der Vorrichtung
dem Einführen
des Formwerkzeugs im Wege sind, ist die Zug- und/oder Schubeinrichtung bevorzugt
auf der dem Formungskopf gegenüberliegenden
Seite des Mundstücks
angeordnet. Dadurch, daß die
Zug- und/oder Schubeinrichtung sich auf der dem Schneidkopf gegenüberliegenden
Seite des Mundstücks
befindet, wird es insbesondere ermöglicht, Bleche zu formen, die
nicht beidseitig zugänglich
sein müssen.
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Die
Verformbarkeit des Formwerkzeugs kann in besonders einfacher und
bevorzugter Weise dadurch erreicht werden, daß der Schaft des Formungswerkzeugs
Schlitze aufweist, die sich vom ersten Ende des Werkzeugs her in
axialer Richtung erstrecken. Die axiale Richtung ist dabei bevorzugt
die Richtung, entlang welcher der Zentrierdorn bewegt wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist der Formungskopf mehrteilig konstruiert, um die Verformbarkeit
zu erreichen. Dabei können
die Teile des mehrteiligen Formungskopfes an in radialer Richtung
des Schaftes federnd beweglichen Abschnitten des Schaftes angeordnet
sein. Durch eine derartige Anordnung wird eine Verformbarkeit des
Formungskopfes in radialer Richtung des Schaftes, beziehungsweise
im wesentlichen senkrecht zur Richtung, in welcher das Werkzeug
in die Öffnung
des Bleches eingeführt
wird, erreicht.
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Vorteilhaft
sind die Einrichtung zum Bewegen eines Dorns entlang des Schaftes
und die Einrichtung zum Ziehen des Formungskopfes in Richtung des
Mundstücks
druckmittelbetrieben, um die zum Schneiden der Bleche erforderlichen
hohen Kräfte
bereitstellen zu können.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Vorrichtung umfaßt
die Einrichtung zum Ziehen des Formungskopfes in Richtung des Mundstücks eine hydraulische
Zugeinrichtung. Mittels einer solchen hydraulischen Zugeinrichtung
lassen sich die zum Schneiden der Löcher erforderlichen hohen Kräfte leicht
erzeugen. Insbesondere kann die hydraulische Zugeinrichtung hydropneumatisch,
beispielsweise mittels eines pneumatisch angetriebenen weiteren Hydraulikkolben
betrieben werden. Dies ist vorteilhaft, da Pressluftanschlüsse in der
Regel bei den meisten Werkstätten
und Industrie-Arbeitsplätzen vorhanden
sind. Durch den hydropneumatischen Betrieb wird außerdem eine
mehrfache Untersetzung und dementsprechend hohe Kräfte zum Betätigen des
Formwerkzeugs erreicht. Auch die Einrichtung zum Bewegen des Dorns
kann wegen der Vorteile eines Pressluftbetriebs vorteilhaft einen
pneumatischen oder hydropneumatischen Hubkolben umfassen.
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Eine
besonders vielseitige Einsetzbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann erzielt werden, wenn die Vorrichtung ein Handgerät umfaßt. Mit
einem solchen Handgerät
lassen sich beispielsweise auch Öffnungen
leicht in Blechen formen, die für
stationäre
Vorrichtungen nur schwer zugänglich
sind, wie etwa in montierten Karrosserieblechen an Fahrzeugen.
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Bevorzugt
weist die Vorrichtung außerdem einen
manuelle Betätigungseinrichtung,
wie beispielsweise einen Drücker
oder Abzugsschalter zum Auslösen
der Vorrichtung auf. Insbesondere kann die Vorrichtung so konstruiert
sein, daß in
einer ersten Stellung der Betätigungseinrichtung
die Einrichtung zum Bewegen eines Dorns entlang des Schaftes und in
einer zweiten Stellung die Einrichtung zum Ziehen des Formungskopfes
in Richtung des Mundstücks ausgelöst wird.
Dies kann beispielsweise durch öffnen
und Schließen
von Ventilen bewerkstelligt werden. Beispielsweise kann in der ersten
Stellung der Betätigungseinrichtung
Druckluft in einen pneumatischen Hubzylinder geleitet werden, in
welchem ein Kolben läuft,
der über
eine Schubstange mit dem Dorn verbunden ist. In einer solchen Ausführungsform
der Vorrichtung umfaßt
dementsprechend die Einrichtung zum Bewegen des Dorns einen Pneumatikkolben,
der mit dem Dorn verbunden ist, wobei der Dorn durch den auf den
Kolben ausgeübten
Druck in das Formwerkzeug eingeschoben wird. Wird die Betätigungseinrichtung
weiter bis in die zweite Stellung durchgedrückt, kann beispielsweise dadurch
ein weiteres Ventil betätigt
werden, welches Pressluft in einen weiteren Pneumatikzylinder leitet.
Ein Pneumatikkolben, welcher in diesem Zylinder läuft, kann
mit dem Formwerkzeug direkt mechanisch verbunden sein oder auch
insbesondere einen Hydraulikkolben betätigen, welcher Hydraulikflüssigkeit
in einen weiteren Hydraulikzylinder presst, dessen Hubkolben mechanisch
mit dem Formwerkzeug verbunden ist.
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Bei
einer solchen Ausführungsform
wird also beim Durchdrücken
des Drückers
in der ersten Position der Dorn zunächst in die vorgesehene Position bewegt,
in welcher durch den Dorn die Verformbarkeit des Schneidkopfes unterdrückt wird
und in der zweiten Position oder Endlage des Drückers dann zurückgezogen,
so daß der
Formungskopf in Richtung auf das Mundstück zu bewegt wird. Selbstverständlich können die
Pressluftventile aber auch auf andere Weise, beispielsweise über geeignete
Sensoren gesteuert werden.
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Um
nach dem Formen der Öffnung
das Formwerkzeug wieder in seine Ausgangslage zurückzubringen,
können
die Einrichtung zum zum Bewegen des Dorns entlang des Schaftes und/oder
die Einrichtung zum Ziehen des Formungskopfes Federn aufweisen,
welche die Einrichtungen wieder in ihre Ausgangspositionen zurückziehen
oder -drücken. Das
Zurückbewegen
in die Ausgangspositionen erfordert im Vergleich zum Formen der Öffnungen,
beispielsweise dem Durchtrennen oder Verbiegen des Bleches, nur
geringen Kraftaufwand, so daß Federn dazu
im allgemeinen ausreichend sind. Auf diese Weise kann daher auch
der konstruktive Aufwand für eine
doppelseitig wirkende Hydraulik oder Pneumatik vermieden werden.
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Damit
beim Zurückziehen
des Formwerkzeugs die Einrichtung zum Bewegen des Dorns entlang
des Schaftes des Formwerkzeugs nicht zusätzlich betätigt wird, sondern relativ
zum Formwerkzeug in Ruhe bleibt, kann die Einrichtung zum Ziehen
des Formungskopfes in Richtung des Mundstücks mit der Zug- und/oder Schubeinrichtung
der Einrichtung zum Bewegen des Dorns entlang des Schaftes des Formwerkzeugs
mit Vorteil mechanisch verbunden sein. Auf diese Weise wird die
Einrichtung zum Bewegen des Dorns beim Zurückziehen zusammen mit dem Formwerkzeug
bewegt und bleibt relativ zum Formwerkzeug in Ruhe.
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Die
Erfindung sieht zur Lösung
der gestellten Aufgabe neben der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch ein Verfahren
zum Formen einer Öffnung
in einem Blech gemäß Anspruch
21 vor, welches insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden
kann. Das Blech weist dazu bereits eine Öffnung auf. Das Verfahren umfasst
die Schritte:
- – Einführen eines aufspreizbaren Schneidewerkzeugs,
welches an einem ersten Ende einen einen Formungskopf (7),
der in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zum Schaft (51)
verformbar ist, aufweist und zumindest teilweise mit diesem Ende
aus einem Mundstück
herausragt, in die Öffnung,
so daß sich
das Blech zwischen dem Formungskopf und dem Mundstück befindet,
- – Bewegen
eines Dorns (9) in axialer Richtung entlang des Formwerkzeugs,
und,
- – Zurückziehen
des Formwerkzeugs, so daß das Blech
zwischen Formungskopf und Mundstück geklemmt
wird.
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Insbesondere
ist das Verfahren geeignet, speziell geformte Öffnungen, wie beispielsweise sechseckige
Löcher
zur Aufnahme von Nietmuttern in das Blech einzufügen, wobei die Form der Öffnung der
Form der Umrandung des Formungskopfes entspricht.
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Das
Verfahren kann unter Verwendung entsprechender Formungsköpfe jedoch
auch ebenso zum Anfasen, Biegen, Bördeln oder auch zum Dimpeln
vorhandener Öffnungen
genutzt werden, wobei auch in diesen Fällen das Formen der Öffnungen durch
das Zurückziehen
des Formungskopfs in Richtung auf das Mundstück und das dadurch bewirkte Einklemmen
des Blechs zwischen Formungskopf und Mundstück geschieht.
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Bevorzugt
geschieht das Bewegen des Dorns dabei mittels einer Zug- und/oder
Schubeinrichtung. Insbesondere kann das Bewegen des Dorns die Schritte
des Bewegens des Dorns von einer ersten in eine zweite Position
und wieder zurück umfassen,
wobei der Dorn in einer ersten Position das Verformen des Formungskopfes
in radialer Richtung des Schaftes ermöglicht und in einer zweiten Position
das Verformen verhindert. Befindet sich der Dorn in der ersten Position,
kann der Formungskopf in die Öffnung
eingeführt
werden. Vor dem Formen der Öffnung
wird dann der Dorn in die zweite Position bewegt und der Formungskopf
kann sich in radialer Richtung des Schaftes, also im wesentlichen
senkrecht zur Bewegungsrichtung des Formwerkzeugs nicht mehr deformieren,
so daß eine
definiert geformte Öffnung
geschaffen wird.
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Vorteilhaft
kann der Schritt des Bewegens des Dorns außerdem den Schritt des Bewegens
mittels einer pneumatisch betätigten
Einrichtung umfassen.
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Die
Schritte des Bewegens des Dorns und des Zurückziehens des Formwerkzeugs
können
weiterhin unter Ansprechen auf eine Betätigungseinrichtung erfolgen,
um eine besonders einfache Durchführung des Verfahrens zu ermöglichen.
Die Verfahrensschritte können
dabei vorteilhaft mittels pneumatisch oder hydropneumatisch betriebener
Einrichtungen ausgeführt
werden.
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Das
Zurückbewegen
in die Ausgangsposition des Formwerkzeugs für einen weiteren Formungsvorgang
kann in vorteilhafter Weiterbildung mittels geeigneter Federn erfolgen.
Beispielsweise können
dazu bei Loslassen der Betätigungseinrichtung
Ventile geöffnet
werden, welche den Druck in den Pneumatikkolben der Einrichtungen
ablassen, so daß die
den Kolben entgegenwirkenden Federn die Einrichtungen in ihre Ausgangspositionen
zurückbefördern.
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Neben
einer bloßen
Verhinderung des Verformens des Formungskopfes kann das Verfahren auch
so ausgestaltet sein, daß der
Schritt des Bewegens des Dorns den Schritt des Aufspreizens des Formungskopfes
umfaßt.
Das Aufspreizen erfolgt dabei bevorzugt in radialer Richtung des
Schaftes des Formwerkzeugs. Auf diese Weise läßt sich vorteilhaft unter anderem
der zu bearbeitende Bereich des Bleches um die vorgebohrte Öffnung im
Blech herum vergrößern.
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Die
Erfindung wird nachfolgend näher
anhand von bevorzugten Ausführungsformen
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Gleiche
Bezugszeichen verweisen dabei auf gleiche oder ähnliche Teile. Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch eine Ausführungsforn
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2A bis 2C anhand
von Querschnittsansichten die verschiedenen Phasen beim Schneiden
geformter Öffnungen
in Blechen,
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3A bis 3C verschiedene
Phasen beim Schneiden einer sechseckigen Öffnung in Aufsicht auf ein
Blech,
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3D in
schematischer Ansicht ein Formwerkzeug mit Schneidkopf,
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4A bis 4E verschiedene
mögliche Formen
von Öffnungen,
welche in Blechen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt werden
können,
und
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5A bis 5C anhand
von Querschnittansichten durch das Kopfteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
den Vorgang des Dimpelns von Öffnungen
in Blechen.
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Im
folgenden wird zunächst
Bezug auf 1 genommen. In 1 ist
eine Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsforn der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt, die im Ganzen mit 1 bezeichnet ist.
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An
einem Kopfteil 2 der Vorrichtung 1 ist ein Mundstück 3 angebracht.
Das Mundstück 3 weist eine Öffnung 4 auf,
durch welche ein Formwerkzeug 5 durchgeführt ist,
so daß ein
erstes Ende 6 des Formwerkzeugs 5 aus dem Mundstück 3 herausragt. Das
Formwerkzeug 5 weist an diesem ersten Ende 6 ferner
einen Formungskopf 7 auf, welcher in dieser Ausführungsform
einen Schneidkopf 70 zum Durchtrennen von Blechen umfaßt.
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Das
Formwerkzeug 5 weist außerdem einen zylindrisch geformten
Kanal 8 auf. In dem Kanal 8 befindet sich ein
Zentrierdorn 9, der an einem vorderen Ende 91 konisch
zuläuft.
Der Zentrierdorn 9 ist außerdem mit einer Zug- und/oder
Schubeinrichtung verbunden, welche in dieser Ausführungsform
einen Pneumatikzylinder 18 und einen Pneumatikkolben 17 umfaßt. Diese
Teile sind im hinteren Teil 12 der Vorrichtung auf der
dem Schneidkopf gegenüberliegenden
Seite des Mundstücks
angeordnet. Durch diese Anordnung ist der Schneidkopf am vorderen
Teil 2 der Vorrichtung 1 frei zugänglich.
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Der
Zentrierdorn 9, der mit dem Pneumatikkolben 17 über eine
Schubstange 16 verbunden ist, wird mittels der Zug- und/oder
Schubeinrichtung in Richtung des ersten Endes 6, beziehungsweise
des Schneidkopfes 7 gedrückt. Die Teile des mehrteiligen Schneidkopfs 7 sind
in radialer Richtung des Schaftes 51 verformbar an diesem
angebracht. Dies wird dadurch erreicht, indem der Schaft am vorderen Ende
in axialer Richtung geschlitzt ist, wodurch zwischen den Schlitzen
Schaftabschnitte definiert werden, die in radialer Richtung elastisch
verformbar sind. An diesen Abschnitten ist jeweils eine Teil des Schneidkopfes
in Form einer Schneidklemmbacke angeordnet, so daß auch der
Schneidkopf insgesamt in radialer Richtung des Schaftes verformbar
ist. Beim Einführen
des Werkzeugs in die vorgebohrte Öffnung im Blech werden die
Schneidklemmbacken in radialer Richtung durch den Rand der vorgebohrten Öffnung nach
innen gedrückt,
da der Umkreis des Schneidkopfes einen größeren Durchmesser als der Durchmesser
der vorgebohrten Öffnung
aufweist. Der Schneidkopf spreizt sich wieder bis auf die ursprüngliche
Umkreisgröße des Schneidkopfs 7 auf, sobald
dieser beim Einführen
das Blech passiert hat.
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Das
Durchschneiden eines Blechs erfolgt dann, indem das erste Ende 6 des
Formwerkzeugs 5 mit dem Schneidkopf 70 mittels
einer Einrichtung zum Ziehen des Schneidkopfes in Richtung des Mundstücks 2 gezogen
wird. In dieser Ausführungsform
umfaßt
diese Einrichtung einen Hydraulikkolben 21, welcher in
einem Hydraulikzylinder 23 läuft, sowie einem mechanischen
Verbindungselement 22, welches das Formwerkzeug 5 mit
dem Hydraulikkolben 21 verbindet. Die Einrichtung wird
Einpressen eines Hydraulikfluids in den Hydraulikzylinder 23 bewegt.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung ist außerdem
der Pneumatikzylinder 18 der Zug- und/oder Schubeinrichtung
mechanisch mit dem Hydraulikkolben 21 verbunden. Damit
wird eine Relativbewegung des Zentrierdorns 9 zum Formwerkzeug 5 während des
Zurückziehens
vermieden.
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Die
in 1 gezeigte Ausführungsform ist als Handgerät konstruiert.
Die Vorrichtung 1 wird dazu mittels einer manuell betätigbaren
Betätigungseinrichtung 11 nach
der Art eines Abzugsschalters ausgelöst. Dieser Abzugsschalter betätigt so
Kugelventil 13, sowie einem Hauptventil 19 verbunden. Beim
Durchdrücken
des Abzugsschalters 11 wird dabei zunächst in einer ersten Position
des Schalters das Kugelventil 13 geöffnet, durch welches Pressluft über nicht
in 1 gezeigte Kanäle
in einen Ventilkopf 16 des Pneumatikzylinders 18 geleitet
wird. Dadurch wird zunächst
die Zug- und/oder Schubeinrichtung der Einrichtung zum Bewegen des
Dorns 9 betätigt.
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Bei
weiterem Durchdrücken
des Abzugsschalters 11 wird dann das Hauptventil 19 geöffnet und
damit Pressluft in den Haupt-Pneumatikzylinder 20 geleitet.
Dadurch wird der Haupt-Pneumatikkolben 27 und
damit eine mit diesem verbundene Hydraulik-Kolbenstange 25 bewegt.
Die Hydraulik-Kolbenstange presst ein Hydraulikfluid in den Hydraulikzylinder 23,
wodurch seinerseits der Hydraulikkolben 21 bewegt wird. Über das
mechanische Verbindungselements 22 wird dann das Formwerkzeug 5 so gezogen,
daß sich
der Schneidkopf 7 auf das Mundstück 3 zu bewegt.
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Die
Federn 24 und 26 dienen dazu, den Pneumatikkolben 18 und
den Hydraulikkolben 21 nach einem erfolgten Lochschneiden
wieder in ihre Ausgangsstellungen zurückzubewegen.
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Die
einzelnen Phasen des Arbeitsablaufs beim Erzeugen beliebig geformter
Löcher
in Blechen sind nochmals anhand der 2A bis 2C verdeutlicht.
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Die
Stellungen der Einrichtung zum Bewegen des Dorns und der Einrichtung
zum Ziehen des Schneidkopfs 70 in Richtung des Mundstücks 2 in 2A entsprechen
den in 1 gezeigten Stellungen. Ein Blech 29 ist
mit einer Bohrung 31 versehen. Die Bohrung 31 weist
einen Durchmesser auf, der größer als
der Durchmesser des Schneidkopfes 70 im nicht verformten
Zustand des Formwerkzeugs 5 ist. Dadurch läßt sich
das vordere Ende 6 des Formwerkzeugs 5 in das
Loch, beziehungsweise die Öffnung 31 einführen, so
daß sich
das Blech 29 zwischen Schneidkopf 7 und Mundstück 3 befindet.
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Eine
weitere Phase des Lochschneideprozesses zeigt 2B.
Beim Betätigen
des Abzugsschalter 11 bis zu einer ersten Position wird
das Kugelventil 13 geöffnet
und Pressluft dringt über
Ventilkopf 15 in Pneumatikzylinder 18 ein, wodurch
der Pneumatikkolben 17 in Richtung des Pfeils A bewegt wird.
Der mit dem Kolben 17 über
die Schubstange 16 verbundene Zentrierdorn 9 wird
dadurch im Kanal 8 des Formwerkzeugs 5 in Richtung
des Schneidkopfs 70 an eine Endposition bewegt. Befindet
sich der Zentrierdorn in dieser Endposition, so liegen die elastisch
verformbaren Abschnitte des Formwerkzeugs 5 am Zentrierdorn 9 an,
wodurch verhindert wird, daß sich
die Abschnitte und damit die daran angeordneten Schneidklemmbacken
radial nach innen bewegen können.
Auf diese Weise wird dementsprechend eine Verformung des Schneidkopfes
beim Lochschneiden verhindert.
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In 2C ist
eine weitere Phase des Lochschneidevorgangs dargestellt. Der Abzugsschalter 11 wird
weiter in eine zweite Position durchgezogen, woraufhin das Pneumatik-Hauptventil 19 geöffnet wird.
Dadurch strömt
Pressluft in Pneumatik-Hauptzylinder 20 und
der Haupt-Pneumatikkolben 27 wird zusammen mit der mit
diesem verbundenen Hydraulik-Kolbenstange 25 in
Richtung des Pfeils B gedrückt.
Daher wird das Hydraulikfluid-Volumen 28 verkleinert und
Hydraulikfluid in Hydraulikzylinder 23 gepresst. Infolgedessen
wird seinerseits der Hydraulikzylinder 21 und damit verbunden über das
mechanische Verbindungselement 22 das Formwerkzeug 5 in
Richtung des Pfeils C bewegt. Dadurch wird der Schneidkopf 70 in
Richtung auf das Mundstück 3 hin gezogen
und das zwischen Mundstück 3 und Schneidkopf 7 befindliche
Blech durchschnitten und ein entsprechend der Umrandungsform des
Schneidkopfs 70 geformtes Loch 33 im Blech 29 erzeugt.
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Nach
dem Schneidevorgang werden ausgelöst durch das Loslassen des
Abzugsschalters 11 Ventile geöffnet, so daß die Pressluft
aus den Pneumatikzylindern 18 und 20 entweichen
kann. Daraufhin werden die Pneumatikkolben, beziehungsweise die
Einrichtungen zum Bewegen des Dorns 9 und zum Ziehen des
Schneidekopfes in Richtung des Mundstücks durch Entspannen der Federn 24 und 26 wieder
in ihre Ausgangslagen zurückgebracht.
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Nachfolgend
wird auf die 3A bis 3C Bezug
genommen. Diese Figuren illustrieren in Aufsicht auf ein Blech die
verschiedenen Phasen beim Schneiden eines beliebig geformten Lochs.
Beispielhaft wird dabei das Verfahren für das Schneiden einer sechseckigen Öffnung gezeigt.
Zunächst
wird ein Blech mit einem vorgebohrten Loch 31 bereitgestellt. In
das Loch wird, wie in 3A gezeigt ist, ein Formwerkzeug 7 eingeführt, welches
Schneidklemmbacken 71, 72, 73 umfaßt, die
mit in radialer Richtung federnden Abschnitten des Formwerkzeugschaftes verbunden
sind. Im Grundkörper
befindet sich außerdem
ein Kanal 8, entlang welchem der Zentrierdorn 9 geführt und
bewegt wird. Der äußere Umkreis 37 des Schneidkopfes
hat in entspanntem Zustand des Formwerkzeugs einen größeren Durchmesser
als die vorgebohrte Öffnung 31.
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In 3B ist die darauffolgende Phase des Einführens des
Werkzeugs in die Öffnung 31 dargestellt.
Durch das Einführen
des Werkzeugs werden die Schneidklemmbacken 71, 72, 73 des
Schneidkopfes 70 in radialer Richtung des Schafts, beziehungsweise
des im Schaft in axialer Richtung verlaufenden Kanals 8 zusammengedrückt. Dadurch
wird der Durchmesser des äußeren Umkreises 37 des Schneidkopfes 70 in
etwa gleich dem Durchmesser der vorgebohrten Öffnung 31, so daß der Schneidkopf
vollständig
hindurchgesteckt werden kann. Die Schneidklemmbacken 71, 72, 73 spreizen
sich nach dem Passieren des Blechs aufgrund der federnden Anordnung
wieder auf, so daß sich
ein zu 3A ähnlicher Zustand ergibt, wobei
nach dem Einführen nun
der Bereich des Schaftes des Werkzeugs zwischen Mundstück und Schneidkopf 70 in
der Öffnung 31 steckt.
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3C zeigt
die abschließende
Phase des Loschschneidevorgangs. Durch Einführen des Zentrierdorns 9 werden
die Schneidklemmbacken 71, 72, 73 des
Schneidkopfes 70 daran gehindert, sich federnd in radialer
Richtung des Kanals nach innen zu bewegen. Das Einführen des
Dorns 9 erfolgt dazu mittels einer Zug- und/oder Schubeinrichtung.
Der äußere Umkreis 37 des
Schneidkopfes weist nun wieder einen Durchmesser auf, der größer als
der Durchmesser des vorgebohrten Loches 31 ist. Im Anschluß an das
Bewegen des Dorns 9 von einer ersten Position, in welcher
das Verformen des Schneidkopfes 70 durch federnde Bewegung
der Schaftabschnitte ermöglicht
ist, in eine zweite Position, bei welcher durch den Dorn eine derartige
Bewegung in radialer Richtung verhindert wird, wird dann das Loch
durch Zurückziehen
des Formwerkzeugs geschnitten, wobei das Blech zwischen Schneidkopf 70 und
das nicht gezeigte Mundstück
geklemmt wird.
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In 3D ist
eine schematische perspektivische Ansicht eines Schneidwerkzeugs 5 gezeigt. Das
Werkzeug 5 weist als Grundkörper einen Schaft 51 auf.
An einem ersten Ende 6 des Werkzeugs befindet sich der
Schneidkopf 7, welcher drei Schneidklemmbacken 71, 72 und 73 umfaßt. Der
Schaft weist außerdem
zwischen jeweils zwei aneinandergrenzenden Schneidklemmbacken Schlitze 52 auf.
Zwischen jeweils zwei Schlitzen werden so Abschnitte 54 des
Schaftes 51 definiert, die in radialer Richtung des Schaftes 51,
beziehungsweise des sich darin in axialer Richtung erstreckenden
Kanals 8 federnd beweglich sind. An diesen Abschnitten 54 ist
jeweils ein Teil des mehrteiligen Schneidwerkzeugs in Form einer
Schneidklemmbacke 71, 72 oder 73 angeordnet, so
daß der
Schneidkopf 70 als Ganzes ebenfalls in radialer Richtung
des Schaftes 51 verformbar ist. Am zweiten Ende 10 des
Werkzeugs ist außerdem
ein ringförmiger
Anschlag 53 angebracht, welcher zusammen mit einem Gegenanschlag
in der Vorrichtung verhindert, daß das Werkzeug beim Einpressen aus
der Vorrichtung herausgedrückt
wird. Die beim Lochschneiden dem Blech zugewandte Fläche 81 des
Schneidkopfes 70 ist außerdem konkav geformt, so daß beim Zurückziehen
des Formwerkzeugs zuerst die Schneidkanten 80 in Kontakt
mit dem Blech kommen und das Blech schneidend durchtrennen. Das
Mundstück
kann dann beispielsweise eine dem Blech zugewandte ebene Fläche aufweisen.
-
Im
folgenden wird Bezug auf die 4A bis 4E genommen.
In diesen Figuren sind beispielhaft verschiedene Lochformen gezeigt,
die mit entsprechend geformten Schneidwerkzeugen unter Verwendung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erzeugt werden können.
Die vorgebohrten Löcher 31, durch
welche das Schneidwerkzeug vor dem Aufspreizen eingeführt wird,
sind durch gestrichelte Linien gekennzeichnet.
-
In 4A ist
eine erste Form einer geformten Öffnung
in Form eines hexagonalen, beziehungsweise sechseckigen Lochs 331 gezeigt.
Wie bereits oben erwähnt,
sind solche Löcher
besonders zur Aufnahme und Befestigung von Nietmuttern mit sechskantigem
Schaft geeignet. Um beispielsweise Nietmuttern mit achteckigem Rand
einzusetzen, können mittels
der Vorrichtung auch ebenso achteckige Löcher 332 erzeugt werden,
von denen eines beispielhaft in 4B dargestellt
ist.
-
Derartige
geformte Öffnungen
können
jedoch vorteilhaft auch für
eine Vielzahl anderer Anwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise
können
mit der Vorrichtung bei Verwendung eines geeigneten Schneidwerkzeugs
auch Langlöcher 333 erzeugt
werden, wie eines beispielhaft in 4C gezeigt
ist.
-
4D zeigt
ein geformtes Loch 334, wie es unter anderem geeignet sein
kann, um einen Steckverbinder oder elektrischen Schalter im Blech
befestigen zu können.
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In 4E ist
ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
herstellbares geformtes Loch 335 dargestellt, welches im
wesentlichen rund ist und eine nach innen ragende Feder 336 aufweist.
Derartige Löcher werden
beispielsweise ebenfalls für
die Aufnahme von Schaltern verwendet, wobei ein solcher Schalter ein
Gewinde mit einer der Feder entsprechenden Nut aufweist und den
Schalter gegen Verdrehung sichert.
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In 4E ist
noch eine weitere Ausführungsform 337 eines
beliebig geformten Lochs dargestellt. Das Loch 337 ist
ebenfalls von teilweise runder Form und weist eine Abflachung 338 auf.
Auch eine solche Form eines Lochs kann die Verdrehung von in das Loch
eingeführten
Komponenten mit Gewinde verhindern, wenn das Gewindeteil anstelle
einer Nut eine entsprechende Abflachung aufweist.
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Die 5A bis 5C zeigen
anhand von Querschnittansichten durch den Kopf 2 der Vorrichtung 1 zum
Formen von Öffnungen
in Blechen die Schritte zum Herstellen gedimpelter Öffnungen.
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Der
Formungskopf 7 des Formwerkzeugs 5 weist in dieser
Ausführungsform
konisch zulaufende Klemmbacken 74 auf. Diese Klemmbacken 74 korrespondieren
in ihrer Form zu einer konisch geformten Einsenkung 41 des
Mundstücks.
Das Mundstück
ist in dieser Ausführungsform
mittels eines Gewindes 39 am Kopfteil 2 befestigt,
so daß das
Mundstück
einfach zu wechseln ist. Das Formwerkzeug 5 ist außerdem mit
einem ringförmig
umlaufenden Anschlag 53 mit einem mechanischen Verbindungselement 22 verbunden,
welches Bestandteil einer Einrichtung zum Ziehen des Formungskopfes
in Richtung auf das Mundstück
ist.
-
Das
Formwerkzeug 5 weist bei dieser beispielhaften Ausführungsform
einen vom zweiten Ende 10 zum ersten Ende 6 des
Werkzeugs hin konisch zulaufenden Kanal 8 auf. In den Kanal 8 ist
ein Zentrierdorn 9 einführbar,
welcher zum Aufspreizen des Formwerkzeugs 5 dient. Der
Schaft des Formwerkzeugs ist, ähnlich
wie anhand von 3D gezeigt, längsseitig
geschlitzt, so daß der
geschlitzte Teil des Schafts in radialer Richtung federnd beweglich
ist und sich aufspreizen kann.
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In 5A ist
das Formwerkzeug 5 im nicht aufgespreizten Zustand gezeigt,
welches mit dem aus dem Mundstück 2 herausragenden
Ende 6 in eine Öffnung 31 eines
Blechs eingeführt
ist, so daß sich
das Blech 29 zwischen dem Formungskopf 7 und dem
Mundstück 3 befindet.
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Nach
dem Einführen
des Formwerkzeugs 5 in die Öffnung 31 wird durch
Betätigung
der Einrichtung zum Bewegen Dorns 9 dieser entlang des Schafts 51 in
den konisch zulaufenden Kanal 8 eingeführt, worauf sich das Werkzeug 5 an
seinem ersten Ende 6, wie anhand von 5B dargestellt
ist, aufspreizt.
-
Das
Formwerkzeug 5 wird daraufhin in Richtung des Mundstücks 3 gezogen,
so daß das
Blech 29 zwischen Formungskopf 7 und Mundstück 3 geklemmt
wird. Durch die auf das Formwerkzeug 5 ausgeübte Zugkraft
wird schließlich,
wie in 5C gezeigt ist, der Randbereich 43 des
Bleches im Bereich um die Öffnung 31 herum
umgebogen, so daß um
die Öffnung 31 herum
ein trichterförmig
eingesenkter Bereich entsteht. Damit ist der Vorgang des Dimpelns der Öffnung abgeschlossen.
Nach dem Zurückbewegen
des Formwerkzeugs 5 und des Zentrierdorns 9 in deren
Ausgangspositionen kann das Formwerkzeug 5 aus der Öffnung herausgezogen
und in eine weitere Öffnung
zum Dimpeln eingeführt
werden.
-
- 1
- Vorrichtung
zum Formen von Öffnungen
in Blechen
- 2
- Kopfteil
- 3
- Mundstück
- 4
- Öffnung in
Mundstück
- 5
- Formwerkzeug
- 51
- Schaft
des Formwerkzeugs
- 52
- Schlitz
- 53
- Anschlag
- 54
- federnde
Abschnitte des Schafts 51
- 6
- erstes
Ende des Formwerkzeugs
- 7
- Formungskopf
des Formwerkzeugs
- 70
- Schneidkopf
- 71,
72, 73
- Schneidklemmbacken
- 74
- Klemmbacken
- 8
- Kanal
im Formwerkzeug 5
- 9
- Zentrierdorn
- 91
- konisch
zulaufendes Ende des Zentrierdorns
- 10
- zweites
Ende des Formwerkzeugs
- 11
- Betätigungseinrichtung
- 12
- Hinterer
Teil der Vorrichtung 1
- 13
- Kugelventil
- 15
- Ventilkopf
- 16
- Schubstange
- 17
- Pneumatikkolben
- 18
- Pneumatikzylinder
- 19
- Hauptventil
- 20
- Haupt-Pneumatikzylinder
- 21
- Hydraulikkolben
- 22
- mechanisches
Verbindungselement
- 23
- Hydraulikzylinder
- 24
- Feder
- 25
- Hydraulik-Kolbenstange
- 26
- Feder
- 27
- Haupt-Pneumatikkolben
- 28
- Hydraulikfluid-Volumen
- 29
- Blech
- 31
- Öffnung
- 33
- ausgeschnittenes,
beliebig geformtes Loch
- 37
- äußerer Umkreis
des Schneidkopfes des aufgespreizten Schneidwerkzeugs
- 39
- Gewinde
- 41
- konische
Einsenkung des Mundstücks
- 43
- Randbereich
des Blechs 29 im Bereich der Öffnung 31
- 80
- Schneidkanten
- 81
- konkave
Fläche
des Schneidkopfs
- 331
- ausgeschnittene
hexagonale Öffnung
- 332
- ausgeschnittene
achteckige Öffnung
- 333
- ausgeschnittenes
Langloch
- 334
- ausgeschnittene Öffnung zur
Aufnahme eines Steckverbinders oder Schalters
- 335
- ausgeschnittene Öffnung mit
nach innen ragender Feder
- 336
- Feder
- 337
- Ausgeschnittene Öffnung mit
Abflachung
- 338
- Abflachung