DE19726457A1

DE19726457A1 - Vorrichtung zum Verbinden wenigstens zweier Werkstücke durch Stanznieten zur Verwendung in einer Presse sowie Presse mit einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE19726457A1
Application number: DE19726457A
Authority: DE
Inventors: Dieter Schmidt
Original assignee: MASCHINENBAU DIETER SCHMIDT 93055 REGENSBURG DE; SCHMIDT DIETER MASCHBAU
Current assignee: SCHMIDT, DIETER, 93055 REGENSBURG, DE
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1997-06-21
Publication date: 1998-01-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf einen mit einer solchen Vorrichtung versehene Presse.

Bekannt ist die Herstellung von Werkstücken aus einem von einem Coil abgezogenen Blech oder aus Einzelblechen (Tafeln) unter Verwendung einer Presse sowie eines in einer solchen Presse vorgesehenen Werkzeugs (beispielsweise auch Folgewerkzeug) durch Stanzen, bleibende Verformung usw.

Unter "Presse" ist im Sinne der Erfindung grundsätzlich eine Maschine mit wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren oder gegenwirkenden Pressenteilen zu verstehen, an denen dann die jeweiligen Werkzeugteile vorgesehen sind.

Gegenwirkende Werkzeug- bzw. Pressenteile sind im vorliegenden Zusammenhang solche Teile der Presse oder des in einer Presse vorgesehenen Werkzeugs, die direkt oder indirekt auf das herzustellende Werkstück und auf das hierfür verwendete Blech einwirken. Derartige Werkzeugteile sind beispielsweise der entsprechend dem Pressenhub auf- und abgehende Niederhalter einerseits und das mit diesem zusammenwirkende Gegenwerkzeug andererseits, aber auch beispielsweise dieses Gegenwerkzeug tragende Elemente der Presse usw.

Bekannt ist weiterhin auch das Verbinden zweier Werkstücke durch sogenannte Stanznieten. Verwendet werden hierbei nietenartige Verbindungselemente, die an einer Seite eines Nietenkörpers einen Kopf aufweisen, der beispielsweise als Senkkopf, Flachkopf oder Flachrundkopf ausgeführt ist. Der Nietenkörper besitzt eine Bohrung, die an dem mit dem Kopf versehenen Ende verschlossen und am anderen Ende des Nietenkörpers offen ist. Die Stanz-Niet-Verbindung beispielsweise zwischen zwei Bauteilen wird dadurch hergestellt, daß bei zwischen zwei Einspannflächen eingespannten Bauteilen durch den Einpreßstößel das nietenartige Verbindungselement mit der offenen Seite seines Nietenkörpers voraus zunächst das Material des ersten Bauteils durchstanzt und dann sich ohne Durchstanzen des zweiten Bauteils spreizt und das zweite Bauteil in der Matrizenöffnung napfartig mit Hinterschneidung derart verformt, daß das gespreizte Verbindungselement formschlüssig im zweiten Bauteil verankert ist.

Für das erste Bauteil ist ein nietbarer Werkstoff und für das zweite Bauteil ein nietbarer, zugleich aber auch duktiler Werkstoff notwendig. Für das zweite Werkstück eignen sich insbesondere Metall, wie Stahl, Edelstahl, Kupfer und Aluminium. Für das erste Werkstück eignen sich zusätzlich zu den vorgenannten Metallen auch andere Materialien, wie z. B. Kunststoffe, Faserverbundwerkstoffe usw.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, die ein derartiges Stanznieten in einer Presse bzw. in einem Werkzeug einer solchen Presse ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Eine Presse gemäß der Erfindung ist entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 16 ausgeführt.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen Stanzniet gemäß Patentanspruch 34.

Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung zum Stanznieten als Stanznietkopf ausgeführt ist, der an einem von wenigstens zwei gegenwirkenden Werkzeugen einer Presse montierbar ist, so daß insbesondere die Möglichkeit besteht, innerhalb der gleichen Presse bzw. innerhalb des gleichen Werkzeuges, in welchem auch wenigstens eines der beiden, miteinander zu verbindenden Werkstücke hergestellt wird, zugleich die Stanz-Niet-Verbindung durchzuführen.

Eine weitere Besonderheit besteht darin, daß die Betätigung des Stanz-Niet-Kopfes bzw. des Einpreßstößels ausschließlich durch die Relativbewegung der Werkzeugteile bzw. durch den Bewegungshub der Presse erfolgt. Hierbei ist der Einpreßstößel als Plunger ausgeführt oder Teil eines Plungers, was u. a. den Vorteil hat, daß der Bewegungshub des Einpreßstößels weitestgehend unabhängig von der Bewegung der Werkzeugteile ist, da erst am Ende der Schließbewegung der Presse dieser Plunger mit einem gegenwirkenden Werkzeugteil zur Anlage kommt und erst der sich hieran anschließende Teil des Pressenhubes die Bewegung des Einpreßstößels bewirkt.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird Im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in verschiedenen Positionen a - d den Verfahrensablauf des mit dem erfindungsgemäßen Stanznietkopf durchgeführte Stanzniet-Verfahren;

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung und in Seitenansicht eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, zusammen mit einer Presse sowie mit einem an dieser Presse vorgesehenen Folge-Werkzeug;

Fig. 3 in einer Darstellung wie Fig. 2 eine weitere, mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der Presse und mit dem in dieser Presse vorgesehenen Folgewerkzeug;

Fig. 4-8 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt einen Stanz-Nietkopf gemäß der Erfindung in verschiedenen, zeitlich aufeinander folgenden Phasen des mit diesem Stanzkopf durchgeführten Stanzniet-Verfahren;

Fig. 9 in vergrößerter Darstellung den Einpreßstößel einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stanznietkopfes zur Verarbeitung von Stanznieten oder Verbindungselementen aus Aluminium.

In den Figuren sind 1 und 2 zwei Werkstücke, die jeweils aus einem Flachmaterial hergestellt sind, und zwar zumindest das untere Werkstück 2 aus einem Metallblech, vorzugsweise aus Stahlblech, uns zwar in einem Werkzeug, in welchem durch Stanzen und/oder bleibende Materialverformung das Werkstück 2 mit seiner Formgebung aus einem flachen Ausgangsmaterial (Blech) hergestellt wird.

Beide Werkzeugteile 1 und 2 werden unter Verwendung von nietenartigen Verbindungselementen 3 durch Stanznieten miteinander verbunden. Die Verbindungselemente 3 bestehen hierfür in bekannter Weise aus einem hülsenartigen, an einem Ende verschlossenen und dort mit einem nietenartigen Kopf 4 versehenen Körper 5, dessen kreiszylinderförmige Umfangswand an der Innenseite der Öffnung am anderen Ende des Körpers 5 mit einer Schneide versehen ist.

Das Verbinden der beiden Werkstücke 1 und 2 erfolgt unter Verwendung eines Stanznietkopfes 6 und einer Matrize 7. In der Position a der Fig. 1 ist der Stanznietkopf 6 in einer Ausgangslage dargestellt, in der er sich mit Abstand oberhalb der beiden Werkstücke 1 und 2 befindet, während das untere Werkstück 2 auf der Matrize 7 aufliegt. Wie die Positionen b und c zeigen, wird zum Stanznieten der Stanznietkopf 6 abgesenkt, so daß dieser mit einer unteren, einen vertikalen Kanal 8 des Stanznietkopfes 6 umschließenden Ringfläche 9 gegen die Oberseite des oberen Werkstückes 1 angepreßt anliegt und die beiden Werkstücke so zwischen der Ringfläche 9 des Stanznietkopfes 6 und einer entsprechenden Ringfläche 10 der Matrize 7 eingespannt sind. Die beiden Ringflächen 9 und 10 besitzen etwa die gleiche Breite und den gleichen Innen- und Außendurchmesser. Weiterhin sind die beiden Ringflächen 9 und 10 achsgleich mit einer vertikalen Achse VA angeordnet. Die Ringfläche 10 umschließt eine Ausnehmung oder Öffnung 11 der Matrize 7, in der (Ausnehmung) am Boden eine achsgleich mit der Achse V angeordneter, kegelstumpfartig geformter Vorsprung 12 gebildet ist.

Im Kanal 8 des Stanznietkopfes 6 ist in Richtung seiner Achse und in Richtung der Achse VA ein Einpreßstößel 13 (Plunger) im Stanznietkopf 6 verschiebbar vorgesehen. An seinem unteren Ende bildet der Einpreßstößel 13 eine Anlagefläche 14 für jeweils ein Verbindungselement 3 bzw. für den Kopf 4 eines solchen Verbindungselementes. Bestehen die Verbindungselemente 3 aus einem ferro-magnetischen Material, so ist an der Fläche 14 ein Permanentmagnet 15 zum Halten des jeweiligen Verbindungselementes 3 vorgesehen.

Durch nicht dargestellte Federmittel ist der Einpreßstößel 13 in eine obere Ausgangsstellung vorgespannt, in der sich die Fläche 14 oberhalb einer Übernahmeposition 16 befindet, an der die Verbindungselement 3 den Kanal 8 bzw. den Einpreßstößel 13 zugeführt werden. Aus dieser obersten Stellung ist der Einpreßstößel 13 in eine untere Stellung bewegbar, in der die Fläche 14 in einer die Achse VA senkrecht schneidenden Ebene mit der Ringfläche 9 liegt oder aber geringfügig über die Ringfläche 9 nach unten, d. h. in Richtung auf die Matrize 7 vorsteht.

Wie die Positionen b und c der Fig. 1 zeigen, wird nach dem Einspannen der Werkstücke 1 und 2 zwischen den Ringflächen 9 und 10 der Einpreßstößel 13 zunehmend nach unten bewegt, so daß mit der an der offenen Seite des jeweiligen Verbindungselementes gebildeten Schneide zunächst das Material des oberen Werkstückes 1 durchstanzt. Anschließend spreizt sich das jeweilige Verbindungselement 3 am unteren Ende unter Umformung des Materials des unteren Werkstücks 2 derart, daß schließlich in dem unteren Werkstück ein napfartiger Durchzug mit einem sich zum Boden dieses Durchzuges vergrößernden Durchmesser gebildet ist, welchen das am unteren Ende zu einem Nietenkopf gespreizte Verbindungselement 3 formschlüssig hintergreift. Das untere Werkstück 2 wird also nicht durchstanzt, sondern nur umgeformt und bleibt dadurch dicht.

Das Spreizen des Verbindungselementes 3 sowie das Umformen des Materials des Werkstückes 2 wird u. a. durch den Vorsprung 12 in der Öffnung 11 der Matrize 7 bewirkt.

Die Herstellung des Werkstückes 2 erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform aus einem flachen Ausgangsmaterial (Stahlblech bzw. Coil) in der Presse 17, und zwar in einem in dieser Presse 17 vorgesehenen Werkzeug, beispielsweise Folgewerkzeug, in welchem u. a. die Matrize 7 vorgesehen ist. Die Presse 17 besteht im wesentlichen aus einem Pressengestell 18, an welchem auch der untere Pressentisch 19 vorgesehen ist und in welchem in der vertikalen Achse VA der obere Pressenstößel 20 auf- und abbewegbar ist, und zwar durch den Antrieb der Presse 17.

Am Pressentisch 19 ist eine Aufspannplatte 21 vorgesehen, auf der direkt oder über einer Zwischenplatte das unter Werkzeugteil 22 des Werkzeugs (beispielsweise Folgewerkzeugs) befestigt ist. An diesem Werkzeugteil 22 ist auch die Matrize 7 vorgesehen. An der Unterseite des Pressenstößels 20 oder an einer dortigen oberen Aufspannplatte ist das obere Werkzeugteil 23 des Werkzeugs (Folgewerkzeug) befestigt.

An der Presse 17 ist weiterhin ein gefederter Niederhalter 24 vorgesehen, der ebenfalls Bestandteil des Werkzeuges ist. Dieser Niederhalter 24, der zwischen den Werkzeugteilen 22 und 23 angeordnet ist, ist am oberen Werkzeugteil 23 in Richtung der Achse VA verschiebbar geführt. Bei geschlossener Presse stützt sich der Niederhalter 24 über die Kraft von Niederhalterfedern 25, die zwischen dem Niederhalter 24 und dem Werkzeugteil 23 wirken, gegen die in der Presse befindlichen Werkstücke ab.

Im Niederhalter 24 ist der Stanznietkopf 6 montiert, und zwar zusammen mit dem Einpreßstößel 13, welchem mit seinem oberen, über den Niederhalter vorstehenden Ende 13′ mit einer Fläche 26 des oberen Werkzeuges 23 zusammenwirkt, und zwar derart, daß dann, wenn beim Schließen der Presse die Ringfläche 9 mit einer von den Niederhaltefedern 25 erzeugten Kraft gegen die Oberseite des oberen Werkstückes 1 anliegt, beim weiteren Schließen der Presse die obere Fläche 13′ gegen die Fläche 26 des Werkzeuges 23 zur Anlage kommt und dann beim weiteren Schließen der Presse der Einpreßstößel 13 in der vorstehend bereits beschriebenen Weise aus seiner Ausgangslage in die untere Endlage zum Herstellen der Stanz-Niet-Verbindung bewegt wird.

Eine Besonderheit besteht somit in der Plunger-Ausbildung des Einpreßstößels 13 mit den Vorteil, daß erst am Ende der Schließbewegung der Presse der Stößel 13 tatsächlich von dem oberen Werkzeug 23 betätigt wird. Eine Besonderheit besteht darin, daß die Betätigung des Stanznietkopfes ausschließlich durch die Bewegung der Presse bzw. durch die Relativbewegung zwischen dem Niederhalter 24 und dem Werkzeugteil 23 erfolgt. Eine Besonderheit besteht weiterhin darin, daß der Stanznietkopfes 6 als voll funktionsfähige, kompakte Baueinheit in dem Niederhalter 24 montiert ist, so daß diese Stanznietkopf im Bedarfsfalle auch als ganze Einheit ohne großen Zeitaufwand ausgetauscht werden kann.

Das Zuführen der Verbindungselemente 3 an den Stanznietkopf 6 erfolgt aus einem Sortierwagen 27, der seitlich von der Presse 17 positioniert werden kann. Dieser Sortierwagen 27 besitzt einen Aufnahmebehälter 28 zur Aufnahme der Verbindungselemente 3 in einer ungeordneten Menge. Durch eine Sortier- und Orientierungseinrichtung 29, die ebenfalls Bestandteil des Sortierwagens 27 ist, werden die Verbindungselemente so sortiert und orientiert, daß sie an einer Aufgabestation 30, welche ebenfalls Bestandteil des Sortierwagens 27 ist, jeweils einzeln und in einer vorgegebenen Orientierung vorliegen. Die Aufgabestation 30 ist über einen flexiblen Schlauch 31 mit dem Stanznietkopf 6 bzw. mit der dortigen Übergabeposition 16 verbunden.

Immer dann, wenn sich nach einem Arbeitshub der Presse der Pressenstößel 20 soweit noch oben bewegt hat, daß sich die Fläche 14 des Einpreßstößels 13 in der oberen Hubstellung, d. h. oberhalb der Übernahmeposition 16 befindet, wird ein Verbindungselement 3 aus der Aufgabestation 30 über den Schlauch 31 mit Druckknopf in die Übernahmeposition 16 eingeschossen. Dieses synchrone Einschießen erfolgt gesteuert durch ein Steuersignal eines Sensors, der am Stanznietkopf 6 vorgesehen ist und die Stellung des Einpreßstößels 13 überwacht. An Stelle des Sensors 32 oder aber zusätzlich hierzu kann zur Synchronisation des Einschießens der Verbindungselemente 3 an die Übernahmeposition 16 auch die Bewegung der Presse bzw. des Pressenstößels 20 überwacht werden. Das Einschießen des jeweiligen Verbindungselementes kann noch während des Rückhubes der Presse erfolgen.

Die Fig. 2 zeigt als weitere mögliche Ausführungsform einen Stanznietkopf 6a, der ebenfalls in der Presse 17 verwendet ist und die gleiche Ausbildung wie der Stanznietkopfes 6 aufweist. Auch die Presse 17 und die an dieser Presse vorgesehenen Werkzeuge sprechen der Fig. 2, so daß in der Fig. 3 für solche Elemente, die mit den Elementen der Fig. 1 und 2 von der Ausbildung und/oder Funktion identisch sind, in der Fig. 3 wiederum die gleichen Bezugsziffer wie in der Fig. 2 verwendet sind.

Der Stanznietkopfes 6a unterscheidet sich vom Stanznietkopf 6 im westliche nur dadurch, daß die Verbindungselemente 3 dem Stanznietkopfes 6a nicht von dem Sortierwagen 27 über den Schlauch 31 zugeführt werden, sondern in gegurteter Form vorliegen. An einem beispielsweise aus Kunststoff, Karton oder einem anderen geeigneten Material hergestellten Gurt 33 sind in vorgegebenen gleichbleibenden Abständen (Gurtteilung) aufeinanderfolgend und jeweils in der gleichen Orientierung die Verbindungselemente 3 vorgesehen. An einer Seite des Pressengestells 18 ist eine Halterung 34 vorgesehen, auf der schnell austauschbar ein Vorrat mit dem Gurt 33 und den dort vorgesehenen Verbindungselementen 3 in Form einer Rolle 35 gehalten ist. Auf einer gegenüberliegenden Seite des Pressengestells befindet sich eine Einrichtung 36 zum Aufwickeln des leeren Gurtes 33. Zwischen dem Halter 34 und der Einrichtung 36 ist der Gurt 33 durch einen im Niederhalter 24 gebildeten horizontalen Kanal 37 durchgeführt, in welchem sich auch die Übernahmeposition 16 des Stanznietkopfes 6a befindet, und zwar derart, daß am Beginn jedes Arbeitshubes der Presse 17 an dieser Übernahmeposition 16 ein im Gurt 33 gehaltenes Verbindungselement 3 bereitsteht, dieses Verbindungselement 3 dann durch den Einpreßstößel 13 zunächst aus dem Gurt 33 ausgestanzt und an der Fläche 14 gehalten mit dem Einpreßstößel in der oben beschriebenen Weise nach unten mitgeführt wird.

Durch eine Transporteinrichtung 38 wird der Gurt 33 bei jedem Rückhub der Presse, d. h. dann, wenn sich die Fläche 14 des Einpreßstößels 13 in der oberen Hubstellung befindet, um eine Gurtteilung weiterbewegt, so daß am Beginn des neuen Arbeitshubes wiederum ein Verbindungselement 3 an der Übernahmeposition 16 bereitsteht.

Die Stanznietköpfe 6 und 6a befinden sich jeweils an einer Fügeposition des Werkzeuges. Das Werkstück 1 wird durch eine nicht dargestellte Zuführeinrichtung in das Werkzeug eingebracht, und zwar beispielsweise an dieser Fügeposition, oder durch Umsetzen an die Fügeposition gebracht.

In den Fig. 4-8 sind die beiden Werkstücke 1 und 2 nochmals zusammen mit einem Stanznietkopf 6b wiedergegeben, und zwar über der Matrize 7.

Der Stanznietkopf 6b weist wiederum in dem Kanal 8 seines Gehäuses 39 in vertikaler Richtung verschiebbar den Einpreßstößel 13a auf, der bei der dargestellten Ausführungsform einen achsgleich mit dem kreiszylinderförmigen Kanal 8 liegende durchgehende Öffnung 40 besitzt, in welchem ein Vorlochstempel 41 axial verschiebbar ist. Am Einpreßstößel 13a ist ein Schieber 42 vorgesehen, der zwischen einer den Vorlochstempel 41 verriegelnden Stellung und einer den Vorlochstempel freigebende Stellung beweglich ist. In der den Vorlochstempel 41 verriegelenden Stellung, die z. B. in den Fig. 4 und 5 wiedergegeben ist, steht dieser Vorlochstempel 41 mit einer Länge, die in etwa gleich oder etwas größer ist als die Dicke des Werkstückes 1, über die Unterseite des Einpreßstempels 13a vor und ist mit diesem formschlüssig verbunden.

In der nicht verriegelnden Stellung des Schiebers 42 kann der Vorlochstempel 41 soweit zurückbewegt werden, daß er nicht über die untere, der Matrize 7 zugewandte Stirnfläche oder Unterseite des Einpreßstößels vorsteht, vielmehr mit seiner unteren Fläche zumindest fluchtend mit der Unterseite des Einpreßstößels 13′ liegt.

Die Arbeitsweise des Stanznietkopfes 6b ergibt sich aus den Fig. 5-7. In der Fig. 4 befindet sich der Stanznietkopf 6b in einer Ausgangsstellung. Die beiden Werkstücke 1 und 2 sind bereits über der Matrize positioniert.

Für einen ersten Arbeitsgang wird der Einpreßstempel 13a bei verriegeltem Vorlochstempel 41 nach unten bewegt. Durch das untere, über die Unterseite des Einpreßstempels 13a vorstehende Ende des Vorlochstempels 41 wird das obere Werkstück 1 vorgelocht, wie dies in der Fig. 5 mit dem Loch 43 angedeutet ist. Gleichzeitig wird über dem Vorlochstempel 41 und über das von diesen mitgeführte, aus dem Werkstück 1 ausgestanzte Material 44 (aus Butzen) das Material des Werkstückes 2 in die Öffnung 11 der Matrize gedrückt, und zwar unter bleibender Verformung dieses Materials.

Der Einpreßstößel 13a wird dann zurückbewegt und der Schieber 42 in seine den Vorlochstempel 41 freiliegende Stellung bewegt. Über eine nicht dargestellte Zuführung wird ein Verbindungselement oder Stanzniet 3 zugeführt, und zwar derart, daß dieser mit seinem Nietenkopf 4 gegen die Unterseite des Einpreßstößels 13a sowie zugleich auch gegen die Unterseite des Vorlochstempels 41 anliegt (Fig. 6). Anschließend wird der Einpreßstößel 13a nach unten bewegt, wodurch durch Stanzniet 3 mit seinem Nietenkörper 5 durch die Vorlochung 43 in das untere Werkstück 2 hineinbewegt wird, welches dann durch den Stanzniet 3 weiter in die Ausnehmung 11 der Matrize 7 verformt wird, und zwar bei gleichzeitiger Verformung des unteren, offenen Endes des Nietenkörpers 5 im Sinne einer Vergrößerung des Durchmessers, wie dies Eingangs auch im Zusammenhang mit der Fig. 1 und insbesondere der dortigen Position c beschrieben wurde. Der Stanzrest 44 verbleibt im Stanzniet bzw. Nietenkörper 5 (Fig. 7).

Die Stanznietverbindung ist damit hergestellt, so daß dann in einem nächsten Arbeitsgang das Werkzeug geöffnet werden kann, d. h. der Stanznietkopf 6b wird mit dem Werkzeug in der Presse von der Matrize 7 wegbewegt. Gleichzeitig wird der Vorlochstempel 41 durch den Schieber 42 in seiner vorlochenden, über die Unterseite des Einpreßstößels 13a vorstehenden Position verriegelt.

Die Fig. 9 zeigt in vergrößerter Darstellung eine speziell auch für die Verarbeitung von Stanznieten aus Aluminium oder Aluminiumlegierung geeignete Ausbildung des Einpreßstößels 13b eines Stanznietkopfes 6c. Der Stanzniet 3a unterscheidet sich vom Stanzniet 3 im wesentlichen nur dadurch, daß eine Ausnehmung 45 vorgesehen ist, die an der Oberseite bzw. am Nietenkopf 4 offen ist und achsgleich mit der Ausnehmung im Nietenkörper 5 liegt, wobei vorzugsweise die Ausnehmung 45 nicht mit der an der Unterseite des Nietenkörpers 5 offenen Ausnehmung des Stanznietes 3a in Verbindung steht.

Für die Stanznieten 3a wird ein Stanznietkopf 6c verwendet, der u. a. einen Einpreßstößel 13b aufweist, welcher an seiner Unterseite, die als Anlage für den Nietenkopf 4 dient, einen vorstehenden Stempel 46 aufweist, welcher in die Aufnehmung 45 paßt, wobei bei zylinderförmiger Ausbildung der Ausnehmung 45 auch der Stößel 46 zylinderförmig ausgebildet ist. Während des Stanznietvorganges reicht der Stößel 46 in die Ausnehmung 45 hinein und bewirkt damit eine zusätzliche Verstärkung und Unterstützung für den Stanzniet 3a. Nach dem Fertigstellen der Stanz-Niet-Verbindung wird der Stößel 46 zusammen mit dem Einpreßstößel 13 zurückbewegt.

Insbesondere um den Hub für den Einpreßstößel 13b gering zu halten und das Zuführen der Stanznieten 3a zu vereinfachen ist der Unterstützungsstößel 46 vorzugsweise axial verschiebbar im Einpreßstößel 13b vorgesehen, und zwar derart, daß er bei in der Ausgangsstellung befindlichem Einpreßstößel beim Zuführen eines Stanznietes 3a in den Einpreßstößel zurückbewegt ist und letzterer daher an seiner Unterseite eine ebene Fläche bildet.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1, 2 Werkstück
3, 3a Verbindungselement
4 Nieten-Kopf
5 Nieten-Körper
6, 6a, 6b, 6c Stanznietkopf
7 Matrize
8 Kanal
9, 10 Ringfläche
11 Ausnehmung
12 Vorsprung
13, 13a, 13b Einpreßstößel
13′ Fläche
14 Fläche
15 Permanentmagnet
16 Übernahmeposition
17 Presse
18 Pressengestell
19 Pressentisch
20 Pressenstößel
21 Aufspanneinrichtung
22, 23 Werkzeug
24 Niederhalter
25 Niederhalterfedern
26 Betätigungsfläche
27 Sortierwagen
28 Behälter
29 Sortiereinrichtung
30 Aufgabeposition
31 Schlauch
32 Sensor
33 Gurt
34 Halterung
35 Rolle oder Vorratsspule
36 Einrichtung
37 Kanal
38 Transporteinrichtung
39 Gehäuse
40 Kanal
41 Vorlochstempel
42 Schieber
43 vorgestanztes Loch
44 Stanzabfall (Butzen)
45 Ausnehmung
46 Unterstützungsstößel

Claims

1. Vorrichtung zum Verbinden zweier Werkstücke (1, 2) durch Stanz-Nieten unter Verwendung von nietenartigen Verbindungselementen (3), bestehend aus einem ersten Vorrichtungsteil mit einem, in einem Bewegungsraum (8) des ersten Vorrichtungsteils zwischen einer Ausgangslage und einer Endlage in einer Achsrichtung (VA) verschiebbaren Einpreßstößel (13), der eine Anlagefläche (14) für die Verbindungselemente (3) bildet sowie mit einer ersten Einspannfläche (9) für die Werkstücke (1, 2) am ersten Vorrichtungsteil, die (Einspannfläche) eine Öffnung des Bewegungsraum (8) für den Einpreßstößel (13) umschließt, mit einem zweiten eine Matrize (7) bildenden Vorrichtungsteil, sowie mit einer zweiten der ersten gegenüberliegenden Einspannfläche (10), die eine Öffnung (12) der Matrize (7) umschließt, wobei das erste Vorrichtungsteil sowie die Matrize (7) zum Einspannen der zu verbindenden Werkstücke (1, 2) zwischen den Einspannflächen (9, 10) in der Achsrichtung (VA) aufeinander zu bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Vorrichtungsteil ein Stanznietkopf (6, 6a) zur Verwendung an einem Werkzeugteil (24) von wenigstens zwei gegenwirkenden Werkzeugteilen (22, 23, 24) einer Presse (17) und die Matrize (7) zur Verwendung an einem weiteren, der gegenwirkenden Werkzeugteile (22, 23, 24) der Presse ausgebildet ist oder Bestandteil dieses weiteren Werkzeugteils (22) ist, und daß die Bewegung der Einpreßstößel (13) des Stanznietkopfes (6, 6a) durch die Relativbewegung zwischen dem diesen Stanznietkopf tragenden Werkzeugteil (24) und einem sich relativ hierzu bewegenden Werkzeugteil (23) durch die Schließ- und Öffnungsbewegung der Presse (17) bewirkt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stanznietkopf (6, 6a) als vollfunktionsfähige Baueinheit an dem Werkzeugteil (24) montierbar und von diesem Werkzeugteil demontierbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einpreßstößel (13) durch Federmittel in seine Ausgangslage vorgespannt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einpreßstößel (13) einen im Stanznietkopf (6, 6a) in Richtung der Achse (AV) gegen Rückstellmittel verschiebbaren Plunger bildet oder Bestandteil eines solchen Plungers ist, der mit einer Fläche (13′′) beim Schließen der Presse mit einer Gegenfläche (26) an einem gegenwirkenden Werkzeugteil (23) zusammenwirkt, und zwar für die Bewegung des Einpreßstößels (13) aus der Ausgangslage in die Endlage.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stanznietkopf (6, 6a) an einem Niederhalter (24), vorzugsweise an einem gefederten Niederhalter (24) montierbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Plunger ausgebildete Einpreßstößel (13) oder der den Einpreßstößel bildende oder aufweisende Plunger mit einem weiteren Werkzeugteil, vorzugsweise mit einem an einem Pressenstößel (20) befestigbaren Werkzeugteil (23), zusammenwirkt, an welchem der Niederhalter (24) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Versorgungs- oder Sortiereinrichtung (27) für die Verbindungselemente (3), wobei die Sortiereinrichtung über eine flexible Zuführung (31) für die Verbindungselemente (3), vorzugsweise über einen Schlauch (3) mit dem Stanznietkopf (6) derart in Verbindung steht, daß über die Zuführung (31) Verbindungselemente (3) an dem Stanznietkopf (6) bzw. an eine dort gebildete Übernahmeposition (16) gefördert werden können.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (3) jeweils einzeln synchron mit dem Pressenhub an die Übernahmeposition (16) gefördert werden.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (3) dem Stanznietkopf (6, 6a) bzw. einer in diesem gebildeten Übernahmeposition (16) in gegurteter Form (33) zugeführt werden.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Vorlochstempel (41), mit welchem ein zumindest teilweises Vorlochen eines Werkstückes (1) erfolgt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Einpreßstößel (13a) ein Vorlochstempel (41) vorgesehen ist, mit welchem ein zumindest teilweises Vorlochen des dem Einpreßstößel näher liegenden Werkstückes (1) erfolgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlochstempel axial im Einpreßstößel (13a) verschiebbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Einpreßstößel (13b) ein in eine Ausnehmung (45) des Verbindungselementes bzw. Stanznietes (3a) beim Stanznieten eingreifender Abstützstößel (46) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstütz- oder Unterstützungsstößel (46) axial verschiebbar im Einpreßstößel (13b) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (42) zum Steuern des Vorlochstempels (42) und/oder des Abstütz-Stößels (46) vorzugsweise auch in Abhängigkeit von der Bewegung der Presse bzw. der gegenwirkenden Werkzeugteile (22, 23, 24) der Presse (17).

16. Presse mit wenigstens einem Werkzeug mit mindestens zwei gegenwirkenden Werkzeugteilen, dadurch gekennzeichnet, daß im Werkzeug eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Werkstücke (1, 2) durch Stanz-Nieten unter Verwendung von nietenartigen Verbindungselementen (3) vorgesehen ist, daß die Vorrichtung aus einem Stanznietkopf (6, 6a) an einem Werkzeugteil (24) der gegenwirkenden Werkzeugteilen (22, 23, 24) einer Presse (17) mit einem, in einem Bewegungsraum (8) des ersten Vorrichtungsteils zwischen einer Ausgangslage und einer Endlage in einer Achsrichtung (VA) verschiebbaren Einpreßstößel (13) besteht, der eine Anlagefläche (14) für die Verbindungselemente (3) bildet, daß der Stanznietkopf (6, 6a) eine erste Einspannfläche (9) für die Werkstücke (1, 2) bildet, die (Einspannfläche) eine Öffnung des Bewegungsraum (8) für den Einpreßstößel (13) umschließt, daß an einem weiteren, der gegenwirkenden Werkzeugteile (22, 23, 24) eine Matrize (7) mit einer zweiten der ersten gegenüberliegenden Einspannfläche (10) vorgesehen ist, die eine Öffnung (12) der Matrize (7) umschließt, wobei der Stanznietkopf (6, 6a) und die Matrize (7) zum Einspannen der zu verbindenden Werkstücke (1, 2) zwischen den Einspannflächen (9, 10) in der Achsrichtung (VA) durch die Bewegung der Presse aufeinander zu bewegbar sind, und daß die Bewegung der Einpreßstößel (13) des Stanznietkopfes (6, 6a) durch die Relativbewegung zwischen dem diesen Stanznietkopf tragenden Werkzeugteil (24) und einem sich relativ hierzu bewegenden Werkzeugteil (23) durch die Schließ- und Öffnungsbewegung der Presse (17) bewirkt wird.

17. Presse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stanznietkopf (6, 6a) als vollfunktionsfähige Baueinheit an dem Werkzeugteil (24) montierbar und von diesem Werkzeugteil demontierbar ist.

18. Presse nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Einpreßstößel (13) durch Federmittel in seine Ausgangslage vorgespannt ist.

19. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßstößel (13) einen im Stanznietkopf (6, 6a) in Richtung der Achse (AV) gegen Rückstellmittel verschiebbaren Plunger bildet oder Bestandteil eines solchen Plungers ist, der mit einer Fläche (13′′) beim Schließen der Presse mit einer Gegenfläche (26) an einem gegenwirkenden Werkzeugteil (23) zusammenwirkt, und zwar für die Bewegung des Einpreßstößels (13) aus der Ausgangslage in die Endlage.

20. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stanznietkopf (6, 6a) an einem Niederhalter (24), vorzugsweise an einem gefederten Niederhalter (24) montierbar ist.

21. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Plunger ausgebildete Einpreßstößel (13) oder der den Einpreßstößel bildende oder aufweisende Plunger mit einem weiteren Werkzeugteil, vorzugsweise mit einem an einem Pressenstößel (20) befestigbaren Werkzeugteil (23), zusammenwirkt, an welchem der Niederhalter (24) vorgesehen ist.

22. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Versorgungs- oder Sortiereinrichtung (27) für die Verbindungselemente (3), wobei die Sortiereinrichtung über eine flexible Zuführung (31) für die Verbindungselemente (3), vorzugsweise über einen Schlauch (3) mit dem Stanznietkopf (6) derart in Verbindung steht, daß über die Zuführung (31) Verbindungselemente (3) an dem Stanznietkopf (6) bzw. an eine dort gebildete Übernahmeposition (16) gefördert werden können.

23. Presse nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (3) jeweils einzeln synchron mit dem Pressenhub an die Übernahmeposition (16) gefördert werden.

24. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (3) dem Stanznietkopf (6, 6a) bzw. einer in diesem gebildeten Übernahmeposition (16) in gegurteter Form (33) zugeführt werden.

25. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug der Presse zum Herstellen wenigstens eines der Werkstücke (1, 2) ausgebildet ist.

26. Presse nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Werkstücke (1, 2) zum Verbinden über eine Zuführung zugeführt wird.

27. Presse nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß beide Werkstücke (1, 2) im Werkzeug hergestellt werden und eines der Werkstücke zum Verbinden im Werkzeug umgesetzt wird.

28. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Vorlochstempel (41), mit welchem ein zumindest teilweises Vorlochen eines Werkstückes (1) erfolgt.

29. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Einpreßstößel (13a) ein Vorlochstempel (41) vorgesehen ist, mit welchem ein zumindest teilweises Vorlochen des dem Einpreßstößel näherliegenden Werkstückes (1) erfolgt.

30. Presse nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlochstempel axial im Einpreßstößel (13a) verschiebbar ist.

31. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Einpreßstößel (13b) ein in eine Ausnehmung (45) des Verbindungselementes bzw. Stanznietes (3a) beim Stanznieten eingreifender Abstützstößel (46) vorgesehen ist.

32. Presse nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstütz- oder Unterstützungsstößel (46) axial verschiebbar im Einpreßstößel (13b) vorgesehen ist.

33. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (42) zum Steuern des Vorlochstempels (42) und/oder des Abstütz-Stößels (46) vorzugsweise auch in Abhängigkeit von der Bewegung der Presse bzw. der gegenwirkenden Werkzeugteile (22, 23, 24) der Presse (17).

34. Stanzniet zum Verbinden wenigstens zweier Werkstücke (1, 2) durch Stanznieten, mit einem Nietenkörper (5) und mit einem anderen Oberseite des Nietenkörpers vorgesehenen Nietenkopf (4), dadurch gekennzeichnet, daß im Nietenkörper (5) eine am Nietenkopf (4) offene Ausnehmung (45) für den Eingriff eines Unterstützungsstößels (46) beim Stanznieten vorgesehen ist.

35. Stanzniet nach Anspruch 34, gekennzeichnet durch seine Herstellung aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.

36. Stanzniet nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß im Nietenkörper eine an der Unterseite dieses Nietenkörpers offene Stanznietöffnung vorgesehen ist, und daß die Ausnehmung (45) für den Unterstützungsstößel (46) mit der Stanznietöffnung in Verbindung steht.

37. Stanzniet nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (45) für den Unterstützungsstößel (46) und die Stanznietöffnung durch eine Zwischenwand getrennt sind.