DE2532561C2

DE2532561C2 - Vorrichtung zum Verbinden mindestens zweier Werkstücke durch Einschneiden, Durchdrücken und Stauchen

Info

Publication number: DE2532561C2
Application number: DE2532561A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: SCHLEICHER LOUIS C ST CLAIR SHORES MICH US
Current assignee: SCHLEICHER LOUIS C ST CLAIR SHORES MICH US
Priority date: 1974-08-05
Filing date: 1975-07-21
Publication date: 1985-09-12
Also published as: DE2532561A1; US3900937A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden mindestens zweier Werkstücke durch Einschneiden, Durchdrücken und Stauchen mittels eines einzigen Arbeitshubes, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-Patentschrift 3 18 221 bekannt Dort dient als Amboß ein rohrförmiges Element, das von einer ebenfalls rohrförmigen Matrize verschiebbar umgeben ist. Die beiden miteinander zu verbindenden Werkstücke werden auf die obere Fläche der Matrize aufgelegt, und über einen handbetätigten Exzenterhebel wird eine Punze nach unten be- so wegt, so daß sie mit einem an ihrem unteren Ende vorgesehenen spitzen Teil die beiden Werkstücke durchstößt. Bei diesem Durchstoßen wird die Matrize durch eine Druckfeder gehalten. Bei weiterer Abwärtsbewegung trifft die Punze mit einem im Durchschnitt breiteren Teil auf die Werkstücke und bewegt diese nun mit der Matrize gegen die Wirkung der Druckfeder nach unten, so daß die durchstoßenen Lochränder an der ringförmigen oberen Fläche des Ambosses umgebördelt werden. bo

Da die öffnung der Matrize um die Dicke des rohrförmigen Ambosses größer ist als der zum Durchstoßen der Werkstücke dienende Teil der Punze, besteht die Gefahr, daß der nicht abgestützte Rand der zu erzeugenden öffnung einreißt. M

Weiterhin muß das durchstoßene Loch groß sein im Verhältnis zur Dicke der Werkstücke, um genügend Material für den anschließenden Stauchvorgang zur Verfügung zu stellen. Dabei muß das Material der Werkstücke gedehnt und auf sich selbst zurückgebogen werden, was bedeutet, daß nur sehr dünne Werkstücke verarbeitet werden können.

Ferner muß die Kraft der Druckfeder sehr groß sein, um zu gewährleisten, daß auch bei Werkstücken hoher Festigkeit das Durchstoßen in Abstand vom Amboß erfolgt, weil sonst der anschließende Stauchvorgang nicht mehr ordnungsgemäß ausgeführt werden kann. Eine starke Druckfeder bedeutet aber, daß zum Stauchen eine entsprechend hohe Kraft auf den Handhebel ausgeübt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung anzugeben, mit der sich saubere Verbindungen auch von Werkstücken größerer Dicke einwandfrei herstellen lassen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Durch die danach vorgesehene Nockensteuerung der Matrize ist gewährleistet, daß die verschiedenen Teile der Vorrichtung zwangsläufig in die für die einzelnen Arbeitsschritte jeweils vorgeschriebenen relativen Stellungen bewegt werden. Ferner wird dadurch, daß beim Stauchen die Matrize mit dem Amboß bündig abschließt, eine glatte und ausreichen große Arbeitsfläche für den Stauchvorgang zur Verfügung gestellt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 26 555 ist es zwar bekannt, bei einem Stauchvorgang ein Ausstanzstück mit einem Amboß bündig abschließen zu lassen, doch bezieht sich diese Druckschrift auf eine Nietvorrichtung und damit auf eine Vorrichtung, bei der grundsätzlich andere Voraussetzungen bestehen als bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert Darin zeigt

F i g. 1 und 2 zwei Metallbleche, von oben bzw. von unten gesehen, die mittels der hier beschriebenen Vorrichtung verbunden worden sind,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig.4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 3,

F i g. 5 perspektivisch eine Punze, eine Matrize und einen Amboß gemäß Erfindung,

F i g. 6 eine vertikale Schnittansicht der Vorrichtung in voll geöffneter Anfangslage,

Fig.7 eine Schnittansicht ähnlich Fig.6, wobei jedoch die Vorrichtung in einer vorderen Lage des Arbeitshubes gezeigt ist, wenn das Einschneiden der Bleche gerade beendet ist,

F i g. 8 eine horizontale Schnittansicht längs der Linie 8-8 in F i g. 6,

F i g. 9 eine horizontale Schnittansicht längs der Linie 9-9 in F i g. 7,

Fig. 10 eine der Fig.6 ähnliche Ansicht, wobei jedoch die Vorrichtung in einer weiteren Lage des Antriebshubes gezeigt ist, in welcher die Matrize gerade zurückgezogen ist,

F i g. 11 eine der F i g. 6 ähnliche Ansicht, wobei sich die Vorrichtung in ihrer vollständig vorderen Lage des Arbeitshubes befindet, in welcher der eingeschnittene Abschnitt der Verbindung gestaucht ist,

Fig. 12 eine horizontale Schnittansicht längs der Linie 12-12 in Fig. 10,

Fig. 13 eine horizontale Schnituinsicht längs der Li-

nie13-13inFig.il,

Fig. 14 eine Schnittansicht ähnlich derjenigen nach F i g. 6, wobei jedoch die Vorrichtung in ihrer Rückkehr-Stellung des Rückzughubes gezeigt ist, in welcher die Punze von dem gestauchten Abschnitt de? Verbindung zurückgezogen ist,

Fig. 15 eine der Fig.6 ähnliche Ansicht, wobei jedoch Teile entfernt sind und die Vorrichtung in ihrer abschließenden Lage des Rückhubes gezeigt ist, wobei sich die Matrize über dem Amboß befindet und die Punze vollständig in eine Lage zurückgezogen ist, um den nächsten Arbeitshub durchzuführen,

Fig. 16 eine Scfrnittansicht längs der Linie 16-16 in

F ig. η.

Fig. 17 eine SchHiuansicht längs der Linie 17-17 in F ig. 14.

In der Zeichnung sind eine Vorrichtung 20 und eine damit hergestellte Verbindung 21 gezeigt Die Vorrichtu:ig 20 umfaßt ein Gestell 27, das die anderen Teile umgibt oder hält DAs Gestell 27 besteht air» einem großen Metallblock mi» einem Hohlraum 30, einer Kurbelöffnung 28, einem Ffcderraum 29, einer Zugangsöffnung 31 und einer einen Amboß hakenden öffnung 33. In dem Gestell 27 ist eine Kraftquelle 32 angeordnet, die einem Kniehebel 51 eine Hin- und Herbewegung erteilt Diese Kraftquelle 32 hat einen vollständigen Hub, der aus einem Arbeitshub und einem Rückhub besteht In dem Ausführungsbeispiel ist die Kraftquelle 32 ein pneumatischer Zylinder mit einer Kolbenstange, die ein Stangenende 56 aufweist Ein Gelenkstück 54 ist mit dem Stangenende 56 mittels eines Bolzens 55 und mit dem Hebel 51 mittels eines Bolzens 52 verbunden. Der Hebel 51 ist ebenfalls mit einem Punzenhalter 45 mittels eines BoI-zens 50 und mit einem Paar Gliedern 57 mittels eines Bolzens 53 verbunden. Diese Glieder 57 sind mit dem Gestell 27 mittels eines Bolzens 61 verbunden. Starr an den Gliedern 57 ist ein Nockenbetätiger 58 angeordnet, der im Abstand voneinander angeordnete Nockenbetätigungsfinger 59 und 60 aufweist. Zwischen den Gliedem 57 und an dem Bolzen 61 ist ein Nocken 62 angeordnet, der eine Nockenvertiefung 65, in Abstand voneinander angeordnete Nockenschultern 63 und 64, welehe dazwischen eine weitere Nockenvertiefung bilden, und eine Nockenfläche 66 aufweist. In Verbindung mit dem Nocken 62 arbeitet ein Nockenfolgeglied 67, welches mit dem Matrizenhalter 37 mittels eines Bolzens 68 in einer öffnung 40 verbunden ist. Dieser Halter 37 besteht aus einem weiteren Metallblock mit einem Federraum 39, einer Nockenfolgegliedöffnung 40, einer Hebelöffnung 38 und einer weiteren öffnung 41, die darin ausgebildet ist. Dieser Matrizenhalter 37 ist vertikai in dem Raum 30 aufwärts von dem Nocken 62 und abwärts von einer Druckfeder 44 bewegbar. Eine Matrize 69 ist dicht an dem unteren Ende des Matrizenhalters 37 angeordnet und enthält eine Amboßöffnur.g 70. Ein Amboß 42 ist starr an dem Gestell 27 in der öffnung 33 angeordnet. Ein Arbeitsende 43 des Ambosses 42 paßt gleitbar in die öffnung 70 der Matrize 69. Abdeckplatten 34, 35 und 36 dienen dazu, den Matrizenhalter 37 und den Punzenhalter 45 in dem Raum 30 einzufassen. Der mit dem Hebel 51 über den Bolzen 50 verbundene Stempelhalter 45 besteht aus einem anderen Metallblock mit einer öffnung 46 und einer darin ausgebildeten Punzenhalteröffnung 47. Eine Punze 48 ist starr an dem Stempelhalter 45 angeordnet. Die Feder 44 ist in den Federräumen 29 und 39 enthalten und dient dazu, das Nockenfolgeglied 67 in Berührung mit den Nocken 62 zu halten.

In Fig.6 ist die Vorrichtung 29 zu Beginn des Arbeitshubes der Kraftquelle 32 gezeigt, wobei der Nokkenbetätigungsfinger 60 mit der Nockenschulter 63 in Eingriff steht und das Nockenfolgeglied 67 an der Nokkenfläche 66 hält, die ihrerseits die Feder 44 drückt und die Matrize oberhalb des Arbeitsendes 43 des Ambosses und Jas Arbeitsende 49 der Punze oberhalb der Matrize 69 hält, alles innerhalb der Zugangsöffnung 31. Die Werkstücke in der Form von Metallblechen 22 und 23

ίο werden entweder in diese Zugangsöffnung 31 geführt und auf die Matrize 69 in geeigneter Lage unterhalb der Punze 48 angeordnet wo die Verbindung 21 auszubilden ist, oder die Bleche 22 und 23 werden stationär gehalten, und die Vorrichtung 20 wird um diese Bleche 22 und 23 in Stellung gebracht so daß letztere in der Zugangsöffnung 31 angeordnet sind, um die Verbindung 21 an der gewünschten Stelle zu bilden. Während eines ersten Teiles des Arbeitshubes wird das Arbeitsende 49 der Punze 48 zu der Matrize 69 hin bewegt und während eines zweiten Taktes dieses Arbeitshubes durchstößt die Punze 48 die Bleche 22 und 23, wie dies in F i g. 7 gezeigt ist wobei eine Vertiefung 25 in der Verbindung 21 ausgebildet wird. Die Bolzen 50,53 und 61 bilden mit dem Hebel 51 und den Gliedern 57 einen Dreibolzen-Kniegelenkmechanismus, wobei der Bolzen 61 stationär bleibt während der Bolzen 50 sich auf und ab bewegt und der Bolzen 53 sich in und außer Ausrichtung mit den Bolzen 50 und 61 bewegt. Wenn der Bolzen 53 mit den Bolzen 50 und 61 fluchtet ist der Kniegelenk-

jo mechanismus verriegelt und wenn der Bolzen 53 außer Fluchtung mit den Bolzen 50 und 61 ist, ist der Kniegelenkmechanismus entriegelt. Eine solche Bewegung der Punze 48 wird direkt von dem Gelenkmechanismus nach anfänglicher Abwärtsbewegung des Stangenendes 56 durchgeführt. Der Gelenkmechanismus verbindet die Punze 48 so mit der Kraftquelle, daß zum einen die Punze in einer im wesentlichen harmonischen Bewegung bezüglich des Gestells 27 angetrieben wird, und zum anderen, daß die erste und zweite Erhöhung der Kraft während des Einschneidens und Stauchens bei der Ausbildung dieser Verbindung 21 ermöglicht wird.

Das Einschneiden mit der Punze 48 ist vollständig beendet, bevor sich der Bolzen 53 in seine Sperrlage bewegt. Wenn das Durchdrücken durchgeführt wird, bewegt sich der Nockenbetätigungsfinger 59 zu der Nockcnschulter 64 hin und dreht den Nocken 62, so daß während eines dritten Abschnittes des Arbeitshubes der Nocken 62 bewirkt, daß sich das Nockenfolgeglied 67 unter dem Druck der Feder 44 in die Nockenvertiefung

so 65 bewegt, um so die Matrize 69 unter das Arbeitsende 49 der Punze 48 zurückzuziehen, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. Ein Zurückziehen der Matrize 69 unterhalb des Arbeitsendes 49, wie dies in Fig. 10gezeigt ist, vor der nachfolgenden Stauchstufe schafft Raum für das Stauchen des eingeschnittenen Materials auf der Seite der Metallbleche 22 und 23, die derjenigen gegenüberliegt, von welcher die Vertiefung 25 gebildet ist, wie besonders bei 26 in F i g. 4 gezeigt ist. Während einer solchen Bewegung der Matrize 69 verläßt die Schulter

bo 64 den Finger 59 bei Drehen des Nockens 62 durch das Nockenfolgeglied 67. Eine solche Bewegung der Matrize 69 wird indirekt von dem Kniegelenkmechanismus nach weiterer Abwärtsbewegung des Stangenendes 56 und direkt von dem Nockenfolgeglied 67 durchgeführt, welches sich in die Nockenvertiefung 65 bewegt. Während eines vierten und abschließenden Abschnittes des Arbeitshubes wird das Arbeitsende 49 der Punze 48 zu dem Arbeitsende 43 des Ambosses 42 hin bewest und

staucht die eingeschnittenen Teile der Bleche 22 und 23, wie dies in F i g. 11 gezeigt ist. Eine solche Bewegung der Punze 48 wird direkt von dem Kniegelenkinechanismus ausgeführt, der sich nach abschließender Abwärtsbewegung des Stangenendes 56 in die Verriegelungslage bewegt. Die Größe der Kraft aus der Kraftquelle 32 mittels des Gelenkmechanismus hat während dieses Stauchvorgangs ein Maximum. Das Stauchen mitteis der Punze 48 wird durch Beendigung der Bewegung des Bolzens 53 in seine Verriegelungslage am Ende des Arbeitshubes der Kraftquelle 32 beendet. Während dieser Stufe werden die eingeschnittenen Abschnitte der Bleche 22 und 23 vergrößert oder, wie dies bei 26 gezeigt ist, auf eine größere Abmessung als die Vertiefung 25 getrieben, so daß die Verbindung 21 vollständig und dauernd verriegelt ist.

Während eines ersten Abschnittes des Rückhubes der Kraftquelle 32 wird die Punze 48 von dem Amboß 42 weg und aus der Vertiefung 25 bewegt, bevor die Matrize 69 bewegt wird, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist. Während einer solchen Bewegung der Punze 48 bewegt sich der Finger 60 zu der Schulter 63 mit Leerlaufwirkung (weil die Nockenvertiefung zwischen den Nockenschultern 63 und 64 größer als der Abstand zwischen den Fingern 59 und 60 ist), so daß jede Bewegung der Matrize 69 während eines Zurückziehens des Arbeitsendes 49 nach oben aus der Vertiefung 25 und weg von den Blechen 22 und 23 verhindert ist, um zu gewährleisten, daß die gerade gebildete und abschließende geformte Verbindung 21 in keiner Weise verformt oder von der Matrize 69 beschädigt wird. Eine solche Bewegung der Punze 48 wird direkt von dem Gelenkmechanismus ausgeübt, der sich aus seiner Verriegelungslage nach anfänglicher Aufwärtsbewegung des Stangenendes 56 bewegt. Diese Leerlaufwirkung ist mit »71« bezeichnet (siehe Fig.7 und U) und gestattet dem Hebel 51, die Punze 48 anzuheben, bevor der Nockenbetätigungsfinger 60 die Nockenschulter 63 während des Rückhubes berührt. Während eines zweiten und abschließenden Abschnittes des Rückhubes wird die Matrize 69 zurück in ihre Ausgangslage angehoben, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist. Das obere Ende von F i g. 15 (nicht gezeigt) ist identisch mit demjenigen, welches in F i g. 6 gezeigt ist Eine solche Bewegung der Matrize 69 wird indirekt von dem Kniegelenkmechanismus bei abschließender Aufwärtsbewegung des Stangenendes 56 und direkt von dem Nockenfolgeglied 67 ausgeübt, weiches aus der Nockenvertiefung 65 bewegt wird, weil der Nockenfinger 60 auf diese Schultern 63 drückt um das Nockenfolgeglied 67 auf die Nockenfläche 66 zu heben. Während einer solchen Bewegung der Matrize 69 werden die Teile der Vorrichtung 20 zurück in ihre entsprechenden Ausgangslagen mit der Feder 44 bewegt, die in ihren anfänglichen Startzustand gedruckt wird. Die Werkstücke werden entweder aus der Zugangsöffnung 31 fortbewegt, und neue Werkstücke werden an deren Stelle eingesetzt und der oben beschriebene Betrieb wird wiederholt oder die gleichen Werkstücke werden in eine neue Lage bewegt um wiederholt in Abstand voneinander angeordnete Verbindungen zu schaffen (dies wird manchmal als eine mechanische Heftnaht bezeichnet die aus in Abstand voneinander angeordneten Verbindungen besteht), oder die Vorrichtung 20 wird, während die Werkstücke stationär gehalten werden, entweder zu neuen Werkstücken oder bezüglich der gleichen Werkstücke bewegt um diese mechanische Heftnaht zu bilden. Die Vorrichtung 20 ist nicht nur in der vertikalen Lage betreibbar, sondern auch in einer

Überkopflage oder in einer sonstigen Stellung.

Die Vorrichtung wird in einem vollständigen Hub der Kraftquelle 32 betrieben, und während eines solchen Betriebes bewegt sich die Punze 48 bezüglich des Gestells 27 in einer im wesentlichen harmonischen Bewegung während des vollständigen Hubes der Kraftquelle 32 auf Grund der Wirkung des Winkelhebelmechanismus. Der Amboß 42 verbleibt während des gesamten Betriebes bezüglich des Gestells 27 stationär. Während

ίο des ersten Abschnittes des Arbeitshubes bewegt sich die Punze 48 abwärts, um den Amboß 42 zu treffen, und danach wird der Einschneidvorgang während eines zweiten Abschnittes des Arbeitshubes von dem Stempel 48 durchgeführt, welcher die Metallbleche 22 und 23 durchdrückt und die Vertiefung 25 bildet, während die Matrize 69 bezüglich des Ambosses 42 angehoben gehalten wird. Eine erste Kraftvervielfachung der Kraftquelle 32 wird an der Punze 48 durch den Kniegelenkmechanismus während dieses Einschncidens erzielt. Im Anschluß daran wird die Matrize 69 während eines dritten Abschnittes des Arbeilshubes zu dem Arbeitsende 43 des Ambosses 42 abgesenkt, um sich dem Ausbreiten des Arbeitsstückes anzupassen, welches während des nachfolgenden Stauchvorganges eintritt. Während des vierten und abschließenden Abschnittes des Arbeitshubes werden die durchgedrückten Teile der Metallbleche 22 und 23 durch Bewegung der Punze 48 in ihre maximale Schließlage bezüglich des Ambosses 42 gestaucht. Eine Kraftvervielfachung der Kraftquelle 32 durch den Gelenkmechanismus an der Punze 48 ist auf einem Maximum, und diese Ausweitung 26 der eingeschnittenen Abschnitte tritt in dieser Stauchstufe ein. Der Rückhub der Kraftquelle 32 beginnt bei Beendigung der Stauchstufe, und während des ersten Abschnittes dieses Rückhubes bleibt die Matrize 69 bezüglich des Arbeitsendes 43 stationär, um eine Bewegung der Punze 48 aus der Vertiefung 25 und über die Werkstücke vor einer Bewegung der Matrize 69 zu gewährleisten. Während des zweiten und abschließenden Teiles des Rückhubes wird die Matrize 69 über das Arbeitsende 43 angehoben, und die Punze 48 wird weiter über die Werkstücke angehoben, so daß die Matrize 69 und die Punze 48 ihre entsprechenden anfänglichen Startlagen einnehmen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verbinden mindestens zweier bleibend verformbarer Werkstücke, von denen mindesiens eines plattenförmig ist, durch Einschneiden der Werkstücke. Durchdrücken und Stauchen des geschnittenen Bereichs mittels eines einzigen Arbeitshubes, mit einer Punze, einer Matrize und einem Amboß, wobei in einem ersten Abschnitt des Arbeitshubes zum Schneiden und Durchdrücken Punze und Matrize gegeneinander bewegbar sind und in einem zweiten Abschnitt des Arbeitshubes zum Stauchen Punze und Amboß sowie Matrize und Amboß jeweils zunächst gegeneinander bewegbar und dann stationär sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Matrize (69) mittels eines durch den Arbeitshub gedrehten Nokkens (62) steuerbar ist und daC die Matrize (69) durch den Nocken (62) von einer ersten relativ zum Amboß (42) stationären Stellung, in der das Schneiden und Durchdrücken erfolgt, in eine zweite relativ zum Amboß (42) stationäre Stellung verschiebbar ist, in der die Matrize (69) mit dem Amboß (42) bündig abschließt und das Stauchen erfolgt. 2s

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (42) bezüglich eines Werkzeuggestells (27) stationär ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung der Matrize (69) in ihre mit dem Amboß (42) bündige Stellung schneller erfolgt als die Relativbewegung zwischen Punze (48) und Amboß (42) im zweiten Abschnitt des Arbeitshubes.

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