DE3835566A1 - Verfahren und vorrichtung zum befestigen eines hohlkoerpers an einem blech od. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines mit einem Stanz- und/oder Nietteil (Mantel) versehenen Hohl­ körpers, insbesondere einer Mutter an einem Blech, einer Tafel od.dgl., sowie eine Vorrichtung zum Durchführen die­ ses Verfahrens.

Zum Hintergrund der vorliegenden Erfindung sei auf die deut­ schen Patente 30 03 908, 34 46 978 und 34 47 006 verwiesen, die sich mit Befestigungsvorrichtungen und Verfahren für Verbindungselemente, insbesondere Hohlkörper wie Muttern, an einem Blech befassen, wobei das Blech gestanzt und der Hohlkörper in einem kontinuierlichen Arbeitsgang am Blech befestigt wird.

Zum Stand der Technik gehören auch selbststanzende Hohlkör­ per, einschließlich Muttern, die ebenfalls gleichzeitig vernietet werden, um die Mutter in der gestanzten Tafel- bzw. Blechöffnung zu halten, wozu auf die US-Patente 32 99 500 und 33 14 138 verwiesen wird. Schließlich sind beispielsweise in den US-Patenten 39 38 239 und 40 18 257 selbstnietende Muttern beschrieben, die jedoch in einem zweistufigen Verfahren an der Tafel angebracht werden, da das Blech vorgestanzt bzw. vorgelocht werden muß. Die dazu notwendigen Verfahren erfordern sehr genaues Zentrieren der Muttern relativ zur vorgestanzten Öffnung, was beispiels­ weise mit einem federbelasteten Stift geschieht, auf dem die Mutter vor ihrem Anbringen zentriert wird.

Sämtliche bekannten Verfahren und Vorrichtungen besitzen unter anderem den Nachteil, daß es im Zusammenhang mit dem Ausstanzen und Entfernen der Butzen zu erheblichen Störun­ gen im Ablauf kommen kann, da gelegentlich nicht völlig gleichmäßig gestanzte Butzen auftreten, die, insbesondere sofern sie als Butzenreste oder Butzenteile auftreten, vor­ zugsweise im Matrizenbereich zu Störungen führen, ganz da­ von abgesehen, daß auch normal ausgestanzte Butzen zu Ver­ klemmungen Anlaß geben können. Darüber hinaus ist es bei den bekannten Verfahren häufig nicht ohne zusätzliche Maß­ nahmen möglich, den Hohlkörper mit seiner Stirnfläche fluch­ tend mit dem Tafelmaterial anzubringen. Auch das Ausrichten der Hohlkörper vor ihrem Anbringen ist häufig nicht zuver­ lässig möglich. Die erwähnten Störungen führen insbesondere bei Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art in der Massenproduktion zu außerordentlich kostspieligen Reparaturen und Ausfällen durch zeitaufwendige Unterbrechun­ gen. Da diesen Maschinen meist eine Förderbandfertigung größten Umfangs, wie beispielsweise Automobil-Fertigungsbän­ der, nachgeordnet sind, potenzieren sich die Folgen derarti­ ger Störungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die erwähn­ ten Nachteile zu beseitigen und insbesondere in einem einzi­ gen kontinuierlichen Arbeitsgang einen Butzen sauber und problemlos aus der Matrize herauszubekommen, wobei vorzugs­ weise bei gleichzeitig gesteigerter Knickfestigkeit im Be­ darfsfall ohne Schwierigkeiten ein fluchtendes Anbringen der Mutter zu erreichen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem überraschend ein­ fachen Gedanken, den Butzen frei vom Tafelmaterial zu tren­ nen, d.h. im Stanzbereich keine Unterstützung des Tafelmate­ rials vorzusehen, vielmehr dieses außer der Auflage auf dem Matrizenrand dem Stanzwerkzeug direkt und in dessen Schneid­ bereich keine Gegenkraft entgegenzusetzen, bis zu einem Punkt, an dem der Stanzvorgang bereits beendet, d.h. der Butzen vom Tafelmaterial getrennt ist. Konkret wird für die Lösung der Aufgabe als Verfahren vorgeschlagen, daß aus einem nicht abgestützten Tafelbereich ein Butzen ausge­ stanzt und - gegebenenfalls unter Erweiterung der dadurch gebildeten Tafelöffnung - bei gleichzeitiger Verformung der Randbereiche der Tafelöffnung bis zu einem rohrförmigen Kragen das Eintreiben des Mutternmantels erfolgt, der schließlich endseitig in einen U- oder hakenförmigen, umlau­ fenden Kanal verformt wird, in den der Rand der Öffnung unter Verhakung gedrückt wird.

Eine Matrize, die sich besonders zur Durchführung des Ver­ fahrens eignet, ist mindestens zweistückig koaxial ausgebil­ det, wobei die Einzelteile relativ beweglich zueinander unter Vorspannung gehalten sind.

Mit den Maßnahmen nach der Erfindung wird somit ein kontinu­ ierliches, zeitsparendes Verfahren geschaffen, das den Stanzvorgang praktisch sich selbst kontrollierend und damit auch möglichst klemmgefahrfrei durchführen läßt, ohne daß dabei unkontrollierte Bewegungen oder Verformungen statt­ finden. Insbesondere werden durch das ununterstützte Stan­ zen die gelegentlich aufgetretenen nicht kreisförmigen, ins­ besondere halbkreisförmigen, in der Matrize hängenbleiben­ den Butzen vermieden. Die freie, d.h. nicht unterstützte Tafelverformung hat den weiteren Vorteil, daß sich in dem dadurch gebildeten Kegel noch vor dem Stanzen die einzelnen Teile, insbesondere die Mutter, relativ zur späteren Tafel­ öffnung äußerst genau selbsttätig ausrichten. Bei Ausstan­ zen eines relativ kleinen Butzens ist das fluchtende Anbrin­ gen einer Mutter ohne Zusatz-Richtarbeiten in einem Zuge möglich. Schließlich trägt der im Endzustand zu einem Kra­ gen verformte Kegelbereich zu einer Erhöhung sowohl der Knickfestigkeit als auch des Widerstandes gegen ein Heraus­ ziehen der Mutter bei. Diese Vorteile machen sich besonders günstig in der Massenproduktion im Zusammenhang mit Blech­ verformungen, wie beispielsweise der Automobilindustrie, bemerkbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben. Daraus ergeben sich im Zusammen­ hang mit der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung weitere Vorteile, wobei der erfindungsgemäße Vorschlag für eine Matrize zusätzlich das beim Stand der Technik bestehende Problem löst, die außerordentlich teuren Matrizen bzw. Ma­ trizenteile relativ häufig ersetzen zu müssen, ganz davon abgesehen, daß zusätzlich zu dem Matrizenpreis, wie vorste­ hend bereits erwähnt, die Ausfallzeiten ökonomisch ins Ge­ wicht fallen. Mit der Erfindung wird eine zweiteilige Ma­ trize vorgeschlagen, bei der der teuerste Teil wesentlich weniger ersetzt werden muß als der wesentlich billigere Teil, nämlich der Teleskop-Einsatz, der das Hauptverschleiß­ teil bzw. die Hauptverschleißflächen der Matrize darstellt, da an seiner Außenwandung der Großteil der Verformungsvor­ gänge reibungs- und druckmäßig abgewickelt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an­ hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung in zum Anbringen eines Hohlkörpers, insbesondere einer Mutter, eingenommener Stellung;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung derselben Vorrichtung während des Anbringens;

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung, teilweise geschnit­ ten, einer im unteren Teil der Fig. 1 darge­ stellten Matrizeneinheit;

Fig. 4 einen Ausschnitt, teilweise geschnitten, aus Fig. 2 (unterer Teil);

Fig. 5 eine Vergrößerung eines Teils der Fig. 4;

Fig. 6 bis 13 die Schrittfolgen des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens, in Seitenansicht teilweise geschnitten, wobei mittels der in den Fig. 1 und 2 dargestell­ ten Vorrichtung eine mit Innengewinde versehene Mutter an einer Tafel befestigt wird; und

Fig. 14 die nach Durchlauf der Verfahrensstufen gemäß den Fig. 6 bis 13 an der Tafel befestigte Mutter, in teilweise geschnittener Seitenansicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anbringen eines Hohlkör­ pers sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich besonders, selbstverständlich nicht ausschließlich, für das Arbeiten mit Stanz- oder Gesenkpressen, wie sie in der blechverarbeitenden Industrie, beispielsweise im Automobil­ bau oder im Werkzeugbau verwendet werden. Wenn hier von "Hohlkörpern" oder "Muttern" gesprochen wird, so sind damit sämtliche gleichartigen Elemente, insbesondere Verbindungs­ elemente gemeint, die eine durchgehende Bohrung mit oder ohne Gewinde aufweisen, die vorzugsweise koaxial zur Öff­ nung eines einstückig mit dem Verbindungselement bzw. des­ sen Kopf verbundenen Stanz- und/oder Nietteils verläuft; dieser Ausdruck umfaßt somit unter anderem auch selbstnie­ tende Muttern, Nieten, Lager, Wellenlager u.dgl.. Der Ein­ fachheit halber wird nachfolgend im wesentlichen nur noch von "Muttern" gesprochen und werden insbesondere die Aus­ führungsformen anhand einer mit Innengewinde versehenen Mutter erläutert.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind besonders auch geeignet für Massenproduk­ tion, bei der eine Mutter oder eine Vielzahl von Muttern mit jedem Hub der Presse in kontinuierlicher Weise an einem Blech oder einer Platte angebracht werden. Wie bereits ausgeführt, haben sich beim Anbringen von Muttern nach den in den eingangs erwähnten Druckschriften erläuterten Ver­ fahren bei der Massenproduktion Probleme ergeben. Diese Probleme resultieren insbesondere aus der Anforderung nach engen Toleranzen und sehr genauer Ausrichtung des rohrför­ migen Mantels der Mutter zur Matrize, die als Gegenwerkzeug auch beim Stanzen eines Lochs in die Tafel mitwirkt. Bei der Massenproduktion bzw. Serienherstellung, in der enge Toleranzen schwierig einzuhalten sind, ergeben sich zu­ weilen halbkreisförmige Butzen zusätzlich bzw. anstelle der gewünschten kreisförmigen Butzen, wodurch die Befestigungs­ vorrichtung, nachfolgend durchweg als "Stanzkopf" oder "Stanz- und Nietkopf" bezeichnet, blockiert oder be­ schädigt oder gar zerstört wird. Darüber hinaus war bisher kein wirtschaftliches Verfahren zum Entfernen des Butzens bekannt bzw. möglich.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung ist es insbesondere, gleichwohl nicht ausschließlich, möglich, die Mutter in einem Blech bzw. einer Tafel bündig anzubringen, wobei der Mutternkörper bzw. -kopf in die Tafel bzw. das Blech bündig mit dem um­ gebenden Tafel- bzw. Blechmaterial getrieben wird. Wenn das Befestigungselement eine Mutter mit Innengewinde ist, kann diese dann dazu benutzt werden, das betreffende Blech an einem passenden Blech bzw. einer passenden Tafel oder der­ gleichen Bauelement zu befestigen, wodurch das sonst er­ forderliche Prägen oder Treiben entfällt. Die Muttern- und Blech- bzw. Tafel-Verbindung ist besonders widerstandsfähig gegen schräge oder senkrechte Scherkräfte bei einem Blech- oder Tafelverbund sowie auch gegenüber Zug- oder Druck­ kräften, und zwar sowohl in als auch entgegen der Richtung des Einbringens; dies liegt insbesondere an der Stärke bzw. dem Widerstand, der sich durch die während des erfindungsge­ mäßen Verfahrens rohr- oder napfförmig, kragenartig verform­ ten Blech- bzw. Tafelbereiche um die Mutter herum ergibt in Kombination mit dem U- oder hakenförmigen, aus dem rohr­ förmigen Mantel der Mutter geformten Kanal.

Obwohl die Mutter an verschiedensten Platten oder Blechen angebracht werden kann, ist das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung besonders ge­ eignet zum Anbringen von Muttern u.dgl. an zu verformenden Metalltafeln, wie sie in der Automobil- und Werkzeugin­ dustrie insbesondere für Konstruktionselemente verwendet werden. Beispielsweise kann die Mutter an relativ dünnen Blechen mit einer Dicke von ungefähr 0,5 mm ebenso wie an relativ dicken Blechen mit einer Dicke von ungefähr 2,5 mm und mehr angebracht werden. Die Abmessungen der Mutter hängen natürlich von dem gewünschten Gewindedurchmesser, der Dicke des Blechs und der besonderen Anwendung ab. Eine Mutter, wie beispielsweise eine selbstnietende Mutter, kann aus mittleren Kohlenstoffstählen hergestellt werden und an einer vielfältigen Art von Metallblechen, einschließlich solcher aus niedrig- und mittellegierten Kohlenstoffstählen angebracht werden. In diesem Zusammenhang wird auch auf die eingangs zitierten Druckschriften Bezug genommen, in denen weitere Einzelheiten hinsichtlich verschiedener Anbring­ möglichkeiten und -vorrichtungen offenbart werden, die mit der Erfindung weiterentwickelt wurden, insbesondere für bestimmte, nachfolgend angegebene Anwendungen.

In den Fig. 1 und 2 wird ein Ausführungsbeispiel einer Be­ festigungsvorrichtung dargestellt, die aus einem Stanzkopf 20 und einer Matrizeneinheit 22 (in der Fachsprache "Zsb- Matrize" genannt) besteht. Der Stanzkopf 20 kann an einer oberen Werkzeugplatte 24 einer Stanz- oder Gesenkpresse und die Matrizeneinheit 22 an einer unteren Werkzeugplatte 26 befestigt sein. Selbstverständlich sind in diesem Zusammen­ hang "obere" und "untere" relative Ausdrücke, mit denen für den vorliegenden Fall unterstellt wird, daß die Muttern während eines nach unten gerichteten Hubes der Presse an­ gebracht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch keinesfalls auf ein System beschränkt, bei dem die selbst­ befestigenden Elemente in einem nach unten gerichteten Arbeitsgang angebracht werden. Die Matrizeneinheit kann beispielsweise an der oberen Werkzeugplatte und der Stanz­ kopf an der unteren Werkzeugplatte befestigt werden, um die selbstbefestigenden Elemente in einem von unten nach oben gerichteten Arbeitsgang anzubringen. Das dargestellte Aus­ führungsbeispiel der Befestigungsvorrichtung ist insbeson­ dere zum Anbringen selbstnietender Muttern mit Pressen geeignet, wie sie in der Automobil- und Werkzeugindustrie zum Herstellen von in bestimmter Weise geformten Platten oder Blechen verwendet werden, jedoch keineswegs auf solche Verwendung beschränkt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stanzkopf 20 mit nicht dargestellten Schrauben oder Bolzen an der oberen Werkzeugplatte 24 befestigt und eine gehärtete Kopfplatte 28 als tragendes Element vorgesehen. Der Stanzkopf ist an der Kopfplatte 28 mit mehreren Schrauben 30 befestigt; Paßstifte 32 können benutzt werden, um den Stanzkopf und die Kopfplatte an der oberen Werkzeugplatte genau auszu­ richten. Zur Kopfbaueinheit gehören als konstruktive Ele­ mente weiterhin das Führungsgehäuse 34, das mittels Schrauben 30 an der Kopfplatte befestigt ist, die Stößel­ kopfhalterung 36 und die Stößelkopfstirnplatte 38 mit einer Öffnung 39 als Durchgang für die anzubringenden Muttern. Die Stößelkopfstirnplatte 38 kann an der Stößelkopfhalte­ rung 36 durch nicht dargestellte Schrauben oder andere ge­ eignete Mittel befestigt werden.

Wie sich aus einem Vergleich der Fig. 1 und 2 ergibt, bewe­ gen sich die Stößelkopfhalterung 36 und die Stößelkopfstirn­ platte 38 relativ zum Führungsgehäuse 34 während des Be­ triebs der Befestigungsvorrichtung. Diese Relativbewegung wird durch eine zylindrische Führungssäule 40 gelenkt, die eine außermittige Bohrung 42 besitzt. Die Führungssäule 40 ist mittels einer Hauptschraube 44 an der Stößelkopf­ halterung 36 befestigt, während eine Schraubenfeder 46 von der Bohrung 42 aufgenommen wird. Der obere Teil der Schrau­ benfeder 46 ragt durch eine Durchgangsbohrung 48 in der Kopfplatte 28 sowie eine abgesetzte Sackbohrung 50 in der oberen Werkzeugplatte 24 und wird mit Ihrem oberen Ende von einer Führungsbohrung 52 in der oberen Werkzeugplatte auf­ genommen. Die starke Schraubenfeder 46 drückt somit die Stößelkopfhalterung 36 vom Führungsgehäuse 34 weg in die in Fig. 1 gezeigte "geöffnete" Position. Die Stößelkopfhal­ terung 36 wird am Führungsgehäuse 34 mittels eines Halte­ stifts 54 gehalten, der in einer Bohrung 56 des Führungs­ gehäuses 34 liegt und nach innen ragt, so daß er in "Öffnungs"-Position an einer Langlochschulter 58 der Füh­ rungssäule 40 anzuliegen kommt. Das nach innen ragende Ende des Haltestifts 54 wird von einem in der Außenfläche der Führungssäule 40 vorgesehenen Langloch 60 aufgenommen, so daß die Relativbewegung der einzelnen Teile dieser Einheit geführt und begrenzt werden. Eine Sicherungsfeder 62, die am Führungsgehäuse 34 mittels einer Schraube 64 befestigt ist, verhindert ein unbeabsichtigtes Entfernen oder Lösen des Gehäuse-Haltestifts 54. Eine Schraube 66 zusammen mit einer ausrichtenden Paßbüchse 66 a sorgen für genaue Aus­ richtung der Führungssäule auf der Stößelkopfhalterung.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gehört zur Stößel­ kopfhalterung 36 eine Führungsbüchse 68, beispielsweise aus Bronze, die von einer Bohrung 70 im Führungsgehäuse auf­ genommen werden kann, wobei ein Anschlagring 72 die Buchse 68 hält und die Aufwärtsbewegung der Stößelkopfhalterung 36 begrenzt.

Zu den Betriebselementen des Stanzkopfes 20 gehören ein Stempel 74 und ein Stößel 76. Der Stempel 74 besitzt ein oberes Teil 77, das mittels einer Schraube 78 an der Kopf­ platte 28 befestigt ist. Der Stempel 74 ist somit relativ zum Führungsgehäuse 34 fixiert. Der Stempel 74 besitzt au­ ßerdem ein unteres Teil 80, das mit dem oberen Teil durch einen Gewindeansatz 82 des oberen Teils 77 verbunden ist. Wie nachstehend im einzelnen noch beschrieben werden wird, besitzt der Stempel 74 an seinem freien Ende einen Schneid­ ansatz 86.

Der Stößel 76 kann ebenfalls aus zwei Teilen gebildet wer­ den, nämlich einem oberen Teil 88 mit einem Kolben 90 und einem unteren Teil 92 mit einer aktiven Druckfläche 94 am freien Ende. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird das obere Teil 88 des Stößels 76 mit dem unteren Teil 92 über eine herkömmliche Schraubverbindung verbunden. Wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergibt, ist der Schneidansatz 86 des Stempels 74 Verschleiß ausgesetzt und muß daher regelmäßig ersetzt werden. Dies kann in einfacher Weise bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch ge­ schehen, daß zunächst das untere Teil 92 des Stößels 76 durch Abschrauben entfernt wird, so daß das untere Teil 80 des Stempels 74 zugänglich wird. Das untere Teil 80 des Stempels kann dann ebenfalls durch Abschrauben vom oberen Teil 77 entfernt und ersetzt werden.

Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, besitzt der Stößel 76 eine axiale Formbohrung 98 und ist teleskopisch auf dem Stempel 74 geführt. Außerdem ist der Kolben 90 des Stößels 76 frei, um sich in einer Zylinderbohrung 97 im Führungsge­ häuse 34 hin und her zu bewegen. Somit kann - wie nachfol­ gend noch im einzelnen beschrieben werden wird - der Stößel 76 relativ zum Führungsgehäuse 34 bewegt werden, wenn die Stößelkopfhalterung 36 relativ zum Führungsgehäuse 34 "ge­ schlossen" wird, wie dies die gestrichelte Darstellung ge­ mäß 90 A in Fig. 1 zeigt. Bei oberer Anlage des Kolbens 90 ragt der Schneidansatz 86 nach unten so weit vor, daß er ein anzubringendes Befestigungselement zur Matrizeneinheit 22 hin zumindest geringfügig überragt. Ein pneumatisches Fitting 100 ist an der Kopfplatte 28 befestigt und steht über eine Verbindungsbohrung 102 mit der Zylinderbohrung 97 in Verbindung. Das Fitting 100 ist an einer werkseitigen Druckluftleitung 104 angeschlossen, so daß in der Bohrung 97 ein gewünschter Druck gleichbleibend aufrechterhalten wird. Sobald der Kolben 90 über einen verdickten Führungs­ ansatz 106 des Stempels 74 sich hinaus bewegt, wird Luft durch die koaxiale Bohrung 98 im Stößel 76 in eine Quer­ bohrung 108 am unteren Ende des Stempels 74 geleitet, so daß periodisch Luft durch eine koaxiale Bohrung 110 durch den Schneidansatz 86 des Stempels strömt, um einen aus dem Blech bzw. der Tafel gestanzten Butzen zu entfernen, wie nachfolgend noch beschrieben werden wird. Äußere und innere O-Ring-Dichtungen 112 bzw. 114 sind am Kolben 90 vorgesehen.

Wie erwähnt, eignet sich der Stanzkopf 20 besonders gut zum Anbringen selbststanzender und/oder -nietender Verbindungs­ elemente 116, die durch eine Zuführung 118 in die Stö­ ßelkopfhalterung 36 gelangen. Die Verbindungselemente 116 werden durch einen Zuführschlauch in die Zuführung 118 ge­ fördert. Der Schlauch 120 ist an der Stößelkopfhalterung 36 und der Stößelkopfstirnplatte 38 in der in den eingangs erwähnten Schriften beschriebenen Weise mittels einer Schlauchhalteplatte 122 befestigt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gehört zum Stanzkopf 20 weiterhin ein konventioneller Näherungsschalter 124, der über eine Halteplatte 126 am Stanzkopf befestigt und mittels eines Kontaktkabels 128 mit der Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden ist. Der Sensor 124 überwacht, ob sich ein selbststanzendes und/oder -nietendes Verbindungselement 116 in der für sein Anbringen erforder­ lichen Position gemäß Fig. 1 befindet. Sofern das Ver­ bindungselement nicht in der Bereitstellung ist, führt die Presse keinen Hub durch, um "Doppelschläge" zu vermeiden.

Die Fig. 1, 3 und 5 zeigen am besten die Matrizeneinheit 22. Zur Matrizeneinheit gehören ein Matrizenmantel 130 mit einer becherförmigen Ausnehmung 132 und ein zentrischer Matrizeneinsatz 134. Der Matrizeneinsatz 134 wird von einer zentrischen oder axialen Stufenbohrung 136 im Matrizen­ mantel 130 aufgenommen; der Matrizeneinsatz 134 und die Bohrung 136 besitzen aufeinander abgestimmte, konische Oberflächen 138, 139 (s.Fig. 3), die die Aufwärtsbewegung des Matrizeneinsatzes begrenzen. Der Matrizeneinsatz steht unter nach oben gerichteter Vorspannung durch Spiralfedern 140, von denen jede mit einem Pilzstift 142 nachgiebig gegen eine radiale Schulter 144 des Matrizeneinsatzes 134 drückt. Die Schulter 144 begrenzt auch die nach unten gerichtete Bewegung des Matrizeneinsatzes. Wenn der Ma­ trizeneinsatz während des Anbringens eines Verbindungsele­ ments nach unten gedrückt wird, trifft die Schulter 144 auf einen Ring 146, der mittels Schrauben 148 am Matrizenmantel 130 befestigt ist. Der Matrizenmantel 130 seinerseits ist in einer Ausnehmung 150 einer Matrizenhalterung 149 mittels eines Sicherungseinsatzes 152 und einer Schraube 154 sicher befestigt. Die Matrizenhalterung ist mittels nicht darge­ stellter Schrauben an der unteren Werkzeugplatte 26 be­ festigt. Wie nachstehend noch näher erläutert werden wird, besitzt der Matrizeneinsatz 134 eine axiale Freibohrung 156, die die Butzen aufnimmt, während die untere Werkzeug­ platte mit einer koaxial ausgerichteten Freibohrung 158 versehen ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die untere Werkzeugplatte einen Stufenring 160 mit einer koaxial zu den Bohrungen 156 und 158 ausgerichteten Bohrung 162 auf.

Nachfolgend wird auf die Fig. 3 bis 5 Bezug genommen, die Einzelheiten des bevorzugten Ausführungsbeispiels der er­ findungsgemäßen Matrizeneinheit zeigen. Die Muttern 116 bestehen aus einem Mutternkopf 164 mit einer Stirnfläche 168, auf die die flache, aktive Druckfläche 94 des Stößels 76 einwirkt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Druckfläche 94 des Stößels auch in anderer Weise geformt sein kann, um mit der Stirnfläche 168 eines anzubringenden Verbindungs­ elements zusammenzuwirken. Der Mutternkopf 164 weist eine axiale Bohrung 170 auf, die im dargestellten Ausführungs­ beispiel mit Innengewinde versehen ist, so daß das darge­ stellte Verbindungselement als Mutter-Befestigungselement dient, wenn es an einem Blech oder einer Tafel angebracht wird. Die Mutter weist außerdem einen ringförmigen Nietab­ schnitt bzw. rohrförmigen Mantel 172 auf, der vorzugsweise einstückig mit dem Mutternkopf verbunden und koaxial zur Bohrung 170 ausgerichtet ist. Das freie Ende des Mantels 172 besitzt vorzugsweise eine gebogene, nach außen weisende Stoß- und Ziehkante 174 (am besten in Fig. 5 zu sehen) sowie eine konisch angefaste Fläche 176, die die Stoß- und Zieh­ kante 174 mit der Innenwandung 178 des Mantels 172 ver­ bindet. Der Durchmesser der Außenwandung 180 des Mantels ist vorzugsweise geringer als der Durchmesser der Außen­ wandung 182 des Mutternkopfes 164, so daß eine gerundete Prägekante 184 am Mutternkopf gebildet wird, die in der nachfolgend beschriebenen Weise in das Blech bzw. die Tafel getrieben wird.

Wie am besten aus Fig. 5 hervorgeht, ist der Schneidansatz 86 des unteren Teils 80 des Stempels 74 vorzugsweise zylin­ drisch ausgebildet mit einer flachen Stempelschneidfläche 186. Der zylindrische Schneidansatz 86 ist einstückig mit dem unteren Teil 80 des Stempels 74 über eine glatte, kon­ vex gebogene Ziehkante 188 verbunden. Die obere Oberfläche des Matrizeneinsatzes 134 weist eine konkav gebogene Roll­ fläche 190 auf, die mit Abstand vom freien Ende angeordnet ist. Das freie Ende des Matrizeneinsatzes besitzt eine nach unten sich konisch erweiternde äußere Gleitfläche 192, eine abgerundete Endkante 194 und eine zur Freibohrung 156 hin sich verengende Anfasung 196.

Der Matrizenmantel 130 besitzt eine Matrizenauflage 200, die die becherförmige Ausnehmung 132 umgibt. Die äußere Wand der Matrizenausnehmung besitzt eine konische Form­ schräge 202, die über einen Biegeradius 204 in die Matri­ zenauflage 200 übergeht. Beim dargestellten Ausführungs­ beispiel ist die den unteren Bereich der Außenfläche der Matrizenausnehmung 132 bildende Rollfläche 206 des Ma­ trizenmantels konkav und umfaßt einen im wesentlichen koni­ schen oberen Teil 208 und einen im Querschnitt halbkreis­ förmigen unteren Teil 210, der mit der konkaven Rollfläche 190 des Matrizeneinsatzes während radialer Verformung des Mantels oder Nietabschnitts 172 des selbstnietenden Verbin­ dungselements 116 zusammenpaßt und zusammenwirkt, was im einzelnen weiter unten noch beschrieben werden wird.

Weitere Einzelheiten des dargestellten Ausführungsbeispiels der Matrizeneinheit sind in Fig. 3 dargestellt. Danach besitzt der Matrizeneinsatz 134 ein rohrförmiges Endstück 212, das passend von einer zylindrischen Führungsbohrung 214 der Fußplatte 146 aufgenommen wird (s.a. Fig. 1). Der Matrizeneinsatz besitzt außerdem eine äußere zylindrische Paßfläche 216, die ihrerseits passend von dem oberen Teil der axialen Stufenbohrung 136 aufgenommen wird, sowie eine untere zylindrische Schultermantelfläche 218, die wiederum vom unteren zylindrischen Teil der Matrizenbohrung aufge­ nommen wird. Jeder Pilzstift 142 besitzt einen Kopf 220, der gegen die Schulter 144 des Matrizeneinsatzes gedrückt wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Pilz­ stifte 142 vorgesehen, die von zylindrischen Führungsnuten 222 aufgenommen werden, während drei Schrauben 148 durch Schraubenbohrungen 224 der Fußplatte 146 ragen und in Ge­ windebohrungen 226 des Matrizenmantels 130 eingeschraubt werden. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Außenwandung 182 des Kop­ fes der beispielsweise dargestellten Mutter hexagonal, wo­ durch verhindert wird, daß sich die Mutter nach erfolgter Befestigung am Tafelmaterial drehen läßt. Die umlaufende Formschräge 202 der Ausnehmung 132 des Matrizenmantels 130 kann ebenfalls ungleichmäßig bzw. abweichend vom Kreisbogen geformt sein, wodurch ebenfalls ein Drehen der Mutter im Blech vermieden wird. So kann die Formschräge 202 bei­ spielsweise hexagonal sein und in eine umlaufende Stütz­ schulter 227, wie in Fig. 5 gezeigt, übergehen.

Nachdem zuvor die Einzelheiten der Befestigungsvorrichtung sowie der Matrizeneinheit und der Muttern beschrieben wur­ den, folgt nunmehr die Beschreibung der Betriebsweise der Vorrichtung und des Verfahrens zum Anbringen selbstnieten­ der Verbindungselemente gemäß der Erfindung. Zunächst wird eine Mutter 116 gegenüber einer Tafel 250 derart ausgerich­ tet, daß das freie Ende des rohrförmigen Mantels 172 auf die Tafel weist und der Mantel koaxial zum Matrizeneinsatz 134 der Matrizeneinheit bereit zum Anbringen an der Tafel ausgerichtet ist, wie dies in Fig. 1 dargestellt wird. Die Druckfläche 94 des Stößels 76 ist dabei koaxial zur Stirn­ fläche der Mutter ausgerichtet, ebenso wie der Stempel 74 zur Gewindebohrung 170. Mit der hier beschriebenen Vor­ richtung, bei der der Stanzkopf an der oberen Werkzeug­ platte 24 und die Matrizeneinheit 22 an der unteren, zwei­ ten Werkzeugplatte befestigt ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren einfach durch relatives Schließen der Presse bewerkstelligt. Während die Presse geschlossen wird, drückt die Stößelkopfstirnplatte auf die Tafel 250, die damit auf der Matrizenauflage 200 gemäß Fig. 2 fixiert wird. Das weitere Schließen der Presse führt zu einer Relativbewegung des Führungsgehäuses 34 des Stanzkopfes 20 gegen die Matrizeneinheit, wodurch die Stößelkopfhalterung 36 gegen das Führungsgehäuse 34 bewegt wird und damit ein "Schließen" des Stanzkopfes 20 erfolgt. Da der Stempel 74 relativ zum Führungsgehäuse 34 fixiert ist, wird er te­ leskopisch durch die Bohrung 170 und den Mantel 172 der Mutter bewegt und gelangt in Berührung mit der Tafel 250, wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Die Druck­ fläche 94 des Stößels 76 kommt in Anlage mit der Stirn­ fläche 168 des Mutternkopfes 164 und drückt die Mutter nach unten auf die Tafel. Der Stößel 76 ist jedoch relativ gegen­ über dem Führungsgehäuse 34 bewegbar. Sobald der Stanzkopf 20 "geschlossen" wird, wird der Kolben 90 des Stößels 76 nach oben in die Bohrung 97 gedrückt gegen den pneumati­ schen Druck in der Verbindungsbohrung 102 und der Zylinder­ bohrung 97. Die Stoß- und Ziehkante 174 des Mantels 172 der Mutter wird daher gegen die Tafel mit vorherbestimmbarer Kraft aufgrund des in der Bohrung 97 herrschenden pneuma­ tischen Drucks gepreßt. Die weitere Bewegung des Stanz­ kopfes 20 auf die Matrizeneinheit 22 zu drückt den Schneid­ ansatz 86 des Stempels gegen den nicht unterstützten Teil 252 der Tafel, der über der becherförmigen Matrizenaus­ nehmung 132 liegt. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird die Tafel im übrigen zwischen der Stößelkopfstirnplatte und der Matrizenauflage stützend eingeklemmt, während der Tafelbe­ reich 252 oberhalb der Matrizenausnehmung 132 nicht unter­ stützt ist, weil der Matrizeneinsatz 134 teleskopisch nach unten in die Matrizenausnehmung gegen die relativ geringe Kraft der Spiralfedern 140 bewegt werden kann. Wenn der Stempel sich nach unten gegen die Tafel bewegt, wird der Tafelbereich 252 zunächst in die Matrizenausnehmung 132 gedrückt und bildet eine nicht unterstützte, im wesent­ lichen kegelförmige Vertiefung, die in die Matrizenaus­ nehmung ragt, wie dies in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellt ist. Die relativ scharfe Kante 228 des Schneidansatzes 86 des Stempels 74 stanzt dann einen vorzugsweise kreisförmi­ gen Butzen 230 aus dem Zentrum des kegelig verformten Tafelbereichs 252, wodurch eine vorzugsweise kreisförmige Öffnung 254 erzeugt wird (Fig. 6). Im Falle eines hexago­ nalen Stanz- oder Nietteils der Mutter wird ein ebenfalls hexagonaler Butzen ausgestanzt.

Sodann wird der Kolben 90 des Stößels 76 oberhalb des ver­ dickten Führungsansatzes 106 des Stempels 74, wie gestri­ chelt bei 90 A in Fig. 1 dargestellt, positioniert und der Weg für Luft durch die Bohrung 98 im Stößel freigegeben bis zur Querbohrung 108 im Stempel, so daß Luft durch die axiale Bohrung 110 und weiter durch den Schneidansatz 86 des Stempels, wie vorbeschrieben, strömen kann. Dieser Luft­ druck bläst dann den Butzen 230 in die Freibohrung 196 des Matrizeneinsatzes, da dieser die Tafel berührt (s. Fig. 6). Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Mutter fluchtend in der Tafel montiert wird, ist der Butzen 230 vorzugsweise relativ klein. Wie sich am besten aus Fig. 6 ergibt, wird die abgerundete Endkante 194 des Matrizeneinsatzes 134 mit dem Tafelbereich 252 in Berührung gehalten, wodurch sichergestellt ist, daß der Butzen 230 in die Bohrung 156 und nicht in die Matrizenausnehmung 132 geblasen wird, was zu Hindernissen beim Anbringen der Mutter führen würde. Nach dem Stanzen der Tafel gemäß Fig. 6 wird die Ziehkante 188 des Stempels 74 gegen den die Öffnung 154 umgebenden Tafelbereich gedrückt, wodurch dieser weiter in die Matrizenausnehmung 132 gezogen und die Öffnung in der Tafel vergrößert wird. Wie sich aus Fig. 7 ergibt, wird dann die Ziehkante 188, zumindest teilweise beim beschriebenen Ausführungsbeispiel, durch die Tafel­ öffnung 254 gedrückt unter weiterer Erweiterung der Tafel­ öffnung bei gleichzeitigem weiteren Drücken des kegelig verformten Tafelbereichs 252 in die Matrizenausnehmung 132, um letztendlich einen Kegelkragen zu formen.

Der Kolben 90 liegt dann der Kopfplatte 28 an, wie das aus Fig. 2 hervorgeht. Damit ist der Stößel 76 gegenüber dem Führungsgehäuse 34 fixiert, jedoch liegt der Anschlagring 72 dem Führungsgehäuse 34 noch nicht an. Somit bewegt sich die Stößelkopfhalterung 36 weiter gegen das Führungsgehäuse 34, während die Presse geschlossen wird, wobei das freie Ende bzw. die Druckfläche 94 des Stößels gegen die Stirn­ fläche 168 der Mutter 116 gedrückt wird. Die Stoß- und Zieh­ kante 174 des Mantels 172 der Mutter 116 wird dann gemäß Fig. 8 in die Tafel gedrückt, wobei die Öffnung 254 in dem Kegelkragen 252 weiter vergrößert wird. Der Mantel wird dann durch die Tafelöffnung gedrückt (s.Fig. 9), so daß der verformte Tafelbereich zu einem rohrförmigen Kragen 252 a wird.

Wie aus Fig. 10 hervorgeht, wird sodann das freie Ende des Mantels 172 von dem Kragen 252 a aufgenommen und die konisch angefaste Fläche 176 gegen die Rollfläche 190 des Matrizen­ einsatzes gedrückt, so daß der Mantel radial nach außen verformt wird. Bei einem Vergleich der Fig. 6 bis 10 wird deutlich, daß der Matrizeneinsatz kontinuierlich nach unten gedrückt wird, und zwar zunächst durch den betreffenden Tafelbereich, wie aus den Fig. 6 bis 8 hervorgeht, und dann durch die angefaste Fläche 176 des Mantels, wie die Fig. 9 und 10 zeigen, bis die Schulter 144 des Matrizeneinsatzes die obere Stirnfläche der Fußplatte 146 berührt (s.Fig. 1). Sobald diese Position erreicht ist, liegt die Rollfläche 190 vorzugsweise ein paar tausendstel Millimeter oberhalb des passend zugehörigen, im Querschnitt halbkreisförmigen unteren Teils 210 des Matrizenmantels 130, um auf alle Fälle zu vermeiden, daß das freie Ende des Stanz- und Nietteils (Mantel der Mutter) bei weiterer Verformung radi­ al nach außen auf ein Hindernis stößt.

Das freie Ende des Stanz- und Nietteils wird nun gegen die konkave Rollfläche 190 des Mutterneinsatzes 134 gedrückt (s. Fig. 11 und 12), wodurch es, wie in Fig. 12 bei 174 a gezeigt ist, verdickt wird und die radial nach außen gerich­ tete Bewegung beginnt. Die gerundete Prägekante 184 des Mutternkopfes 164 wird dann in den rohrförmigen Kragen­ bereich 282 gedrückt, wodurch die entsprechenden Tafelbe­ reiche gegen das freie Ende 174 a des Mutternmantels gescho­ ben werden, während gleichzeitig das freie Ende des Muttern­ mantels radial nach außen hin in die Rollfläche 206 im Ma­ trizenmantel verformt wird (s.Fig. 13).

Schließlich wird das freie Ende 174 a des Mutternmantels 172 in einen U- bzw. hakenförmigen Ringkanal 174 b verformt und das Tafelmaterial 252 b des rohrförmigen Kragenbereichs in den hakenförmigen Kanalbereich gedrückt und von der schul­ terförmigen Prägekante 184 der Mutter gemäß Fig. 14 einge­ schlossen. Die Stirnfläche 168 des Mutternkopfes 164 fluch­ tet nun mit dem unverformten Tafelmaterial 250, was ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Befestigungsverfah­ rens ist. Somit kann diese Muttern- und Tafelverbindung dazu verwandt werden, die Tafel 250 mit einer anderen Tafel od.dgl. Bauelement zu verbinden, ohne daß die Mutter noch gesondert eingetrieben oder ausgespart bzw. vertieft werden muß. Beispielsweise kann eine zweite Tafel od.dgl. Bauteil an die Tafel 250 geklemmt werden, wobei die zweite Tafel über der Stirnfläche 168 der Mutter liegt. Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß das Tafelmaterial des rohrförmigen Kragenbereichs 252 b für enorme Knick- und Scherfestigkeit der Verbindung sorgt. Das bedeutet, daß beim Einschrauben eines Bolzens mit Außengewinde in das Mutterngewinde 170 eine in Fig. 14 nach oben gerichtete Kraft erzeugt wird, wenn der Bolzen festgeschraubt wird. Der Ringkanal 174 b wird dadurch in noch engeren Kontakt bzw. Eingriff mit dem Tafelmaterial des rohrförmigen Kragenbereichs 252 b gebracht und damit durch den rohrförmigen Kragenbereich und seine Interaktion mit dem verformten Stanz- und Nietteil die Widerstandsfähigkeit, insbesondere auch die Knickfestigkeit der Verbindung erhöht.

Wie die vorstehenden Ausführungen zeigen, wird das erfin­ dungsgemäße Verfahren in einem kontinuierlichen Arbeitsgang durchgeführt, so daß sich das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung besonders für die Massenproduktion eig­ nen, beispielsweise bei solchen Vorgängen, bei denen mit jedem Pressenhub ein oder mehrere Verbindungselemente an einer Tafel angebracht wird bzw. werden. Nach Vollendung des Befestigungsvorgangs wird die Presse geöffnet und die Stößelkopfhalterung 36 durch die Schraubenfeder 46 in die in Fig. 1 dargestellte Position ausgeschoben. Wie in den eingangs erwähnten Schriften erläutert, führt ein nicht dargestellter Fördermechanismus kontinuierlich Verbindungs­ elemente 116 in die zum Anbringen erforderliche Position, und zwar vorzugsweise während der Stanzkopf geöffnet wird, so daß sich das Verbindungselement in dem Augenblick in der gewünschten Position zum Anbringen an der Tafel befindet, in dem die Presse vollständig geöffnet ist.

Zusammenfassend läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren folgendermaßen beschreiben: Zunächst wird der Schneidansatz 86 des Stempels 74 durch die Bohrung 170 und den rohrförmi­ gen Mantel 172 des Verbindungselementes bis zur Berührung der Tafel 250 bewegt. Der Stempel führt dann folgende Opera­ tionen im wesentlichen in folgender Reihenfolge durch: Zu­ nächst drückt das freie Ende des Stempels den nicht unter­ stützten Tafelbereich 252 in die Matrizenausnehmung 132, wodurch ein im wesentlichen kegelförmiger Tafelbereich 252 entsteht, der, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, in die Ma­ trizenausnehmung ragt. Der Schneidansatz 86 des Stempels stanzt dann einen Butzen 230 aus dem Zentrum des verformten Tafelbereichs 252 zur Bildung einer Tafelöffnung 254. Die Ziehkante 188 des Stempels wird nun in das die Öffnung umgebende Tafelmaterial getrieben, wodurch die Öffnung ver­ größert und Tafelmaterial weiter in die Matrizenausnehmung gedrückt wird. Die Ziehkante kann zumindest teilweise durch die Tafelöffnung 254 getrieben werden, wodurch die Öffnung noch weiter vergrößert und Tafelmaterial noch weiter in die Matrizenausnehmung verformt wird. Das freie Ende, insbe­ sondere die Stoß- und Ziehkante 174 des Mutternmantels 172 wird dann in den kegelig verformten Tafelbereich 252 und durch die Tafelöffnung gedrückt, so daß dieser Tafelbereich zu einem rohrförmigen Kragen 272 a verformt wird (s.Fig. 9). Schließlich wird das freie Ende des Mutternmantels bzw. Stanz- und Nietteils gegen die konkave Rollfläche 190 des Matrizeneinsatzes 134 gedrückt und radial nach außen ver­ formt zur weiteren Anlage an der die Fortsetzung der Roll­ fläche bildenden, im Querschnitt halbkreisförmigen unteren Fläche 210 der Ausnehmung des Matrizenmantels, wobei ein U- oder hakenförmiger Ringkanal 174 am Mutternmantel gebildet wird, so daß eine mechanische Verankerung mit dem Tafel­ material 252 des rohrförmigen Kragenbereichs entsteht (s. Fig. 14). Bei dem besonders bevorzugten Ausführungsbei­ spiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch die schul­ terförmige Prägekante 184 des Mutternkopfes in den Kragenbe­ reich 252 b gedrückt, wodurch dieses Tafelmaterial einge­ klemmt und die obere Stirnfläche 168 der Mutter in fluchten­ de Lage mit der Oberfläche der Tafel 250 gelangt.

Aus den vorstehenden Erläuterungen wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Verformung einer Tafel eines Bleches zu einer außerordentlich sicheren mechanischen Verbindung zwi­ schen dem Mantel bzw. Stanz- und/oder Nietteil 172 einer Mutter 116 od.dg1. und dem Tafelbereich 252 b gemäß Fig. 14 führt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Verfor­ mung des Tafelmaterials sehr genau gesteuert und kontrol­ liert werden. Obgleich der Tafelbereich 252 auch von der Matrizeneinheit während des Stanzens nicht gestützt wird, vollzieht sich dieser Vorgang jederzeit absolut kontrol­ liert. Zunächst wird das freie Ende bzw. die Stoß- und Ziehkante 174 des Mutternmantels gegen die Tafel mit genau bestimmter Kraft gedrückt, die während des Stanzens beibe­ halten wird, so daß die Bildung des kegelförmigen Tafelbe­ reichs 252 a absolut kontrolliert erfolgt, während der But­ zen aus der Tafel gestanzt wird. Der verformte Tafelbereich drückt dann gegen die Ziehkante 188 (s.Fig. 6) unter Bil­ dung eines zweiten Ringkontakts mit dem Mutternmantel. Das freie Ende des Mantels wird danach in den Tafelbereich 252 gedrückt, wobei eine kontrolliert gesteuerte Verformung er­ folgt, während der die Tafel an dieser Stelle zu einem rohrförmigen Kragen gezogen wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Modi­ fikationen des Verfahrens und der Vorrichtung möglich. Wie zuvor beschrieben, steht der Matrizeneinsatz 134 vorzugs­ weise unter Federvorspannung nach oben, um seine abgerunde­ te Endkante 194 im Kontakt mit dem Tafelbereich 252 zu hal­ ten und somit sicherzustellen, daß der relativ kleine But­ zen 230 tatsächlich in die Freibohrung 156 des Matrizen­ einsatzes geblasen wird. Selbstverständlich kann die Vor­ spannung für den Matrizeneinsatz auch anders als durch eine oder mehrere Federn erfolgen; so kann der Matrizeneinsatz beispielsweise durch pneumatischen Druck oder ein nachgie­ biges Polster nach oben vorgespannt werden. Wie darge­ stellt, ist der Innendurchmesser der Innenwandung 178 des rohrförmigen Mantels 172 mehr als doppelt so groß wie der Durchmesser des Butzens 230, wodurch genügend Metall für eine fluchtende Anbringung (s. Fig. 14) der Mutter in der Tafel zur Verfügung steht und verschiedene weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden einschließ­ lich der durch den rohrförmigen Kragenbereich 252 b erhalte­ nen Knick- und Scherfestigkeit. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch dann durchgeführt werden, wenn der Durchmesser des Butzens annähernd gleich dem Innendurchmesser des Stanz- und/oder Nietteils bzw. Mantels 172 der Mutter ist. Im übrigen sind die Einzelhei­ ten eines kommerziell geeigneten Ausführungsbeispiels des Stanzkopfes 20 und der Matrizeneinheit 22 hier anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Selbstver­ ständlich braucht das erfindungsgemäße Verfahren nicht un­ bedingt mit der beschriebenen Vorrichtung, insbesondere mit deren offenbarten konstruktiven Einzelheiten durchgeführt zu werden, während andererseits die Vorzüge der Befesti­ gungsvorrichtung nicht auf die mit ihr durchgeführten Ver­ fahren beschränkt sind.

Claims (19)

1. Verfahren zum Befestigen eines mit einem Stanz- und/ oder Nietteil (Mantel) (172) versehenen Hohlkörpers (116), insbesondere einer Mutter, an einem Blech, ei­ ner Tafel (250) od.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß aus einem nicht abgestützten Tafelbereich (252) ein Butzen (230) ausgestanzt und - gegebenenfalls unter Erweiterung der dadurch gebildeten Tafelöffnung - bei gleichzeitiger Verformung der Randbereiche der Tafel- Öffnung bis zu einem rohrförmigen Kragen das Eintrei­ ben des Mutternmantels (172) erfolgt, der schließlich endseitig in einen U- oder hakenförmigen, umlaufenden Kanal (174 b) verformt wird, in den der Rand (252 b) der Öffnung unter Verhakung gedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht abgestützte Tafelbereich (252) vor, spä­ testens aber während des Ausstanzens des Butzens (230) kegelförmig verformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Butzen (230) aus dem Zentrum des Kegels gestanzt wird, bevor der Hohlkörper (116) aktiv auf die Tafel (250) einwirkt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgenden kontinuierlichen Ablauf:

• a) Positionieren und Ausrichten des Hohlkörpers (116) gegenüber der auf einer mit einer konkaven, im wesentlichen mit dem Hohlkörper koaxial ausgerich­ teten Ausnehmung (132) versehenen Matrize (22) abgestützten Tafel (250), so daß das freie Ende des Mantels (172) der Tafel (250) zugekehrt ist;
• b) Vorschub des freien Endes eines Stempels (74) durch den Hohlkörper (116) einschließlich dessen Mantel (172) bis zur Berührung eines an seinem freien Ende angeordneten Schneidansatzes (86) mit gegenüber dem Innendurchmesser des Mantels und gegenüber dem Außendurchmesser des unteren Teils (80) des Stem­ pels geringerem Durchmesser an der Tafel (250), woraufhin
  • (1) das freie Stempelende den betroffenen Tafelbe­ reich in die Matrizenausnehmung (132) drückt und einen nicht unterstützten, im wesentlichen kegelförmigen, in die Ausnehmung (132) hineinra­ genden Tafelbereich formt;
  • (2) der Stempel (74) mit seinem Schneidansatz (86) einen Butzen (230) aus dem Zentrum des in die Ausnehmung gewölbten Bereichs (252) unter Bil­ dung einer Tafelöffnung (254) stanzt; und
  • (3) der Stempel (74) mit seiner zwischen dem Schneidansatz (86) und dem Stempelkörper liegen­ den Ziehkante (188) gegen die Randbereiche der Öffnung (254) gedrückt wird;
• c) sodann Eintreiben des Hohlkörpers (116) mit seinem Mantel (172) in den kegelförmigen Tafelbereich (252) und durch die Öffnung (254) in die Matrizen­ ausnehmung (132), wobei die Außenfläche des Mantels (172) den kegelförmigen Tafelbereich rohr- oder kragenförmig verformt; und
• d) plastisches Verformen (174 a, b) des freien Endes des Mantels (172) radial nach außen in die Matrizenaus­ nehmung (132) hinein, zur Bildung einer mechani­ schen Verbindung mit dem Tafelmaterial.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Mantels gegen den kegelförmigen Tafelbereich mit radia­ lem Abstand vom Stempel (74) bereits vor dem Ausstan­ zen des Butzens unter vorbestimmter Vorspannung ge­ drückt wird und die Vorspannung aufrechterhalten wird, während der Stempel durch die Tafel- bzw. Kragenöff­ nung (254) getrieben wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (164) des Hohlkörpers in den sich entwickelnden Kragenbereich (252) gedrückt wird, während das freie Ende des Man­ tels (172) radial nach außen verformt wird, so daß der Hohlkörper flach montiert ist, d.h. in eingebautem Zustand mit seiner dem Mantel gegenüberliegenden Stirnfläche mit der Tafeloberfläche fluchtet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragenbereich (Kegelkragen) (252) zumindest teil­ weise zwischen dem radial verformten Mantelende und einer sich zwischen dem Mantel und dem Hohlkörperkopf befindenden schulterförmigen Prägekante (184) einge­ klemmt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Butzen (230) in einen sich in der zumindest während des Stanzvorganges der Verformung der umliegenden Tafelbereiche diesen anliegend anpassenden Hohlraum, insbesondere einen im Zentrum der Matrize gelegenen, abführenden Kanal ge­ stoßen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Butzen pneumatisch ausgestoßen, vorzugsweise geblasen wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem im wesent­ lichen zylindrischen Schneidansatz (86) im nicht unter­ stützten, kegelförmigen Bereich gestanzt, dann ein im wesentlichen halbkreisförmiger Stempelbereich (188) gegen den der Tafelöffnung (254) benachbarten Tafelbe­ reich gedrückt und die Öffnung dadurch vergrößert so­ wie der Tafelbereich noch weiter in die Matrizenausneh­ mung gezogen wird, dann die Ziehkante durch die Tafel­ öffnung gedrückt und schließlich der Mantel gegen den der Öffnung benachbarten Bereich und durch die Öffnung gedrückt wird.

11. Matrize zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch mindestens zweistückig koaxiale Ausbildung, wobei die Einzelteile relativ beweglich zueinander unter Vorspan­ nung gehalten sind.

12. Matrize nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen zentralen, von einem mit einer Ausnehmung (32) versehe­ nen Matrizenmantel (130) umgebenen Matrizeneinsatz (134), der mit einer koaxial zum Stempel (74) aus­ gerichteten Freibohrung (156) versehen ist, sowie durch Vorspannmittel, die den Matrizeneinsatz (134) nachgiebig gegen die Tafel (250) entgegen der Ein­ treibrichtung drücken.

13. Matrize nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Matrizeneinheit (22) mit einem Anschlag (144) versehen ist, der dafür sorgt, daß die Teleskop­ bewegung des Matrizeneinsatzes (134) während der Ver­ formung des Mantels derart begrenzt wird, daß die am oberen Ende des Matrizeneinsatzes geformte konkave Rollfläche (190) mit der wirkungsmäßig zugehörigen, im Querschnitt halbkreisförmig im unteren Teil des Matrizenmantels (130) ausgebildeten Fläche (210) bzw. Rollfläche (206) den Verformvorgang nicht hindernd zumindest nahezu fluchtet bzw. in diese übergeht.

14. Matrize nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13 für einen Hohlkörper, der aus einem Kopfteil und einem konzentrisch einstückig damit verbundenen Mantel mit inneren und äußeren Oberflächen und einem freien Ende besteht sowie eine durchgehende, zentrale Bohrung besitzt, vorzugsweise eine insbesondere mit Innengewin­ de versehene Mutter, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenmantel (130) mit einer konkaven, napfartigen Ausnehmung (132), einer Matrizenauflage (200) auf zu­ mindest gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung (132) und einer zentralen Bohrung (136) durch die Ausnehmung versehen ist, durch die der Matrizeneinsatz (134) te­ leskopisch bewegbar mit seinem freien Ende bis in die Ausnehmung (132) ragt, daß der Matrizeneinsatz (134) ebenfalls mit einer zentralen Bohrung (156) versehen ist, während mit etwas Abstand vom freien Ende des Matrizeneinsatzes eine konkav gewölbte Rollfläche (190) vorgesehen ist, zu der form- und wirkungsmäßig eine konkave Rollfläche (206) im Matrizenmantel paßt, und daß die Vorspannmittel den Matrizeneinsatz mit seinem freien Ende mindestens bis nahezu auf die Höhe der Matrizenauflage (200) des Matrizenmantels (130) drücken können, um den ausgestanzten Butzen aufzuneh­ men, und daß das freie Ende des Matrizeneinsatzes te­ leskopisch von der Innenwandung (178) des Mantels auf­ genommen werden kann und die Rollfläche (190) des Ma­ trizeneinsatzes (134) mit der Rollfläche (206) im Ma­ trizenmantel (130) zusammenwirkt, so daß das freie Ende des Mantels radial nach außen in die Verklamme­ rung mit dem Tafelmaterial in der Matrizenausnehmung verformt wird.

15. Matrize nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der als radiale Schul­ ter (144) ausgebildete Anschlag die Teleskopbewegung des Matrizeneinsatzes (134) nach unten derart be­ grenzt, daß die Rollfläche (190) des Matrizeneinsatzes etwas oberhalb der Rollfläche (206 bzw. 210) des Matri­ zenmantels liegt.

16. Matrizen-Stempel-Stößeleinheit zum Befestigen eines mit einem Stanz- und/oder Nietteil (Mantel) versehenen Hohlkörpers, insbesondere einer Mutter, an einem Blech, einer Tafel od.dgl., insbesondere zum Durchfüh­ ren des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 10 unter vorzugsweiser Verwendung einer Ma­ trize nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (74) ko­ axial von einem Stößel (76) teleskopisch gelagert umge­ ben ist, der mit seinem freien Ende auf die Stirnflä­ che (168) des Hohlkörpers einwirkend das freie Ende des Mantels durch die Tafelöffnung in die Matrizenaus­ nehmung bis zur gewünschten Endverformung und Verbin­ dung mit dem Tafelmaterial drückt.

17. Matrizen-Stempel-Stößeleinheit nach Anspruch 16, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schneidansatz (86) des Stempels (24) aus einem im wesentlichen zylindrischen, axial vorstehenden Stanzteil besteht und zum Stempel hin über eine im wesentlichen im Querschnitt halbkreis­ förmige Ziehkante oder Ziehfläche (188), die sich vom Schneidansatz nach außen hin erweitert, übergeht.

18. Matrizen-Stempel-Stößeleinheit nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel mit einer axialen Bohrung versehen ist, die mit der Innenbohrung des Stößels (76) derart zusammenwirkt, daß das Druckme­ dium bis zur Stempelspitze zum Blasen des gestanzten Butzens (230) in die axiale Matrizenfreibohrung (156) geleitet werden kann.

19. Vorrichtung zum Befestigen eines mit einem Stanz- und/ oder Nietteil (Mantel) versehenen Hohlkörpers, insbe­ sondere einer Mutter, an einem Blech, einer Tafel od. dgl., insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, unter vor­ zugsweiser Verwendung einer Matrize nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch eine Zuführung (120) für die Hohlkörper (116) sowie einer im Winkel zu dieser Zuführung verlaufenden, da­ mit kommunizierenden Stößelführung, die einen Stößel (76) hin- und herbeweglich aufnimmt, der seinerseits einen relativ in ihm beweglichen Stempel (74) führt, der an seinem freien Ende, vorzugsweise einstückig mit ihm verbunden, einen im wesentlichen zylindrischen, vorstehenden Schneidansatz (86) trägt, an den sich eine gebogene Ziehkante (188) radial erweiternd an­ schließt und in den eigentlichen Stempel bzw. dessen unteres Teil (80) übergeht, während der teleskopisch gegenüber dem Stempel (74) bewegliche Stößel (76) an seinem freien Ende mit einer aktiv auf den anzubringen­ den Hohlkörper einwirkenden Druckfläche (94) versehen ist, daß der Stempel mit seinem freien Ende telesko­ pisch durch die Hohlkörperbohrung einschließlich des Mantels (172) bis zur Anlage an der mit dem Hohlkörper zu versehenden Tafel (250) bewegt werden kann, und daß die Befestigungsvorrichtung, die als Stanzkopf (20) mit der Matrizeneinheit (22) zusammenwirkt, einen An­ trieb für den Stempel (74) besitzt, der den Schneid­ ansatz (86) bis zur Stanzstellung an die Tafel (250) drückt und für das Ausstanzen eines Butzens (230) sorgt, sodann die Ziehkante (188) gegen die die Tafel­ öffnung umgebenden Bereiche zum Erweitern der Öffnung drückt und dann schließlich den Stößel (76) mit seiner Druckfläche gegen den Kopf (164) des Hohlkörpers drückt, um diesen mit seinem Stanz- und/oder Nietteil bzw. Mantel durch die erweiterte Tafelöffnung zu drücken.