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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Stanznietsetzvorrichtung zum
Setzen eines Stanzniets mit einem Kopf mit großem Durchmesser und einem sich vom
Kopf erstreckenden ausgehöhlten
Bein in mehrere Werkstücke.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Stanznietsetzvorrichtung
zum Verbinden mehrerer Werkstücke,
wie beispielsweise zwei oder mehrere Bleche (oder ein Blech und
ein Bauteil), mittels Verwendung eines Stanzniets in einem Metallblechmontagevorgang,
wie beispielsweise der Kraftfahrzeugmontage (insbesondere ein Montagevorgang
einer Aluminiumkarosserie).
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Ein
Beispiel einer Stanznietsetzvorrichtung ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 08-505087 mit Familienmitglied WO-A-09/414554 beschrieben. 1 in
dieser Veröffentlichung
zeigt ein Beispiel eines Stanzniets. Der Stanzniet umfasst einen
Kopf mit großem
Durchmesser und ein ausgehöhltes
Bein, das sich von dem Kopf erstreckt. Wenn der Stanzniet von einem
Stempel und einer Matrize der Setzvorrichtung in Werkstücke, wie
beispielsweise zwei Karosseriebleche, eingetrieben wird, wird das
vordere Ende des Beins aufgeweitet und verformt, wenn das Bein die
Bleche durchstanzt und die Bleche werden schließlich durch das aufgeweitete Bein
und den Kopf miteinander verbunden. Der Stanzniet eignet sich zum
Verbinden von Aluminium-Karosserieblechen, bei welchen Schweißen nicht anwendbar
ist. Der Bedarf am Stanzniet wächst,
da zunehmend Aluminiumkarosserien eingesetzt werden, um die Gewichtsverminderung
bei Fahrzeugkarosserien zu erleichtern. Da der Stanzniet eingetrieben
wird, um ein stempelseitiges Werkstück zu durchstanzen, jedoch
in einem aufnahmeseitigen Werkstück,
das an die Matrize angrenzt, verbleibt, ohne durch es hindurchzugehen,
bildet der Niet insbesondere keine Öffnung in der Oberfläche des
aufnahmeseitigen Werkstücks.
Dadurch werden vorteilhafterweise eine Dichtleistung und das gute
Aussehen des aufnahmeseitigen Werkstücks erhalten.
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Wenn
in einem herkömmlichen
Stanzniet-Eintreibvorgang das stempelseitige Werkstück in einer
Nieteintreibrichtung eine größere Dicke
hat als die des aufnahmeseitigen Werkstücks, das an die Matrize angrenzt,
kann eine radiale Durchstanzlänge,
das heißt
eine unterschnittene Menge des Beins des Niets, die das aufnahmeseitige
Werkstück schräg durchstanzt,
reduziert sein, was eine ungenügende
Verbindungsfestigkeit zur Folge hat. Ein derartiger Zustand wird
im Zusammenhang mit 1 beschrieben. 1 zeigt
den Zustand, in dem ein Stanzniet 1 in zwei Werkstücke 2 und 3 eingetrieben wird,
um das stempelseitige Werkstück 2 (statt
dem abgebildeten Beispiel können
mehrere stempelseitige Werkstücke
vorgesehen sein) mit dem aufnahmeseitigen Werkstück 3, das an die Matrize
angrenzt, zu verbinden. Der Stanzniet 1 hat einen Kopf mit
großem
Durchmesser 5 und ein ausgehöhltes Bein 6, das
sich von dem Kopf erstreckt. Wenn das aufnahmeseitige Werkstück 2 eine
größere Dicke
hat als die des aufnahmeseitigen Werkstücks 3, wie in 1 gezeigt,
ist die radiale Durchstanzlänge
bzw. die unterschnittene Menge 7 des Beins des Niets, die das
aufnahmeseitige Werkstück
schräg
durchstanzt, verringert und daher kann das Werkstück 3 nicht
mit ausreichender Festigkeit mit dem Werkstück 2 verbunden werden.
Im vorgegebenen Stadium ist es typischerweise notwendig, ein Verhältnis der
Dicke des stempelseitigen Werkstücks
zur Dicke des aufnahmeseitigen Werkstücks angrenzend an die Matrize auf
nicht mehr als 2 zu 1 (2:1) zu begrenzen, um eine ausreichende Verbindungskraft
zu gewährleisten.
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Die
obige Begrenzung (oder die Notwendigkeit zu verhindern, dass das
aufnahmeseitige Werkstück
in einer Stanzniet-Eintreibregion der Werkstücke eine Dicke hat, die die
Hälfte
oder weniger der Dicke des anderen Werkstücks beträgt) verursacht eine Einschränkung in
Hinsicht auf die Nieteintreibrichtung. Wenn beispielsweise in 1 das
Verhältnis der
Dicke des Werkstücks 2 zu
der des anderen Werkstücks 3 2:1 überschreitet,
beispielsweise 3:1 oder 4:1 beträgt,
und der Stanzniet in das Werkstück 3 als
aufnahmeseitiges Werkstück
eingetrieben wird, ergibt sich eine ungenügende unterschnittene Menge 7,
sodass eine unerwünschte
Verbindungsfestigkeit erhalten wird. Daher muss das Werkstück 2 als
aufnahmeseitiges Werkstück
platziert werden, indem die Nietsetzvorrichtung umgedreht wird oder
das Werkstück 2 und
das Werkstück 3 umgedreht
werden, um das Werkstück 2 mit
ausreichender Festigkeit mit dem Werkstück 3 zu verbinden.
Der Nietsetzvorgang kann jedoch aufgrund der zum Umdrehen der Setzvorrichtung
bzw. der Werkstücke
benötigten
Zeit nicht mit einer erwünschten
erhöhten
Geschwindigkeit ausgeführt
werden. Außerdem
kann der Umdrehvorgang aufgrund der Einschränkungen der Werkstückformen,
der Nieteintreibregion und anderen Faktoren selbst Schwierigkeiten
bereiten.
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Patentschrift
DE 197 00 627 A1 ,
die eine Grundlage für
die Präambel
von Anspruch 1 bildet, offenbart eine Stanznietsetzvorrichtung,
die einen ersten Stempel und eine erste Matrize umfasst, die dem
ersten Stempel gegenüberliegt,
und eine zylindrische Aushöhlung
zum Aufnehmen einer Druckverformung der zwischen die erste Matrize
und den ersten Stempel platzierten Werkstücke umfasst. Der erste Stempel
hat ein zylindrisches vorderes Ende, das dazu ausgebildet ist, das
Werkstück
angrenzend an den Stempel zu durchdringen und im Werkstück, das an
die Matrize angrenzt, eine Vertiefung zu bilden. Die Vorrichtung
umfasst weiter einen zweiten Stempel und eine zweite Matrize, die
diesem gegenüberliegt.
Die zweite Matrize hat eine zylindrische Aushöhlung mit einem Durchmesser,
der mit dem Durchmesser der ersten Matrize identisch ist, und einen Konus,
der aus der Mitte ihres Bodens ragt. Der zweite Stempel und die
zweite Matrize sind daran angepasst, einen Stanzniet einzutreiben,
der in die vorgestanzte Vertiefung im Werkstück, das an die Matrize angrenzt,
eingesetzt wird und das Bein des Stanzniets durch Aufweitung in
seiner radialen Richtung nach außen zu verformen.
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In
einer weiteren Stanznietsetzvorrichtung, die in WO 01/730516 Al
offenbart ist, wird der Kopfabschnitt des Stanzniets von einem ersten
Stempel in die auf einer ersten Matrize platzierten Werkstücke gepresst,
wodurch bewirkt wird, dass sich der distale Endabschnitt des zylindrischen
Beins des Niets radial nach außen
verformt. Dann wird der Kopf des Niets von einem zweiten Stempel
und einer zweiten Matrize gestanzt. Der zweite Stempel ist an seinem
distalen Endabschnitt mit einem länglichen Vorsprung ausgebildet,
der sich vom Hauptkörper
des zweiten Stempels erstreckt, wobei die zweite Matrize mit einer
Vertiefung ausgebildet ist, in die der distale Endabschnitt des
Vorsprungs eingesetzt werden kann. Der zweite Stempel weitet den
Niet weiter radial nach außen
auf, um eine erhöhte
Befestigungsfestigkeit zu verbessern, erzeugt jedoch ein Durchgangsloch
in der Verbindung.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stanznietsetzvorrichtung
vorzusehen, die in der Lage ist, die Einschränkung der Nieteintreibrichtung
in Bezug auf ein Werkstück
zu vermindern oder zu beseitigen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Um
die genannte Aufgabe zu erfüllen,
sieht die vorliegende Erfindung eine Stanznietsetzvorrichtung vor,
die einen Stempel und eine Matrize zum Eintreiben eines Stanzniets
in mehrere Werkstücke, einschließlich eines
aufnahmeseitigen Werkstücks, das
an die Matrize angrenzt, umfasst. Der Stanzniet hat einen Kopf mit
großem
Durchmesser und ein ausgehöhltes
Bein, das sich von dem Kopf erstreckt. Wenn bei dieser Stanznietsetzvorrichtung
der Stanzniet in die Werkstücke
eingetrieben wird, wird das Bein eingetrieben, um die Werkstücke zu durchstanzen,
wobei das vordere Ende des Beins aufgeweitet und in seiner radialen
Richtung nach außen
verformt wird und in dem aufnahmeseitigen Werkstück, das an den Stempel angrenzt,
verbleiben kann, ohne durch es hindurchzugehen, um die mehreren
Werkstücke durch
das aufgeweitete Bein und den Kopf miteinander zu verbinden. Weiter
umfasst bei der Stanznietsetzvorrichtung die Matrize ein erstes
Matrizenglied mit einer ersten Aushöhlung, die als einfaches Loch gebildet
ist und einen Durchmesser hat, der in der Lage ist, eine Druckverformung
der Werkstücke
aufzunehmen, und ein zweites Matrizenglied mit einer zweiten Aushöhlung und
einem vorstehenden Stift, der in der Mitte der zweiten Aushöhlung vorgesehen ist.
Die zweite Aushöhlung
hat einen Durchmesser, der größer ist
als der Außendurchmesser
des Beins, um das Bein des Stanzniets in seiner radialen Richtung
nach außen
durch Aufweitung zu verformen. Weiter kann das erste Matrizenglied
in einer dem Stempel gegenüberliegenden
Position angeordnet werden, bis das Bein des Stanzniets in einer
geraden Richtung in die Werkstücke
eingetrieben ist und beginnt, das an das erste Matrizenglied angrenzende, aufnahmeseitige
Werkstück
zu durchstanzen, und das zweite Matrizenglied anstelle des ersten
Matrizenglieds in der dem Stempel gegenüberliegenden Position angeordnet
werden kann, sodass das Bein des Stanzniets, das das aufnahmeseitige
Werkstück durchstanzt,
aufgeweitet und in seiner radialen Richtung nach außen verformt
werden kann, wenn das Bein des Stanzniets beginnt, das aufnahmeseitige Werkstück zu durchstanzen.
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Gemäß der genannten
Stanznietsetzvorrichtung lässt
das erste Matrizenglied zu, dass das Bein in einer geraden Richtung
in das Werkstück
eingetrieben wird, bis das vordere Ende des Beins des Stanzniets
beginnt, das aufnahmeseitige Werkstück, das an die Matrize angrenzt,
zu durchstanzen. Dann, wenn das Bein beginnt, das aufnahmeseitige
Werkstück
zu durchstanzen, wird das vordere Ende des Beins vom zweiten Matrizenglied
in seiner radialen Richtung weit nach außen aufgeweitet, um für eine ausreichende
unterschnittene Menge zu sorgen. Die ausreichende unterschnittene
Menge kann eine ausreichende Verbindungskraft erreichen, selbst
wenn das aufnahmeseitige Werkstück
eine geringe Dicke hat, die die Hälfte oder weniger derjenigen
des anderen Werkstücks
(bzw. des stempelseitigen Werkstücks)
beträgt.
Dadurch wird es möglich,
die Einschränkung
der Nieteintreibrichtung in Bezug auf die Werkstücke zu verringern oder zu beseitigen.
So kann der komplizierte Vorgang des Umdrehens der Setzvorrichtung
oder der Werkstücke,
wie bei der herkömmlichen
Setzvorrichtung, übersprungen
oder ausgelassen werden, um so einen schnellen Setzvorgang zu erreichen.
Weiter kann der Setzvorgang selbst in der herkömmlicherweise unmöglichen
Nieteintreibrichtung ausgeführt
werden. Die beseitigte Einschränkung
der Nieteintreibregion sorgt für
einen erweiterten Bereich oder eine erweiterte Region, die für die Anwendung
des Stanznietsetzvorgangs geeignet ist.
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Die
Setzvorrichtung kann weiter einen C-förmigen Rahmen umfassen. In
diesem Fall ist der Stempel an einem der Enden des C-förmigen Rahmens
bewegbar zum anderen Ende des C-förmigen Rahmens angebracht und
das erste und das zweite Matrizenglied sind am anderen Ende des
C-förmigen Rahmens
angebracht. Weiter ist das andere Ende des C-förmigen Rahmens mit einem Drehtisch
versehen, um das erste und das zweite Matrizenglied zu tragen. Der
Drehtisch kann derart betätigt
werden, dass selektiv entweder das erste oder das zweite Matrizenglied
in der dem Stempel gegenüberliegenden Position
positioniert werden kann, um den Stanzniet aufzunehmen, der vom
Stempel eingetrieben werden soll. Bei der Stanznietsetzvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Zahl der Matrizenglieder nicht auf zwei begrenzt,
sondern kann drei oder mehr betragen. Weiter können diese Matrizenglieder,
abhängig
von einer Durchstanztiefe des Stanzniets, selektiv ausgetauscht
werden.
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Die
Erfindung sieht außerdem
ein Stanznietsetzsystem mit Stanznietsetzvorrichtungen vor, jeweils
umfassend einen Stempel und eine Matrize zum Eintreiben eines Stanzniets
in mehrere Werkstücke
mit einem aufnahmeseitigen Werkstück, das an die Matrize angrenzt,
wobei der Stanzniet einen Kopf mit großem Durchmesser und ein ausgehöhltes Bein hat,
das sich vom Kopf erstreckt, wobei, wenn der Stanzniet in die Werkstücke eingetrieben
wird, das Bein eingetrieben wird, um die Werkstücke zu durchstanzen, wobei
das vordere Ende des Beins aufgeweitet und in seiner radialen Richtung
nach außen verformt
wird und in dem aufnahmeseitigen Werkstück angrenzend an den Stempel
verbleiben kann, ohne durch es hindurchzugehen, um die mehreren Werkstücke durch
das aufgeweitete Bein und den Kopf miteinander zu verbinden. Das
Stanznietsetzsystem der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste
Stanznietsetzvorrichtung mit einer ersten Matrize mit einer ersten
Aushöhlung
und eine zweite Stanznietsetzvorrichtung mit einem zweiten Matrizenglied mit
einer zweiten Aushöhlung
und einem vorstehenden Stift, der in der Mitte der zweiten Aushöhlung vorgesehen
ist, wobei die zweite Aushöhlung
und der vorstehende Stift des zweiten Matrizenglieds dazu angepasst
sind, dass das Bein des Stanzniets, das die Werkstücke durchstanzt,
aufgeweitet und in seiner radialen Richtung nach außen verformt
werden kann; die erste Aushöhlung
des ersten Matrizenglieds ist als einfaches Loch gebildet mit einem Durchmesser,
der in der Lage ist, eine Druckverformung der Werkstücke aufzunehmen,
die durch eine Presskraft des Beins des Stanzniets verursacht wird, wenn
der Stanzniet vom Stempel gegen das erste Matrizenglied gepresst
wird; und es sind Austauschmittel vorgesehen, um die erste Stanznietsetzvorrichtung
in Bezug auf die Werkstücke
zu platzieren, bis das Bein des Stanzniets in einer geraden Richtung
in die Werkstücke
eingetrieben ist und beginnt, das aufnahmeseitige Werkstück zu durchstanzen,
und um die zweite Stanznietsetzvorrichtung in Bezug auf die Werkstücke anstelle
der ersten Stanznietsetzvorrichtung zu platzieren, sodass das Bein
des Stanzniets, das das aufnahmeseitige Werkstück durchstanzt, aufgeweitet
und in seiner radialen Richtung nach außen verformt werden kann, wenn
das Bein des Stanzniets beginnt, das aufnahmeseitige Werkstück zu durchstanzen.
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Gemäß diesem
System lässt
die erste Stanznietsetzvorrichtung zu, dass das Bein in einer geraden
Richtung in das Werkstück
eingetrieben wird, bis das vordere Ende des Beins des Stanzniets
beginnt, das aufnahmeseitige Werkstück, das an die Matrize angrenzt,
zu durchstanzen. Dann, wenn das Bein beginnt, das aufnahmeseitige
Werkstück
zu durchstanzen, wird das vordere Ende des Beins von der zweiten
Stanznietsetzvorrichtung in seiner radialen Richtung weit nach außen aufgeweitet,
um für
eine ausreichende unterschnittene Menge zu sorgen. Die ausreichende
unterschnittene Menge kann eine gewünschte Verbindungskraft erreichen,
selbst wenn das aufnahmeseitige Werkstück eine geringe Dicke hat,
die die Hälfte
oder weniger derjenigen des stempelseitigen Werkstücks beträgt. Dadurch
wird es möglich,
die Einschränkung
der Nieteintreibrichtung in Bezug auf die Werkstücke zu verringern oder zu beseitigen.
So kann der komplizierte Vorgang des Umdrehens der Setzvorrichtung
oder der Werkstücke,
wie er bei der herkömmlichen
Setzvorrichtung zu sehen ist, übersprungen
oder ausgelassen werden, um einen schnellen Setzvorgang zu erreichen.
Weiter kann der Setzvorgang selbst in der herkömmlicherweise unmöglichen
Nieteintreibrichtung ausgeführt
werden. Die eliminierte Einschränkung
der Nieteintreibregion sorgt für
einen erweiterten Bereich oder eine erweiterte Region, die für die Anwendung des
Stanznietsetzvorgangs geeignet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht, die verbundene Werkstücke mit einem von einer herkömmlichen Setzvorrichtung
eingetriebenen Stanzniet zeigt.
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2 ist
eine Frontansicht einer Stanznietsetzvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine Draufsicht einer Matrize bei Betrachtung in Richtung des Pfeils
III der Stanznietsetzvorrichtung in 2.
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4 ist
eine Schnittansicht eines ersten Matrizenglieds und eines Stempels
in dem Zustand, in dem ein Stanzniet durch Verwendung des ersten Matrizenglieds
der in 2 und 3 gezeigten Stanznietsetzvorrichtung
in Werkstücke
eingetrieben wird.
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5 ist
eine Schnittansicht eines zweiten Matrizenglieds und des Stempels
in dem Zustand, in dem ein Stanzniet durch Verwendung des zweiten Matrizenglieds
der in 2 und 3 gezeigten Stanznietsetzvorrichtung
in Werkstücke
eingetrieben wird, um die Werkstücke
miteinander zu verbinden.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Unter
Verweis auf die Zeichnungen wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben. 2 zeigt schematisch den gesamten Aufbau
einer Stanznietsetzvorrichtung 9 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 2 umfasst
die Stanznietsetzvorrichtung 9 einen C-förmigen Rahmen 11 mit
einem Kopplungsabschnitt 10, der mit einem gelenkigen Roboterarm (nicht
gezeigt) zu koppeln ist. Der C-förmige
Rahmen 3 ist ein einstückiger
starrer Körper
mit einem oberen horizontalen Arm, einem vertikalen Arm, an dem
der Kopplungsabschnitt 10 angebracht ist und einem unteren
horizontalen Arm. Eine Nietsetzbaugruppe 13 der Stanznietsetzvorrichtung
ist an dem C-förmigen Rahmen 11 oder
an einem seiner Enden oder am Ende des oberen horizontalen Arms
angebracht. Die Setzbaugruppe 13 ist mit einem Stempel 14 versehen,
der beweglich an ihrem vorderen Ende (dem unteren Ende in 2)
angebracht ist. Eine Aufnahmeeinheit 15 erstreckt sich
vom Stempel bis zur Vorderseite. Ein Stanzniet (siehe den Stanzniet 1 in 1) wird
der Aufnahmeeinheit 15 zugeführt und darin gehalten und
vom Stempel 14 eingetrieben. An der Oberseite des Stempels 14 ist
eine spindelartige Eintreibeinheit 17 vorgesehen. Die spindelartige
Eintreibeinheit 17 ist betätigbar, um den Stempel 14 so
zu pressen, dass er den in der Aufnahmeeinheit an der Unterseite
des Stempels gehaltenen Stanzniet eintreibt. Am anderen Ende oder
dem Ende des unteren horizontalen Arms des C-förmigen Rahmens 11 ist eine
Matrize 18 angebracht. Beispielsweise umfasst die spindelartige
Eintreibeinheit 17 einen elektrischen Antriebsmotor, eine
Untersetzungsgetriebe-Baugruppe 21 und eine Getriebebaugruppe 22 zum Übertragen
einer Drehkraft des Motors, und eine Spindel 23, die daran
angepasst ist, sich vertikal zu bewegen, während sie sich entsprechend
der Drehkraft des Motors über
einen Riemen dreht. Wenn sich die Spindel gemäß der Drehkraft des Motors
nach unten bewegt, wird diese Bewegung an den Stempel 14 übertragen
und dann presst der Stempel 14 den in der Aufnahmeeinheit 15 gehaltenen
Stanzniet fest in Richtung der Matrize 18. Mehrere Werkstücke (siehe beispielsweise
die Werkstücke 2 und 3 in 1)
werden auf der Matrize 18 platziert. Ent sprechend der Abwärtsbewegung
des Stempels 14 wird der Stanzniet in die mehreren Werkstücke eingetrieben,
um diese Werkstücke
miteinander zu verbinden. Der C-förmige Rahmen 11 trägt die Setzbaugruppe 13 und
die Matrize 18 auf elastische Weise, um während des
Nieteintreibvorgangs eine Stoßkraft
aufzunehmen.
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In
der vorliegenden Erfindung umfasst die Matrize 18 mehrere
Matrizenglieder. In 2 und 3 umfasst
die Matrize 18 ein erstes Matrizenglied 26 mit
einer Aushöhlung 25,
die daran angepasst ist, dass das Bein des Stanzniets in einer geraden
Richtung in die Werkstücke
eingetrieben werden kann, wenn der Stanzniet vom Stempel gepresst wird,
und ein zweites Matrizenglied 30 mit einer Aushöhlung 27 und
einem vorstehenden Stift 29, der in der Mitte der Aushöhlung 27 vorgesehen
ist, die daran angepasst sind, dass das Bein des Stanzniets, das
die Werkstücke
durchstanzt, aufgeweitet und in seiner radialen Richtung nach außen verformt
werden kann. Während
bei der abgebildeten Ausführungsform
die Matrize 18 zwei Matrizenglieder umfasst, kann die Matrize 18 drei
oder mehr Matrizenglieder mit jeweils einer anderen Form umfassen.
In der abgebildeten Ausführungsform
ist die Aushöhlung 25 des
ersten Matrizenglieds 26 als einfaches zylindrisches Loch
gebildet mit einem Durchmesser, der in der Lage ist, eine Druckverformung
der Werkstücke
aufzunehmen, die durch eine Presskraft des Beins des Stanzniets
verursacht wird. Die Aushöhlung 27 des
zweiten Matrizenglieds 30 ist als zylindrisches Loch ausgebildet,
das den mittigen vorstehenden Stift 29 umgibt, und hat
einen Durchmesser, der größer ist
als der Außendurchmesser
des Beins, und eine Tiefe, die geringer ist als die der Aushöhlung 25, um
das Bein des Stanzniets durch Aufweitung in seiner radialen Richtung
nach außen
zu verformen.
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Das
erste Matrizenglied 26 und das zweite Matrizenglied 30 sind
auf einem Drehtisch 31 angebracht. Entsprechend der Drehung
des Drehtischs wird selektiv das erste oder das zweite Matrizenglied 26 bzw. 30 in
einer dem Stempel gegenüberliegenden
Position positioniert, um den vom Stempel 14 einzutreibenden
Stanzniet aufzunehmen. Zu diesem Zweck ist eine Drehvorrichtung 33,
wie beispielsweise ein am C-förmigen
Rahmen angebrachter Motor vorgesehen, um den Drehtisch 31 um
eine Welle 35 in 3 zu drehen,
wie vom Pfeil in 2 gezeigt, um das erste oder
das zweite Matrizenglied 26 bzw. 30 unter dem
Stempel 14 zu positionieren. Weiter steuert eine Steuereinheit
(nicht abgebildet) der Stanznietsetzvorrichtung 9 die Drehantriebsvorrichtung 33,
um zu einer vorbestimmten Zeit das erste oder das zweite Matrizenglied 26 bzw. 30 unter
dem Stempel 14 zu positionieren.
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Unter
Verweis auf 4 und 5 wird nachfolgend
ein Vorgang des Eintreibens des Stanzniets unter Verwendung der
Stanznietsetzvorrichtung 9 beschrieben. In 4 wird
der Stanzniet 1 automatisch von einer Zuführeinheit
(nicht abgebildet) der Aufnahmeeinheit 15 zugeführt und
in der Aufnahmeeinheit 15 gehalten, um ihn unter dem Stempel 14 zu positionieren.
Die miteinander zu verbindenden Werkstücke 2 und 3 werden
zwischen die Matrize 18 und den Stempel 14 platziert.
Es ist zu beachten, dass die Zahl der Werkstücke zwei oder mehr betragen
kann. Bei der vorliegenden Erfindung wird in einem ersten Schritt
des Nieteintreibvorgangs das erste Matrizenglied 26 durch
die Drehung des Drehtischs 31 unter dem Stempel 14 positioniert.
Der Stempel 14 wird von der spindelartigen Eintreibeinheit 17 (2)
nach unten bewegt, um den Stanzniet 1 in das stempelseitige
Werkstück 2 einzutreiben. Während dieses
Nieteintreibvorgangs durchstanzt das ausgehöhlte Bein 6 des Stanzniets 1 zunehmend das
Werkstück 2 und
die Gestaltung der Aushöhlung 25 des
ersten Matrizenglieds 26 lässt zu, dass das Bein 6 des
Stanzniets 1 in einer geraden Richtung in das Werkstück 2 eingetrieben
werden kann. Der Stempel 14 presst den Stanzniet weiter,
bis die Durchstanztiefe des Beins 6 das aufnahmeseitige Werkstück 3,
das an das erste Matrizenglied 26 angrenzt, erreicht. Wenn
das Bein 6 beginnt, das aufnahmeseitige Werkstück 3 zu
durchstanzen, wird die erzielte Reaktionskraft an den Stempel 14 übertragen.
Wenn sie die Reaktionskraft erfasst, hört die spindelartige Eintreibeinheit 17 vorübergehend
auf, Presskraft auf den Stempel 14 zu übertragen.
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Nachdem
die Übertragung
von Presskraft auf den Stempel 14 gestoppt wurde, wird
der Drehtisch 31 gedreht, um das zweite Matrizenglied 30 in einer
Position unter dem Stempel 14 und unter dem aufnahmeseitigen
Werkstück 3 der
Werkstücke 2 und 3 zu
positionieren. Nachdem das zweite Matrizenglied 30 in seine
Position gebracht wurde, überträgt die spindelartige
Eintreibeinheit 17 die Presskraft wieder auf den Stempel 14,
um das Eintreiben in das aufnahmeseitige Werkstück 3 des Stanzniets,
der gerade begonnen hat, das aufnahmeseitige Werkstück 3 zu
durchstanzen, erneut zu beginnen. Die Gestaltung der Aushöhlung 27 und
des mittigen vorstehenden Stifts 29 des zweiten Matrizenglieds
lassen es zu, dass das Bein 6 des Stanzniets, der das aufnahmesei tige
Werkstück 3 durchstanzt,
aufgeweitet und in seiner radialen Richtung nach außen verformt
werden kann. Wie in 5 zu sehen, berührt die
Spitze des vorstehenden Stifts 29 die der Matrize gegenüberliegende
Seite des aufnahmeseitigen Werkstücks 3, wenn das vordere
Ende des Beins 6 des Stanzniets 1 das aufnahmeseitige
Werkstück 3,
das an das zweite Matrizenglied 30 angrenzt, durchstanzt,.
Der vorstehende Stift 29 wirkt, infolge des durch die Presskraft
des Stempels 14 hervorgerufenen Drucks des aufnahmeseitigen
Werkstücks,
um in die Berührungsfläche des
aufnahmeseitigen Werkstücks 3 einzudringen.
Da sich der vorstehende Stift 29 in der Mitte der Öffnung des
Beins 6 des Stanzniets befindet, wird das vordere Ende
des Beins 6 des Stanzniets 1 weit in seiner radialen
Richtung nach außen aufgeweitet.
Daher wird das Bein 6 weit in seiner radialen Richtung
nach außen
aufgeweitet und verformt, um das aufnahmeseitige Werkstück zu durchstanzen.
Dann wird der Nieteintreibvorgang abgeschlossen, bevor das vordere
Ende des Beins 6 durch das aufnahmeseitige Werkstück gedrückt wird. Als
Folge wird das Bein 6 in seiner radialen Richtung stark
verformt, um für
eine ausreichende Durchstanzlänge
oder unterschnittene Menge 37 in der radialen Richtung
des Beins 6 zu sorgen. Die zwei Werkstücke 2 und 3 werden
durch das aufgeweitete und verformte Bein 6 und den Kopf
mit großem
Durchmesser 5 miteinander verbunden. In der vorliegenden
Erfindung lässt
die ausreichende unterschnittene Menge 37 des aufgeweiteten
Beins 6 zu, dass die Werkstücke 2 und 3 mit
einer ausreichenden Verbindungskraft verbunden werden können, selbst
wenn das aufnahmeseitige Werkstück 3 eine
geringe Dicke hat, die die Hälfte
oder weniger derjenigen des anderen Werkstücks (bzw. des stempelseitigen
Werkstücks) beträgt. Dadurch
wird es möglich,
die Einschränkung der
Nieteintreibrichtung in Bezug auf die Werkstücke zu verringern oder zu beseitigen.
So kann der komplizierte Vorgang des Umdrehens der Setzvorrichtung oder
der Werkstücke,
wie bei der herkömmlichen Stanznietsetzvorrichtung, übersprungen
oder ausgelassen werden, um einen schnellen Setzvorgang zu erreichen.
Weiter kann der Setzvorgang selbst in der herkömmlicherweise unmöglichen
Nieteintreibrichtung ausgeführt
werden. Die beseitigte Einschränkung
der Nieteintreibregion sorgt für
einen erweiterten Bereich oder eine erweiterte Region, die für die Anwendung
des Stanznietsetzvorgangs geeignet ist.
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Wenn
die Zahl der Matrizenglieder drei oder mehr beträgt, wird eine dem ersten Matrizenglied
entsprechende Aushöhlung
eines Matrizenglieds in einer Gestaltung geformt, sodass das Bein
des Stanzniets in einer geraden Richtung in die Werkstücke eingetrieben
werden kann, bis das vordere Ende des Beins ein aufnahmeseitiges
Werkstück
erreicht. In Bezug auf die dem zweiten Matrizenglied entsprechenden übrigen Matrizenglieder,
werden eine Aushöhlung
und ein vorstehender Stift jedes Matrizenglieds in Gestaltungen
gebildet, die jeweils gegenüber
den anderen Matrizengliedern verändert
sind, damit dadurch das Bein des Stanzniets weit in seiner radialen
Richtung nach aussen aufgeweitet werden kann, nachdem das vordere
Ende des Beins das aufnahmeseitige Werkstück erreicht. Wenn der Stanzniet
in mehrere Werkstücke
eingetrieben wird, werden die Matrizenglieder nacheinander ausgetauscht, wobei
der Stempel so gesteuert wird, dass er den Pressvorgang auf den
Stanzniet und das Anhalten des Pressvorgangs wiederholt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist ein Stanznietsetzsystem vorgesehen. Dieses Stanznietsetzsystem
umfasst eine erste Stanznietsetzvorrichtung und eine zweite Stanznietsetzvorrichtung.
Die erste Stanznietsetzvorrichtung umfasst eine erste Matrize mit
einer ersten Aushöhlung.
Die zweite Stanznietsetzvorrichtung umfasst eine zweite Matrize
mit einer zweiten Aushöhlung
und einen vorstehenden Stift, der in der Mitte der zweiten Aushöhlung vorgesehen
ist. In dieser Ausführungsform
ist die erste Aushöhlung
der ersten Stanznietsetzvorrichtung so angepasst, dass das Bein
des Stanzniets in einer geraden Richtung in die Werkstücke eingetrieben werden
kann, wenn der Stanzniet vom Stempel gepresst wird. Die zweite Aushöhlung und
der vorstehende Stift der zweiten Stanznietsetzvorrichtung sind so
angepasst, dass das Bein des Stanzniets, das die Werkstücke durchstanzt,
aufgeweitet und in seiner radialen Richtung nach außen verformt
werden kann. Das Stanznietsetzsystem umfasst weiter Austauschmittel
zum Platzieren der ersten Stanznietsetzvorrichtung an den Werkstücken, bis
das Bein des Stanzniets in einer geraden Richtung in die Werkstücke eingetrieben
ist und beginnt, das aufnahmeseitige Werkstück zu durchstanzen, und zum
Platzieren der zweiten Stanznietsetzvorrichtung anstelle der ersten
Stanznietsetzvorrichtung am Werkstück, sodass das Bein des Stanzniets,
das das aufnahmeseitige Werkstück
durchstanzt, aufgeweitet und in seiner radialen Richtung nach außen verformt
werden kann, wenn das Bein des Stanzniets beginnt, das aufnahmeseitige
Werkstück
zu durchstanzen. Das Auswechselmittel zum Austauschen und Positionieren der ersten
und der zweiten Stanznietsetzvorrichtung kann durch Verwendung eines
Werkzeugwechslers erreicht werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wirkt der vorstehende Stift nicht auf das aufnahmeseitige Werkstück, bis
das vordere Ende des Beins des Stanzniets beginnt, das aufnahmeseitige
Werkstück, das
an die Matrize angrenzt, zu durchstanzen. Dann, wenn das vordere
Ende des Beins des Stanzniets beginnt, das aufnahmeseitige Werkstück zu durchstanzen,
wirkt der vorstehende Stift zuverlässig auf das aufnahmeseitige
Werkstück.
So wird das Bein in einer geraden Richtung in die Werkstücke eingetrieben,
bis das Bein in das aufnahmeseitige Werkstück eindringt. Wenn das Bein
jedoch beginnt, das aufnahmeseitige Werkstück zu durchstanzen, bewirkt der
vorstehende Stift, dass das vordere Ende des Beins weit in seiner
radialen Richtung nach außen aufgeweitet
wird, um für
eine ausreichende unterschnittene Menge zu sorgen. Die ausreichende
unterschnittene Menge kann eine ausreichende Verbindungskraft erreichen,
selbst wenn das aufnahmeseitige Werkstück eine geringe Dicke hat,
die die Hälfte oder
weniger derjenigen des anderen Werkstücks (bzw. des stempelseitigen
Werkstücks)
beträgt.
Dadurch wird es möglich,
die Einschränkung
der Nieteintreibrichtung in Bezug auf die Werkstücke zu verringern oder zu beseitigen.
So kann der komplizierte Vorgang des Umdrehens der Setzvorrichtung
oder der Werkstücke,
wie bei der herkömmlichen
Setzvorrichtung, übersprungen
oder ausgelassen werden, um einen schnellen Setzvorgang zu erreichen.
Weiter kann der Setzvorgang selbst in der herkömmlicherweise unmöglichen
Nieteintreibrichtung ausgeführt
werden. Die eliminierte Einschränkung
der Nieteintreibregion sorgt für
einen erweiterten Bereich oder eine erweiterte Region, die für die Anwendung des
Stanznietsetzvorgangs geeignet ist.