Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Platten durch Stanznocken

Abstract

 Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Verbinden aufeinanderliegender dünner Platten (insbesondere Bleche) oder Plattenabschnitte durch Stanznokken, bei dem übereinanderliegende Plattenstücke entlang eines Teils ihrer Umrißlinien gestanzt und aus der Plattenebene herausgedrückt werden, wonach mittels einer an einem Quetschstempel angeordneten Gegendruckfläche, das den Platten nähere Plattenstück durch Quetschen die Platten hintergreifend verbreitert wird, ohne daß das den Platten abgewandte Plattenstück verbreitert wird, indem diese Gegendruckfläche 15 bzw. der Quetschstempel 11 innerhalb des Gesenkes 2 beim Stanz- und Drückarbeitsgang stehenbleibt, um danach bei dem höhere Preßkräfte erfordernden Quetschvorgang entgegen einer elastischen Stützkraft 19 nachzugeben, wobei das fließende Material des den Platten 4, näheren Plattenstücks 27 die ihm zugeordnete Platte 5 hintergreift.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens zum Verbinden aufeinanderliegender dünner Platten durch Stanznocken.

[0002] Das Verbinden von Blechen durch Stanznocken ist schon lange bekannt (DE-PS 8 73 237). Das Hauptproblem dieser Verbindungstechnik besteht in der präzisen Materialverarbeitung mit entsprechender Wiederholbarkeit der Verbindungsqualität. Diese Technik ist besonders deshalb kompliziert, weil hier ein Tiefzieh- und Stanzvorgang kombiniert wird mit einer anschließenden Stauch- oder Quetschbearbeitung, wobei zwar die Werkzeugrelativbewegung zwischen Stempel und Matritze achsgleich erfolgen, die Materialbewegung jedoch zuerst in dieser Achse, später aber bei der Quetschbearbeitung radial dazu erfolgt. Besonders schwierig ist es, diese Radialbewegung in ihrer Wiederholbarkeit zu beherrschen.

[0003] Bei einem bekannten Verfahren und einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens der gattungsgemäßen Art (DE-PS 23 38 460) wird die Matritze nach dem Stanz- und Drückvorgang soweit gegenüber der Gegendruckfläche, die hier an einem Abflachstempel vorgesehen ist, zurückgenommen, daß nur noch eines der beiden Plattenstücke innerhalb der Matritze ist, so daß beim Quetschvorgang nur das andere Plattenstück verbreitert werden kann. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die für die Bearbeitung eingespannten Platten beim Rückverfahren der Matritze gelöst werden und dadurch die Gefahr besteht, daß die Platten nicht formschlüssig miteinander verbunden werden. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß die Vorrichtung verhältnismäßig kompliziert aufgebaut sein muß, um diesen Rückfahrvorgang der Matritze durchzuführen bei gleichzeitigem Stehenbleiben des Abflachstempels. Nicht zuletzt muß dann in einem weiteren Arbeitsgang das Werkstück aus der Matritze ausgeworfen werden.

Vorteile der Erfindung

[0004] Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Merkmalen des Anspruchs 2 hat demgegenüber den Vorteil, daß in einem und dadurch gut kontrollierbarem Arbeitshub des Stanz- und Drückstempels die gesamte Verbindung hergestellt wird, nämlich Stanzen, Drücken und Quetschen, und wobei nur das Plattenstück gequetscht wird, das für die Verhakung erforderlich ist. Da der für den Stanzvorgang erforderliche Gegendruck geringer ist als für den Quetschvorgang, läßt sich mit sehr einfachen statischen Mitteln die Nachgiebigkeit der Gegendruckfläche steuern, so daß erst wenn der erforderliche Schervorgang beim Stanzen beendet ist, die Gegendruckfläche nachgibt; um dann für den Quetschvorgang in einer entsprechend verschobenen Lage zu verharren. Vorteilhafterweise dienen diese elastischen Mittel gleichzeitig als Auswurfmittel des Werkstückes aus der Matritze. Als elastische Mittel können mechanische oder hydraulische Federn dienen.

[0005] Die Kraft des elastischen Elements kann erfindungsgemäß auch über eine Hydrauliksäule übertragen werden, so daß eine mit hydraulischen Mitteln arbeitende Pressevorrichtung einsetzbar ist mit vor allem räumlichen Vorteilen.

[0006] Die zu verbindenden Platten können Bleche sein, sie können aber auch zum Teil aus Kunststoff bestehen.

[0007] Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

[0008] Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Werkzeug;

Fig. 2 eine Ansicht des Gesenkes nach LinielI-IIin Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch das Werkzeug nach Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Werkzeugstellung nach Beendigung des Stanzvorgangs;

Fig. 5 eine Werkzeugstellung nach Beendigung des Quetschvorgangs und

Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 5 durch einen Teil des Werkzeugs und entsprechend der Schnittlage von Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0009] In den Fig. 1-6 ist nur das eigentliche Herstellungswerkzeug in verschiedenen Schnitten und Arbeitsstellungen dargestellt. Zu diesem Herstellungswerkzeug gehört die Preßvorrichtung, die natürlich zur Durchführung des erfinderischen Verfahrens geeignet sein muß, aber in unterschiedlichster Weise gestaltet sein kann.

[0010] Zwischen einem durch die Pressenvorrichtung hin und her bewegbaren Stanz- und Drückstempel 1 und einem ortsfesten Gesenk 2 sind zwei miteinander zu verbindende Platten 4 und 5 - beispielsweise Bleche - angeordnet. Natürlich kann es sich bei diesen Werkstücken 4 und 5 auch um irgendwelche Bänder oder Winkel handeln, die mit einer Platte zu verbinden sind.

[0011] Der entsprechend dem Doppelpfeil I hin und her bewegbare Stanz- und Drückstempel weist eine prismatische Stirnfläche auf mit zwei zur Arbeitsrichtung I schrägen Stirnflächen 6 und einer senkrecht zur Arbeitsrichtung verlaufenden Stirnfläche 7. Zwischen diesen Stirnflächen 6 und 7 und den Flachseiten8 des Stempels 1 sind Schneidkanten 9 gebildet (Fig. 3).

[0012] Das Gesenk 2 weist eine zentrale Bohrung 10 auf, in der ein Quetschstempel 11. axial verschiebbar angeordnet ist. Dieser Quetschstempel 11 weist an seinem oberen Ende ein Schneidgesenk 12 auf, deren Schneidkanten 13 mit den Schneidkanten 9 des Stanz- und Drückstempels 1 zusammenwirken und die durch Kanten gebildet werden zwischen der oberen Stirnseite 14 des Quetschstempels 11 und einer Quernut 15, deren Grundfläche 16 als Gegendruckfläche beim Quetschvorgang dient.

[0013] Der Quetschstempel 11 weist einen in einem erweiterten Abschnitt 17 der zentralen Bohrung 10 geführten Bund 18 auf, an dem ein hier nur symbolisch angedeutetes elastisches Element 19 angreift und der gegen Verdrehen in den Bohrungen 10 und 17 durch nicht dargestellte Mittel gesichert ist. Hierdurch wird die Drehlage des Quetschstempels 11 innerhalb des Gesenkes 2 gesichert. Das elastische Element 19 stützt sich auf der dem Bund 18 abgewandten Seite an einem Boden 20 ab, der gleichzeitig als Hubbegrenzung und damit Anschlag des Quetschstempels 11 dient, indem ein Zapfen 21 des Quetschstempels 11 nach Zurücklegung eines bestimmten Hubes entgegen der Kraft des elastischen Elements 19 auf. diesen Boden 20 stößt.

[0014] Nach Zurücklegung dieses Hubes ist die Grundfläche 16 der Quernut 15 des Quetschstempels 11 gerade bündig mit der Grundfläche 22 einer Matritze 23, die im Gesenk 2 entsprechend den Stirnflächen 6 und 7 des Stanz- und Drückstempels 1 ausgebildet vorgesehen ist. Die zwischen der Auflagefläche 24 des Gesenkes 2 und den Längswänden 25 dieser Matritze 23 gebildete Schneidkante 26 wirkt mit den ihr zugeordneten Schneidkanten 9 des Stanz- und Drückstempels 1 zusammen. Die Breite der Matritze 23 entspricht, der Breite der Quernut 15.

[0015] Die erfindungsgemäße Technik des Verbindens von dünnen Platten arbeitet. anhand dieses dargestellten Beispiels wie folgt:

Nach Legen der Platten 4 und 5 auf die Auflagefläche 24 (Fig. 1 und 3), wird der Stanz- und Drückstempel 1 für den Stanzvorgang in Richtung Gesenk 2 verschoben, wobei die entsprechenden Plattenteile 27 und 28, die zur Herstellung der Verbindung an ihren Längsumrißlinien ausgestanzt und dann gedrückt werden sollen, durch die Schneidkanten 9 des Stanz- und Drückstempels 1 in Zusammenwirkung mit den Schneidkanten 13 und 26 des Gesenks geschert und in die Quernut 15 bzw. die Matritze 23 gedrückt werden.

[0016] Der Plattenteil 28 ist danach seitlich durch die Begrenzungswände der Nut 15 und deren Grundfläche 16 sowie durch die Matritze 23 eingefaßt. Der Plattenteil 27 hingegen, der aus der Platte 4 herausgeschnitten bzw. gedrückt wurde, ist nach diesem ersten Arbeitsgang in der öffnung 29 der unteren Platte 5 verblieben, die durch das Herausstanzen bzw. Drücken des unteren Plattenteils 28 entstanden ist (Fig. 4).

[0017] Für den nun folgenden Quetscharbeitsgang fährt der Stanz- und Drückstempel 1 ohne Unterbrechung weiter in seiner Arbeitsrichtung, wobei der Quetschstempel 11 entgegen dem elastischen Element 19 nachgibt, bevor der bearbeitete Werkstoff der Platte 4 zu fließen beginnt. Erst wenn der Zapfen 21 an dem Boden 20 anliegt und dadurch ein "unendlicher" Widerstand entsteht, beginnt der obere Plattenteil 27 sich auszudehnen, wobei dessen Material in die Räume fließt, die oberhalb der oberen Stirnseite 14 des Quetschstempels 11 durch dessen Verschieben entstanden sind. Der Querschnitt dieser gewonnenen Räume entspricht den Eig. 2 entnehmbaren Segmentflächen 30. Die Arbeitsbewegung des Stanz- und Drückstempels 1 wird dann noch geringfügig über die Unterseite der unteren Platte 5 fortgesetzt, so daß auch etwas Material von dem oberen Plattenteil 27 in die Quernut 15 fließt. In jedem Fall jedoch bleibt,wie in Fig.. 6 zu erkennen, die direkte Verbindung zwischen den Platten 4 und 5 und den Plattenteilen 27 und 28 durch die in die Matritze 23 gedrückten Stege 31 und 32 erhalten.

[0018] Sobald der Stanz- und Drückstempel 1 dann wieder ausgefahren wird, wird durch das elastische Element 19 und den damit betätigten Quetschstempel 11 das Werkstück 4, 5 ausgeworfen.

[0019] Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Ansprüche

1. Verfahren zum Verbinden aufeinanderliegender dünner Platten (insbesondere Bleche) oder Plattenabschnitte durch Stanznocken, bei dem übereinanderliegende Plattenstücke entlang eines Teils ihrer Umrißlinien durch Stanzen getrennt und aus der Plattenebene herausgedrückt werden und bei dem danach mittels einer Gegendruckfläche das den Platten nähere Plattenstück durch Quetschen die Platten hintergreifend an den geschnittenen Seiten verbreitert wird, wobei das den Platten abgewandte Plattenstück in seiner radialen Verformung begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckfläche für den Stanz- und Drückarbeitsgang aufgrund einer elastischen Stützkraft stehen bleibt, um danach bei dem höhere Preßkräfte erfordernden Quetschvorgang soweit nachzugeben, daß das fließende Material des den Platten näheren Plattenstücks die ihm zugeordnete Platte hintergreift.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckfläche mindestens eine Vertiefung mit Schneidkanten für den Stanz- und Drückarbeitsgang aufweist und daß die elastische Stützkraft größer ist als die Stanz- und Drückkraft, aber kleiner ist als die Quetschkraft.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem an einer Presse angeordneten Gesenk, mit einem in einer im Gesenk vorgesehenen öffnung vorhandenen Quetschstempel, die in Arbeitsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind, und mit einem von der Presse hin und her angetriebenen Stanz- und Druckstempel, dadurch gekennzeichnet, daß der Quetschstempel (11) beim Stanz- und Drückarbeitshub des Stanz- und Drückstempels (1) gegen ein elastisches Element (19) verschiebbar ist und beim Quetscharbeitshub des Stanz-und Drückstempels (1) an einem Anschlag (20) anliegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Quetschstempel (11) in der den Platten (4, 5) zugewandten Stirnseite (14) eine Quernut (15) aufweist, die als Matritze beim Drücken und mit Schneidkanten (13) beim Stanzen dient, deren Breite der Plattenstückbreite entspricht und deren Tiefe geringer ist als die Dicke der ihr zugewandten Platte (5).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gequetschte Material bis an die Wand der öff - nung (10) gleitet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß als elastisches Element (19) eine Feder dient.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß als elastisches Element (19) hydraulische Mittel dienen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft des elastischen Elements (19) durch eine Hydrauliksäule übertragen wird.

Zeichnung