WERKZEUG ZUM NIETARTIGEN VERBINDEN

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Werkzeug zum nietartigen Verbinden von aufeinander liegenden Platten oder Plattenabschnitten (Durchsetzfügen, odgl.) bzw. von Platten mit Verbindungsteilen (Stanznieten, Schraubbolzenanbindung, odgl.) nach der Gattung des Hauptanspruchs.

[0002] Bei einem bekannten Werkzeug (DE 44 35 460 Fig. 3) werden die radial nach außen beweglichen Mantelteile der Matrize gegen die Kraft von Federblechen verschoben, wobei diese Federbleche gleichzeitig dazu dienen, die Matrizenteile am Matrizenkörper zu befestigen, indem sie einen Endes mit dem Matrizenkörper verschraubt sind und anderen Endes abgewinkelt sind und in entsprechende Nuten des jeweiligen Mantelteils greifen. Zwischen diesen Federblechen und den Matrizenteilen ist zusätzlich ein elastisches Band angeordnet, als zusätzlicher Halt und auch zur Führung der Matrizenteile. Der Nachteil dieser Federanordnung besteht zum Einen darin, dass sie eine Störquelle darstellt. Bei den bei dieser Art von Werkzeug gegebenen hohen und meist rauen Beanspruchungen können sich die Federn lösen, wodurch nicht nur fehlerhafte Verbindungspunkte am Werkstück entstehen, sondern teure Nacharbeit oder der Austausch der Werkstücke erforderlich ist, da bei automatischer Fertigung solche Fehler nicht sofort festgestellt werden. Zum Anderen besteht ein Nachteil darin, dass sowohl der Einbau des Werkzeugs, sowie auch das Befestigen der Federbleche, als auch das Einsetzen der Mantelteile umständlich, aufwendig und damit teuer ist.

[0003] Bei einem bekannten Werkzeug der gattungsgemäßen Art (EP 0744231 B1) werden zwei einander gegenüberliegende Mantelteile durch dass zwischen Stempel und Bodenteil verdrängte Werkstückmaterial entsprechend entgegen der Kraft jeweils einer Einzelfeder auseinandergedrückt, wobei diese Einzelfedern einen quer zur Antriebsrichtung verlaufenden Verbindungsabschnitt aufweisen, welcher in einer Nut unterhalb des Bodenteils der Matrize verläuft. Bei dem Arbeitsvorgang werden mit Hilfe der federbelasteten Mantelteile die zur verbindenden Platten durch den Stempel teils gestanzt und danach erst verquetscht, so dass beim Verquetschen ein Teil der teilgestanzten Plattenabschnitte quer zur Wegrichtung der Mantelteile abfließen kann. Abgesehen davon, dass durch das Teilstanzen eine undichte Plattenverbindung entsteht, ist eine solche Verbindung auch weniger haltbar, als die mit dem erstgenannten Werkzeug hergestellte Durchsetzfügeverbindung. Allerdings sind auch die Anforderungen an die Rückstellfedern der Mantelteile wesentlich geringer, so dass auf eine solche einfache mehrfachgekröpfte Blattfeder zurückgegriffen werden kann, auch weil das Werkstück bei diesem Werkzeug sehr einfach entnehmbar ist Eine Durchsetzfügeverbindung ohne Durchtrennen der Platte ist allerdings mit diesem Werkzeug nicht machbar und auch bei Veränderungen nicht vorstellbar und letztlich auch nicht angestrebt, da es sich um ein völlig anderes Verbindungsverfahren handelt.

[0004] Auch bei einem anderen bekannten Werkzeug (EP 0835701 A 2) sind als ausweichende Mantelteile ebenfalls nur zwei Spreizteile vorgesehen, welche über Blechfedern gegeneinander gehalten werden, wobei diese beiden Federn über einen Mantelring als Verbindungsteil miteinander verbunden sind. Auch hier sind nur zwei Mantelteile einander gegenüberliegend über die Federn belastet, so dass eine tatsächliche Kontrolle des verdrängten Plattenmaterials und dessen Fluss nicht erkennbar ist.

[0005] Bei einem anderen bekannten Werkzeug (PCT-WO 97/029 12, DE 32 10 208) ist um die Mantelteile ein Federring gelegt, der sich beim Fügevorgang und dem nach außen Ausweichen der Mantelteile entsprechend öffnet. Auch hier besteht der Nachteil darin, dass der Ring eine Störquelle darstellt, insbesondere durch Abriebteile und dergleichen, die zu einem vorzeitigen Verschleiß führen können abgesehen davon dass beim Bearbeitungsvorgang mit diesem Werkzeug eine Teilstanzung (clinchen) der Platten stattfindet.

[0006] Bei wieder einem anderen Werkzeug sind die Mantelteile der Matrize auf ihrer dem Stempel abgewandten Seite einstückig mit der Matrize verbunden und übernehmen kragbalkenartig auch die Aufgabe der Feder (GB 2069394). Der Nachteil dieses Werkzeugs besteht vor allem in den hohen Herstellkosten desselben und der mangelnden Flexibilität bei dessen Einsatz.

Die Erfindung und ihre Vorteile

[0007] Das erfindungsgemäße Werkzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass abgesehen davon dass kein clinchen der Platten stattfindet, also durch die Verbindungsstelle keine Undichtheit entsteht, das erfindungsgemäße Werkzeug für Durchsetzfügeverfahren Anwendung finden kann, bei denen aufgrund der zur Mittelachse symmetrischen Anordnung und insbesondere durch die Verwendung von mehr als zwei beweglichen Mantelteilen ein kontrollierter Fluss des verdrängten Plattenmaterials stattfindet. Hierdurch wurde die Vorstellung überwunden, dass mit einer derart einfachen und äußerst günstig innerhalb eines Werkzeugs unterbringbaren Stab- oder Blattfeder, eine ausreichende Kraft für die Rückstellung der Mantelteile gegeben ist. Obwohl ein äußerst guter Verbindungspunkt durch dieses Werkzeug herstellbar ist, besteht der Vorteil der äußerst günstigen Herstellung und nicht zuletzt der Vorteil der Unempfindlichkeit und leichten Montierbarkeit des Werkzeugs. Während sich bei der kreuz- oder sternförmigen Ausbildung die einzelnen Verbindungsabschnitte kreuzen, oder zumindest kreuzen können, zweigen bei der ringförmigen Ausbildung die einzelnen Federn radial von diesem Ring ab. Es handelt sich also nicht um einen umgreifenden mantelförmigen Ring, sondern um eine in der Teilungsebene der Matrize angeordnete Scheibe.

[0008] Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kröpfung einen Mindestradius von 10 Prozent des Matrizendurchmessers auf. Bekanntlich ist die Haltbarkeit und auch die Wirksamkeit einer Blattfeder stark von deren Gestaltung an der Einspannstelle abhängig, wobei Knickstellen leichter zur Federbnichen führen, im Gegensatz zu Mindestradien.

[0009] Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen in bekannter Weise (EP 0744231 B 1) die Einzelfedern und deren Verbindungsabschnitt aus Flachmaterial. Dieses Blattfedern entsprechende Material ist nicht nur äußerst einfach herstellbar indem die Einzelfedern mit Verbindungsabschnitt aus einem Stück gestanzt werden, um danach gekröpft und gehärtet zu werden, sondern auch sehr montagefreundlich.

[0010] Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erzielung der Teilungsebene die Matrize quer zur Antriebsrichtung geteilt d.h. als Teilungsebene dient die der Arbeitsöffnung abgewandte Stirnseite des Bodenteils.

[0011] Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Matrizenboden als Lagerkörper ausgebildet, in dem die Mantelteile gelagert und geführt sind und an dessen, dem Stempel abgewandten Seite, sich stirnseitig die Verbindungsabschnitte der Einzelfedern abstützen.

[0012] Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zur Aufnahme der Einzelfedern, bzw. deren Verbindungsabschnitte, im Matrizenbodenteil radiale und/oder stirnseitige Nuten vorhanden. In diesen Nuten können die Mantelteile, die Federn und der Verbindungsabschnitt so untergebracht sein, dass eine mehr oder weniger glatte, zylindrische Matrize entsteht, die nicht nur unempfindlich ist, sondern leicht in der Werkzeugmaschine austauschbar ist.

[0013] Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Mantelteile mit den freien Enden der Einzelfedern unlösbar verbunden. Diese Mantelteile stützen sich beispielsweise zur Erzeugung der Gegenkraft der durch den Stempel bewirkten Fügekraft auf der dem Stempel abgewandten Seite am Matrizenbodenteil ab. Beim Ausweichen gleiten sie dann auf diesem Bodenteil radial nach außen, jeweils entgegen der Kraft einer Einzelfeder.

[0014] Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Befestigung der Mantelteile auf diese Abschnitte durch Auflöten oder Aufschweißen.

[0015] Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die freien Enden der Einzelfedern nach innen in Richtung Arbeitsöffnung abgeknickt und es dienen die in Richtung Stempel weisenden Flächen der abgeknickten Abschnitte der Einzelfedern zur Auflage für die dort befestigten Mantelteile. Hierdurch können verhältnismäßig schmale Flächen der Aufnahme von entsprechend breiten Mantelteilen dienen, insbesondere wenn diese Mantelteile in der Summe die Arbeitsöffnung radial begrenzen.

[0016] Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Teilungsebene zwischen dem Bodenteil und einem der Aufnahme in einer Werkzeugmaschine dienenden Sockelteil, wobei, wie oben angedeutet, ein komplett in sich geschlossenes Werkzeug entsteht.

[0017] Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht zwischen Sockelteil und Bodenteil eine, die Teile verbindende, Vorrichtung. Vorteilhafterweise wird durch die Zusammensetzung von Bodenteil und Sockelteil die Federanordnung günstig verankert.

[0018] Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dienen als Verbindungsvorrichtung Verbindungsstifte, hierdurch wird außer der Verbindung auch erreicht, dass die beiden Teile in Bezug auf ihre Drehlage fixiert sind.

[0019] Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Abmessungen des Volumens von Stempel und Arbeitsöffnung dem zu verdrängenden Material angepasst ist, sind über den Umfang der Arbeitsöffnung verteilt mehrere Abschnitte der Begrenzungswände feststehend, wobei die zwischenliegenden Abschnitte als die ausweichbaren Teile ausgebildet sind. Hierdurch können die Mantelteile entweder komplett die radiale Wand der Arbeitsöffnung bilden oder sie können Teile derselben bilden, während andere Teile stehen bleiben, je nach angestrebter Gestaltung des Verbindungsknotens.

[0020] Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der radiale Weg der ausweichbaren Mantelteile durch Anschläge der Matrize unnachgiebig begrenzt. Hierdurch wird erreicht, dass das verdrängte Material eine Kaltverdichtung und damit eine die Festigkeit des Verbindungspunktes wesentlich erhöhende Härtequalität erfährt.

[0021] Außerdem werden durch derartige Anschläge die Mantelteile gegen Herausfallen und die Einzelfedern gegen Überdehnung gesichert

[0022] Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Stempel in Form eines Nietes, einer Mutter oder eines Bolzens ausgebildet um nach Beendigung der Durchsetzfügung form- und/oder kraftschlüssig in der durch ihn bewirkten Tiefziehöffnung zu verbleiben. Durch diesen Materialverbund entsteht eine zusätzliche Festigkeit der Verbindung vor allem dadurch, dass die Tiefziehöffnung formschlüssig ausgefüllt ist und eine Entknüpfung des Verbindungspunktes nicht mehr möglich ist.

[0023] Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

[0024] Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in zwei Varianten in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

ein Verbindungswerkzeug im Längsschnitt;

Fig. 2

eine Draufsicht nach Linie I-I in Fig. 1;

Fig. 3

eine Federeinrichtung in Seitenansicht;

Fig. 4

die Federeinrichtung aus Fig. 3 in der Draufsicht und

Fig. 5

eine Variante der Federeinrichtung bzw. Matrize

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0025] Wie bei einem in Figur 1 dargestellten Werkzeug zur Verbindung von Platten udgl., sind in einem Bodenteil 1 einer Matrize mehrere Mantelteile 2 mit ihrem oberen, freien Ende radial nach außen ausweichbar gelagert. Durch diese Mantelteile 2 und das Matrizenbodenteil 1 wird eine Arbeitsöffnung 3 begrenzt, in welche über einen Stempel 4 Bereiche 5 von miteinander zu verbindenden Platten 14 und 15 hineingepresst werden, so dass in bekannter Weise eine Fügeverbindung entsteht. Zur Verbesserung der Hintergreifung des tiefgezogenen und danach radial verquetschten Plattenabschnitts 5 geben bei diesem Durchsetzfügevorgang die Matrizenmantelteile 2 radial nach außen nach und zwar entgegen der Kraft von Einzelfedern 6. Diese Einzelfedern sind über einen Verbindungsabschnitt 7 auf der, der Arbeitsöffnung 3 des Matrizenbodenteils abgewandten Seite, einteilig miteinander verbunden. Zum Schutz und zur Führung von Matrizenmantelteilen 2, sowie Einzelfedern 6 und Verbindungsabschnitt 7 sind im Matrizenbodenteil Nuten 8 angeordnet, so dass für den Einbau in die Werkzeugmaschine die Matrize sehr einfach und bündig in die entsprechende Öffnung einsetzbar ist, ohne dass Mantelteile oder Federteile störend im Wege sind.

[0026] Mit dem Bodenteil 1 ist ein Sockelteil 9 durch nicht dargestellte Mittel verbunden, welches die Nuten 8, in denen der Verbindungsabschnitt 7 angeordnet ist, abdeckt. Hierdurch wird die Federeinrichtung in der Matrize gehalten und es entsteht ein komplett und in sich geschlossenes Werkzeug, welches in seinen Abmaßen jenen der Werkzeugmaschine, in die es für die Verwendung eingesetzt werden kann, angepasst ist. Zwischen Matrizenbodenteil 1 und Sockelteil 9 besteht eine Teilungsebene 10. Das Matrizenbodenteil ist erfindungsgemäß in eine entsprechende Ausnehmung 17 des Sockelteils 9 nach Einsetzen der Feder 6/7 eingepresst.

[0027] Um einerseits eine exakte Führung zwischen Matrizenmantelteil 2 und dem freien Ende der Einzelfedern 6 zu erzielen und andererseits bei dieser Führung dem freien Ende der Einzelfeder 6 eine erforderliche Wegfreiheit zu geben, ist auf der der Feder 6 zugewandten Rückseite der Mantelteile 2 eine die Feder 6 aufnehmende Längsnut 16 angeordnet.

[0028] Die Mantelteile 2 sind außerdem in feststehenden Abschnitten für ihre Ausweichbewegung geführt, wobei sich diese Abschnitte 18 in Richtung Stempel 4 an das Matrizenbodenteil 1 bzw. Sockelteil 9 anschließen. Am Sockelteil 9 sind zudem Anschläge 19 angeordnet, über die der Ausweichweg der Mantelteile 2 begrenzt ist, so dass beim Fertigungsvorgang und beim entsprechenden Verdrängen des Werkstückmaterials bei Aufstoßen der Mantelteile 2 auf diese Anschläge 19 und Fortsetzen der Hubbewegung des Stempels 4 eine entsprechende Kaltverformung des nunmehr verquetschten Materials stattfindet.

[0029] In Fig. 2 und 3 ist eine einfache, ein Kreuz bildende, Federanordnung gezeigt, nämlich mit einem kreuzförmigen Verbindungsabschnitt 7 und den an diesem angeordneten Einzelfedern 6, wobei die Einzelfedern 6 in Antriebsrichtung des Stempels gegenüber dem Verbindungsabschnitt 7 Kröpfungen 13 aufweisen. Diese Federanordnung dient mit vier Einzelfedern der Betätigung von vier Mantelteilen. Entsprechend der Anzahl der Mantelteile ist auch dann die Anzahl der freien Federn, so dass der Verbindungsabschnitt statt als Kreuz, als Stern ausgebildet sein kann.

[0030] Bei der in Fig. 4 dargestellten Variante der Erfindung sind die Einzelfedern 6' an ihrem oberen Ende nach innen geknickt, so dass Abschnitte 11 entstehen, auf deren Oberflächen Matrizenmantelteile 2' befestigt sind, die zwar die gleiche Aufgabe wie bei der Variante in Fig. 1 übernehmen, aber völlig anders aufgebaut sind. Der Aufbau ist derart, dass diese Mantelteile 2' nach innen hin die Arbeitsöffnung 3' radial begrenzen, im übrigen sich aber einschließlich der geknickten Abschnitte 11 der Einzelfedern 6' an der Oberfläche 12 des Matrizenbodenteils 1' abstützen, um so die Fügekraft des Stempels auffangen zu können. Während des Fügevorgangs weichen diese Mantelteile 2' radial nach außen aus. Das Matrizenbodenteil 1' ist nur gestrichelt dargestellt, um dadurch bei der gegebenen Draufsicht die hintere Einzelfeder 6' bzw. das hintere Mantelteil 2' zeigen zu können. Die vordere Einzelfeder ist in der gegebenen Ansicht nicht dargestellt.

Bezugszahlenliste

[0031] 

1

Matrizenbodenteil

2

Matrizenmantelteile

3

Arbeitsöffnung

4

Stempel

5

Bereiche

6

Einzelfedern

7

Verbindungsabschnitt

8

Nuten

9.

Sockelteil

10.

Teilungsebene

11.

Abschnitte

12.

Oberfläche

13.

Kröpfung

14.

Platte

15.

Platte

16.

Längsnut

17.

Ausnehmung

18.

Abschnitte

19.

Anschlag

Ansprüche

1. Werkzeug zum nietartigen Veirbinden von aufeinander liegenden Platten (14, 15) oder Plattenabschnitten insbesondere mittels Durchsetzfügen, bzw. von Platten mit Verbindungsteilen, insbesondere mittels Stanznieten oder Schraubbolzenbefestigung,

- mit einer, eine Arbeitsöffnung (3) aufweisenden, mehrteiligen Matrize,

- mit einem, in Richtung Arbeitsöffnung (3) angetriebenen Stempel (4),

- mit um die Arbeitsöffnung (3) radial angeordneten Mantelteilen (2) der Matrize, welche beim Fügevorgang durch verdrängtes Werkstückmaterial wegbegrenzend radial nach außen ausweichen,

- mit einem dem Stempel (4) gegenüber liegenden Bodenteil (1) der Matrize, in dem die Mantelteile (2) gelagert sind und

- mit an den Mantelteilen (2) angreifenden, radial nach innen wirkenden Einzelfedern (6), welche stabförmig ausgebildet einen Endes an den Mantelteilen (2) angreifen und anderen Endes über einen Verbindungsabschnitt (7) einteilig miteinander verbunden sind, wobei

- im Übergangsbereich zwischen Verbindungsabschnitt (7) und den Einzelfedern (6) je eine Kröpfung (13) derselben in Richtung Mantelteile vorhanden ist und wobei

- der Verbindungsabschnitt (7) in einer quer zur Antriebsrichtung verlaufenden Teilungsebene der Matrize angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

- dass mindestens drei Mantelteile (2) vorhanden sind

- dass die Mantelteile (2) weitgehend achssymmetrisch um die Mittelachse der Matrize angeordnet sind und

- dass der Verbindungsabschnitt (7) entsprechend der Anzahl der Mantelteile (2) kreuz-, ring- oder sternförmig ausgebildet ist

- so dass beim Fügevorgang kein Durchtrennen der Platte (5) durch den Stempel (4) stattfindet.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kröpfung (13) einen Mindestradius von 10 Prozent des Matrizendurchmessers aufweist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfedern (6) und deren Verbindungsabschnitt (7) aus Flachmaterial, insbesondere aus Blattfedermaterial, bestehen.

4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Teilungsebene die der Arbeitsöffnung (3) abgewandte Stirnseite des Bodenteils (1) dient.

5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrizenbodenteil als Lagerkörper ausgebildet ist, indem die Mantelteile (2) kippbar oder verschiebbar gelagert sind und an dessen, der Arbeitsöffnung (3) abgewandten Seite, der Verbindungsabschnitt (7) angeordnet ist.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung und/oder stirnseitig am Matrizenbodenteil (1) Nuten bzw. Ausnehmungen zur Aufnahme der Mantelteile (2), der Einzelfedern (6) und des Verbindungsabschnitts (7) vorhanden sind.

7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfedern (6') mit den freien Enden mit den Mantelteilen (2') verbunden sind.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Mantelteilen (2') und Einzelfedern (6') durch Längsnuten erfolgt, in denen die freien Enden der Einzelfedern verschiebbar sind.

9. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (11) der Einzelfedern (6') nach innen abgewinkelt sind, dass die in Richtung Stempel weisenden Flächen, der abgewinkelten Abschnitte (11) der freien Federn (6'), zur Auflage für die dort befestigten Mantelteile (2') dienen und dass die Verbindung zwischen den abgewinkelten Abschnitten (11) und den Mantelteilen (2') durch Auflöten oder Aufschweißen erfolgt.

10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungsebene (10) zwischen dem Bodenteil (1) und einem der Aufnahme in einer Werkzeugmaschine dienenden Sockelteil (9) verläuft, und dass der Matrizenbodenteil (1) in eine Ausnehmung (17) des Sockelteils (9) einpressbar ist.

11. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Sockelteil (9) und Bodenteil (1) eine Verbindung besteht, aus einer die Teile verbindenden Vorrichtung.

12. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsvorrichtung Verbindungsstifte dienen.

13. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass über dem Umfang der Arbeitsöffnung verteilt mehrere Abschnitte (18) der Begrenzungswände feststehen und dazwischen liegende Abschnitte als die ausweichbaren Mantelteile (2) ausgebildet sind, wobei die Abmessungen des Volumens von Stempel (4) und Arbeitsöffnung (3) dem zu verdrängenden Materialvolumen angepasst ist.

14. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Weg der ausweichbaren Mantelteile (2) durch Anschläge (19) der Matrize unnachgiebig begrenzt ist.

15. Werkzeug nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (19) mit dem Sockelteil (9) verbunden sind.

16. Werkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel in Form eines Nietes, einer Mutter oder, eines Bolzens ausgebildet ist, um nach Beendigung der Durchsetzfügung form- und/oder kraftschlüssig in der durch ihn bewirkten Tiefziehöffnung zu verbleiben.

Claims

1. A tool for riveted connection of stacked panels (14, 15) or panel portions, more specifically by means of press joining (clinching), or of panels with connector members, more specifically by means of self piercing riveting or stud attachment, said tool having

- a die that consists of several parts and comprises a working opening (3),

- a ram (4) that is driven in the direction of the working opening (3),

- outer shell segments (2) of the die that are disposed radially around the working opening (3) and that yield in a radially outward direction, in a path-limiting manner, to material of the work piece being displaced during the joining procedure,

- a bottom part (1) of the die that is disposed opposite the ram (4) and in which the outer shell segments (2) are mounted and

- single springs (6) acting in a radially inward direction and applying pressure to the outer shell segments (2), said single springs being configured to have the shape of a rod and applying pressure to the outer shell segments (2) with their one end while being integrally joined together at their other end by means of a connector portion (7),

- said single springs (6) comprising, in the direction of the outer shell segments, a right-angled bend (13) in the transition region between the connector portion (7) and said single springs and

- the connector portion (7) being disposed in a parting plane of the die that is oriented across the driving direction, characterized in

- that there are provided at least three outer shell segments (2),

- that the outer shell segments (2) are, to a large extent, axially symmetrically disposed around the central axis of the die and

- that the connector portion (7) is configured in the shape of a cross, a ring or a star in accordance with the number of outer shell segments (2)

- so that the panel (5) will not be severed by a ram (4) during the joining procedure.

2. The tool in accordance with claim 1, characterized in that the right-angled bend (13) has a radius of at least 10 percent of the die diameter.

3. The tool in accordance with claim 1 or 2, characterized in that the single springs (6) and their connector portion (7) are made of a flat material, more specifically of a leaf spring material.

4. The tool in accordance with one of the afore mentioned claims, characterized in that the end face of the bottom part (1) that is turned away from the working opening (3) serves as a parting plane.

5. The tool in accordance with one of the afore mentioned claims, characterized in that the bottom part of the die is configured to be a bearing body in which the outer shell segments (22) are carried so as to be tiltable or displaceable, the connector portion (7) being disposed on the face thereof that is turned away from the working opening (3).

6. The tool in accordance with one of the afore mentioned claims, characterized in that grooves or recesses for receiving the outer shell segments (2), the single springs (6) and the connector portion (7) are provided in the longitudinal direction and/or on the end face of the bottom part (1) of the die.

7. The tool in accordance with one of the afore mentioned claims, characterized in that the single springs (6') are connected at their free ends with the outer shell segments (2').

8. The tool in accordance with claim 7, characterized in that the outer shell segments (2') and the single springs (6') are connected by longitudinal grooves in which the free ends of the single springs are displaceable.

9. The tool in accordance with claim 7, characterized in that the ends (11) of the single springs (6') are angled inward, that the surfaces of the angled segments (11) of the free springs (6') that are turned toward the ram serve as a bearing area for the outer shell segments (2') secured thereon and that the angled segments (11) and the outer shell segments (2') are connected by soldering or welding.

10. The tool in accordance with one of the afore mentioned claims, characterized in that the parting plane (10) runs between the bottom part (1) and a base part (9) for reception in a machine tool and that the bottom part (1) of the die may be pressed into a recess (17) of the base part (9).

11. The tool in accordance with one of the afore mentioned claims, characterized in that the base part (9) and the bottom part (1) are connected by a device connecting said parts.

12. The tool in accordance with claim 11, characterized in that connector pins can be used as the connecting device.

13. The tool in accordance with one of the afore mentioned claims, characterized in that several segments (18) of the boundary walls spaced on the circumference of the working opening are stationary, with segments constituting the yielding outer shell segments (2) being interposed therein between, the volume dimensions of the ram (4) and the working opening (3) being adapted to the volume of material that is to be displaced.

14. The tool in accordance with one of the afore mentioned claims, characterized in that the radial path of the yieldable outer shell segments (2) is unyieldingly limited by abutments (19) provided on the die.

15. The tool in accordance with claim 14, characterized in that the abutments (19) are connected to the base part (9).

16. The tool in accordance with one of the afore mentioned claims, characterized in that the ram is configured to be a rivet, a nut or a bolt that remains, upon completion of the press joining process, in the self-pierced deep-drawn hole, thus providing for a self-adhering connection and/or for a form-positive fit.

Revendications

1. Outil pour l'assemblage par rivetage, notamment par clinchage, de plaques (14, 15) ou de parties de plaques superposées ou pour l'assemblage, notamment par rivetage autoperceur ou par boulonnage, de plaques comportant des pièces de liaison

- avec une matrice constituée de plusieurs pièces et comportant une ouverture de travail (3),

- avec un poinçon (4) actionné de manière à se diriger vers l'ouverture de travail (3),

- avec des parties de chemise (2) de la matrice disposées radialement autour de l'ouverture de travail (3) et cédant radialement vers l'extérieur lors de l'assemblage pour faire place au matériau écrasé de la pièce à usiner tout en limitant son déplacement,

- avec un fond (1) de matrice situé en regard du poinçon (4) et dans lequel sont supportées les parties de chemise (2) et

- avec des ressorts unitaires (6) appliqués aux parties de chemise (2) et agissant radialement vers l'intérieur, lesdits ressorts étant conformés en forme de tige, appliqués par une de leurs extrémités aux parties de chemise (2) et rendus solidaires l'un de l'autre à leur autre extrémité par un segment de liaison (7),

- les ressorts unitaires (6) étant coudés (13) en direction des parties de chemise dans la zone de transition entre le segment de liaison (7) et les ressorts unitaires et

- le segment de liaison (7) étant disposé dans un joint plan de la matrice orienté transversalement par rapport au sens d'actionnement, caractérisé en ce

- que sont prévues au moins trois parties de chemise (2),

- que les parties de chemise (2) sont disposées selon une symétrie axiale autour de l'axe central de la matrice et

- que le segment de liaison (7) est conformé en forme de croix, d'anneau ou d'étoile

- de manière à éviter le sectionnement de la plaque (5) par le poinçon (4) lors de l'assemblage.

2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayon du coude (13) constitue au moins 10 pourcents du diamètre de la matrice.

3. Outil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ressorts unitaires (6) et leur segment de liaison (7) sont réalisés à partir d'un plat, notamment à partir d'un plat pour lame de ressort.

4. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face d'extrémité du fond (1) qui est détournée de l'ouverture de travail (3) sert de joint plan.

5. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond de la matrice est conformé en forme de corps de palier dans lequel sont montées, avec une aptitude de basculement ou de coulissement, les parties de chemise (2) et sur la face détournée de l'ouverture de travail (3) duquel est disposé le segment de liaison (7).

6. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sont prévues dans le fond (1) de la matrice, dans la direction longitudinale et/ou sur sa face d'extrémité, des gorges ou des évidements destinés à recevoir les parties de chemise (2), les ressorts unitaires (6) et le segment de liaison (7).

7. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ressorts unitaires (6') sont reliés par leurs extrémités libres aux parties de chemise (2').

8. Outil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la liaison entre les parties de chemise (2') et les ressorts unitaires (6') est réalisée par des gorges longitudinales dans lesquelles sont mobiles en coulissement les extrémités libres des ressorts unitaires.

9. Outil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les extrémités (11) des ressorts unitaires (6') sont coudées vers l'intérieur, que les surfaces tournées vers le poinçon des segments (11) coudés des ressorts (6') libres servent de support aux parties de chemise (2') qui y sont fixées et que la liaison entre les segments (11) coudés et les parties de chemise (2) est réalisée par soudage ou brasage.

10. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint plan (10) passe entre le fond (1) et une embase (9) destinée à être reçue dans une machine-outil et que le fond (1) de la matrice est apte à être enfoncé dans un évidement (17) de l'embase (9).

11. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison entre l'embase (9) et le fond (1) est réalisée par un dispositif reliant lesdites pièces.

12. Outil selon la revendication 11, caractérisé en ce que des tiges de liaison servent de dispositif de liaison.

13. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sont répartis sur la circonférence de l'ouverture de travail plusieurs segments (18) de parois de confinement fixes entre lesquels sont prévus des segments constituant les parties de chemise (2) destinées à céder, les dimensions du volume du poinçon (4) et de l'ouverture de travail (3) étant adaptées au volume de la matière qu'il y a lieu d'écraser.

14. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déplacement radial des parties de chemise (2) destinées à céder est inexorablement limité par des butées (19) de la matrice.

15. Outil selon la revendication 14, caractérisé en ce que les butées (19) sont reliées à l'embase (9).

16. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le poinçon est conformé en forme de rivet, d'écrou ou de boulon qui, une fois le processus de clinchage terminé, reste dans le trou embouti qu'il a percé lui-même, réalisant une liaison par coopération de formes et/ou par adhérence.

Zeichnung