MATRIZE FÜR EIN FÜGEWERKZEUG

Abstract

 Eine Matrize für ein Fügewerkzeug, insbesondere zum Durchsetzfügen, mit einem Amboss (12) und einem den Amboss (12) koaxial umgebenden Absatz (11, 51), der an einem Grundkörper (10) des Ambosses (12) oder durch ein Ende (51) einer Buchse (50) ausgebildet ist, und einer den Grundkörper (10) bzw. die Buchse (50) umgebenden Hülse (20), die über ihren Umfang durch ihre Wandung (21) hindurchgehende radiale Schlitze (22) aufweist, in denen jeweils ein Schiebestück (30) in radialer Richtung (R) beweglich geführt ist, das sich in axialer Richtung (A) zumindest auf dem Absatz (11, 51) abstützt, zeichnet sich dadurch aus, dass die Wandung (21) der Hülse (20) an dem den Absatz (11, 51) umgebenden Ende (20.1) in dem Bereich zwischen den Schlitzen (22) nach radial innen verbreiterte Bereiche (23) aufweist, die sich jeweils zwischen zwei benachbarte Schiebestücke (30) erstrecken und in radialer Richtung (R) den Absatz (11) zumindest teilweise überragen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Matrize für ein Fügewerkzeug, insbesondere zum Durchsetzfügen, mit einem Amboss und einem den Amboss koaxial umgebenden Absatz, der an einem Grundkörper des Ambosses oder durch ein Ende einer Buchse ausgebildet ist, und einer den Grundkörper bzw. die Buchse umgebenden Hülse, die über ihren Umfang durch ihre Wandung hindurchgehende radiale Schlitze aufweist, in denen jeweils ein Schiebestück in radialer Richtung beweglich geführt ist, das sich in axialer Richtung zumindest auf dem Absatz abstützt.

[0002] Eine solche Matrize ist beispielsweise aus der EP 1 468 758 B1 bekannt. Durch die Schlitze im Mantel der Hülse werden für die Schiebestücke Führungsbahnen geschaffen, durch die diese neben der Stützfläche auf dem Absatz des Grundkörpers eine zusätzliche Führung erhalten. Eine solche Matrize ist hinsichtlich ihrer Höhe und ihres Durchmessers kompakt gebaut. Die Matrize wirkt mit einem Werkzeugstempel zusammen und dient dazu, zusammen mit dem Werkzeugstempel zwei Fügeteile, beispielsweise Bleche, miteinander durch Umformen des Werkstoffs zu verbinden. Insbesondere beim Durchsetzfügen (Clinchen) wirken auf die Matrize hohe Kräfte. Das zum Fügen verwendete Gegenwerkzeug besteht aus einem Niederhalter und einem Stempel. Während der Stempel auf den Grundkörper bzw. Amboss einwirkt, stützt sich der Niederhalter auf der Hülse ab. Damit ausreichend hohe Kräfte übertragen werden können, muss die Hülse aus einem harten und zähen Material bestehen, das nicht nur den Nachteil entsprechend hoher Kosten in sich birgt, sondern auch relativ schwer zu bearbeiten ist, was wiederum hochwertige Werkzeuge zum Einbringen der Schlitze in die Wandung der Hülse bedarf, sodass die Herstellung der Hülse entsprechend kostenträchtig und zeitaufwendig ist.

[0003] Ähnliche Matrizen sind aus der DE 10 2004 033 228 A1 oder DE 101 16 736 A1 bekannt. Hier ist aber weder der Amboss mit einem Absatz versehen, noch ist eine Hülse im Grundkörper angeordnet. Der Grundkörper ist einteilig ausgebildet und die Schiebestücke gleiten ausschließlich in den Schlitzen auf in dem Grundkörper vorgesehenen Auflageflächen bzw. in im Amboss vorgesehenen Nuten.

[0004] Von dieser Problemstellung ausgehend soll die eingangs beschriebene Matrize so verbessert werden, dass die von der Hülse übertragbaren Kräfte erhöht werden können und dadurch entweder kostengünstiges Material eingesetzt oder höhere Niederhalterkräfte aufgenommen werden können.

[0005] Zur Problemlösung zeichnet sich eine gattungsgemäße Matrize dadurch aus, dass die Wandung der Hülse an dem den Absatz umgebenden Ende in dem Bereich zwischen den Schlitzen nach radial innen verbreiterte Bereiche aufweist, die sich jeweils zwischen zwei benachbarte Schiebestücke erstrecken und in radialer Richtung den Absatz zumindest teilweise überragen.

[0006] Durch diese Ausgestaltung liegt der Niederhalter beim Fügen auf einer großen Fläche an, wodurch die Hülse höhere Kräfte aufnehmen kann und ihre Belastung durch die Kraft des Niederhalters reduziert wird.

[0007] Vorzugsweise sind die Schiebestücke im Querschnitt L-förmig mit einem Fuß und einem Kopf ausgebildet, und die Schlitze weisen in Axialrichtung eine obere und eine untere Wand auf. Durch diese Ausgestaltung wird die Führung der Schiebestücke in der Hülse sichergestellt.

[0008] Wenn die Füße der Schiebestücke in radialer Richtung eine Nut aufweisen und die Wandung der Hülse in Höhe der Schlitze mit einer Umfangsnut versehen ist, kann in die Nuten ein alle Schiebestücke umgreifendes Federelement eingelegt werden, dass die Rückstellkräfte auf die Schiebestücke bewirkt. Das Federelement kann ein Stahlfederring oder eine Polymerfeder sein.

[0009] Vorzugsweise beginnen die verbreiterten Bereiche der Hülse in Höhe der unteren Wände der Schlitze. Dadurch werden die Bereiche, die der Kraftübertragung dienen können, optimiert.

[0010] Um die Führung der Schiebestücke weiter zu verbessern, kann zumindest eine der Wände der Schlitze ein Führungselement und das zugehörige Schiebestück eine hierzu kongruente Gegenführung aufweisen. Diese Führung/Gegenführung kann durch Vorsprünge und Nuten realisiert werden.

[0011] Wenn die Wandung der Hülse in axialer Richtung die Schiebestücke überragt sind über den Schlitzen radial durchgängige axiale Ausfräsungen vorgesehen. Durch diese Ausgestaltung ist sichergestellt, dass die Kraft des Niederhalters auch dann in die verbreiterten Bereiche der Wandung eingeleitet wird, wenn die Matrize bzw. die Hülse nicht absolut parallel zu den Fügeteilen angeordnet ist, sondern leicht abgewinkelt hierzu steht, sodass keine vollflächige Anlage an der Unterseite des Werkstücks zustande kommt.

[0012] Dadurch dass die von der Hülse aufnehmbare Kraft vergrößert wird, können für den Amboss und die Hülse unterschiedliche Materialien gewählt werden, wobei der Amboss aus einem härteren Material besteht als die Hülse. Der Amboss kann fixiert oder in axialer Richtung angetrieben sein.

[0013] Mit Hilfe einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend näher beschrieben werden. Es zeigen:

Figur 1 -

die Anordnung einer Fügevorrichtung;

Figur 2 -

ein erstes Ausführungsbeispiel einer Matrize in perspektivischer Darstellung;

Figur 3 -

die Ansicht der Matrize nach Figur 2;

Figur 4 -

den Schnitt entlang der Linie IV-IV nach Figur 3;

Figur 5 -

die Ansicht gemäß Sichtpfeil V nach Figur 3;

Figur 6 -

den Schnitt entlang der Linie VI-VI nach Figur 5;

Figur 7 -

die Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles einer Matrize;

Figur 8 -

den Schnitt entlang der Linie VIII-VIII nach Figur 7.

[0014] Das Fügewerkzeug besteht im Wesentlichen aus der Matrize 1 und dem darüber angeordneten Werkzeugträger 2 und dient dazu, die beiden Bleche 3, 4 durch Umformung miteinander zu verbinden. Im Werkzeugträger 2 ist (hier nicht dargestellt) ein Stempel angeordnet, der von dem Niederhalter 5 koaxial umgeben wird. Der Niederhalter 5 stützt sich beim Fügen auf dem oberen Blech 3 ab, während der Stempel die Verformung der beiden Bleche 3, 4 bewirkt und die Bleche 3, 4punktförmig miteinander verbinden.

[0015] Die Matrize 1 besteht aus dem Grundkörper 10, an dem ein oberer umlaufender Absatz 11 ausgebildet ist, an den sich koaxial ein Amboss 12 anschließt, und der Hülse 20 mit den daran angeordneten Schiebestücken 30. Der Grundkörper 10 kann in der Hülse 20 in axialer Richtung A verschiebbar angetrieben oder fix montiert sein. Wenn der Amboss 12 in axialer Richtung A verschiebbar angeordnet ist, wird er von einer zusätzlichen Buchse 50 umgeben (Figur 8). Das Nachfolgende gilt für beide Ausführungsformen. Die Schiebestücke 30 sind im Querschnitt L-förmig ausgebildet mit einem Fuß 31 und einem Kopf 32. In der Wandung 21 der Hülse 20 sind entsprechend der Anzahl der Schiebestücke 30 in radialer Richtung R durchgängige Schlitze 22 vorgesehen, in der die Füße 31 der Schiebestücke 30 gleitend aufgenommen sind. In Höhe der Schlitze 22 ist die Wandung 21 der Hülse 20 mit einer äußeren Umfangsnut 23 versehen, in die die Schlitze 22 münden. Die Füße 31 der Schiebestücke 30 weisen eine Nut 33 auf, in die ein Federelement 40, beispielsweise eine Stahlringfeder oder ein Polymerelement eingelegt ist, das die Schiebestücke 30 nach radial innen zwingt, sodass sich diese im unbelasteten Zustand an den Amboss 12 anlehnen und auf dem Absatz 11 aufliegen.

[0016] Bei der Ausführungsform mit feststehendem Amboss 12 übernimmt die Aufgabe des Absatzes 11 die Buchse 50 bzw. deren oberes Ende 51, auf der die Schiebestücke 30 gleiten.

[0017] Im Bereich ihres oberen Endes 20.1 ist die Wandung 21 der Hülse 20 zwischen den Schlitzen 22 nach radial innen verbreitert, sodass sich verbreiterte Bereiche 23 ergeben, die sich jeweils zwischen zwei benachbarte Schiebestücke 30 erstrecken und in radialer Richtung R den Absatz 11 des Grundkörpers 10 bzw. den durch das obere Ende der Buchse 50 ausgebildeten Absatz 51 überragen. Der Niederhalter 5, der auf die Bleche 3, 4 einwirkt, stützt sich in diesen verbreiterten Bereichen 23 der Hülse 20 der Matrize 1 ab. Wenn der Stempel weiter in axialer Richtung die Bleche 3, 4 verformt, stützt er sich auf dem Amboss 12 ab und das aus den Blechen 3, 4 verdrängte Material zwingt den Grundkörper 10 in axialer Richtung A nach unten und die Schiebestücke 30 in radialer Richtung R nach außen gegen die Kraft des Federelementes 40. Dabei gleiten die Federelemente 30 in den Schlitzen 22 und stützen sich auf dem Absatz 11 des Grundkörpers 10 ab.

[0018] In der oberen Wand 22.1 und der unteren Wand 22.2 der Schlitze 22 sind Nuten 22.3, 22.4 vorgesehen, in denen an den Füßen 31 der Schiebestücke 30 vorgesehene Vorsprünge 33.1, 33.2 gleitend geführt sind.

[0019] Über den Schlitzen 22 ist die Hülse 20 mit axialen Ausfräsungen 24 versehen, die durchgängig ausgeführt sind, wodurch die verbreiterten Bereiche 33 nach oben hervorstehen. Damit wird sichergestellt, dass die Matrize 1 bzw. die Hülse 20 immer mit den verbreiterten Bereichen 23 an der Unterseite des Bleches 4 anliegt, auch wenn die Matrize 1 nicht exakt planparallel zu dem Blech 4 ausgerichtet ist. Eine Überlastung der Wandung 21 im Bereich der Schlitze 22 wird dadurch sicher vermieden, weil keine Kraft durch den Niederhalter 5 auf sie einwirken kann.

Bezugszeichenliste

[0020] 

1

Matrize

2

Stempelwerkzeug

3

Blech

4

Blech

5

Niederhalter

10

Grundkörper

11

Absatz

12

Amboss

20

Hülse

20.1

Ende

21

Wandung

22

Schlitz

22.1

obere Wand

22.2

untere Wand

22.3

Nut

22.4

Nut

23

verbreiterter Bereich

24

Umfangsnut

30

Schiebestück

31

Fuß

32

Kopf

33

Nut

33.1

Vorsprung

33.2

Vorsprung

40

Federelement/Ringfeder/Polymerelement

50

Buchse

51

oberes Ende

A

axiale Richtung

R

radiale Richtung

Ansprüche

1. Matrize für ein Fügewerkzeug, insbesondere zum Durchsetzfügen, mit einem Amboss (12) und einem den Amboss (12) koaxial umgebenden Absatz (11, 51), der an einem Grundkörper (10) des Ambosses (12) oder durch ein Ende (51) einer Buchse (50) ausgebildet ist, und einer den Grundkörper (10) bzw. die Buchse (50) umgebenden Hülse (20), die über ihren Umfang durch ihre Wandung (21) hindurchgehende radiale Schlitze (22) aufweist, in denen jeweils ein Schiebestück (30) in radialer Richtung (R) beweglich geführt ist, das sich in axialer Richtung (A) zumindest auf dem Absatz (11, 51) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (21) der Hülse (20) an dem den Absatz (11, 51) umgebenden Ende (20.1) in dem Bereich zwischen den Schlitzen (22) nach radial innen verbreiterte Bereiche (23) aufweist, die sich jeweils zwischen zwei benachbarte Schiebestücke (30) erstrecken und in radialer Richtung (R) den Absatz (11) zumindest teilweise überragen.

2. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebestücke (30) im Querschnitt L-förmig mit einem Fuß (31) und einem Kopf (33) ausgebildet sind, und die Schlitze (32) in Axialrichtung (A) eine obere (22.1) und eine untere (22.2) Wand aufweisen.

3. Matrize nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füße (31) der Schiebestücke (30) in radialer Richtung (R) eine Nut (32) aufweisen und die Wandung (21) der Hülse (20) in Höhe der Schlitze (22) eine Umfangsnut (23) aufweist und in die Nuten (32) ein alle Schiebestücke (30) umgreifendes Federelement (40) eingelegt ist.

4. Matrize nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verbreiterten Bereiche (23) in Höhe der unteren Wände (22.2) der Schlitze (22) beginnen.

5. Matrize nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebestücke (30) in den Schlitzen (22) geführt sind.

6. Matrize nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Wände (22.1, 22.2) der Schlitze (22) ein Führungselement (22.3, 22.4) und das zugehörige Schiebestück (30) eine hierzu kongruente Gegenführung (31.1, 33.1) aufweist.

7. Matrize nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (21) der Hülse (20) in axialer Richtung (A) mit den Schiebestücken (30) abschließt oder diese überragt und im Bereich oberhalb der Schlitze (22) durchgängige axiale Ausfräsungen (24) aufweist.

8. Matrize nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (40) eine Stahlringfeder oder eine Polymerfeder ist.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (12) aus einem härteren Material als die Hülse (20) besteht.

10. Matrize nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei, insbesondere genau vier, Schiebestücke (30) vorgesehen sind.

11. Matrize nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (12) in vertikaler Richtung (V) verschiebbar angetrieben ist.

Zeichnung