DE4419065A1 - Self=stamping riveting machine for overlapping sheet metal components - Google Patents
Self=stamping riveting machine for overlapping sheet metal componentsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine selbststanzende Befestigungsvor richtung zum Verbinden von sich überlappenden Blechbauteilen gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 3 und 7.The invention relates to a self-punching fastening device Direction for connecting overlapping sheet metal components according to the preamble of claims 1, 3 and 7.
Vorrichtungen dieser Art sind allgemein bekannt und bei spielsweise in DE 39 42 482 C1 beschrieben. Beim Fügen von Bauteilen mit unterschiedlichen Blechdicken ergeben sich je doch mit den bekannten Stanznietmaschinen Probleme, die vor allem darin bestehen, daß der Nietschaft nicht ausreichend gespreizt werden kann, weil der Matrizen-Hohlraum die pla stische Verformung des Blechmaterials beschränkt und auch eine im Matrizen-Hohlraum am Boden vorgesehene Dornspitze weitgehend unwirksam ist, wenn die Blechdicke des der Mat rize zugekehrten, also des untenliegenden Blechbauteils größer ist als die Blechdicke des anderen Blechbauteils. Ist der Hohlniet nicht ausreichend aufgespreizt, so besitzt die Verbindung eine geringe Festigkeit.Devices of this type are generally known and at described for example in DE 39 42 482 C1. When joining Components with different sheet thicknesses result problems with the well-known punch riveting machines that before all that the rivet shank is not sufficient can be spread because the die cavity the pla tical deformation of the sheet material is limited and also a mandrel tip provided in the die cavity on the bottom is largely ineffective if the sheet thickness of the mat Rize facing, i.e. the sheet metal component below is greater than the sheet thickness of the other sheet metal component. Is If the hollow rivet is not spread sufficiently, it has Low strength connection.
Wenn andererseits die Blechdicke des der Matrize zugekehr ten, untenliegenden Blechbauteils geringer oder sogar we sentlich geringer ist als die Blechdicke des oberen Blech bauteils, so ist bei bekannten Stanznietmaschinen die Folge, daß das dünne Blech beim Umformvorgang von dem sich auf spreizenden Hohlnietschaft durchgeschnitten wird. Anderer seits läßt sich der Hohlnietschaft mit den Blechteilen nicht verklammern, wenn keine ausreichende Aufspreizung erfolgt.If, on the other hand, the sheet thickness is facing the die th, underlying sheet metal component less or even we is considerably less than the sheet thickness of the upper sheet component, this results in known punch riveting machines, that the thin sheet during the forming process from the expanding hollow rivet shaft is cut. Other on the one hand, the hollow rivet shaft with the sheet metal parts cannot brace if there is insufficient spreading.
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine selbst stanzende Befestigungsvorrichtung zu schaffen, mit der Ver bindungen zwischen Blechbauteilen unterschiedlicher Blech dicke möglich sind. The invention is therefore based on the object, one itself to create punching fastening device with the Ver bonds between sheet metal components of different sheet metal thickness are possible.
Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe finden sich in den Patentansprüchen 1, 3 und 7.Solutions according to the invention of this task can be found in the Claims 1, 3 and 7.
Die erfindungsgemäße Lösung gemäß Patentanspruch 1 gilt für Blechbauteile, von denen das untenliegende die größere Dicke aufweist. Durch die Schneidkante an der Matrize wird das dickere Blechbauteil bis zu einer bestimmten Tiefe einge schnitten, wenn vom Niederhalter Druck aufgebracht wird. Infolge dieser Schwächung des untenliegenden, dickeren und eingeschnittenen Blechbauteils ist dann beim Stanznietvor gang ein Umformprozeß im Formhohlraum der Matrize im Zusam menwirken mit dem Dornprofil möglich, daß der Hohlnietschaft ausreichend aufgespreizt und mit den Blechbauteilen ver klammert wird.The inventive solution according to claim 1 applies to Sheet metal components, the bottom of which is the greater thickness having. This is due to the cutting edge on the die thicker sheet metal component inserted to a certain depth cut when pressure is applied by the hold-down device. As a result of this weakening of the underlying, thicker and incised sheet metal component is then in the punch rivet a forming process in the mold cavity of the die together possible with the mandrel profile that the hollow rivet shaft spread sufficiently and ver with the sheet metal components clings.
Auch bei der erfindungsgemäßen Lösung nach Patentanspruch 7 sollen Blechbauteile miteinander verbunden werden, von denen das der Matrize zugekehrte eine größere Wandstärke als die anderen aufweist. Auch hier wird erfindungsgemäß durch das Eintreten der Dornspitze in das dickere Blechbauteil der anschließende Umformvorgang erleichtert, insbesondere wird durch die eintretende Spitze das umliegende Blechmaterial nach außen seitwärts gedrückt und damit die Blechdicke in einem ausreichenden Bereich soweit verringert, daß beim anschließenden Stanznietvorgang die Bleche vom eintretenden Hohlnietschaft tiefgezogen werden, wobei der Hohlnietschaft aufgespreizt wird.Also in the solution according to the invention according to claim 7 sheet metal components are to be connected, of which that facing the die has a greater wall thickness than that others. Here too, according to the invention, the Entry of the mandrel tip into the thicker sheet metal part of the subsequent forming process is facilitated, in particular through the entering tip the surrounding sheet metal material pressed outwards sideways and thus the sheet thickness in a sufficient range reduced so that the Subsequent punch riveting the sheets from entering Hollow rivet shaft are deep drawn, the hollow rivet shaft is spread.
In Weiterbildung dieser Lösung ist das Dornprofil im Matri zenhohlraum von einer Feder abgestützt, so daß die Dorn spitze sich anfänglich über die Matrizenoberkante erhebt und dann unter ständigem Zusammendrücken der Feder axial im Formhohlraum verschoben wird und beim Tiefziehen der Blech bauteile die Dornspitze mit zunehmender Kraft weiter in dem Blechmaterial steckenbleibt und damit das Aufspreizen des Hohlnietschaftes verbessert. The mandrel profile in the Matri is a further development of this solution Zen cavity supported by a spring so that the mandrel initially rises above the upper edge of the die and then axially in the spring with constant compression The mold cavity is moved and the sheet metal is deep drawn continue to build the mandrel tip with increasing force Sheet metal material gets stuck and thus the spreading of the Hollow rivet shaft improved.
Ein an einer Feder abgestütztes Dornprofil läßt sich auch mit Vorteil bei der Lösung nach Patentanspruch 1 verwenden. Die Erfindung eignet sich auch für Verbindungen, bei denen zwischen dem oberen und unteren Blech noch mindestens ein weiteres Blechbauteil liegt.A mandrel profile supported on a spring can also be used use with advantage in the solution according to claim 1. The invention is also suitable for compounds in which at least one more between the upper and lower sheet there is another sheet metal component.
Die im Patentanspruch 3 vorgesehene erfindungsgemäße Lösung eignet sich dagegen zur Verbindung von Blechbauteilen, von denen das untere der Matrize zugekehrte eine dünnere oder sogar wesentlich dünnere Wandstärke als das darüberliegende Blechbauteil besitzt. Durch die runde Oberkante am Matri zenhohlraumrand wird das dünne Blechbauteil umgeformt bzw. umgefaltet und ohne Aufschneiden oder Einreißen in den Matrizenformhohlraum hineinverformt, worauf der Hohlniet schaft das obere dicke Blechbauteil durchschneidet und dann im Zusammenwirken mit dem Dornprofil aufgespreizt und ver klammert wird. Die Größe des Matrizenhohlraums wie die Form gebung des Profils sind so gewählt, daß das dünnere Blech bauteil nicht aufgeschnitten wird, die Höhe der Spitze des Dornprofils ist ein Parameter, der vom Niet- und den zu verbindenden Blechen abhängig ist. Die Spitze ist gerundet, um ein Aufschneiden des dünneren Blechbauteils zu vermeiden; dieses soll mit Hilfe der gerundeten Spitze und der gerunde ten Oberkante am Matrizenrand tiefgezogen werden, wobei die gerundete Spitze das Aufspreizen des Nietschaftes unter stützt. Für extreme Fügeprobleme sollte berücksichtigt wer den, daß die Matrize keine Dornspitze benötigt, wenn z. B. die Blindbohrung im Niet nicht tief genug ist, und die Wandstärken der Blechbauteile sehr unterschiedlich sind, nämlich das darüberliegende Blech zu dick oder das untere Blech zu dünn ist. In diesem Fall ist die Blindbohrung im Hohlniet völlig von Blechmaterial ausgefüllt und es bedarf keiner Dornspitze mehr.The solution according to the invention provided in claim 3 is suitable for the connection of sheet metal components, by the lower one facing the die is a thinner or even much thinner wall thickness than the one above Has sheet metal component. Through the round top edge on the Matri the thin sheet metal component is formed or folded over and without cutting or tearing into the Molded cavity into which the rivet shaft cuts through the upper thick sheet metal component and then in cooperation with the mandrel profile spread and ver clings. The size of the die cavity like the shape Profile of the profile are chosen so that the thinner sheet component is not cut open, the height of the tip of the Mandrel profile is a parameter that depends on the rivet and the connecting sheets is dependent. The tip is rounded, to avoid cutting open the thinner sheet metal component; this should be done with the help of the rounded tip and the rounded one th upper edge on the die edge are deep drawn, the rounded tip spreading the rivet shaft underneath supports. For extreme joining problems, who should be considered the fact that the die does not require a mandrel tip if, for. B. the blind hole in the rivet is not deep enough, and the Wall thicknesses of the sheet metal components are very different, namely the overlying sheet too thick or the lower one Sheet is too thin. In this case the blind hole is in the Hollow rivet completely filled with sheet material and it is needed no more thorn tip.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are described below the drawing explained in more detail. Show it:
Fig. 1A eine erste Ausführungsform einer Stanznietma schine im Schnitt; Fig. 1A is a first embodiment of a machine Stanznietma in section;
Fig. 1B und 1C zwei aufeinanderfolgende Schritte beim Herstellen der Verbindung mit der Maschine nach Fig. 1A; FIG. 1B and 1C, two successive steps of manufacturing the compound of the machine according to Fig. 1A;
Fig. 2A eine zweite Ausführungsform einer Stanznietma schine im Schnitt; Fig. 2A shows a second embodiment of a machine Stanznietma in section;
Fig. 2B und 2C zwei Schritte bei der Herstellung der Verbindung mit der Maschine nach Fig. 2A; Figures 2B and 2C show two steps in establishing the connection with the machine of Figure 2A;
Fig. 3A eine dritte Ausführungsform einer Stanznietma schine im Schnitt; . Figure 3A is a third embodiment of a machine Stanznietma in section;
Fig. 3B und 3C zwei aufeinanderfolgende Schritte beim Herstellen einer Verbindung mit der Maschine nach Fig. 3A. Fig. 3B and 3C, two successive steps in establishing a connection with the machine of Fig. 3A.
Fig. 1A zeigt eine erste Ausführungsform einer Stanznietma schine zum Verbinden von sich überlappenden Blechbauteilen 1 und 2, von denen das untenliegende Blechbauteil 2 eine größere Wandstärke als das oben liegende Blechbauteil 1 be sitzt. Die Maschine weist einen Matrizenkörper 3, einen Stempel 4, einen Niederhalter 5 und einen Dorneinsatz 6 auf, dessen Höhe von einer auswechselbaren Unterlagscheibe 8 be stimmt ist und der mittels einer Schraube 9 im Matrizenkör per 3 befestigt ist. Am Umfangsrand des Matrizenhohlraums 10 ist eine scharfe Oberkante 12 ausgebildet, auf die die Blechbauteile 1, 2 aufgelegt werden. Der Dorneinsatz 6 weist zentrisch eine Spitze 14 auf, an die sich eine rinnenförmige Eintiefung anschließt, deren Profil so gewählt ist, daß sie das Aufspreizen des Niethohlschaftes 15 einer Hohlniet 16 unterstützt. Die Höhe der Spitze 14 ist so gewählt, daß sie beim Stanznietvorgang bis zu einer bestimmten Tiefe in das dickere Blechbauteil 2 einschneidet und dabei Material ra dial nach außen verdrängt. Fig. 1B zeigt das teilweise Auf schneiden des dickeren Blechbauteils, wenn vom Niederhalter 5 Druck auf die zu fügenden Bauteile ausgeübt wird. Dabei tritt die erhabene Schneidkante 12 in das Blechbauteil 2 ein und schneidet dieses teilweise bis zu einer bestimmten Tiefe auf. Anschließend wird der Stempel 4 niedergefahren und der Stanznietvorgang vollzogen, bei dem das obere dünnere Blech bauteil 1 durchgestanzt wird, der Nietschaft 15 auch in das untere Blechbauteil 2 eintritt und dieses in den Hohlraum 10 einzieht. Dabei tritt auch die Spitze 14 des Dornprofils bis zu einer bestimmten Tiefe in das dickere Blechbauteil 2 ein. Die anschließende Umformung des Blechbauteils 2 durch den eintretenden Nietschaft 15 ist durch die Schwächung des Blechbauteils 2 in den eingeschnittenen Bereichen wesentlich erleichtert. Fig. 1A shows a first embodiment of a punch rivet machine for connecting overlapping sheet metal components 1 and 2 , of which the underlying sheet metal component 2 has a greater wall thickness than the sheet metal component 1 located above. The machine has a die body 3 , a punch 4 , a hold-down 5 and a mandrel insert 6 , the height of which is determined by an interchangeable washer 8 and which is fastened by means of a screw 9 in the die body by 3 . On the peripheral edge of the die cavity 10 , a sharp upper edge 12 is formed, on which the sheet metal components 1 , 2 are placed. The mandrel insert 6 has a center point 14 , which is followed by a trough-shaped recess, the profile of which is selected so that it supports the expansion of the rivet hollow shaft 15 of a hollow rivet 16 . The height of the tip 14 is chosen so that it cuts to a certain depth in the thicker sheet metal component 2 during the punch riveting process and thereby displaces material ra dial outwards. Fig. 1B shows the partial cut on the thicker sheet metal component when pressure is exerted by the hold-down device 5 on the components to be joined. The raised cutting edge 12 enters the sheet metal component 2 and partially cuts it up to a certain depth. The punch 4 is then lowered and the punch riveting process is carried out, in which the upper, thinner sheet metal component 1 is punched through, the rivet shaft 15 also enters the lower sheet metal component 2 and pulls it into the cavity 10 . The tip 14 of the mandrel profile also enters the thicker sheet metal component 2 to a certain depth. The subsequent reshaping of the sheet metal component 2 by the entering rivet shank 15 is considerably facilitated by the weakening of the sheet metal component 2 in the incised areas.
Wie noch im Ausführungsbeispiel der Fig. 3A bis 3C darge stellt ist, kann der Dorneinsatz 6 auch an einer Federschei be abgestützt sein, so daß die Federscheibe beim Einziehen der Blechbauteile 1 in den Matrizenhohlraum zusammengedrückt und damit der Hohlraum vergrößert wird, wobei die Spitze 14 in zunehmendem Maße in das Blechbauteil 2 eintritt, bis die Umformung vollzogen ist. Die fertiggefügte Verbindung ist in Fig. 1C dargestellt, aus der ersichtlich ist, daß der Niet schaft trotz den untenliegenden dickeren Blechbauteils auf gespreizt und verklammert ist, um eine Verbindung hoher Fe stigkeit zu ergeben.As still in the embodiment of FIGS. 3A to 3C Darge is, the mandrel insert 6 may be linked to a spring ticket be be supported, so that the spring washer when pulling the sheet metal parts 1 compressed into the die cavity and the cavity is enlarged, the tip 14 increasingly enters the sheet metal component 2 until the deformation is complete. The finished connection is shown in Fig. 1C, from which it can be seen that the rivet shaft is spread and clamped despite the underlying thicker sheet metal component to give a connection high Fe strength.
Das in den Fig. 2A bis 2C dargestellte Ausführungsbeispiel eignet sich zum Fügen von Blechbauteilen 1, 2, von denen das der Matrize zugekehrte Blechbauteil 2 dünner und sogar we sentlich dünner als das obere Blechbauteil 1 ist. Gleiche Bauteile wie in den Fig. 1A bis 1C sind mit gleichen Bezugs zeichen versehen. An der Oberseite des Matrizenkörpers 3 ist aber keine Schneidkante ausgebildet, sondern eine erhabene runde Oberkante 24 und der Dorneinsatz 6 ist mit einer ab gerundeten Spitze 22 versehen, da ein Einschneiden des dün nen Blechbauteils 2 vermieden werden soll. Ferner ist der Matrizenhohlraum 10 tiefer als in der Ausführungsform gemäß Fig. 1A. Die Tiefe des Matrizenhohlraums kann wiederum durch Auswechseln der Unterlagscheibe 8 eingestellt werden. Nach dem Auflegen der Blechbauteile auf die runde Oberkante 24 des Matrizenkörpers 3 und Anpressen durch den Niederhalter 5 erfolgt der Stanznietvorgang. Der vom Stempel 4 angetriebene Hohlniet 16 durchschneidet zunächst das dickere Blechbauteil 1. Dabei wird das dünnere Blechbauteil an der runden Ober kante 24 und über die runde Dornspitze 22 umgefaltet, ohne daß ein Aufschneiden oder Einreißen erfolgt, worauf das Ein setzen des Hohlniets und dessen Verklammerung vollendet wird. Die fertige Verbindung ist in Fig. 2C dargestellt.The embodiment shown in FIGS. 2A to 2C is suitable for joining sheet metal components 1 , 2 , of which the sheet metal component 2 facing the die is thinner and even considerably thinner than the upper sheet metal component 1 . The same components as in FIGS. 1A to 1C are provided with the same reference characters. At the top of the die body 3 , however, no cutting edge is formed, but a raised round upper edge 24 and the mandrel insert 6 is provided with a rounded tip 22 , since cutting of the thin sheet metal component 2 is to be avoided. Furthermore, the die cavity 10 is deeper than in the embodiment according to FIG. 1A. The depth of the die cavity can in turn be adjusted by changing the washer 8 . After the sheet metal components have been placed on the round upper edge 24 of the die body 3 and pressed on by the hold-down device 5 , the punch riveting process takes place. The hollow rivet 16 driven by the punch 4 first cuts through the thicker sheet metal component 1 . The thinner sheet metal component is folded over at the round upper edge 24 and over the round mandrel tip 22 without being cut open or torn, whereupon the insertion of the hollow rivet and its clamping is completed. The completed connection is shown in Fig. 2C.
Ein drittes Ausführungsbeispiel zur Verbindung von Blechbau teilen 1, 2 unterschiedlicher Dicke ist in den Fig. 3A bis 3C dargestellt. Auch in diesem Fall ist die Blechdicke des der Matrize zugekehrten Blechbauteils 2 größer. Gleiche Bau teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zwischen der Unterlagscheibe 8 und dem Dorneinsatz 6 befindet sich eine Feder 7 in Form einer sehr harten Druckfeder oder eines ela stisch verformbaren Materials, das beispielsweise aus Kunst stoff bestehen kann. In Fig. 3A ragt im Ruhezustand die be wegliche Dornspitze 26 über die Matrizenoberseite vor.A third embodiment for connecting sheet metal parts 1 , 2 of different thickness is shown in FIGS. 3A to 3C. In this case too, the sheet thickness of the sheet metal component 2 facing the die is greater. The same construction parts are provided with the same reference numerals. Between the washer 8 and the mandrel insert 6 there is a spring 7 in the form of a very hard compression spring or an ela stically deformable material which can be made of plastic, for example. In Fig. 3A, the movable mandrel tip 26 projects beyond the top of the die in the idle state.
Beim Auflegen der Blechteile 1, 2 und Niederpressen durch den Niederhalter 5 tritt die Dornspitze 24 in das dickere Blechbauteil 2 ein, wie dies in Fig. 3B dargestellt ist.When the sheet metal parts 1 , 2 are pressed down and pressed down by the hold-down device 5 , the mandrel tip 24 enters the thicker sheet metal component 2 , as shown in FIG. 3B.
Es folgt dann der eigentliche Stanznietvorgang, bei dem der Hohlniet 16 vom Stempel 4 eingesetzt wird, das Blechbauteil 1 durchschnitten und das Blechbauteil 2 umgeformt wird, wo bei sich der Nietschaft 15 aufspreizt. Dabei steckt die Dornspitze 26 im Blechbauteil 2. Durch die sich noch weiter zusammendrückende Feder 7 weicht die Dornspitze einerseits aus, um den Matrizenhohlraum zu vergrößern, und wird aber andererseits mit zunehmender Kraft in das Blechbauteil 2 eingedrückt, um die Umformung zu erleichtern. Hierzu ist die Geometrie der Dornspitze anwendungsbezogen und austauschbar.The actual punch riveting process then follows, in which the hollow rivet 16 is inserted by the punch 4 , the sheet metal component 1 is cut through and the sheet metal component 2 is formed, where the rivet shaft 15 expands. The mandrel tip 26 is inserted in the sheet metal component 2 . Due to the spring 7 compressing even further, the mandrel tip deflects on the one hand to enlarge the die cavity, and on the other hand is pressed into the sheet metal component 2 with increasing force in order to facilitate the reshaping. The geometry of the mandrel tip is application-specific and interchangeable.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BOELLHOFF GMBH, 33649 BIELEFELD, DE |
|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |