DE19752367A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Stanznietverbindung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer StanznietverbindungInfo
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Description
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, sowie auf
eine Vorrichtung zur Herstellung einer Stanznietverbindung.
In der Automobilindustrie gewinnen Nietverbindungen eine immer größere
Bedeutung, da sie eine alternative zur Schweißverbindung bilden können.
Insbesondere bei schlecht schweißbaren Werkstoffpaarungen stellen Nietver
bindungen eine geeignete Alternative dar. Beim Stanznieten werden die zu
verbindenden Teile ohne Vorlochen von zwei Seiten mit dem Stanzniet
verbunden. Das beim konventionellen Nieten erforderliche Vorlochen der
Fügeteile wird durch einen entsprechenden Schneidvorgang ersetzt.
Beim Stanznieten mit einem Halbhohlniet werden die zu verbindenden
Bauteile auf eine Matrize gelegt. Die Bauteile werden durch einen Nie
derhalter gegen die Matrize gedrückt, wodurch die Bauteile fixiert werden.
Der Halbhohlniet stanzt die dem Halbhohlniet zugewandte Lage durch. Da
nach wird der Halbhohlniet in der bzw. in den unteren Lagen unter Aus
bildung eines Schließkopfes plastisch verformt. Die Gestalt des Schließkopfes
wird im wesentlichen durch die Form einer Matrize bestimmt. Das aus der
oberen Lage und unter Umständen aus weiteren Lagen ausgestanzte Material
füllt den hohlen Nietschaft des Halbhohlniets aus und wird dabei unverlier
bar eingeschlossen. Danach wird das Halbhohlniet gestaucht, so daß zum
einen eine weitere Ausbildung des Schließkopfes erfolgt und zum anderen
der Kopf des Halbhohlniets im wesentlichen mit der oberen Lage bündig
abschließt.
Durch den Aufsatz von L. Budde und W. Lappe "Nieten ohne Vorlochen -
Stanznieten ist zukunftsträchtig in der Blechverarbeitung", erschien in der
Zeitschrift Bänder Bleche Rohre 5-1991, Seiten 95-100, ist bekannt, daß
von entscheidener Bedeutung für eine qualitativ hochwertige Stanznietver
bindung mit einem Halbhohlniet einerseits das einwandfreie Festhalten der
positionierten Bauteile, so daß aufgrund einer Nachfließbewegung beim
Stanzen die Position der Bauteile zueinander nicht verändert wird, anderer
seits die fügespezifische Wahl eines geeigneten Stanznietes hinsichtlich
werkstoffsspezifischer Zusammensetzung und seiner Nietgeometrie ist.
Um sicherzustellen, daß eine Nachfließbewegung beim Stanzen nicht eintritt,
ist durch die WO 94/14554 bekannt, daß die Klemmkraft des Niederhalters,
durch den die Lagen auf der Matrize fixiert werden, gegen Ende des
Stanznietvorgangs erheblich ansteigt. Durch diese Ausgestaltung des Ver
fahrens zur Herstellung einer Stanznietverbindung soll auch erreicht werden,
daß im Bereich des Kopfes des Stanznietes keine ringförmige Vertiefungen
oder Verwerfungen entstehen.
Zur Durchführung des Verfahrens schlägt die WO 94/14554 eine Vorrich
tung vor, die eine Matrize, einen Niederhalter und einen Stempel aufweist.
Zwischen dem Niederhalter und der Matrize sind wenigstens zwei Lagen
von Bauteilen klemmbar. Der Niederhalter ist über eine Kolben-Zylinder-
Einheit bewegbar. Eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit ist als Antriebseinheit
für den Stempel vorgesehen.
Eine ähnliche Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Stanz
nietverbindung ist durch die WO 93/24258 bekannt. Auch diese Vorrichtung
weist eine Kolben-Zylinder-Einheit, durch die die notwendige Klemmkraft
des Niederhalters erzeugt werden kann, auf. Durch entsprechende Druck
steuerung können unterschiedliche Klemmkräfte erzeugt werden. Die Vor
richtung nach der WO 93/24258 weist eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit
als Antriebseinheit des Stempels auf.
Die mechanischen Eigenschaften einer Stanznietverbindung, insbesondere das
Festigkeitsverhalten der Stanznietverbindung sind abhängig von der Aus
bildung des Schließkopfes. Das Festigkeitsverhalten wird auch durch die
Ausgestaltung des Bereichs der Bauteile zwischen dem Kopf und dem
Schließkopf des Stanznietes beeinflußt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
das bekannte Verfahren zur Herstellung einer Stanznietverbindung so weiter
zubilden, daß einerseits eine materialschonende Herstellung einer Stanzniet
verbindung und anderseits eine Stanznietverbindung mit höherer Festigkeit
erreicht wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine Vorrichtung zur
Herstellung einer Stanznietverbindung anzugeben, die dazu geeignet ist
materialschonend eine Stanznietverbindung herzustellen. Durch die Vorrich
tung soll auch erreicht werden, daß die mittels der Vorrichtung hergestellte
Stanznietverbindung hohe Festigkeitswerte erreicht.
Diese Zielsetzung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An
spruchs 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 23
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unter
ansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Stanznietverbindung
zeichnet sich dadurch aus, daß während eines Stanznietvorgangs eine vom
Niederhalter auf die mindestens zwei Lagen ausgeübte Klemmkraft entspre
chend einem vorgegebenen Verlauf in Abhängigkeit wenigstens vom Stempel
weg oder einer aus dem Stempelweg abgeleiteten Größe variiert wird, wobei
die Klemmkraft wenigstens teilweise so verändert, insbesondere soweit ver
ringert wird, daß eine zum Halbhohlniet hin gerichtete Bewegung wenigstens
einer Lage ermöglicht wird. Durch diese Ausgestaltung des Verfahrens wird
erreicht, daß ein Materialfluß der Lage bzw. der Lagen der Bauteile zum
Halbholniet bin zugelassen wird, wodurch die Lage bzw. die Lagen sich
um den Stanzniet zusammenschnüren. Hierdurch wird erreicht, daß die Lage
bzw. die Lagen mit dem Schaft des Stanznietes verpreßt werden, so daß
eine Verbindung zwischen dem Stanzniet und den wenigstens zwei Lagen
erreicht wird, die eine hohe Festigkeit aufweisen kann.
Dadurch daß während des Stanznietvorgangs die Klemmkraft soweit ver
ringert wird, daß eine zum Halbhohlniet bin gerichtete Bewegung wenigstens
einer Lage ermöglicht wird, wird auch erreicht, daß insbesondere die dem
Stanzniet im Ausgangszustand zugewandte Lage einer verringerten Beanspru
chung ausgesetzt wird.
Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung wird auch eine schonende
plastische Umformung des Stanznietes in wenigstens einer Lage gewähr
leistet, ohne das diese Lage bzw. diese Lagen übermäßig geschwächt wird
bzw. werden. Eine übermäßige Schwächung der Lage bzw. der Lagen kann
zu einer ungewollten Durchstanzung dieser Lage bzw. dieser Lagen führen.
Eine Durchstanzung der Lage bzw. der Lagen würde in Abhängigkeit von
den Werkstoffpaarungen zu einer Korrosion führen. Durch das erfindungs
gemäße Verfahren tritt diese Problematik jedoch nicht auf.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen,
daß ein Klemmkraft-Stempelweg-Verlauf in Abhängigkeit von den Werkstoff
eigenschaften, insbesondere von der Festigkeit, wenigstens einer Lage ver
ändert wird. Dieser vorteilhaften Weiterbildung liegt der Gedanke zugrunde,
daß die Lagen ein unterschiedliches Fließverhalten, bzw. Deformationsverhal
ten aufweisen können. Insbesondere wird vorgeschlagen, daß ein Klemm
kraft-Stempelweg-Verlauf in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Paarung
der Lagen aus unterschiedlichen Werkstoffen verändert wird. Soll beispiels
weise eine Lage aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit einer
zweiten Lage aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mittels eines
Stanznietes verbunden werden, so wird der Klemmkraft-Stempelweg-Verlauf
anders verändert, als bei einer Verbindung Aluminium/Stahl. Hierbei ist auch
zu berücksichtigen, daß der Klemmkraft-Stempelweg-Verlauf auch davon
abhängt, welche Werkstoffeigenschaften die durchzustanzende Lage bzw. die
umzuformende Lage aufweist.
Zu einer weiteren Verbesserung der Ausbildung einer Stanznietverbindung
wird vorgeschlagen, daß der Klemmkraft-Stempelweg-Verlauf in Abhängigkeit
von einer Dicke wenigstens einer Lage, insbesondere dem Stanzniet zu
gewandten Lage verändert wird. Hierdurch soll dem Umstand Rechnung
getragen werden, daß das Fließverhalten der Lage(n) auch von der Dicke
der Lage(n) abhängig ist. Bei einer relativ dünnen Lage besteht eher die
Gefahr, daß die Lage im Bereichs des Kopfes des Stanznietes überbean
sprucht wird, wodurch Texturen auftreten können. Dies kann vermieden
werden, indem eine Fließbewegung dieser Lage zum Halbhohlniet hin
zugelassen wird. Bei relativ dicken Lagen kann die Klemmkraft gegenüber
Lagen mit relativ geringer Dicke, höher gewählt werden, da dicke Lagen
ein andersartiges Fließverhalten aufweisen. Eine Überbeanspruchung der Lage
tritt gegenüber einer dünnen Lage wesentlich später auf, da genügend
Material für eine Fließbewegung in die Matrize und zum Halbhohlniet hin
vorhanden ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vor
geschlagen, daß ein Klemmkraft-Stempelweg-Verlauf in Abhängigkeit von den
Werkstoffeigenschaften des Stanznietes verändert wird. Insbesondere wird als
Kriterium für die Veränderung des Klemmkraft-Stempelweg-Verlaufes die
Härte des Stanznietes vorgeschlagen.
Auch die Geometrie des Stanznietes, insbesondere die Ausgestaltung der
freien Stirnfläche des Stanznietes, sowie der Ausnehmung des Halbhohlnietes
spielt für die Ausgestaltung der Nietverbindung eine Rolle. Die Geometrie
des Stanznietes beeinflußt den Stanz- und den Umformvorgang. Es wird
daher vorgeschlagen, daß der Klemmkraft-Stempelweg-Verlauf in Abhängig
keit von einer Geometrie des Stanznietes verändert wird. Bei der Geometrie
des Stanznietes können auch einzelne geometrische Größen des Stanznietes
als Bestimmungskriterium herangezogen werden. Hierbei kann beispielsweise
der Querschnitt des Stanznietes, die Lange des Stanznietes als Kriterium
herangezogen werden. Auch die weiteren geometrischen Größen eines Stanz
nietes können als Kriterien für die Wahl eines geeigneten Klemmkraft-
Stempelweg-Verlaufes herangezogen werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vor
geschlagen, daß die Klemmkraft wenigstens während mindestens eines Teils
seines Stauchvorgangs soweit verringert wird, daß eine im wesentlichen quer
zum Halbhohlniet verlaufende Bewegung wenigstens einer Lage ermöglicht
wird. Hierdurch wird erreicht, daß ein Materialfluß während der Ausbildung
des Schließkopfes ermöglicht wird, so daß die Lagen im Bereich der Stanz
nietverbindung einer geringeren mechanischen Beanspruchung, insbesondere
einer Zugbeanspruchung, ausgesetzt werden.
In Abhängigkeit von Werkstoffpaarungen, sowie von mechanischen Eigen
schaften der Werkstoffe der Lagen, kann es zweckmäßig sein, daß die
Lagen zunächst mit einer verringerten Klemmkraft gegen die Matrize ge
drückt werden. Danach können die Lagen mit einer gegenüber der ver
ringerten Klemmkraft variierenden Klemmkraft gegen die Matrize gedrückt
werden. Insbesondere sollte die Klemmkraft während des Stauchvorgangs
erhöht werden. Dies hat den Vorzug, daß bei einer Ausbildung einer den
Kopf des Hohlniets wenigstens teilweise umgebenden Wulst, diese durch den
Niederhalter so gestaucht wird, daß der Kopf des Hohlniets bündig mit der
Lage abschließt. Die Klemmkraft kann dabei auch wesentlich höher sein, als
die übliche Klemmkraft.
Die Variation der Klemmkraft in Abhängigkeit vom Stempelweg kann kon
tinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Eine kontinuierliche Änderung der
Klemmkraft wird bevorzugt, da hierdurch keine schlagartige Änderung der
Klemmkraft eintritt. Auch bei einer diskontinuierlichen Änderung der
Klemmkraft können die Sprünge der Kraft so gewählt werden, daß keine
ausgeprägt schlagartige Änderung der Verfahrensparameter eintritt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vor
geschlagen, daß der Niederhalter über ein Kopplungsglied mit einem Stempel
im wesentlichen starr gekoppelt oder von diesem entkoppelt werden kann,
wobei die Klemmkraft durch das Kopplungsglied gesteuert wird. Durch eine
starre Koppelung des Niederhalters mit dem Stempel, vollzieht der Nie
derhalter die gleiche Bewegung wie der Stempel. Der Niederhalter bringt im
wesentlichen die gleiche Kraft auf, wie der Stempel. Entsprechend einem
vorgegebenen Verlauf der Klemmkraft kann durch Steuerung des Kopplungs
gliedes der Niederhalter vom Stempel entkoppelt werden. Die weitere
Klemmkrafteinwirkung des Niederhalters wird über das Kopplungsglied
gesteuert. Soll nach einem vorgegebenen Stempelweg der Niederhalter eine
höhere Kraft auf die Lagen ausüben, so kann der Niederhalter über das
Kopplungsglied wieder mit dem Stempel gekoppelt werden.
Insbesondere wird vorgeschlagen, daß der Niederhalter mit dem Stempel zu
den zu verbindenden Lagen so verfahren wird, daß der Niederhalter die
Lagen mit einer vorgegebenen Klemmkraft gegen die Matrize drückt. Der
Niederhalter wird von dem Stempel entkoppelt und der Stempel zur Durch
trennung wenigstens der dem Halbhohlniet zugewandten Lage, einer Aus
bildung eines Schließkopfes zur Stauchung des Halbhohlniets weiter ver
fahren, wobei der Halter gegebenenfalls nach einem vorgegebenen Stempel
weg an den Stempel gekoppelt wird.
Eine Variation der Klemmkraft in Abhängigkeit vom Stempelweg erfolgt
vorzugsweise entsprechend einem vorgegebenen Verlauf der Klemmkraft in
Abhängigkeit vom Stempelweg. Der vorgegebene Klemmkraft-Stempelweg-
Verlauf ist dabei ein Soll-Verlauf, der vorzugsweise kontinuierlich mit dem
Ist-Verlauf der Klemmkraft in Abhängigkeit vom Stempelweg verglichen
wird. Hierzu wird vorgeschlagen, daß ein Stempelweg gemessen der oder
eine aus dem Stempelweg abgeleitete Kenngröße mit einer vorgegebenen
Soll-Größe verglichen wird. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit vom Ver
gleichsergebnis der Niederhalter vom Stempel entkoppelt bzw. an den
Stempel gekoppelt.
Als ein weiteres Kriterium für die Verfahrensführung kann eine Stempelkraft
des Stempels bestimmt und mit einer vorgegebenen Soll-Größe verglichen
werden, wobei der Niederhalter vorzugsweise in Abhängigkeit von der
Stempelkraft und/oder dem Stempelweg von dem Stempel entkoppelt bzw.
mit dem Stempel gekoppelt wird.
Zusätzlich oder alternativ kann die Klemmkraft des Niederhalters während
des Stanznietvorgangs bestimmt und mit einer vorgegebenen Soll-Größe
verglichen werden. Durch den Vergleich kann die Klemmkraft in Abhängig
keit vom Stempelweg variiert werden.
Eine Soll-Kennlinie eines Klemmkraft-Stempelweg-Verlaufes kann durch
Versuche ermittelt werden. Hierbei ist zunächst davon auszugehen, daß eine
solche Soll-Kennlinie für die bestimmte, während des Versuchs ausgebildete,
Stanznietverbindung gültig ist. Für Stanznietverbindungen, die sich hinsicht
lich der Werkstoffeigenschaften der Lagen, deren Geometrie usw. ändern,
sind entsprechende weitere Soll-Kennlinien zu ermitteln. In einer ersten
Näherung kann bei der Ermittlung einer Soll-Kennlinie für eine vorgegebene
Stanznietaufgabe durch Extrapolation der bekannten Soll-Kennlinien eine
angenommene Soll-Kennlinie ermittelt werden, die als Grundlage für den
Vergleich mit dem Klemmkraft-Stempelweg-Verlauf dienen kann.
Im Hinblick darauf, daß die Lagen im Rahmen der fertigungstechnischen
Toleranzen unterschiedlich dick sein können, wird vorgeschlagen, daß der
Niederhalter an den Stempel in Abhängigkeit von einer Stempelkraft gekop
pelt wird. Es kann auch eine Kopplung des Niederhalters an den Stempel
erfolgen, wenn die Stempelkraft und der Verfahrweg des Stempels innerhalb
eines bestimmten Toleranzfeldes liegt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vor
geschlagen, daß eine Klemmkraft des Niederhalters direkt oder indirekt
gemessen wird. Der Niederhalter kann in Abhängigkeit von der Klemmkraft
und/oder der Stempelkraft und/oder dem Verfahrweg des Stempels von dem
Stempel entkoppelt bzw. an dem Stempel gekoppelt werden.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
der Niederhalter einen Kolben und der Stempel einen Druckkolben aufweist,
wobei der Kolben und der Druckkolben relativ zueinander innerhalb einer
Kammer bewegbar sind, wobei zwischen dem Kolben und dem Druckkolben
ein Fluid, vorzugsweise ein im wesentlichen inkompressibles Fluid, vor
gesehen ist, wobei der Abstand des Kolbens und des Druckkolbens relativ
zueinander im wesentlichen durch den Fluiddruck gesteuert wird.
Vorzugsweise wird wenigstens ein Teil des Fluids aus der Kammer in ein
Reservoir geleitet, wodurch die relative Lage des Kolbens und des Druckkol
bens zueinander verändert wird. Die Geschwindigkeit, mit der eine Lageän
derung des Kolbens und des Druckkolbens eintritt, kann durch die Strö
mungsgeschwindigkeit des Fluids aus der Kammer beeinflußt werden. Durch
die Strömungsgeschwindigkeit wird somit auch die Änderungsgeschwindigkeit
der Klemmkraft beeinflußt.
Das aus der Kammer in ein Reservoir ausgeströmte Fluid wird zur Aus
bildung einer weiteren Stanznietverbindung aus dem Reservoir in die Kam
mer zurückgeführt, wodurch eine geschlossene Fluidführung erreicht wird.
Die Änderung des Fluiddrucks in der Kammer erfolgt vorzugsweise in
Abhängigkeit vom Stempelweg und/oder dem Verfahrweg des Niederhalters
und/oder der Klemmkraft und/oder der Stempelkraft. Vorzugsweise wird ein
Fluiddruck in Abhängigkeit vom Stempelweg bestimmt und der Fluiddruck-
Stempelweg-Verlauf mit einem vorgegebenen Soll-Verlauf verglichen. In
Abhängigkeit von dem Vergleich wird ein mit der Kammer fluidisch in
Verbindung Druckregelventil angesteuert. Durch das Druckregelventil wird
der Fluiddruck in der Kammer gesteuert.
Vorzugsweise wird die Fluidentnahme in Abhängigkeit von der Klemmkraft
und/oder der Stempelkraft und/oder dem Verfahrweg des Stempels und/oder
dem Verfahrweg des Niederhalters gesteuert.
Erfolgt aus der Kammer keine Fluidentnahme, so bewirkt der Druckkolben
einen Druckaufbau des Fluids in der Kammer, wodurch das Fluid einen
Druck auf den Kolben des Niederhalters ausübt und der Niederhalter in
Richtung der Lagen bewegt wird. Hat der Niederhalter die zur Klemmung
der Lagen zwischen dem Niederhalter und der Matrize notwendige Kraft
erbracht, so kann beispielsweise durch geeignete Fluidentnahme aus der
Kammer der Stempel weiter bewegt werden, wobei die Klemmkraft zwischen
Niederhalter und Matrize erhalten bleibt. Erfolgt eine stärkere Fluidentnahme
aus der Kammer als die Stempelwegänderung, so nimmt die Klemmkraft des
Niederhalters ab, wobei der Stempel den eigentlichen Stanznietvorgang
durchführt.
Sollen die Lagen zunächst mit einer verringerten Klemmkraft gegen die
Matrize und danach mit einer gegenüber der verringerten Klemmkraft
höheren Klemmkraft gegen die Matrize gedrückt werden, so kann dies durch
keine oder nur eine geringere Fluidentnahme aus der Kammer erfolgen.
Nach einem weiteren erfinderischen Gedanken wird eine Vorrichtung zur
Herstellung einer Stanznietverbindung mit einer Matrize, einem Niederhalter
und einem Stempel vorgeschlagen. Der Stempel und der Niederhalter sind
zur Matrize hin und von dieser weg bewegbar. Zwischen dem Niederhalter
und einer Matrize sind mindestens zwei Lagen von Bauteilen klemmbar. Ein
Stanzniet, bei dem es sich beispielsweise um einen Halbhohlniet, ein Voll
niet, handeln kann, wird mittels des Stempels zur Verbindung der Lagen
mindestens durch die dem Niederhalter benachbarte Lage der Bauteile
hindurchgetrieben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch
aus, daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die zur Ansteuerung einer
Einheit dient, die mit dem Niederhalter verbunden ist, wobei während eines
Stanznietvorgangs eine vom Niederhalter auf die mindestens zwei Lagen
ausgeübte Klemmkraft entsprechend einem vorgegebenen Verlauf in Ab
hängigkeit wenigstens vom Stempelweg oder einer aus dem Stempelweg
geleiteten Kenngröße variiert wird. Vorzugsweise wird die Klemmkraft
wenigstens teilweise so verringert, daß eine Stanzniet bin gerichtete Bewe
gung wenigstens einer Lage ermöglicht wird. Eine derartige Vorrichtung ist
insbesondere zur Ausbildung einer Stanznietverbindung mittels eines Halb
hohlniets geeignet. Mittels einer solchen Vorrichtung ist es möglich eine
Stanznietverbindung herzustellen, die ein gutes Festigkeitsverhalten aufweist.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung wird vorgeschlagen,
daß die Einheit ein Kopplungsglied umfaßt, durch das der Niederhalter mit
dem Stempel im wesentlichen starr koppelbar und der Niederhalter auch
unter Aufrechterhaltung der Klemmkraft von dem Stempel entkoppelbar ist.
Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Vorrichtung kann darin gesehen wer
den, daß der Niederhalter im wesentlichen synchron mit dem Stempel
bewegt wird. Dadurch, daß der Niederhalter mit dem Stempel im wesentli
chen starr koppelbar ist, wird auch die notwendige Klemmkraft relativ
schnell erreicht. Sie verändert sich auch nicht, wenn der Stempel weiter
bewegt wird.
Um eine qualitativ hochwertige Stanznietverbindung zu erreichen, wird
vorgeschlagen, daß die Vorrichtung eine Wegmeßeinrichtung, durch die
wenigstens ein Verfahrweg des Stempels gemessen wird, und der Niederhal
ter in Abhängigkeit von dem Verfahrweg des Stempels entkoppelt bzw. mit
dem Stempel gekoppelt wird. Der Verlauf der Wegänderung des Stempels
kann zu einer Qualitätsaussage über die zu erzielende Stanznietverbindung
herangezogen werden. Eine Qualitätsüberprüfung der Stanznietverbindung
kann bereits während der Ausbildung der Stanznietverbindung vorgenommen
werden. Die Wegmeßeinrichtung ist vorzugsweise am Stempel angeordnet.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, daß die Vorrichtung eine
Meßeinrichtung aufweist, durch die eine Stempelkraft des Stempels gemessen
oder bestimmt wird, wobei der Niederhalter in Abhängigkeit von der Stem
pelkraft und/oder dem Stempelweg vom Stempel entkoppelt bzw. mit dem
Stempel gekoppelt wird.
Auch die Messung der Klemmkraft des Niederhalters kann zur Qualitäts
sicherung herangezogen werden. Insbesondere kann durch eine Messung des
Weges des Stempels, der Kraft des Stempels bzw. der Klemmkraft des
Niederhalters der geeignete Zeitpunkt der Entkopplung bzw. Kopplung des
Niederhalters mit dem Stempel bestimmt werden.
Es kann auch mit geeigneten Mitteln der Weg des Niederhalters abgemessen
werden. Die Wegmessung des Niederhalters kann zu einer Aussage über die
Dicke der zu verbindenden Lagen der Bauteile herangezogen werden, so daß
der Weg des Stempels in Kenntnis der Dicke der Lagen bestimmt werden
kann. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Dicke der Lagen
aufgrund fertigungstechnischer Toleranzen innerhalb eines Toleranzfeldes
liegt. Hierdurch wird auch vermieden, daß beispielsweise bei einer Stanzniet
verbindung mittels selbstlochenden Stanznietes nicht die unterste Lage durch
das Stanzniet durchtrennt wird. Durch den Niederhalter können auch die
Lagen so gegeneinander gedrückt werden, daß diese aneinander liegen, bevor
der eigentliche Stanznietvorgang ausgelöst wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung wird vorgeschlagen,
daß das Kopplungsglied durch eine Kammer gebildet ist, in dem ein Kolben,
oder mit dem Niederhalter und ein Druckkolben, der mit dem Stempel
verbunden ist, bewegt wird. Der Kolben und der Druckkolben sind relativ
zueinander in Abhängigkeit vom Fluiddruck innerhalb der Kammer beweg
bar. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fluid um ein im wesentlichen
inkompressibles Fluid.
Der Fluiddruck kann durch Fluidentnahme aus der Kammer gesteuert wer
den, so daß die relative Lage des Kolbens bezüglich des Druckkolbens von
dem Volumen des entnommenen Fluids abhängig ist.
Wird kein Fluid entnommen, so besteht zwischen dem Kolben und dem
Druckkolben eine im wesentlichen starre Verbindung, so daß der Niederhal
ter synchron mit dem Stempel bewegt wird. Durch geeignete Entnahme des
Fluids kann die Klemmkraft aufrechterhalten oder verändert werden, obwohl
der Stempel mit dem Druckkolben sich in Richtung der Lagen bewegt. Die
Fluidentnahme kann auch derart gesteuert werden, daß geeignete Klemmkraft
profile des Niederhalters verwirklicht werden können.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung ein Reservoir auf, in das über wenig
stens eine Leitung wenigstens ein Teil des Fluids während eines Stanzniet
vorgangs aus der Kammer leitbar, und für einen erneuten Stanznietvorgang
aus dem Reservoir in die Kammer zurückleitbar ist.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Leitung zwischen dem Reservoir und der
Kammer vorgesehen in der ein Druckregelventil angeordnet ist. Durch das
Druckregelventil kann der Fluiddruck in der Kammer gesteuert werden. Zur
automatischen Steuerung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, daß ein Druck
sensor zur Messung des Fluiddrucks vorgesehen ist, der mit der Steuer
einrichtung verbunden ist. Mit der Steuereinrichtung ist ebenfalls das Druck
regelventil verbunden. Vorzugsweise wird ein Fluiddruck in Abhängigkeit
vom Stempelweg bestimmt und ein Fluiddruck-Stempelweg-Verlauf oder ein
Kenngrößen-Verlauf abgestimmt, dieser mittels der Steuereinrichtung mit
einem vorgegebenen Soll-Verlauf verglichen und das Druckventil in Ab
hängigkeit von dem Vergleich entsprechend angesteuert. Hierdurch wird
erreicht, daß die Klemmkraft im wesentlichen über die Fluiddruckregelung
gesteuert wird.
Der Antrieb des Stempels kann mittels einer hydraulischen Antriebseinheit
erfolgen. Statt einer hydraulischen Antriebseinheit wird auch vorgeschlagen,
daß der Stempel mittels einer motorischen, insbesondere einer elektromotori
schen, Antriebseinheit angetrieben wird. Durch die Antriebseinheit vollzieht
der Stempel eine im wesentlichen lineare Bewegung.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Verfahrens sowie der Vorrichtung
werden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch und im Schnitt eine Vorrichtung zur Herstellung einer
Stanznietverbindung und
Fig. 2 schematisch ein Diagramm einer Klemmkraft in Abhängigkeit vom
Verfahrweg des Stempels.
Fig. 1 zeigt schematisch und im Schnitt eine Vorrichtung zur Herstellung
einer Stanznietverbindung. Die Vorrichtung weist einen Niederhalter 1, einen
Stempel 2 und eine Matrize 3 auf. Der Neiderhalter 1 ist zur Matrize 3 hin
und von dieser weg bewegbar. In der Darstellung nach Fig. 1 sind zwi
schen der Matrize 3 und dem Niederhalter 1 zwei Lagen 4, 5 von Bauteilen
dargestellt. Die Lagen 4, 5 werden zwischen den Niederhalter 1 und die
Matrize 3 geklemmt. Schematisch ist ein Stanzniet 8 dargestellt, welches auf
der Lage 4 aufliegt.
Der Niederhalter 1 umgibt den Stempel 2. Auch der Stempel 2 ist zur
Matrize 3 hin und von dieser weg bewegbar.
Der Niederhalter 1 ist mit einer Einheit 6 verbunden, durch die der Nie
derhalter 1 nach einem Durchdringen des Stanznietes 8 wenigstens der dem
Niederhalter 1 benachbarten Lage 4 mit einer verringerten, jedoch ein
gegenseitiges Anliegen der Lagen 4, 5 gewährleistenden Klemmkraft gegen
die Matrize 3 gedrückt wird.
Die Einheit 6 umfaßt ein Kopplungsglied 7, durch das der Niederhalter 1
mit dem Stempel 2 im wesentlichen starr koppelbar und der Niederhalter 1
von dem Stempel 2 entkoppelbar ist.
Hierzu weist der Niederhalter 1 einen Kolben 9 auf. Der Stempel 2 weist
einen Druckkolben 10 auf. Der Kolben 9 und der Druckkolben 10 sind
innerhalb einer Kammer 11 relativ zueinander verschieblich. Die Kammer 11
ist durch ein Gehäuse 12 begrenzt. Die Kammer 11 ist mit einem, vor
zugsweise im wesentlichen inkompressiblen, Fluid gefüllt. Der Fluiddruck
innerhalb der Kammer, die durch das Gehäuse 12, den Kolben 9 und den
Druckkolben 10 begrenzt wird, ist steuerbar.
Der Kolben 9 weist eine umlaufende Nut 13 auf, in der ein Dichtring 14
angeordnet ist. Hierdurch wird eine Abdichtung des Kolbens 9 gegenüber
dem Innenmantel des Gehäuses 12 erreicht. Innerhalb des Kolbens 9 ist eine
Durchgangsöffnung 15 ausgebildet, durch die sich der Stempel 2 hindurch
erstreckt. Auch zwischen dem Mantel der Durchgangsöffnung 15 und dem
Stempel 2 ist eine fluiddichte Verbindung vorgesehen, die durch einen
Dichtring 16, der in einer Nut 17 des Kolbens 9 angeordnet ist, gebildet
ist.
Am Außenmantel des Gehäuses 12 ist ein Hilfsteil 18 vorgesehen, in dem
eine Rückholfeder 19 angeordnet ist, die mit dem Außenmantel des Kolbens
9 verbunden ist.
Auf der der Kammer 11 gegenüberliegenden Stirnfläche des Druckkolbens 10
ist eine Reservoir 20 ausgebildet. Das Reservoir 20 weist einen Anschluß 22
auf, durch den ein elastisches Ausgleichselement 21 mit Druck beaufschlag
bar ist. Der Stempel 2 erstreckt sich durch eine Abschlußplatte 23 hindurch.
In der Abschlußplatte 23 ist ein Dichtungselement 24 angeordnet, welches
dichtend an dem Außenmantel des Stempels 2 anliegt.
Das Gehäuse 12 ist mit einem Gestell 25 verbunden. Fig. 1 zeigt eine
Wegmeßeinrichtung 26, durch die der Stempelweg meßbar ist. Der Wegmeß
aufnehmer ist mit einer Steuereinrichtung 27 verbunden. Die Steuereinrich
tung 27 ist auch mit einem Drucksensor 28 verbunden. Der Drucksensor 28
ist in einer Leitung 29 angeordnet, die über einen Anschluß 30 mit der
Kammer 11 verbunden ist. Die Leitung 29 führt zu dem Reservoir 20. In
der Leitung 29 ist ein Druckregelventil 31, das über eine Steuerleitung 32
mit der Steuereinrichtung 27 verbunden ist.
Über eine nicht dargestellte Antriebseinheit ist der Stempel und damit auch
der Druckkolben 10 in Richtung der Matrize 3, bewegbar. Ist das Druck
regelventil 31 geschlossen und die Kammer 11 mit einem im wesentlichen
inkompressiblen Medium gefüllt, so besteht zwischen dem Stempel 2 und
dem Niederhalter 1 eine im wesentlichen starre Kopplung.
Aufgrund der Bewegung des Stempels 2 bewegt sich auch der Niederhalter
1 in Richtung der Matrize 3. Der Niederhalter 1 ist so lange mit dem
Stempel 2 starr gekoppelt, bis der Niederhalter 1 die erforderliche Klemm
kraft auf die Lagen 4, 5 aufgebracht hat.
Die Klemmkraft wird in Abhängigkeit von dem Druck des Fluids in der
Kammer 11 durch den Drucksensor 28 bestimmt.
Der Stempel mit dem Niet wird auf der Lage 4 positioniert. Diese Position
bildet beispielsweise eine Referenzlage, von der aus eine Wegmessung des
Stempels erfolgt. Danach treibt der Stempel 2 das Stanzniet 8 in wenigstens
die Lage 4 hinein. Hierbei wird der Verfahrweg des Stempels 2 durch die
Wegmeßeinrichtung 26 gemessen. Die Wegmeßeinrichtung 26 übermittelt die
Signale an die Steuereinrichtung 27. Ist vorgegeben worden, daß der Nie
derhalter nach einem Durchtrennen wenigstens der Lage 4 mit einer ver
ringerten Klemmkraft auf die Lagen 4, 5 drückt, so wird in Abhängigkeit
des Verfahrwegs des Stempels 2 durch die Steuereinrichtung 27 das Druck
regelventil 31 angesteuert. Durch das Druckregelventil 31 wird die Leitung
29 wenigstens teilweise freigegeben, so daß ein Fluid aus der Kammer 11
über die Leitung 29 ausströmen kann. Gleichzeitig bewegt sich der Druck
kolben 10 in Richtung der Matrize 3.
Die der Kammer 11 entnommene Menge des Fluids wird dem Reservoir 20
zugeführt. Der Drucksensor 28 mißt während des gesamten Vorgangs den
Druck innerhalb der Kammer 11 und übermittelt diesen der Steuereinrichtung
27. Soll der Niederhalter zunächst die Lagen mit einer verringerten Klemm
kraft klemmen und danach mit einer gegenüber der verringerten Klemmkraft
höheren Klemmkraft gegen die Matrize drücken, so wird durch die Steuer
einrichtung 27 das Druckregelventil 31 wenigstens teilweise geschlossen.
Beim geschlossenen Druckregelventil wird erneut eine starre Verbindung
zwischen dem Stempel 2 und dem Niederhalter 1 hergestellt.
Während eines Stanznietvorgangs strömt wenigstens ein Teil des Fluids aus
der Kammer 11 in die Reservoir 20. Für einen erneuten Stanznietvorgang
ist es notwendig, daß das Fluid aus dem Reservoir 20 in die Kammer 11
zurückfließt. Dies kann über die Leitung 29 erfolgen. Um ein möglichst
schnelles Rückfließen des Fluids aus dem Reservoir 20 in die Kammer 11
zu erreichen, ist innerhalb des Kolbens 10 eine Leitung 33 vorgesehen, in
der ein Rückschlagventil 34 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 34 ist so
ausgebildet, daß dieses ein Rückfluß des Fluids aus dem Reservoir 20 in die
Kammer 11 ermöglicht. Hierdurch wird ein mögliches Aufschäumen, wenn
es sich bei dem Fluid um ein Pneumatiköl handelt, verhindert.
Durch das Ausgleichselement 21 kann eine Volumenänderung des Fluids
aufgrund eines Aufschäumens des Fluids im Reservoir kompensiert werden.
Die Antriebseinheit der Vorrichtung ist vorzugsweise elektromotorisch wir
kend. Die elektromotorische Antriebseinheit ist über eine Übertragungseinheit
mit dem Stempel verbunden. Hierdurch wird erreicht, daß eine Rotations
bewegung der elektromotorischen Antriebseinheit über die Übertragungseinheit
in eine Translationsbewegung des Stempels erreicht wird. Hierdurch wird
vermieden, daß stoßartige Beanspruchung der Vorrichtung eintritt, wie dies
beispielsweise bei bekannten hydraulischen Vorrichtungen der Fall ist. Bei
der Übertragungseinheit handelt es sich vorzugsweise wenigstens um ein
Getriebe. Das Getriebe ist vorzugsweise ein Untersetzgetriebe. Dies hat den
Vorteil, daß eine Antriebseinheit mit einem relativ geringem Drehmoment
verwendet werden kann. Das relativ geringe Drehmoment der Antriebseinheit
durch das Untersetzgetriebe in Abhängigkeit von Untersetzverhältnis in ein
entsprechend höheres Drehmoment bzw. Kraft auf den Stempel übertragen.
Die elektromotorische Antriebseinheit ist vorzugsweise mit der Steuereinrich
tung verbunden.
Der Verlauf der Klemmkraft des Niederhalters kann über die Steuereinrich
tung 27 vorgegeben werden. Vorzugsweise umfaßt die Steuereinrichtung 27
wenigstens ein elektronisches Datenverarbeitungsgerät.
In der Fig. 2 ist schematisch ein Klemmkraft-Stempelweg-Diagramm darge
stellt.
Die Herstellung einer Stanznietverbindung mit einem Hohlniet kann in die
Abschnitte Schneiden, Spreizen und Stauchen unterteilt werden. Die Aus
prägung der einzelnen Abschnitte kann unterschiedlich stark sein.
Aus dem Verlauf der Klemmkraft über dem Stempelweg ist erkennbar, daß
die Klemmkraft relativ schnell ansteigt und im wesentlichen während des
gesamten Schneidvorgangs konstant gehalten wird. Aus dem Verlauf ist
erkennbar, daß die Klemmkraft während des Spreizvorgangs und im wesent
lichen während des Stauchvorgangs gegenüber der Klemmkraft während des
Schneidvorgangs geringer ist. Durch die Verringerung der Klemmkraft wird
erreicht, daß eine zum Halbhohlniet hin gerichtete Bewegung wenigstens
einer Lage ermöglicht wird.
Aus dem Klemmkraft-Stempelweg-Diagramm ist erkennbar, daß kurz vor
dem Ende des Stauchvorgangs die Klemmkraft des Niederhalters gegenüber
der verringerten Klemmkraft ansteigt. Hierdurch sollen etwaige Ausbildungen
von Wülsten oder Verwerfungen, die sich über den Kopf des Stanznietes
erheben, in die obere Lage eingedrückt werden.
Der Verlauf der Klemmkraft in Abhängigkeit vom Stempelweg ist in der
Fig. 2 schematisch dargestellt. Er kann an unterschiedliche Stanznietaufga
ben angepaßt werden. Insbesondere kann der Klemmkraftverlauf in Abhängig
keit von den zu verbindenden Bauteilen, sowie des Stanznietes gewählt
werden.
Gestrichelt ist ein weiterer Verlauf einer Klemmkraft in Abhängigkeit vom
Stempelweg dargestellt. Aus dem Verlauf ist erkennbar, daß die Klemmkraft
zunächst bis zu einem vorgegebenen Wert steigt und auf diesen Wert
gehalten wird. Insbesondere während eines Stauchvorgangs wird die
Klemmkraft für einen vorgegebenen Stempelweg erhöht und danach wieder
verringert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch für andere Ausbildungen von
Nietverbindungen geeignet, insbesondere mittels Hohlnieten, Vollnieten und
dergleichen. Es ist nicht zwingend, daß eine Selbstlochung durch ein Niet
erfolgt.
1
Niederhalter
2
Stempel
3
Matrize
4
Lage
5
Lage
6
Einheit
7
Kopplungsglied
8
Stanzniet
9
Kolben
10
Druckkolben
11
Kammer
12
Gehäuse
13
Nut
14
Dichtring
15
Durchgangsöffnung
16
Dichtring
17
Nut
18
Hilfsteil
19
Rückholfeder
20
Reservoir
21
Ausgleichselement
22
Anschluß
23
Abschlußplatte
24
Dichtungselement
25
Gestell
26
Wegmeßeinrichtung
27
Steuerungseinheit
28
Drucksensor
29
Leitung
30
Anschluß
31
Druckregelventil
32
Steuerleitung
33
Leitung
34
Rückschlagventil
Claims (33)
1. Verfahren zur Herstellung einer Stanznietverbindung, bei dem minde
stens zwei Lagen (4, 5) von Bauteilen von einem Niederhalter (1)
gegen die Matrize (3) gedrückt werden und ein Halbhohlniet (8) mit
einem Kopf zur Verbindung der Lagen (4, 5) mittels eines Stempels (2)
wenigstens die dem Halbholniet (8) zugewandte Lage (4) durchtrennt,
danach in der bzw. den unteren Lagen (5) unter Ausbildung eines
Schließkopfes, dessen Gestalt im wesentlichen durch eine Form einer
Matrize (3) bestimmt wird, verformt und danach gestaucht wird, da
durch gekennzeichnet, daß während eines Stanznietvorgangs eine vom
Niederhalter (1) auf die mindestens zwei Lagen (4, 5) ausgeübte
Klemmkraft entsprechend einem vorgegebenem Verlauf in Abhängigkeit
wenigstens vom Stempelweg oder einer aus dem Stempelweg abgelei
teten Kenngröße variiert wird, wobei die Klemmkraft wenigstens teilwei
se so verändert, insbesondere soweit verringert wird, daß eine zum
Halbhohlniet (8) hin gerichtete Bewegung wenigstens einer Lage (4, 5)
ermöglicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klemm
kraft-Stempelweg-Verlauf in Abhängigkeit von den Werkstoffeigenschaf
ten, insbesondere von der Festigkeit, wenigstens einer Lage verändert
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Klemmkraft-Stempelweg-Verlauf in Abhängigkeit von den Eigenschaften
einer Paarung der Lagen (4, 5) aus unterschiedlichen Werkstoffen
verändert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Klemmkraft-Stempelweg-Verlauf in Abhängigkeit von einer Anzahl der
Lagen (4, 5) verändert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Klemmkraft-Stempelweg-Verlauf in Abhängigkeit von einer
Dicke wenigstens einer Lage (4, 5), insbesondere der dem Stanzniet (8)
zugewandten Lage (4, 5), verändert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Klemmkraft-Stempelweg-Verlauf in Abhängigkeit von den Werk
stoffeigenschaften des Stanznietes (8) verändert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klemm
kraft-Stempelweg-Verlauf in Abhängigkeit von der Härte des Stanznietes
(8) verändert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Klemmkraft-Stempelweg-Verlauf in Abhängigkeit von einer Geometrie
des Stanznietes (8) verändert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Klemmkraft wenigstens während mindestens eines Teils eines
Stauchvorgangs soweit verringert wird, daß eine im wesentlichen quer
zum Halbhohlniet (8) verlaufende Bewegung wenigstens einer Lage (4,
5) ermöglicht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Klemmkraft nach einem Durchtrennen wenigstens der dem
Halbhohlniet (8) zugewandten Lage (4) soweit verringert wird, daß eine
zum Halbhohlniet (8) hin gerichtete Bewegung wenigstens einer Lage
(4, 5) ermöglicht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Klemmkraft in einem Endabschnitt des Stauchvorgangs erhöht
wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemm
kraft so erhöht wird, daß der Kopf mit der dem Halbhohlniet (8)
zugewandten Lage (4) im wesentlichen bündig abschließt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Niederhalter (1) über ein Kopplungsgliedes (7) mit einem Stem
pel (2) im wesentlichen starr gekoppelt oder von diesem entkoppelt
werden kann, wobei die Klemmkraft durch das Kopplungsglied (7)
gesteuert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Nie
derhalter (1) mit dem Stempel (2) zu den, zu verbindenden Lagen (4,
5) so verfahren wird, daß der Niederhalter (1) die Lagen (4, 5) mit
einer vorgegebenen Klemmkraft gegen die Matrize (3) drückt,
der Niederhalter (1) von dem Stempel (2) entkoppelt und der Stempel
(2) zur Durchtrennung wenigstens der dem Halbhohlniet (8) zugewand
ten Lage (4), Ausbildung des Schließkopfes und zur Stauchung des
Halbhohlnietes (8) weiter verfahren wird, wobei der Niederhalter (1)
gegebenenfalls nach einem vorgegebenem Stempelweg an den Stempel
(2) gekoppelt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem ein Stempelweg gemes
sen und der Stempelweg oder eine aus dem Stempelweg abgeleitete
Kenngröße und mit einer vorgegebenen Sollgröße verglichen wird,
wobei der Niederhalter (1) in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis
vom Stempel (2) entkoppelt bzw. an den Stempel (2) gekoppelt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, bei dem eine Stempelkraft
des Stempels (2) bestimmt und mit einer vorgegebenen Sollgröße vergli
chen wird, wobei der Niederhalter (1) in Abhängigkeit von der Stem
pelkraft und/oder dem Stempelweg (2) entkoppelt bzw. mit dem Stempel
(2) gekoppelt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem eine Klemm
kraft des Niederhalters (1) bestimmt und mit einer vorgegebenen Soll
größe verglichen wird, wobei der Niederhalter (1) in Abhängigkeit von
der Klemmkraft und/oder der Stempelkraft und/oder dem Stempelweg
(2) entkoppelt bzw. mit dem Stempel (2) gekoppelt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem der Nie
derhalters (1) einen Kolben (9) und der Stempel (2) einen Druckkolben
(10) aufweisen, der Kolben (9) und der Druckkolben (10) sind in einer
mit einem, vorzugsweise inkompressiblen, Fluid gefüllten Kammer (11)
des Kopplungsgliedes (7) relativ zueinander bewegbar, und der Fluid
druck in der Kammer (11) gesteuert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß aus der
Kammer (11) ein Teil des Fluids in ein Reservoir (20) geleitet wird,
wobei zur Ausbildung einer weiteren Stanznietverbindung das Fluid aus
dem Reservoir (20) in die Kammer (11) zurückgeführt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem ein Fluiddruck in
Abhängigkeit von der Klemmkraft und/oder der Stempelkraft und/oder
dem Stempelweg und/oder dem Verfahrweg des Niederhalters (1) ge
steuert wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem ein Fluiddruck in Abhängigkeit
vom Stempelweg bestimmt und der Fluiddruck-Stempelweg-Verlauf mit
einem vorgegebenen Sollverlauf verglichen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem in Abhängigkeit von dem Ver
gleich ein mit der Kammer (11) fluidisch in Verbindung stehendes
Druckregelventil (31) angesteuert wird.
23. Vorrichtung zur Herstellung einer Stanznietverbindung mit einer Matrize
(3), einem Niederhalter (1) und einem Stempel (2), wobei der Stempel
(2) und der Niederhalter (1) zur Matrize (3) hin und von dieser weg
bewegbar sind, wobei zwischen dem Niederhalter (1) und der Matrize
(3) mindestens zwei Lagen (4, 5) von Bauteilen klemmbar sind, und
ein Stanzniet (8) zur Verbindung der Lagen (4, 5) mittels des Stempels
(2) wenigstens die dem Niederhalter (1) benachbarte Lage (4) durch
treibbar ist, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (27), zur An
steuerung einer Einheit (6), die mit dem Niederhalter (1) verbunden ist,
wobei während eines Stanznietvorgangs eine vom Niederhalter (1) auf
die mindestens zwei Lagen (4, 5) ausgeübte Klemmkraft entsprechend
einem vorgegebenem Verlauf in Abhängigkeit wenigstens vom Stempel
weg oder einer aus dem Stempelweg abgeleiteten Kenngröße variiert
wird.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit
(6) ein Kopplungsglied (7) umfaßt, durch das der Niederhalter (1) mit
dem Stempel (2) im wesentlichen starr koppelbar und von dem Stempel
(2) entkoppelbar ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, gekennzeichnet durch eine
Wegmeßeinrichtung (26) zur Messung eines Stempelweges des Stempels
(2), wobei der Niederhalter (1) in Abhängigkeit vom Stempelweg vom
Stempel (2) entkoppelt bzw. mit dem Stempel (2) gekoppelt wird.
26. Vorrichtung nach Anspruch 23, 24 oder 25, gekennzeichnet durch eine
Meßeinrichtung, durch die eine Stempelkraft des Stempels (2) gemessen
oder bestimmt wird, wobei der Niederhalter (1) in Abhängigkeit von
der Stempelkraft und/oder dem Stempelweg vom Stempel (2) entkoppelt
bzw. mit dem Stempel (2) gekoppelt wird.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, gekennzeichnet durch
eine Meßeinrichtung, durch die eine Klemmkraft des Niederhalters (1)
gemessen oder bestimmt wird, wobei der Niederhalter (1) in Abhängig
keit von der Klemmkraft und/oder der Stempelkraft und/oder dem
Stempelweg von dem Stempel (2) entkoppelt bzw. mit dem Stempel (2)
gekoppelt wird.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Niederhalters (1) einen Kolben (9) und der Stempel
(2) einen Druckkolben (10) aufweist, daß der Kolben (9) und der
Druckkolben (10) sind in einer mit einem, vorzugsweise inkompressi
blen, Fluid gefüllten Kammer (11) des Kopplungsgliedes (7) relativ zuein
ander, in Abhängigkeit vom Fluiddruck, bewegbar sind.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
ein Reservoir (20) vorgesehen ist, in das über wenigstens eine Leitung
(29, 30) wenigstens ein Teil des Fluid aus der Kammer (11) leitbar
und aus diesem zurückleitbar ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß in wenig
stens einer Leitung (29) ein Druckregelventil (31) oder ein Proportio
nalregelventil vorgesehen ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 28, 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Drucksensor (28) zur Messung eines Fluiddrucks vorgesehen
ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 30 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung (27) mit dem Drucksensor (28) und mit wenigstens
einem Druckregelventil (31) verbunden ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluid
druck in Abhängigkeit vom Stempelweg bestimmt und ein Fluiddruck-
Stempelweg-Verlauf oder ein Kenngrößen-Verlauf abgeleitet wird, dieser
mittels der Steuereinrichtung (27) mit einem vorgegebenen Sollverlauf
verglichen und das Druckregelventil (31) in Abhängigkeit von dem Ver
gleich entsprechend angesteuert wird.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19752367A DE19752367A1 (de) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Stanznietverbindung |
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