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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Stanze zur Verwendung in einem
Werkzeug zum Stauchverbinden duktiler Materialien, etwa Metallplatten, und
insbesondere eine Stanze zum Verwenden mit einer Preßstauchverbindung
oder einer Rundstauchverbindung. Eine nach dem Oberbegriff in Anspruch 1
bekannte Stanze ist beispielsweise aus der Schrift GB-A 2 334 474
bekannt.
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Es
ist bekannt, mehrere Platten aus duktilem Material zu verbinden,
indem diese in einem begrenzten Bereich zu einer ineinandergreifenden
Anordnung verformt werden. Diese Verbindungen werden von Werkzeugen
zum Verbinden duktilen Materials hergestellt, die einen Stempel
mit einer Öffnung umfassen,
die einer Stanzeneinheit gegenüberliegt, die
eine Stanze umfaßt.
Die Stanze ist mit einer Stanzenspitze ausgestattet, die mit einer
flachen oder einer runden Stanzenfläche ausgestattet sein kann. Die
Kanten der Stanzenfläche
können
abgerundet, abgeschrägt
oder scharf ausgebildet sein. Die Stanze selbst kann von einer Abstreifeinrichtung
umgeben sein, um das Entfernen der Stanze aus dem verformten duktilen
Material zu erleichtern. Schichten aus duktilem Material werden
zwischen der Stanzeneinheit angeordnet, und wenn die Stanzenspitzenstanze
zu der Öffnung
gedrückt
wird, wird das Material in die Öffnung
gezogen. Das Material wird in der Öffnung plastisch verformt,
um in eine Form zu laufen, in der zwei oder mehr Schichten beispielsweise durch
Ausbilden einer Schicht um eine andere Schicht miteinander verbunden
werden.
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Die
Stempelöffnung
besteht in der Regel aus einer Basis mit einem Amboß, der mit
einer Amboßfläche ausgestattet
ist, und mindestens zwei Seitenwänden,
die aus beweglichen Klingen ausgebildet sind. Die Klingen stehen
allgemein quer zu der Amboßfläche und
erstrecken sich in der Richtung, in der der Stempel und die Stanze
zusammengedrückt
werden. Die Klingen dienen zum Begrenzen eines lokalen Bereichs,
beispielsweise eines runden oder quadratischen oder rechteckigen
Bereichs, in dem die Verformung der Schichten aus Plattenmaterial
erfolgt. Nachdem das Material gezogen wurde und in die Öffnung hineingelaufen
ist, bewegen sich die Klingen in einer radialen Richtung voneinander
weg, während
das Material zusammengedrückt
wird und seitlich läuft.
Einige Stempelklingen schwenken um eine Zapfeneinheit nach außen unter
die Ebene der Amboßfläche. Die
Zapfeneinheit ist mit einer Schwenkachse oder einem Schwenkpunkt
unter und seitlich außerhalb
einer Kante der Amboßfläche ausgestattet.
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Ein
runder Stempel und eine Stanze können zum
Herstellen einer Stauchverbindung verwendet werden, in der Plattenmaterial
symmetrisch axial und radial verformt wird, um einen flüssigkeitsdichten Knopf
zu bilden, wie er beispielsweise in den Patentschriften
US 5,150,513 und
EP 1 055 467 A2 offengelegt
wird. Ein quadratischer oder rechteckiger Stempel und eine Stanze
können
verwendet werden, um eine trapezförmige Stauchverbindung (auch Preßstauchverbindung
genannt) auszubilden, in der das Plattenmaterial von einer Stanze
entlang eines Paares parallel gegenüberliegender Linien durchgeschnitten
wird, wobei die Plattenmaterialschichten seitlich nach außen unter
jeden der Schnitte verformt werden, wie es in der Patentschrift
GB-A 2 334 474 offengelegt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Stanze zum Ausbilden dieser oder anderer Verbindungsarten in Schichten
aus duktilem Material.
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Die
Lebensdauer einer Stanzeneinheit ist im wesentlichen durch Abnutzung
der Stanzenspitze, und zwar entweder der Stanzenfläche selbst
oder der Kanten an der Stanzenspitze, begrenzt. Diese Abnutzung
kann minimiert werden, wenn die Stanzenspitze aus gehärtetem Stahl
(62 bis 64 RC) besteht, aber hierdurch erhöht sich die Möglichkeit,
daß die
Stanzenspitze bricht, wenn die Stanze nicht genau mit dem Stempel
ausgerichtet ist. Der Zwischenraum zwischen der Stanzenspitze und
den Stempelklingen für
eine Preßverbindung
ist in der Regel sehr eng, beispielsweise etwa 50 μm bei einer
3 mm breiten Stanzenspitze, die zum Verbinden von zwei Teilen aus
0,7 mm starkem Metall verwendet wird. Die Stanzenspitze kann im
Gebrauch dadurch beschädigt werden,
wenn sie nicht genau mit dem Stempel ausgerichtet ist.
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Die
zu dem Stempelrücksprung
einwärts weisende
Ecke der Stempelklinge bildet normalerweise eine scharfe Kante von
etwa 90°,
wird aber mit häufigem
Gebrauch stumpf. Beim Stauchverbinden von Hartmetallen, etwa Edelstahl,
beträgt
die Lebensdauer einer Stempelklinge unter Umständen nur 10.000 bis 20.000
Durchgänge.
Um eine Verbindungsqualität
zu erhalten, müssen
die Stempelklingen auf bekannte Weise gewechselt werden, was die Herstellungskosten
erhöht.
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Ist
eine Stanzenspitze abgenutzt oder beschädigt, kann die Stanze aus der
Stanzenanordnung entfernt und durch eine neue Stanze ersetzt werden.
Da die Stanze aber aus präzisionsbearbeitetem
und gehärtetem
Stahl besteht, ist jede Stanze vergleichsweise teuer. Darüber hinaus
muss ein Bestand an neuen Stanzenspitzen erhalten werden, um einen
unterbrechungsfreien Produktionsablauf zu erhalten. Das Erhalten
eines Vorrats an Stanzen erhöht die
Herstellungskosten, insbesondere wenn mehr als ein Stanzentyp mit
einer speziellen Stanzeneinheit verwendet wird.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine geeignetere
Stanze zur Verwendung in einem Werkzeug zum Verbinden duktiler Materialien
bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß ist eine
Stanze zur Verwendung in einem Werkzeug zum Verbinden duktiler Materialien
bereitgestellt, die Folgendes umfaßt: einen Stanzenkörper, der
um eine Stanzenachse ausgebildet ist, zwei Stanzenspitzen, die sich
vom Stanzenkörper
aus in entgegengesetzten Richtungen entlang der Stanzenachse erstrecken,
wobei jede Stanzenspitze eine Stanzenoberfläche hat, die sich quer zur
Stanzenachse erstreckt, wobei der Stanzenkörper ein oder mehrere Lasteingriffsmerkmale
hat, durch die eine Stanzkraft zum Verbinden duktiler Materialien
entlang der Stanzenachse auf den Stanzenkörper übertragen werden kann, so daß eine oder
die andere der Stanzenspitzen gegen das duktile Material drücken kann.
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Die
Erfindung stellt somit eine Stanze bereit, die so verwendet werden
kann, daß die
Stanzkraft nicht von der Stanzenspitze aufgenommen wird, die nicht
im Gebrauch ist.
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Die
Erfindung stellt auch eine Stanzeneinheit zur Verwendung in einem
Werkzeug zum Verbinden duktiler Materialien bereit, die eine Stanze
sowie einen Stanzenhalter umfaßt,
an dem die Stanze entfernbar gesichert werden kann, wobei die Stanze
erfindungsgemäß ausgebildet
ist und der Stanzenhalter ein Lastausübungsmerkmal hat, das im Gebrauch über das
Lasteingriffsmerkmal die Kraft entlang der Stanzenachse auf den
Stanzenkörper überträgt, wobei
die Stanze entweder in einer ersten Orientierung oder alternativ
in einer zweiten Orientierung entfernbar am Stanzenhalter gesichert
werden kann, um eine bzw. die andere der Stanzenspitzen anzuordnen so
daß sie
dazu verwendet werden kann bzw. können, duktile Materialien durch
Ausübung
der übertragenen
Kraft entlang der Stanzenachse zu verbinden.
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Die
Erfindung stellt weiter eine Verbindungsvorrichtung für duktiles
Material zum Verbinden von zwei oder mehr Lagen duktiler Materialien
beispielsweise in einer Rundstauchverbindung oder in einer Preßstauchverbindung
bereit, die einen Stempel und eine Stanzeneinheit mit einer Stanzenspitze
umfaßt, die
im Gebrauch zu dem Stempel angeordnet ist, wobei der Stempel mit
einer zur Stempelspitze passenden Stempelöffnung ausgestattet und die
Stanzeneinheit erfindungsgemäß ausgeführt ist.
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Die
Erfindung stellt im Vergleich zu zwei herkömmlichen Stanzen, die jeweils
nur eine Stanzenspitze haben, Kostenersparnisse beim Herstellen
der Stanze bereit. Dieses ist darauf zurückzuführen, daß sich zwei entgegengesetzt
ausgerichtete Stanzenspitzen einfacher und schneller an einem einzelnen Stanzenkörper herstellen
lassen, als zwei solche Stanzenspitzen auf verschiedenen Körpern. Ferner, da
solche Stanzenspitzen normalerweise einem abschließenden Härtungs-
und Plättungsverfahren
unterzogen werden, werden Kosten durch das Halbieren der Anzahl
der Stanzen gesenkt, die gehärtet
und geplättet
werden müssen.
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Der
Stanzenhalter kann mit einem Rücksprung
ausgestattet sein, beispielsweise einer Zylinderbohrung, so daß, wenn
die Stanze am Stanzenhalter entweder in der ersten Orientierung
oder in der zweiten Orientierung gesichert ist, eine dieser Stanzenspitzen
innerhalb des Rücksprungs
zurückgehalten
wird, während
die andere der Stanzenspitzen verwendet werden kann, um duktile
Materialien zu verbinden.
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Insbesondere
wenn die Spitzen gehärtet sind,
könnten
die Stanzenspitzen durch Kräfte
beschädigt
werden, die im Gebrauch durch den Stanzenhalter ausgeübt werden.
Da diese Kräfte
von dem Lasteingriffsmerkmal aufgenommen werden und nicht von der
nicht im Gebrauch befindlichen Stanzenspitze, wird die nicht im
Gebrauch befindliche Stanzenspitze vor Abnutzung oder Beschädigung geschützt.
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Das
Lasteingriffsmerkmal kann jedes Merkmal sein, das zum Übertragen
von Kräften
geeignet ist, die zum Verbinden von duktilem Material verwendet
werden, beispielsweise ein Vorsprung von dem Stanzenkörper, oder
ein Rücksprung
in dem Stanzenkörper.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung handelt es sich bei dem Lasteingriffsmerkmal um eine oder
mehrere Schultern am Stanzenkörper.
Diese Schultern können
eine Stufe im äußeren Profil
der Stanze, ein vorstehender Flansch oder eine Stufe in dem Stanzenkörper sein.
Die oder jede Schulter kann sich mindestens in einem bestimmten
Maß quer
von der Stanzenachse erstrecken.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erstrecken sich eine erste und eine zweite Schulter
senkrecht zur Stanzenachse. Die Schultern sind so vorgesehen, daß im Gebrauch
eine Kraft entweder auf eine der Schultern, um zu bewirken, daß die Stanze
eine Druckausübung
oder eine Bewegung in einer ersten Richtung entlang der Stanzenachse vornimmt,
oder auf die andere der Schultern ausgeübt werden kann, um zu bewirken,
daß die
Stanze eine Druckausübung
oder eine Bewegung in einer zweiten Richtung entlang der Stanzenachse
vornimmt.
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Wenn
die Stanzenspitzen in direkt entgegengesetzte Richtungen weisen,
ist die Stanze, wenn sie an dem Stanzenhalter in der ersten Ausrichtung
befestigt ist, um 180° gegenüber der
Stanze gedreht, wenn sie an dem Stanzenhalter in der zweiten Ausrichtung
befestigt ist.
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Vorzugsweise
umfaßt
die Anordnung einen Lastabstandshalter, der sich zwischen dem Lasteingriffsmerkmal
und dem Lastausübungsmerkmal
erstreckt, wenn die Stanze am Stanzenhalter gesichert ist. Die Abmessung
des Lastabstandshalters entlang der Stanzenachse kann entweder durch
Befestigen eines anderen Lastabstandshalters an der Stanzeneinheit
oder durch Abschleifen der Länge
des Lastabstandshalters verändert
werden. Eine solche Verstellung ist sinnvoll, um die Länge und
damit den Weg und den von der Stanzenspitze ausgeübten Druck
zu verändern.
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In
den bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung handelt es sich bei dem Lasteingriffsmerkmal um eine
Schulter, die die Stanzenspitze innerhalb des Rücksprungs umgibt, wobei die
Stanzenspitze eine oder mehrere Seitenwände hat, die sich von der Schulter
zur Stanzenoberfläche
erstreckt bzw. erstrecken, und der Lastabstandshalter ein passendes
Spiel zu der oder zu jeder Stanzseitenwand hat.
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Der
Lastabstandshalter dient auch dazu, das Verstellen oder Einrichten
einer korrekten Drehorientierung der Stanze zum Stanzenhalter oder
der Einheit zu unterstützen.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann der Lastabstandshalter mit einem Vorsprung ausgestattet sein,
der sich quer zur Stanzenachse erstreckt, um die Durchführung der Einstellung
der Drehorientierung des Lastabstandshalters zu erleichtern.
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Vorzugsweise
ist der Lastabstandshalter mit einem oder mehreren Anordnungsmerkmal/en
ausgestattet, die mit einem oder mehreren passenden Merkmal/en der
Stanze angeordnet sind, so daß die Drehorientierung
der Stanze verstellt werden kann, indem eine entsprechende Verstellung
an der Drehorientierung des Lastenabstandshalters durchgeführt wird.
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Wenn
der Stanzenkörper
mit einem im wesentlichen runden Querschnitt in einer Ebene senkrecht
zur Stanzenachse ausgestattet ist, kann die Stanze, bevor sie an
dem Stanzenhalter befestigt wird, um die Stanzenachse gegenüber dem
Stanzenhalter gedreht werden. Wenn mindestens eine der Stanzenspitzen
mit einem nicht runden Querschnitt, beispielsweise einem quadratischen
oder rechteckigen Querschnitt, in der Ebene senkrecht zur Stanzenachse
ausgestattet ist, kann die Drehorientierung des nicht runden Querschnitts
durch Drehen der Stanze um die Stanzenachse verstellt werden, bevor die
Stanze in dem Stanzenhalter befestigt wird.
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Die
Erfindung stellt weiter ein Verfahren zum Betreiben einer Stanzeneinheit
zur Verwendung in einem Werkzeug zum Verbinden duktiler Materialien bereit,
wenn die Stanzeneinheit erfindungsgemäß ausgeführt ist, wobei das Verfahren
folgende Schritte umfaßt:
- 1) Entfernen der Stanze aus dem Stanzenhalter, wenn
die eine der Stanzenspitzen, die zum Verbinden duktiler Materialien
angeordnet ist, verschlissen oder beschädigt ist,
- 2) Rückführen der
Stanze in den Stanzenhalter, wobei die Orientierung der Stanze im
Verhältnis zur
Stanzeneinheit so geändert
wird, daß die
andere der Stanzenspitzen zum Verbinden duktiler Materialien verwendet
werden kann.
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Die
Erfindung wird im Folgenden ausführlicher
beispielhaft anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben:
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1 ist
eine Teil-Querschnittansicht einer Verbindung aus duktilem Material
in einer ersten der Erfindung zugrundeliegenden Ausführungsform
zum Verbinden von zwei oder mehr Lagen duktiler Materialien, die
einen Stempel und eine Stanzeneinheit mit einer Stanzenspitze umfassen,
die im Gebrauch zu dem Stempel angeordnet ist, während sie verwendet wird, um
eine Preßstauchverbindung
in den beiden Platten aus duktilem Material herzustellen.
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teilquerschnitts eines Teils der 1, die die
Stanzenspitze und den Stempel genauer zeigt.
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3 ist
eine vereinfachte schematische Darstellung eines Teils einer Stanzeneinheit
in einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung ähnlich
der in 1, die eine doppelendige Stanze mit einer zylindrischen
Stanzenspitze zeigt, die zum Herstellen einer Rundstauchverbindung
geeignet ist, die in einem Stanzenhalter befestigt ist.
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4, 5 und 6 sind
jeweils zwei Seitenansichten und eine Endansicht der Stanze in 3.
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7 ist
eine vereinfachte schematische Darstellung ähnlich der in 3,
die eine Stanze in einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die
eine doppelendige Stanze mit einer rechteckigen Stanzenspitze zeigt,
die zum Herstellen einer Preßstauchverbindung
geeignet ist, die in einem Stanzenhalter befestigt ist.
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8, 9 und 10 sind
jeweils zwei Seitenansichten und eine Endansicht der Stanze in 7.
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11, 12 und 13 sind
jeweils zwei Seitenansichten und eine Endansicht eines Lastabstandshalters,
der verwendet wird, um die Drehorientierung der Stanze in 7 einzustellen.
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1 zeigt
eine erste Vorrichtung zum Verbinden von duktilem Material 1 in
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung. Die Verbindungsvorrichtung umfaßt eine Stanzeneinheit 2 und
eine Stempeleinheit 4. Die Stanzeneinheit 2 und
die Stempeleinheit 4 sind entlang gemeinsamer Stanzenachsen 5, 6 ausgerichtet.
Zwischen der Stanzeneinheit 2 und der Stempeleinheit 4 ist
ein Paar dünner
duktiler Metallplatten 7, 8 vorgesehen, die quer
zu den Stanzenachsen 5, 6 ausgerichtet sind. Die
Platten 7, 8 berühren sich entlang einer gemeinsamen
Zwischenfläche 9.
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Bei
einem Vorgang zum Verbinden plattenförmigen Materials wird die Stanzeneinheit 2 entlang einer
Längsrichtung,
durch die Bewegungspfeile 10 gezeigt, zu dem Plattenpaar 7, 8 gebracht,
bis eine vordere hohl ausgebildete Abstreiferspitze 12 der Stanzeneinheit 2 die
obere der Metallplatten 7 berührt, wodurch die andere untere
Metallplatte 8 gegen eine Basisplatte 14 drückt, die
die Stempeleinheit 4 umgibt. Die Basisplatte 14 ist
mit einem Rücksprung 15 ausgestattet,
in dem die Werkzeugeinheit 4 entfernbar gelagert ist.
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Die
Stanzeneinheit 2 ist mit einem unteren Zylindergehäuse 16 ausgestattet,
das im Folgenden Abstreiferblech genannt wird. Das von den Metallplatten 7, 8 entfernte
Teil des Abstreiferblechs 16 ist mit einem offenen Ende 17 ausgestattet,
in dem ein offenes Ende 18 eines allgemein zylindrischen
Stanzenhalters 25 mittels einer Stellschraube 23 befestigt ist.
Das andere Ende 19 des Abstreiferblechs 16 ist mit
einer radial nach innen gerichteten Lippe 20 ausgestattet,
die in einer mittigen runden Öffnung 21 endet,
aus der sich die Abstreiferspitze 12 erstreckt. Die Abstreiferspitze 12 ist
mit einem nach außen
gerichteten Flansch 22 innerhalb des Abstreiferblechs 16 ausgestattet.
Eine äußere zylindrische
Fläche 24 der Abstreiferspitze 12 ist
eine enge verschiebbare Paarung mit der passenden zylindrischen Öffnung 21 der Abstreiferblechlippe 20.
Weiter ist der Abstreiferspitzenflansch 22 mit einer äußeren zylindrischen
Fläche 26 ausgestattet,
die eine enge verschiebbare Paarung mit einer inneren zylindrischen
Fläche 27 des Abstreiferblechs 16 bildet.
Die Abstreiferspitze 12 ist somit axial gegenüber dem Abstreiferblech 18 in
der Längsrichtung 10 frei
verschiebbar.
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Die
verschiebbare Paarung der Abstreiferspitze 12 innerhalb
des Abstreiferblechs 16 ist nach außen gerichtet durch den Kontakt
zwischen der Abstreiferblechlippe 20 und dem Abstreiferspitzenflansch 22 begrenzt.
Eine Schraubenfeder 28, schematisch in 1 gezeigt,
wird in dem Abstreiferblech 16 zwischen dem Stanzenhalter 25 und
dem Abstreiferspitzenflansch 22 gehalten. Die Schraubenfeder 28 spannt
die Abstreiferspitze 12 nach außen vor, so daß der Abstreiferspitzenflansch 22 in
einer Ruhestellung mit der Abstreiferblechlippe 20 in Kontakt bleibt.
Die axiale Verschiebung der Abstreiferspitze 12 gegenüber dem
Abstreiferblech 18 ist durch das Zusammendrücken der
Feder 28 gegen den Stanzenhalter 25 axial nach
innen gerichtet begrenzt.
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Eine
doppelendige Stanze 30 ist axial mittig auf der Stanzenachse 5 vorgesehen.
Die Stanze 30 ist mit einem Körperabschnitt 31 mit
einer zylindrisch gestuften Außenfläche ausgestattet,
deren unteres und oberes Drittel 29, 29' im Vergleich
zu einem mittleren Drittel 39 dieselben Abmessungen mit
einem kleineren Durchmesser aufweisen. Der mittlere Abschnitt 39 des
Stanzenkörpers 31 erzeugt
einen festen verschiebbaren Sitz innerhalb einer Zylinderbohrung 32 des
Stanzenhalters 25. Die Stanze 30 ist an dem Stanzenhalter 25 mit
einem Sicherungsbolzen 33 gesichert, der durch eine Gewindebohrung 35 in dem
Stanzenhalter 25 geschraubt wird, um mit einer Fläche 38 an
dem mittleren Abschnitt 39 des Stanzenkörpers 31 in Eingriff
zu stehen, so daß sich
die Stanze 30 axial in die Hülle 25 und entlang
der Mitte des Abstreiferblechs 18 in die Abstreiferspitze 12 erstreckt.
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Das
obere und das untere Drittel 29, 29' des Stanzenkörpers 31 enden jeweils
an einer rechteckigen Schulter 41, 41' in der Form
einer Fläche,
die sich nach innen zu einer rechteckigen (oder quadratischen) Stanzenspitze
(34, 34')
erstreckt. Die Schultern 41, 41' definieren somit jeweils Grenzen
zwischen dem Stanzenkörper
und den Stanzenspitzen 34, 34', und die Schulter an jeder Begrenzung
erstreckt sich in einem Ring um die jeweilige Stanzenspitze (34, 34'). Jede Stanzenspitze 34, 34' bildet eine
Einheit mit dem Stanzenkörper
und erstreckt sich von dem Stanzenkörper 31 in entgegengesetzten
Richtungen mittig entlang der Stanzenachse 5 und ist jeweils
mit einer flachen Stanzenfläche 11, 11' ausgestattet,
die sich senkrecht zur Stanzenachse 5 erstreckt.
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Eine
Stanzenspitze 34 steht im Gebrauch durch die Abstreiferspitze 12 vor,
während
die andere Stanzenspitze 34' in
der Zylinderbohrung 32 des Stanzenhalters 25 eingeschlossen
ist. Die eingeschlossene Stanzenspitze 34' ist teilweise durch einen Lastabstandshalter 50,
dessen Außenfläche 51 der
Breite der Bohrung 32 entspricht, und eine rechteckige
Innenfläche 52 umgeben,
die den rechteckigen Seitenwänden 58 der
Stanzenspitze 34' entspricht.
Der Lastabstandshalter hat parallel verlaufende obere und untere
Flächen 53, 54,
die jeweils eine flache Endfläche 55 der
Bohrung 32 und der Schulter 41' berühren, die die Stanzenspitze 34' umgibt. Der
Abstand zwischen den parallel verlaufenden oberen und unteren Flächen 53, 54 des
Lastabstandshalters 50 ist größer als die Erstreckung der Stanzenspitze 34' von der Schulter 41', so daß die Stanzenfläche 11' der eingeschlossenen
Stanzenspitze 34' keine
Fläche
in dem Stanzenhalter 25 berührt. Dadurch wird die eingeschlossene
Stanzenfläche 11' vor Beschädigung oder
Abnutzung geschützt.
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Die
Abstreiferspitze 12 endet in einem Halsstück 36 mit
einer rechteckigen Innenfläche 37,
die mit einem den rechteckigen Seitenwänden 58 entsprechenden
Abstand der vorstehenden Stanzenspitze 34 ausgestattet
ist.
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Die
Betätigung
der Stanzeneinheit 2 zum Verbinden des duktilen Materials 7, 8 wird
im Folgenden beschrieben. Wenn die Stanzeneinheit 2 gegen die
Metallplatte 7 nach oben bewegt 10 wird, berührt die
Abstreiferspitze 12 zunächst
die obere Metallplatte 7. Mit der weiteren Bewegung 10 verschiebt
sich die Abstreiferspitze 12 axial gegenüber dem
Abstreiferblech 16, wodurch die Feder 28 zusammengedrückt wird,
während
die vorstehende Stanzenspitze 34 die Bewegung 10 zu
der Metallplatte 7 fortsetzt.
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Dabei
stellen die Basisplatte 14 und die Stempeleinheit 4 eine
Rückstellkraft
gegen die andere Metallplatte 8 bereit. Der größte Teil
der Rückstellkraft
wird von der Stempelbasisplatte 14 bereitgestellt.
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Am
deutlichsten zeigt 2, daß die Stempeleinheit 4 mit
einem eine Einheit bildenden Stempelkörper 40 ausgestattet
ist, der rechteckig symmetrisch um die Stempelachse 6 liegt.
Der Stempelkörper 40 ist
an einem Ende mit einem unteren Stiel 42 ausgestattet,
der im Gebrauch in einem Werkzeughalter (nicht gezeigt) gelagert
ist, an dem die Basisplatte 14 ebenfalls sicher befestigt
ist. An dem entgegengesetzten Ende des Stempelkörpers 40 ist ein Stempelamboß 44 mit
einer flachen Amboßoberfläche 45 ausgebildet.
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Ein
Paar Stempelklingen 56, 57 ist an jeder Seite
des Stempelamboßes 44 angeordnet,
der mit einer ähnlichen
rechteckigen Querschnittform ausgestattet ist. Jede Stempelklinge 56, 57 erstreckt
sich in der Länge
um und unter der Amboßfläche 46 und
bildet mit der Amboßfläche 46 eine
rechteckige Öffnung 66 für die Stanzenspitze 34.
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Die
eingezogene rechteckige Stempelöffnung 66 kann
entlang einer Längsachse,
z.B. senkrecht zur Zeichnung in 2, zwischen
4 mm und 12 mm lang sein, wobei die Abmessung des Rücksprungs 15 in
der Basisplatte 14 jeweils zwischen 8 mm und 18 mm beträgt. Die
Breite der Öffnung 66 zwischen
den Stempelklingen 56, 57 kann dann zwischen 2
mm und 8 mm betragen. Die Tiefe der Öffnung hängt von der Trennung zwischen
den Stempelklingen und der Dicke des zu verbindenden Plattenmaterials
ab, beträgt
jedoch in der Regel zwischen 0,5 mm und 2 mm. Die Stempelklingen 56, 57 sind
auf 0,05 mm bündig
unter der umgebenden Basisplatte 14, so daß die Stempelklingen
nach außen schwenken
können,
wenn die Metallschichten 7, 8 von der Stanzenspitze 34 gegen
die Amboßfläche zusammengedrückt werden.
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Die
Stempelklingen 56, 57 sind gegen den Stempelamboß 44 vorgespannt,
um die Stempelöffnung 66 durch
ein Federvorspannmittel 80, das am deutlichsten in 2 gezeigt
ist, zu verengen. Die Vorspannmittel 80 sind auch dann
vorgespannt, wenn die Stempelklingen 56, 57 an
dem Stempelamboß 44 anliegen.
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Bei
der von dem Werkzeug 1 ausgebildeten Verbindung handelt
es sich um eine Preßstauchverbindung,
bei der Plattenmaterial 7, 8 entlang zwei paralleler
Linien durch einen scherenähnlichen
Kontakt zwischen jeder der Stempelklingen und der Stanzenspitze 34 geschnitten
wird. Das Zusammendrücken der
duktilen Plattenmaterialien 7, 8 in der Längsrichtung
in die Stempelöffnung 66 und
gegen die Amboßfläche 46 durch
die Stempelstanzenspitzenfläche 11 bewirkt,
daß die
Plattenmaterialien 7, 8 abgeschnitten werden und
dann im wesentlichen in zwei entgegengesetzten Richtungen zu jeder
Stempelklinge 56, 57 laufen. Dadurch werden die
Stempelklingen 56, 57 nach außen gedrückt, und die Plattenmaterialien 7, 8 laufen
in einem sogenannten "Ziehverfahren" unter die anfangs
in den Materialien ausgebildeten Schnitte.
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Die
an dem Ziehverfahren beteiligte Kraft hängt von der Biegbarkeit des
Materials ab, beträgt aber
in der Regel beispielsweise etwa 1 Tonne. Diese Kraft wird durch
den Lastabstandshalter 50 und die Schulter 41' von der flachen
Endfläche 55 der
Stanzenbohrung 32 auf den Stanzenkörper 31 übertragen.
In den Ansprüchen
ist die flache Endfläche 55 der
Bohrung 32 ein Beispiel für ein Lastausübungsmerkmal,
und die Schulter 41' ist
ein Beispiel für
ein Lasteingriffsmerkmal, wobei die Last zwischen den beiden durch
den Lastabstandshalter 50 übertragen wird. Der Lastabstandshalter
schützt
die nicht im Gebrauch befindliche Stanzenspitze 34' vor Beschädigung oder
Abnutzung, die sonst durch diese Kräfte entstehen, wenn diese Kräfte durch
die ungenutzte Stanzenspitze 34' übertragen werden.
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Wenn
der längliche
Druck abgebaut wird, wird die Stempelstanzenspitze 34 durch
die Wirkung der Schraubenfeder 28 zurückgezogen, die in dem Ziehvorgang
zusammengedrückt
war. Die Stanzenspitze 34 wird dann von der oberen Metallplatte 7 entfernt,
und gleichzeitig wird der Stempel 4 von der unteren Metallplatte 8 entfernt,
woraufhin jede Stempelklinge 56, 57 unter der
Vorspannungswirkung des Federvorspannmittels 80 gegen den
Stanzenamboß 44 zurückspringt.
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Das
Schneiden wird im Laufe der Zeit Verschleißerscheinungen an den Stempelklingen 56, 57 verursachen,
die dann durch neue Stempelklingen ersetzt würden. Auch die Stanzenspitze
wird abgenutzt.
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Durch
diese Erfindung kann die doppelendige Stanze 30 neu ausgerichtet
werden, so daß die zweite
Stanzenspitze 34' verwendet
werden kann. Die Stellschraube 23 wird zunächst entfernt,
so daß das
Abstreiferblech 16, die Abstreiferspitze 12 und die
Feder 28 von der Stanze 30 und dem Stanzenhalter 25 getrennt
werden können.
Dann wird der Befestigungsbolzen 33 gelöst, so daß die Stanze 30 aus dem
Stanzenhalter 25 herausgezogen werden kann. Da die Stanze
um einen Mittelpunkt 60 an der Stanzenachse 5 symmetrisch
ist, kann die zweite Stanzenspitze 34' zur Verwendung durch Umkehren
der Stanze 30 um 180° gegenüber dem
Stanzenhalter 25 gedreht werden. Die Stanze 30 wird
dann wieder in den Stanzenhalter 25 eingesetzt, wobei eine
zweite Fläche 38' so angeordnet
ist, daß die
Stanze 30, wenn der Befestigungsbolzen 33 festgezogen
ist, in dem Halter 25 mit der zweiten Stanzenspitze 34' befestigt ist,
die zum Gebrauch ausgerichtet ist. Schließlich werden das Abstreiferblech 16,
die Abstreiferspitze 12 und die Feder wieder zusammengesetzt
und mit der Stanze 30 und dem Stanzenhalter 25 verbunden.
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3 und 6 zeigen
in einer vereinfachten schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform 102 der
Stanzeneinheit, in der Elemente ähnlich
denen der ersten Ausführungsform 2 mit
um 100 erhöhten
Bezugzahlen bezeichnet sind. Ebenfalls schematisch sind andere Elemente
der Stanzeneinheit gezeigt, die in derselben Weise wie vorhergehend
beschrieben arbeiten, insbesondere die Abstreifereinheit 116.
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Die
zweite Ausführungsform 102 unterscheidet
sich von der ersten Ausführungsform 2 dadurch, daß die Stanze 130 mit
einem Paar zylindrischer Stanzenspitzen 134, 134' zum Herstellen
einer Rundstauchverbindung in Platten aus duktilem Material ausgestattet
ist. Jede Schulter 141, 141' ist dadurch rund ausgeführt, und
der Lastabstandshalter 150 ist mit zylindrischen Außen- und
Innenflächen 151, 152 ausgestattet.
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7 bis 9 zeigen
in einer vereinfachten schematischen Darstellung eine dritte Ausführungsform 202 der
Stanzeneinheit, bei der Elemente ähnlich denen der ersten Ausführungsform 2 mit
den jeweils um 200 erhöhten
Bezugszahlen bezeichnet sind. Ebenfalls schematisch werden andere
Elemente der Stanzeneinheit gezeigt, die in derselben Weise arbeiten,
wie vorherge hend beschrieben, insbesondere die Abstreifereinheit 216.
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Die
dritte Ausführungsform 202 gleicht
der ersten Ausführungsform 2 darin,
daß jede
Stanzenspitze 234, 234' allgemein rechteckig in einem
Querschnitt senkrecht zur Stanzenachse 205 ausgeführt ist.
Die Stanzenspitzen 234, 234' erstrecken sich jedoch in einer
Richtung vollständig
zu der zylindrischen Außenfläche des
Stanzenkörpers 231.
Jede Stanzenspitze hat außerdem
ein Paar abgeschrägter Kanten 90 an
jeder Seite einer fast quadratischen Stanzenfläche 211, 211'. Diese Stanzenspitze
ist nach dem Stand der Technik bekannt und eignet sich zum Herstellen
einer trapezförmigen
Preßstauchverbindung.
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Der
wesentliche Unterschied zwischen der dritten Ausführungsform 202 und
der ersten Ausführungsform 2 ist
die Form des Lastabstandshalters 250, die genauer in 11 bis 13 gezeigt
ist. Jede Schulter 241, 241' erstreckt sich nicht in einem Ring
um die Stanzenspitze 234, 234', sondern ist in Form zwei getrennter
Hälften
ausgeführt,
die jeweils bogenförmig
mit einer gebogenen Seite ausgeführt sind,
die von einer geraden Basis abgeschnitten ist. Da die Bohrung 232 des
Stanzenhalters 225 im wesentlichen zylindrisch ausgeführt ist,
kann sich der Lastabstandshalter nicht vollständig um die eingeschlossene
Stanzenspitze 234' erstrecken.
Der Stanzenhalter ist daher mit einer Öffnung (nicht gezeigt) ausgestattet,
die sich senkrecht zu der Ebene der Zeichnung in 3 in
die zylindrische Bohrung 232 erstreckt, so daß der Lastabstandshalter 250 in
die Bohrung 232 senkrecht zu der Stanzenachse 205 eingesetzt
werden kann.
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Wie
in 11 bis 13 gezeigt,
hat der Lastabstandshalter deshalb einen länglichen rechteckigen Körper 91,
der sich entlang einer Achse 92 erstreckt, und mit einem
quadratischen oder rechtecki gen Querschnitt ausgestattet ist. Ein
Paar ähnlich
geformter rechteckiger Finger 95 erstreckt sich axial von
dem Lastabstandshalterkörper 91,
der an entgegengesetzten Seiten der Achse 92 in gleichen
Abständen
angeordnet ist. Im Gebrauch werden die Finger 95 in die
zylindrische Bohrung 232 eingesetzt, um als Lastübertragungselement
zwischen dem Stanzenhalter 225 und der Stanzenschulter 241, 241' zu dienen.
Die äußere Abmessung
des Fingers 95 entspricht der Innenabmessung der Bohrung 232,
und der Innenabstand zwischen den Fingern 95 entspricht
der Breite der rechteckigen Stanzenspitze 234, 234'. Der Vorteil
besteht darin, daß der
Lastabstandshalter 250 durch Drehung mit der Bohrung 232 um
die Stanzenachse 205 ausgerichtet wird, und jede Stanzenspitze 234, 234' mit dem Lastabstandshalter 250 ausgerichtet
ist. Hiermit ist die Drehorientierung der rechteckigen Stanzenspitze
um die Stanzenachse 205 hergestellt und somit eine fehlerhafte Ausrichtung
zwischen der Stanzenspitze 234, 234' und einer ähnlich geformten rechteckigen
Stempelöffnung,
etwa die Stempelöffnung 66,
die in 2 gezeigt ist, verhindert.
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Alternativ
kann ein Spiel zwischen den Außenflächen 251 des
Lastabstandshalters und der Bohrung 232 ausgebildet sein,
so daß der
Lastabstandshalterkörper 91 bewegt
werden kann, um den Lastabstandshalter 250 und dadurch
die Stanze 230 um die Stanzenachse 205 zu drehen,
um die Drehorientierung der Stanzenspitze 234 zu verstellen, wenn
der Lastabstandshalter in der richtigen Ausrichtung durch einen
Feststellbolzen durch eine Öffnung 98 in
dem Lastabstandshalterkörper 91 befestigt
werden kann.
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Wie
bei den anderen Ausführungsformen
ist die Erstreckung des Lastabstandshalters 250 in Längsrichtung
veränderbar,
beispielsweise durch Abschleifen, um die Position der freiliegenden
Stanzenspitze 234 oder den von der Stanzenspitze ausgeübten Druck
zu verändern.
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Die
Stanzen 30, 130, 230 und die Stanzeneinheiten 2, 102, 202,
die vorhergehend beschrieben wurden, können jeweils mit geeigneten
bekannten Stempelanordnungen verwendet werden. Der Verformungsvorgang
beim Herstellen der Verbindung aus duktilem Material bleibt von
der Erfindung unbeeinflusst, die somit leicht in eine vorhandene
Stanzmaschine eingebaut werden kann. Die doppelendige Stanze stellt
auch eine erhebliche Kostenersparnis im Vergleich zu zwei getrennten
Stanzen dar und kann auch Zeit verkürzen, die erforderlich ist,
um eine abgenutzte Stanzenspitze zu wechseln, da es bei der Hälfte solcher
Wechsel nicht erforderlich ist, eine andere Stanze anzubringen oder
zu beschaffen. Die Erfindung stellt somit eine geeignete und wirtschaftliche Stanze
zur Verwendung in einem Werkzeug zum Verbinden duktiler Materialien
bereit.