Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR PERMANENTLY JOINING OVERLAPPING, PLATE-SHAPED PARTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/030844
Kind Code:
A1
Abstract:
The aim of the invention is especially to increase the process security and reliability of permanent connections between overlapping materials. Said aim is achieved by a method for permanently joining overlapping, plate-shaped parts, particularly metal sheets, in which an undercut between the parts is produced in a deforming manner. Said method comprises the following steps: the parts that are to be joined are disposed between a protrusion of a male die and a support area of a female die; a temporary elevation is formed on the side of the parts, which faces the female die, by pressing the protrusion of the male die into the parts that are to be joined and against the support area at least until the parts rise from the support area outside the forming elevation; and an undercut is formed in the parts by flattening the elevation between the male die and the female, the male die being further approached to the female die. Also disclosed is a device for carrying out the inventive method.

More Like This:
JPS5695431COUPLING
Inventors:
DIETRICH STEPHAN (DE)
MAUERMANN REINHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/010843
Publication Date:
April 15, 2004
Filing Date:
September 30, 2003
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
FRAUNHOFER GES FORSCHUNG (DE)
DIETRICH STEPHAN (DE)
MAUERMANN REINHARD (DE)
International Classes:
B21D39/03; (IPC1-7): B21D39/03
Foreign References:
DE3532900A11987-03-26
US4897912A1990-02-06
DE3229254A11983-03-03
Attorney, Agent or Firm:
Klitzsch, Gottfried (Kinkeldey Stockmair & Schwanhäusse, Maximilianstrasse 58 München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche :
1. Verfahren zum dauerhaften Verbinden von einander überlappenden, plattenförmigen Bauteilen (1,2), insbesondere von Blechen, durch umformendes Herstellen einer Hinterschneidung (1a) zwischen den Bauteilen (1,2) in einem Arbeitshub mit den Einzelschritten : Anordnen der zu verbindenden Bauteile (1,2) zwischen einem Stempelvorsprung (4b) eines Stempelwerkzeuges (4) und einer Auflagefläche (3c) eines Gegen werkzeuges (3), Eindrücken des Stempelvorsprunges (4b) in die zu verbindenden Bauteile (1,2) unter Ausbildung einer temporären Erhebung (2a) auf der dem Gegenwerkzeug (3) zugewandten Seite der Bauteile (1,2) und Trennung von Bereichen derselben außerhalb eines Einflussbereiches des Stempelvorsprungs (4b) von einer Aufla gefläche (3c) des Gegenwerkzeuges (3), und Ausbilden einer Hinterschneidung (1 a) der Bauteile (1,2) durch weitere Reduzie rung einer Bodendicke in der Erhebung (2a).
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schritt des Bewegens eines Niederhalters (5) auf das Gegenwerkzeug (3) zu, und dadurch Ausüben einer definierten Haltekraft auf die Bauteile (1,2) während der plastischen Verformung.
3. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Schritt des Stabilisierens der Bauteile (1,2) mittels eines Gegen halters (3a), durch den die Bauteile (1,2) entgegen der Bewegungsrichtung des Stempelwerkzeuges (4) zu diesem hin gedrängt werden.
4. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Stempelvorsprunges (4b) auf das Gegenwerkzeug (3) zu zumindest während eines Teils des Stempelweges mit einer Taumelbewegung über lagert wird, wobei die Taumelbewegung vorzugsweise kreisoder rosettenförmig er folgt.
5. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (4), der Niederhalter (5) und/oder der Gegenhalter (3a) hydrau lisch, pneumatisch, magnetisch, mechanisch oder piezoelektrisch kraftbeaufschlagt werden, wobei vorzugsweise die Kraftbeaufschlagung mittels eines oder mehrerer Impulse erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruche 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschla gung während zumindest eines Teils des Stempelweges durch Überlagerung einer zusätzlichen zyklischen Kraft erfolgt, wobei bei Anwendung der Taumelüberlagerung mit Rosettenform der Taumelwinkel des Stempels und die zusätzliche zyklische Stempelkraft in eindeutiger Abhängigkeit zueinander aufeinander abgestimmt sind.
7. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeich net, dass die Kraftbeaufschlagung des Niederhalters (5) gesteuert erfolgt und insbe sondere an einem definierten Punkt der Bewegung des Stempels (4) stark zunimmt und dadurch die entgegen der Bewegungsrichtung des Stempels (4) gerichtete Be wegung der Bauteile (1,2) stoppt und umkehrt, oder daß die an einem definierten Punkt der Bewegung des Stempels (4) die entgegen der Bewegungsrichtung des Stempels (4) gerichtete Bewegung der Bauteile (1,2) durch einen Stempelabsatz (4a) gestoppt wird und umgekehrt, oder daß an einem definierten Punkt der Bewe gung des Stempels (4) die entgegen der Bewegungsrichtung des Stempels (4) ge richtete Bewegung der Bauteile (1,2) durch einen mittelbaren oder unmittelbaren mechanischen Anschlag (6a) des Niederhalters (5) am Stempel gestoppt wird und umgekehrt.
8. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Ausbildung der Hinterschneidung (1a) eine Werkzeugbe wegung in Richtung eines Flachdrückens der Erhebung (2a) erfolgt.
9. Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden von einander überlappenden, plattenförmi gen Bauteilen (1,2), insbesondere von Blechen, durch umformendes Herstellen einer Hinterschneidung (1a) zwischen den Bauteilen (1,2), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, mit : einem Stempelwerkzeug (4), das entlang einer Hauptarbeitsrichtung (A) auf ein Ge genwerkzeug (3) zu und von diesem weg bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenwerkzeug (3) an seiner dem Stempel werkzeug (4) zugewandten Seite im Wesentlichen flächig ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptkörper (4e) des Stempelwerkzeuges (4) an seiner dem Gegenwerkzeug (3) zugewandten Seite einen Sempelabsatz (4a) aufweist, aus dem ein Stempelabsatz (4b) hervorragt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hauptkörper (4e) des Stempelwerkzeuges (4) von einem Niederhalter (5) umgeben ist, der relativ zu dem Hauptkörper (4e) bewegbar ist, wobei vorzugs weise der Hauptkörper (4e) relativ zu dem Niederhalter (5) mittels eines Vorspann elementes, insbesondere einer Niederhalterfeder (8), entgegen einer Vorschubrich tung des Stempelwerkzeuges (4) vorgespannt ist.
12. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeich net, dass der Hauptkörper (4e) des Stempelwerkzeuges (4) zumindest während ei nes Teiles seiner Bewegung auf das Gegenwerkzeug (3) zu in einer Taumelbewe gung bewegbar ist.
13. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeich net, dass eine an dem Stempelabsatz (4b) angeordnete Stempelstirnfläche (4c) im Wesentlichen flach, insbesondere eben, leicht ballig oder leicht kegelig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Stempelvorsprung (4b) zur Stempelstirnfläche (4c) hin leicht verjüngt ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeich net, dass eine an den Stempelabsatz (4b) angeordnete Stempelstirnfläche (4c) im wesentlichen rechtwinklig zu einer Hauptarbeitsrichtung (A) oder zu dieser geringfü gig geneigt ist.
15. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeich net, dass ein Übergang von der Stempelstirnfläche (4c) zu einer Mantelfläche (4d) des Stempelvorsprungs (4b) in Form eines Radius oder einer Schleppkurve ausge bildet ist, oder ein Übergang von der Stempelstirnfläche (4c) zu einer Mantelfläche (4d) des Stempelvorsprunges (4b) in Form einer Fase oder einer Doppelfase ausge bildet ist wobei in jedem Falle vorzugsweise das den Übergang vom der Stempel stirnfläche (4c) zur Mantelfläche (4d) bildendes Formelement kleiner als 0, 2 Millime ter ist.
16. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeich net, dass das Gegenwerkzeug (3) als einteiliger Amboss (3b) ausgebildet ist, dessen dem Stempelwerkzeug (4) zugewandte Seite als eine im Wesentlichen flache, insbe sondere ebene, leicht ballige oder leicht kegelige Auflagefläche (3c) für die Bauteile (1,2) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Auflagefläche (3c) des Gegenwerkzeu ges (3) größer als die an den Bauteilen (1,2) ausgebildete Erhebung (2a) ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Auflagefläche (3c) des Gegenwerkzeuges (3) größer oder im Wesentlichen gleich den äußeren Abmessungen des Niederhalters (5) sind und/oder daß die Auflageflä che (3c) frei von Absätzen oder Ausnehmungen ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekenn zeichnet, dass sowohl ein der Stempelstirnfläche (4c) gegenüberliegender Bereich der Auflagefläche (3c) des Gegenwerkzeuges (3) als auch ein dem Stempelabsatz (4a) gegenüberliegender Bereich der Auflagefläche (3c) des Gegenwerkzeuges (3) im Wesentlichen auf einer zur Hauptarbeitsrichtung (A) senkrechten Ebene liegen.
19. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, dass der Amboss (3b) des Gegenwerkzeuges (3) zumindest teilweise von einem Gegenhalter (3a) umgeben ist, der relativ zu dem Amboss (3b) in Hauptar beitsrichtung (A) bewegbar ist, wobei vorzugsweise der Gegenhalter (3a) pneuma tisch, hydraulisch, magnetisch, mechanisch und/oder piezoelektrisch mit einer Kraft beaufschlagbar ist, die einer Stempelund/oder Niederhalterkraft entgegengerichtet ist.
20. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeich net, dass der Hauptkörper (4e) des Stempelwerkzeuges (4), der Niederhalter (5), der Amboss (3b) und/oder der Gegenhalter (3a) kreisoder kreisringförmige Querschnit te aufweisen, oder daß der Hauptkörper (4e) des Stempelwerkzeuges (4), der Nie derhalter (5), der Amboss (3b) und/oder der Gegenhalter (3a) einen von einer Kreis form abweichenden Querschnitt, insbesondere einen eckigen Querschnitt aufweisen.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden von einander überlappenden, plattenförmigen Bauteilen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum dauerhaften Verbinden von einan- der überlappenden, plattenförmigen Bauteilen, insbesondere von Blechen, durch umfor- mendes Herstellen einer Hinterschneidung zwischen den Bauteilen.

Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden von einan- der überlappenden, plattenförmigen Bauteilen, insbesondere von Blechen, durch umfor- mendes Herstellen einer Hinterschneidung zwischen den Bauteilen, mit einem Stempel- werkzeug, das entlang einer Hauptarbeitsrichtung auf ein Gegenwerkzeug zu und von diesem weg bewegbar ist.

In der blechverarbeitenden Industrie werden Einzelteile durch Fertigungsverfahren der mechanischen Fügetechnik verbunden. Vor allem in der Automobilindustrie werden in der Massenfertigung preiswerte Verfahren eingesetzt, bei denen zumindest zwei Bautei- le durch plastische Verformung derselben ohne Vorloch und ohne die Verwendung zu- sätzlicher Hilfsfügeteile miteinander verbunden werden.

Aus dem Stand der Technik sind seit vielen Jahren Verfahren und Vorrichtungen zum Verbinden von sich überlappenden, insbesondere plattenförmigen, Bauteilen bekannt, bei denen durch lokale Umformung der miteinander zu fügenden Bauteile eine hinter- schnittige Verbindung hergestellt wird. Diese Verfahren werden in der Fachliteratur als Durchsetzfügen bzw. Clinchen bezeichnet.

Bei diesen Verfahren wird ein Überlappungsbereich der zwei oder mehr miteinander zu verbindenden Bauteile zwischen einem Stempelwerkzeug und einem Gegenwerkzeug (Matrize) angeordnet. Dieses Stempelwerkzeug wird dann direkt in den Fügebereich der (beiden) Bauteile mit hoher Kraft eingedrückt, wodurch beide Bauteile im Bereich des Stempelangriffs zunächst in eine in der Matrize ausgebildeten Ausnehmung tiefgezogen werden, und danach der Bodenbereich der tiefgezogenen Flächenteile breitgequetscht wird.

Die Matrize ist dabei so ausgebildet, dass sich bei der Breitquetschung des Bodenberei- ches der tiefgezogenen Flächenteile Hinterschneidungen zwischen den Bauteilen aus- bilden können. Man unterscheidet die verwendeten Verfahren hierbei jeweils nach den unterschiedlichen Ausführungsformen der jeweiligen Matrizen. Bekannt sind die Ver- wendung starrer einteiliger Matrizen, z. B. aus der DE 35 32 900 A1, der DE 36 13 324 A1 oder der DE199 29 375 A1. Daneben sind starre mehrteilige Matrizen, z. B. aus der DE 39 23 18 A1, bewegliche mehrteilige Matrizen, z. B. aus der DE 31 06 313 A1 oder der DE 37 13 083 A1 und Mischformen, z. B. aus der DE 101 16 736 A1 bekannt.

Allen diesen unterschiedlichen Verfahren gemeinsam ist die Verwendung einer konturier- ten Matrize als Gegenwerkzeug. Die Konturierung ermöglicht lokal ein Tiefziehen bzw.

Durchsetzen der zu verbindenden Bauteile mittels einer Ausnehmung, in die der Werk- stoff der Bauteile hineingeformt werden kann.

Weiterhin gestattet die Konturierung durch ihre spezifische Form oder durch die Beweg- lichkeit einzelner Teile der Matrize einen Werkstofffiuss in radialer Richtung, was zur Ausbildung der Hinterschneidung führt.

Bei allen derartigen Verfahren ist jedoch eine genaue axiale Ausrichtung der Werkzeuge zueinander, insbesondere von Matrize und Stempel, zwingend erforderlich, um qualitäts- gerechte Verbindungen herstellen zu können. In der Praxis führt das zu einer hohen er- forderlichen Fertigungsgenauigkeit für die Werkzeuge und Maschinen sowie zu einem hohen Zeitaufwand für das Einrichten dieser Fügevorrichtungen.

Darüber hinaus müssen die Fügevorrichtungen sehr steif ausgelegt werden, damit die hohen Kräfte beim Fügevorgang und dadurch verursachte Aufbiegungen an den Füge- vorrichtungen nicht zum Entstehen von qualitätsmindernden Versätzen der Werkzeuge zueinander führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum mechanischen Verbinden von zumindest teilweise übereinander angeordneten, plattenförmigen Bautei- len zu schaffen, mit Hilfe dessen sichere und qualitativ hochwertige Verbindungen von Bauteilen kostengünstiger und zuverlässiger als bisher hergestellt werden können.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs ge- nannten Art derart zu verbessern, dass die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen und an das Ausrichten der Werkzeuge der Vorrichtung reduziert werden können, um so die Prozeßsicherheit zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum dauerhaften Verbinden von einander überlappenden, plattenförmigen Bauteilen, insbesondere von Blechen, durch umformendes Herstellen einer Hinterschneidung zwischen den Bauteilen in einem Arbeitshub gelöst mit den Einzelschritten : Anordnen der zu verbindenden Bauteile zwi- schen einem Stempelvorsprung eines Stempelwerkzeuges und einer Auflagefläche ei- nes Gegenwerkzeuges, Eindrücken des Stempelvorsprunges in die zu verbindenden Bauteile unter Ausbildung einer temporären Erhebung auf der dem Gegenwerkzeug zu- gewandten Seite der Bauteile und Trennung von Bereichen derselben außerhalb eines Einflussbereiches des Stempelvorsprungs von einer Auflagefläche des Gegenwerkzeu- ges, und Ausbilden einer Hinterschneidung der Bauteile durch weitere Reduzierung einer Bodendicke in der Erhebung.

Des Weiteren wird die Aufgabe für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art erfin- dungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gegenwerkzeug an seiner dem Stempelwerk- zeug zugewandten Seite im Wesentlichen flächig ausgebildet ist.

Mit der Erfindung wird es möglich, durch das Zusammenwirken von einem Stempelwerk- zeug und einem Gegenwerkzeug dauerhafte Verbindungen zwischen zumindest teilwei- se übereinander angeordneten plattenförmigen Bauteilen, insbesondere Blechen, herzu- stellen, wobei die hergestellte Verbindung Hinterschneidungsbereiche aufweist, die eine geometrische Verhakung der zu verbindenden Bauteile bilden.

Unter flächig soll hier im wesentlichen"eben"oder"plan"verstanden werden.

Durch das flächige Gegenwerkzeug, das vorzugsweise in Form eines flachen Ambosses ausgebildet ist, ist die axiale Ausrichtung von Amboss und Stempel zueinander im Ge- gensatz zu den herkömmlichen Clinchverfahren von untergeordneter Bedeutung. Die notwendige Fertigungsgenauigkeit für die Werkzeuge und Maschinen sinkt ebenso wie der Zeitaufwand für das Einrichten der Fügevorrichtungen. Während des Fügevorganges aufgrund der hohen Kräfte zwischen Amboss und Stempel entstehende Versätze haben keinen bzw. nur geringen Einfluss auf die Herausbildung der Verbindung. Die Prozeßsicherheit des Verfahrens steigt, da das Gegenwerkzeug aufgrund seiner flachen Form geringerem Verschleiß unterliegt, und die Qualität unab- hängig von einer genauen Ausrichtung der Werkzeuge zueinander ist.

Die erzeugte Verbindung weist einen geometrischen Hinterschneidungsbereich auf, wo- durch eine Vorbehandlung zur Aktivierung der Oberfläche der miteinander zu verbinden- den Fügepartner nicht erforderlich ist.

Bei der vorliegenden Erfindung kann somit eine hinterschnittene Verbindung ähnlich ei- ner Clinchverbindung erzeugt werden. Im Gegensatz zu traditionellen Clinchverbindun- gen erfolgt die Herausbildung der Verbindung jedoch nicht durch einen Tiefziehvorgang mit einem nachfolgenden Breitquetschen des Bodenbereiches der tiefgezogenen Flä- chenteile, die eine Matrize mit einer Ausnehmung erfordern, sondern durch einen Rück- wärtsfließpressvorgang, gefolgt von einem Breitquetschen des unter einer Stempelstirn- fläche verbliebenen Materials, wobei der Vorgang mit einem gleichzeitigen Aufstauchen des Halsbereiches kombiniert sein kann.

Bei dem Eindrücken des Stempels kommt es bei Begrenzung der Niederhalterkraft zu einem der Stempelbewegung entgegengesetzten Werkstofffluss und somit zur Heraus- bildung einer Erhebung auf der Seite des Gegenwerkzeugs.

Im weiteren Prozessverlauf hat nur diese Erhebung Kontakt mit dem Gegenwerkzeug.

Bei dem Breitquetschen des aus der Ebene des unteren Bleches gedrückten Werkstof- fes in dieser Erhebung bildet sich dann durch radialen Werkstofffluss die Hinterschnei- dung heraus. Die üblicherweise für das Verfahren des Clinches notwendige Ausneh- mung des Gegenwerkzeuges ist für die Realisierung dieses Verfahrensprinzips nicht erforderlich.

Anschließend an das Ausbilden der Hinterschneidung kann vorzugsweise eine weitere Stempelbewegung in Richtung eines Flachdrückens des Verbindungsbereiches der bei- den Werkstücke erfolgen. Hierbei ist auf entsprechende Kraftbegrenzung zur Werkzeug- sicherheit zu achten.

Eine Taumelbewegung des Fügestempels zur Realisierung der Herausbildung der Hin- terschneidung ist nicht erforderlich. Sie kann jedoch zur Senkung der Fügekräfte überla- gert werden. Eine solche überlagerte Bewegung kann eine Kreis-oder eine Rosetten- form haben.

Weiterhin kann der aktiven axialen Vorschubbewegung auch eine zusätzliche zyklische Kraft überlagert werden. Bei Anwendung der Taumelüberlagerung mit Rosettenform ge- meinsam mit der zyklischen Kraftüberlagerung werden beide Überlagerungen so aufein- ander abgestimmt, dass die Taumelrichtung des Stempels und die zyklische zusätzliche Stempelkraft in einer eindeutigen Abhängigkeit zueinander stehen. Einer bestimmten Taumelrichtung des Stempels, vorzugsweise bei Zunahme des Taumelwinkels bis zum maximalen Taumelwinkel a in Taumelrichtung nach außen, wird die maximale Überlage- rungskraft zugeordnet, um einen optimalen Werkstofffluss zu erzielen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt des Bewegens eines Niederhalters auf das Gegenwerkzeug zu, und da- durch erfolgt ein Ausüben einer definierten Haltekraft auf die Bauteile während der plas- tischen Verformung. Weiterhin ist ein zusätzlicher Schritt des Stabilisierens der Bauteile mittels eines Gegenhalters denkbar, durch den die Bauteile entgegen der Bewegungs- richtung des Stempelwerkzeuges zu diesem hingedrängt werden.

Hierbei ist es möglich, daß die Bewegung des Stempelvorsprungs auf das Gegenwerk- zeug zumindest während eines Teils des Stempelweges mit einer Taumelbewegung überlagert wird. Die Taumelbewegung kann kreis-oder rosettenförmig erfolgen. Auch ist es wünschenswert, daß der Stempel, der Niederhalter und/oder der Gegenhalter hydrau- lisch, pneumatisch, magnetisch, mechanisch oder piezoelektrisch krafbeaufschlagt wer- den, wobei vorzugsweise die Kraftbeaufschlagung mittels eines oder mehrerer Impulse erfolgt.

Ebenso ist es denkbar, daß die Kraftbeaufschlagung während zumindest eines Teils des Stempelweges durch Überlagerung einer zusätzlichen zyklischen Kraft erfolgt, wobei bei Anwendung der Taumelüberlagerung mit Rosettenform oder Taumelwinkel des Stempels und die zusätzliche zyklische Stempelkraft in eindeutiger Abhängigkeit zueinander auf- einander abgestimmt sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Kraftbeaufschlagung des Nieder- halters gesteuert und nimmt insbesondere an einem definierten Punkt der Bewegung des Stempels stark zu. Dadurch werden die entgegen der Bewegungsrichtung des Stempels gerichtete Bewegung der Bauteile gestoppt und umgekehrt.

Bei einem solchen Verfahren ist es möglich, daß die an einem definierten Punkt der Be- wegung des Stempels die entgegen der Bewegungsrichtung des Stempels gerichtete Bewegung der Bauteile durch einen Stempelabsatz gestoppt wird und umgekehrt. Auch ist es möglich, daß an einem definierten Punkt der Bewegung des Stempels die entge- gen der Bewegungsrichtung des Stempels gerichtete Bewegung der Bauteile durch ei- nen mittelbaren oder unmittelbaren mechanischen Anschlag des Niederhalters am Stempel gestoppt wird und umgekehrt. Vorzugsweise erfolgt im Anschluß an die Ausbil- dung der Hinterschneidung eine Werkzeugbewegung in Richtung eines Flachdrückens der Erhebung.

Bei einer Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden von einander überlappenden, platten- förmigen Bauteilen, insbesondere von Blechen, durch umformendes Herstellen einer Hinterschneidung zwischen den Bauteilen, insbesondere zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens, weist diese ein Stempelwerkzeug, das entlang einer Hauptar- beitsrichtung auf ein Gegenwerkzeug zu und von diesem weg bewegbar ist, auf, wobei das Gegenwerkzeug an seiner dem Stempelwerkzeug zugewandten Seite, zumindest im gesamten Bereich des Stempelwerkzeuges, insbesondere einer Stempelstirnfläche und eines Stempelabsatzes, vorzugsweise auch eines Niederhalters, im Wesentlichen flächig ausgebildet ist. Hierbei ist es wünschenswert, daß ein Hauptkörper des Stempelwerk- zeuges an seiner dem Gegenwerkzeug zugewandten Seite einen Stempelabsatz auf- weist, aus dem ein Stempelabsatz hervorragt.

Vorzugsweise ist zumindest ein Hauptkörper des Stempelwerkzeuges von einem Nie- derhalte umgeben, der relativ zu dem Hauptkörper bewegbar ist. Der Hauptkörper ist vorzugsweise relativ zu dem Niederhalter mittels eines Vorspannelementes, insbesonde- re einer Niederhalterfeder, entgegen einer Vorschubrichtung des Stempelwerkzeuges vorgespannt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Hauptkörper des Stempel- werkzeuges zumindest während eines Teiles seiner Bewegung auf das Gegenwerkzeug zu in einer Taumelbewegung bewegbar. Dabei ist eine an dem Stempelabsatz angeord- nete Stempelstirnfläche im Wesentlichen flach, insbesondere eben, leicht ballig oder leicht kegelig ausgebildet. Hierbei kann der Stempelvorsprung zur Stempelstirnfläche hin leicht verjüngt ausgebildet sein.

Es ist möglich, daß eine an den Stempelabsatz angeordnete Stempelstirnfläche im We- sentlichen rechtwinklig zu einer Hauptarbeitsrichtung oder zu dieser geringfügig geneigt ist. Auch ist denkbar, daß ein Übergang von der Stempelstirnfläche zu einer Mantelflä- che des Stempelvorsprungs in Form eines Radius oder eine Schleppkurve ausgebildet ist. Ebenso ist es möglich, daß ein Übergang von der Stempelstirnfläche zu einer Mantel- fläche des Stempelvorsprungs in Form einer Fase oder eine Doppelfase ausgebildet.

Hierbei ist das den Übergang vom der Stempelstirnfläche zur Mantelfläche bildendes Formelement kleiner als 0,2 Millimeter. Bei allen Ausführungsformen ist das Gegenwerk- zeug vorzugsweise als einteiliger Amboss ausgebildet, wobei dessen dem Stempel- werkzeug zugewandte Seite als eine im Wesentlichen flache, insbesondere ebene, leicht ballige oder leicht kegelige Auflagefläche für die Bauteile ausgebildet ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Auflagefläche des Ge- genwerkzeuges größer als die an den Bauteilen ausgebildete Erhebung, vorzugsweise größer als die ihm zugewandte Projektionsfläche des Stempelwerkzeuges, insbesondere aber des Stempelvorsprungs und des Stempelabsatzes, der auch von dem Niederhalter gebildet sein kann. Wünschenswert ist, daß die Abmessungen der Auflagefläche des Gegenwerkzeuges größer oder im Wesentlichen gleich den äußeren Abmessungen des Niederhalters sind.

Sowohl ein der Stempelstirnfläche gegenliegende Bereich der Auflagefläche des Ge- genwerkzeuges als auch ein dem Stempelabsatz gegenüberliegender Bereich der Aufla- gefläche des Gegenwerkzeuges liegen vorzugsweise im Wesentlichen auf einer zur Hauptarbeitsrichtung senkrechten Ebene. Die Auflagefläche ist zumindest im Bereich der Projektion der Stempelstirnfläche und des Stempelabsatzes, vorzugsweise auch des Niederhalters, frei von Absätzen oder Ausnehmungen ausgebildet.

Bei diesen Ausführungsformen ist es denkbar, daß der Amboss des Gegenwerkzeuges zumindest teilweise von einem Gegenhalter umgeben ist, der relativ zu dem Amboss in Hauptarbeitsrichtung bewegbar ist. Dieser Gegenhalter kann pneumatisch, hydraulisch, magnetisch, mechanisch und/oder piezoelektrisch mit einer Kraft beaufschlagbar sein, die einer Stempel-und/oder Niederhalterkraft entgegengerichtet ist.

Gemäß einer Ausführungsform weisen der Hauptkörper des Stempelwerkzeuges, der Niederhalter, der Amboss und/oder der Gegenhalter kreis-oder kreisringförmige Quer- schnitte auf. Alternativ weisen der Hauptkörper des Stempelwerkzeuges, der Niederhal- ter, der Amboss und/oder der Gegenhalter einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt, insbesondere einen eckigen Querschnitt auf.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Ge- genstand der jeweiligen Unteransprüche.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dabei zeigen : Fig. 1 a) -c) eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, hierbei : Fig. la) einen Ausgangszustand, Fig. 1 b) einen Zwischenzustand, und Fig. 1 c) einen Endzustand nach dem Verbinden ; <BR> <BR> Fig. 2 a) -c) eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit ei- nem auf Block fahrenden Niederhalter bei Durchführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens, hierbei : Fig. 2a) einen Ausgangszustand, Fig. 2b) einen Zwischenzustand, und Fig. 2c) einen Endzustand nach dem Verbinden ; Fig. 3 a) -d) eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit ei- nem Amboss mit gefedertem Aussenring und mit einem auf Block fahren- den Niederhalter bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, hierbei : Fig. 3a) einen Ausgangszustand, Fig. 3b) einen ersten Zwischenzustand vor dem Eindringen des Stempelwerkzuges in die Bauteile, Fig. 3c) einen weiteren Zwischenzustand nach Ausbilden einer temporären Erhe- bung, und Fig. 3d) einen Endzustand nach dem Verbinden der Bauteile ; und Fig. 4 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Stempelwerkzeug mit taumelndem Stempel bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Zwischenzustand.

Anhand der Figuren 1a) bis 1 c) wird nunmehr ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfin- dung näher erläutert werden. Bei der Beschreibung der Ausführungsformen werden der Anschaulichkeit halber die Bewegungsrichtungen und die relativen Anordnungen der Komponenten mit den Begriffen"oben"und"unten", wie in den Figuren dargestellt, be- zeichnet ; es versteht sich, dass jede andere räumliche Anordnung entsprechend möglich ist.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein oberes Bauteil 1 mit einem un- teren Bauteil 2 verbunden. Im Ausgangszustand, wie in Fig. 1 a dargestellt, werden die beiden miteinander zu verbindenden Bauteile 1,2 auf einer im Wesentlichen flachen Auf- lagefläche 3c des Gegenwerkzeuges 3, vorzugsweise einem einteiligen Amboss 3b, an- geordnet.

Zur Herstellung der Verbindung wird dann ein Stempelwerkzeug 4 mit einem Hauptkör- per 4e und einem Niederhalter 5 in Richtung der Bauteile 1,2 entlang einer Hauptar- beitsrichtung A auf das Gegenwerkzeug 3 zu bewegt. Mit dem Niederhalter 5 wird hyd- raulisch, pneumatisch, piezoelektrisch, magnetisch oder durch Federn eine definierte Haltekraft auf die Bauteile 1,2 ausgeübt.

An der dem Gegenwerkzeug 3 zugewandten (unteren) Seite des Hauptkörpers 4e ist ein Stempelvorsprung 4b ausgebildet, dessen Querschnitt vorzugsweise geringer ist, als der Querschnitt des übrigen (oberen) Teils des Hauptkörpers 4e. Am Übergang ist ein Stem- pelabsatz 4a ausgebildet, der vorzugsweise in einer Ebene flach und orthogonal oder flach und geringfügig (z. B. bis zu ca. 6°) geneigt zu einer Hauptarbeitsrichtung A liegt.

Zu Beginn des eigentlichen Clinchvorganges wird sodann der Stempelvorsprung 4b hydraulisch, pneumatisch, magnetisch, piezoelektrisch oder mechanisch mit hoher Kraft in die Bauteile 1,2 hineingedrückt. Der vorderste (unterste) Abschnitt des Stempelvor- sprungs 4b, der als Stempelstirnfläche 4c bezeichnet wird, dringt hierbei durch den Querschnitt des oberen Bauteils 1 bis in das Bauteil 2 vor, jedoch ohne eines der Bautei- le zu durchstoßen, so dass während des gesamten Vorganges vor der Stempelstirnflä- che noch Werkstoff aller zu verbindender Bauteile verbleibt.

Dabei wird der jeweilige Werkstoff der zu verbindenden Bauteile 1, 2 lokal verdrängt und bewegt sich erst radial nach außen und dann kontrolliert vom Niederhalter 5 und/oder vom Stempelabsatz 4a entgegen der Bewegungsrichtung des Stempelhauptkörpers 4e nach oben.

Es kommt zum Abheben der Bauteile 1,2 von der Auflagefläche 3c des Gegenwerkzeu- ges 3 (Amboss 3b). Indem die Abschnitte der Bauteile 1,2, die nicht zwischen der Stem- pelstirnfläche 4c und der Auflagefläche 3c des Gegenwerkzeuges 3 eingespannt sind, von dem weggedrückten Werkstoff der Bauteile nach oben (zum Stempelwerkzeug 4 hin) bewegt werden, bildet sich im Bereich des Stempelvorsprungs 4b eine Erhebung 2a heraus.

Nur in diesem Bereich besteht hierbei auf der Unterseite des unteren Bauteils 2 noch Kontakt des unteren Bauteiles 2 mit dem Amboss 3b. In Fig. 1 b ist ein Zwischenzustand dargestellt, bei dem man dies gut erkennen kann.

Sobald der Werkstoff des oberen Bauteiles 1 Kontakt zum Absatz 4a des Stempelhaupt- körpers 4e hat, wird die weitere Bewegung des Werkstoffes der zu verbindenden Bautei- le 1,2 entgegen der Richtung der Stempelbewegung behindert. Die herausgebildete Er- hebung 2a wird deshalb bei weiterer Zustellung des Stempelwerkzeuges 4 in ihrer Größe reduziert, und der noch unter der Stirnfläche 4c des Stempels 4 befindliche Werkstoff muss radial nach außen fließen. Dabei bildet sich, wie in Fig. 1c gezeigt, eine Hinter- schneidung 1 a heraus.

Das Verhältnis der Querschnitte bzw. Durchmesser von Stempelvorsprung 4b und Stempelabsatz 4a kann in Abhängigkeit von der Festigkeit der zu verbindenden Materia- lien und der Fügekraft so gewählt werden, dass kein bleibender Eindruck des Stempel- absatzes 4a im oberen Bauteil 1 verursacht wird.

Der Stempelvorsprung 4b kann leicht konisch gestaltet sein, um ein einfaches Heraus- ziehen des Stempelvorsprungs aus den miteinander verbundenen Bauteilen 1,2 zu ge- währleisten. Die am Stempelvorsprung 4b angeordnete Stempelstirnfläche 4c ist vor- zugsweise flach, insbesondere eben, oder aber leicht ballig oder leicht kegelig ausgebil- det.

Hierbei ist ein Übergang von der Stempelstirnfläche 4c zu einer Mantelfläche 4d des Stempelvorsprungs 4b in Form eines Radius oder einer Schleppkurve ausgebildet ; der Übergang von der Stempelstirnfläche 4c zur Mantelfläche 4d des Stempelvorsprungs 4b kann jedoch auch in Form einer Fase oder einer Doppelfase ausgebildet sein, wobei in jedem Falle vorzugsweise das den Übergang vom der Stempelstirnfläche 4c zur Mantel- fläche 4d bildende Formelement kleiner als 0, 2 Millimeter ist.

Wie in den Figuren der ersten Ausführungsform gezeigt, ist das Gegenwerkzeug 3 als einteiliger Amboss 3b ausgebildet, dessen dem Stempelwerkzeug 4 zugewandte Seite als eine im Wesentlichen flache, insbesondere ebene, aber auch als leicht ballige oder leicht kegelige Auflagefläche 3c für die Bauteile 1,2 ausgebildet ist.

Hierbei ist bei jeder Ausführungsform die Auflagefläche 3c des Gegenwerkzeuges 3 grö- ßer als der Durchmesser einer Erhebung 2a, so dass der Werkstoff der Bauteile 1,2 nicht neben der Auflagefläche seitlich vorbeigedrückt werden kann. Vorzugsweise sind die Abmessungen der Auflagefläche 3c des Gegenwerkzeuges 3 größer oder im We- sentlichen gleich den äußeren Abmessungen des Niederhalters 5.

Ein der Stempelstirnfläche 4c gegenüberliegender Bereich der Auflagefläche 3c des Ge- genwerkzeuges 3 als auch ein dem Stempelabsatz 4a gegenüberliegender Bereich der Auflagefläche 3c des Gegenwerkzeuges 3 liegen im Wesentlichen auf einer zur Haupt- arbeitsrichtung A senkrechten Ebene, wobei eine leichte Wölbung der gesamten Ober- fläche nach oben oder unten jedoch denkbar ist.

In jeder der Ausführungsformen ist die Auflagefläche 3c frei von Absätzen, Ausnehmun- gen, Senkungen, Vertiefungen oder dergleichen ausgebildet.

Hierbei ist es sowohl denkbar, dass der Hauptkörper 4e des Stempelwerkzeuges 4, der Niederhalter 5, und/oder der Amboss 3b kreis-oder kreisringförmige Querschnitte auf- weisen, wie auch, dass der Hauptkörper 4e des Stempelwerkzeuges 4, der Niederhalter 5, und/oder der Amboss 3b einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt, insbe- sondere einen eckigen Querschnitt aufweisen. Die einzelnen Komponenten sind vor- zugsweise aufeinander abgestimmt, jedoch auch unabhängig von einander bewegbar ausgebildet.

Im Folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren 2a) bis 2c) beschrieben. Bauteile und Komponenten, die den zuvor beschriebenen ent- sprechen, tragen dieselben Bezugszeichen und werden nur soweit als erforderlich erneut beschrieben.

Eine Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden von zwei oder mehreren flachen Bauteilen ist in einem weitern Ausführungsbeispiel in Fig. 2 zu sehen. Im Ausgangszustand, wie in Fig. 2a gezeigt, liegen die (beiden) miteinander zu verbindenden Bauteile 1,2 wieder auf dem flachen Gegenwerkzeug 3, hier dem Amboss 3b, auf.

Zur Herstellung der Verbindung wird ein Stempelwerkzeug 4 hydraulisch, pneumatisch, magnetisch, piezoelektrisch oder mechanisch mit hoher Kraft in Richtung der Bauteile 1,2 bewegt. In dieser Ausführungsform weist das Stempelwerkzeug 4 einen Stempel- hauptkörper 4e, einen Niederhalter 5, einen Stempelträger 6, eine Niederhalterhülse 7 und eine Niederhalterfeder 8 auf.

Zuerst setzt der Niederhalter 5 auf den zu verbindenden Bauteilen 1,2 auf. Die Nieder- halterfeder 8 wird hierbei zusammengedrückt. Sodann kommt die Stirnfläche 4c des Stempelvorsprungs 4b des Stempelhauptkörpers 4e in Kontakt mit dem oberen Bauteil 1.

Der Stempelvorsprung 4b wird nun ganz oder teilweise in die Bauteile 1,2 hineinge- drückt. Dabei wird der Werkstoff der zu verbindenden Bauteile 1,2 lokal verdrängt und bewegt sich erst radial nach außen und dann kontrolliert vom Niederhalter 5 entgegen der Bewegungsrichtung des Stempelwerkzeuges 4 nach oben. Es kommt zum Abheben der Bauteile 1,2 vom Amboss 3b. Nur im Bereich der sich herausbildenden Erhebung 2a auf der Unterseite des unteren Bauteils 2 besteht noch Kontakt des unteren Bauteiles 2 mit dem Amboss 3b. In Fig. 2b ist ein Zwischenzustand dargestellt, bei dem man dies gut erkennen kann.

Sobald ein oberer Anschlag 5a des Niederhalters 5 in Kontakt mit einem unteren An- schlag 6a des Stempelträgers 6 gelangt, wird die weitere Bewegung des Werkstoffes der zu verbindenden Bauteile 1,2 entgegen der Richtung der Stempelbewegung behindert.

Die herausgebildete Erhebung 2a wird deshalb bei weiterer Zustellung des Stempel- werkzeuges 4 in ihrer Größe reduziert und der noch unter der Stirnfläche 4c des Stem- pelvorsprungs 4b des Stempelhauptkörpers 4e befindliche Werkstoff muss radial nach außen fließen.

Dabei bildet sich, wie in Fig. 2c gezeigt, eine Hinterschneidung 1a heraus. Das Verhält- nis der Abmessungen (bzw. Durchmesser) von Stempelstirnfläche 4c und Unterseite des Niederhalters 5 kann in Abhängigkeit von der Festigkeit der zu verbindenden Materialien und der Fügekraft so gewählt werden, dass kein bleibender Eindruck des Niederhalters 5 im oberen Bauteil 1 verursacht wird.

Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 3a) bis 3d) zu sehen. Bauteile und Kompo- nenten, die den zuvor beschriebenen entsprechen, tragen dieselben Bezugszeichen und werden nur soweit als erforderlich erneut beschrieben.

In einem Ausgangszustand, wie in Fig. 3a gezeigt, liegen die (beiden) miteinander zu verbindenden Bauteile 1,2 auf einem vorzugsweise gefederten oder anderweitig mit Druck beaufschlagten Gegenhalter 3a (Außenring) eines Ambosses 3b des Gegenwerk- zeuges 3 auf.

Zur Herstellung der Verbindung werden der Niederhalter 5 und der Hauptkörper 4e des Stempelwerkzeuges 4 in Richtung der Bauteile 1,2 bewegt. Mit dem Niederhalter 5 wird hydraulisch, pneumatisch, piezoelektrisch, magnetisch, mechanisch oder auf andere Weise, insbesondere z. B. durch Federn, eine definierte Kraft auf die Bauteile 1,2 und auf den Gegenhalter 3a ausgeübt. Die Kraft, mit der der Niederhalter 5 beaufschlagt wird, ist vorzugsweise größer gewählt als die entgegengesetzt wirkende Kraft des Gegenhalters 3a.

Dadurch wird, wie in Fig. 3b dargestellt, der Gegenhalter 3a so weit zurückgedrückt, bis die zu verbindenden Bauteile 1,2 auf dem Amboss 3b aufsetzen. Der Stempelvorsprung 4b wird dann, wie zuvor beschrieben, mit hoher Kraft in die Bauteile 1,2 hineingedrückt.

Dabei wird der Werkstoff der zu verbindenden Bauteile 1,2 lokal verdrängt und bewegt sich erst radial nach außen und dann kontrolliert von Niederhalter 5 wie vom Gegenhal- ter 3a entgegen der Bewegungsrichtung des Stempelwerkzeuges 4 nach oben. Es kommt dadurch zu einem Abheben der Bauteile 1,2 vom Amboss 3b.

Nur im Bereich der sich herausbildenden Erhebung 2a auf der Unterseite des unteren Bauteils 2 besteht sodann noch Kontakt des unteren Bauteiles 2 mit der Auflagefläche des Gegenwerkzeuges 3, dem Amboss 3b.

Im Gegensatz zu den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der sich der Stempelbewegung entgegen bewegende Werkstoff nicht mehr durch die gesamte Nie- derhalterkraft in seiner Bewegung gehindert, sondern nur durch die Differenz der Kräfte, die auf den Niederhalter 5 und den Gegenhalter 3a wirken. Dadurch können bei minima- ler Behinderung des Abhebens der Bauteile 1,2 vom Amboss 3b hohe Haltekräfte aufge- bracht werden, die eine Durchbiegung der Bauteile 1,2 oder eine Spaltbildung zwischen den Bauteilen vermeiden.

Hierbei ist es sowohl denkbar, dass der Gegenhalter 3a einen kreis-oder kreisringförmi- gen Querschnitt aufweist, wie auch, dass der Gegenhalter 3a einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt, insbesondere einen eckigen Querschnitt aufweist. Die ein- zelnen Komponenten (Hauptkörper 4e des Stempelwerkzeuges 4, Niederhalter 5, Am- boss 3b und Gegenhalter 3a) sind vorzugsweise aufeinander abgestimmt, jedoch auch unabhängig von einander bewegbar ausgebildet.

In Fig. 3c ist ein weiterer Zwischenzustand dargestellt. Sobald der Werkstoff des oberen Bauteiles 1 Kontakt zum Absatz 4a des Stempelhauptkörpers 4e hat, wird die weitere Bewegung des Werkstoffes der zu verbindenden Bauteile entgegen der Richtung der Stempelbewegung behindert. Die herausgebildete Erhebung 2a wird deshalb bei weite- rer Zustellung des Stempelwerkzeuges 4 in ihrer Größe reduziert, und der noch unter der Stirnfläche 4c des Stempelvorsprungs 4b befindliche Werkstoff muss radial nach außen fließen. Dabei bildet sich, wie in Fig. 3d gezeigt, eine Hinterschneidung 1a heraus.

Durch die hohe Kraft, mit der der Niederhalter 5 in diesem Ausführungsbeispiel beauf- schlagt werden kann, ohne dass der Verbindungsprozess beeinträchtigt wird, erfolgt ein problemloses Abstreifen der gefügten Bauteile 1,2 vom Stempelvorsprung 4b nach dem Fügevorgang beim Auseinanderfahren der Werkzeuge 3,4.

Das Verhältnis der Querschnitte (Durchmesser) von Stempelstirnfläche 4c und Stempel- satz 4 kann in Abhängigkeit von der Festigkeit der zu verbindenden Materialien und der Fügekraft wiederum so gewählt werden, dass kein bleibender Eindruck des Stempelab- satzes 4a im oberen Bauteil 1 verursacht wird.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind keine hohen Genauigkeiten bezüglich der Koaxialität vom Stempelwerkzeug 4 zum Gegenwerkzeug 3 erforderlich, da der Gegen- halter 3a keinen Anteil an der Ausformung der Verbindung hat und nur eine Halteaufga- be übernimmt. Zur Erzielung hoher Kräfte bei geringen Wegen können sowohl der Nie- derhalter 5 als auch der Gegenhalter 3a bereits im Ausgangszustand vorgespannt sein.

Ein alternatives (viertes) Ausführungsbeispiel, dessen Lehre mit jedem der zuvor be- schriebenen Ausführungsbeispiele kombinierbar ist (wie auch die ersten drei Ausfüh- rungsbeispiele untereinander), ist in Figur 4 dargestellt.

Hierbei wird gezeigt, dass dem Stempelhauptkörper 4e des Stempelwerkzeuges 4 zur Kraftreduzierung auch eine Taumelbewegung mit einem maximalen Taumelwinkel a zwi- schen der Hauptarbeitsrichtung A und einer Achse B des Stempelhauptkörpers 4e über- lagert werden kann.

Wichtig ist hierbei, dass, wie in den bereits erläuterten Ausführungsbeispielen beschrie- ben, die Kraft des Niederhalters 5 so bemessen ist, dass eine Durchbiegung der zu ver- bindenden Bauteile 1,2 oder eine Spaltbildung zwischen den beiden Bauteilen 1,2 wei- testgehend vermieden wird, aber gleichzeitig eine Herausbildung der Erhebung 2a und damit eine der axialen Bewegung des Stempelhauptkörpers 4e entgegengerichtete Be- wegung der Bauteile 1,2 ermöglicht wird. Ein Gegenhalter 3a, wie im 3. Ausführungsbei- spiel gezeigt, kann hierzu vorgesehen werden.

Sobald der Werkstoff des oberen Bauteiles 1 in Kontakt mit dem Absatz 4a des Stem- pelhauptkörpers 4e gelangt, wird die weitere Bewegung des Werkstoffes der zu verbin- denden Bauteile 1,2 entgegen der Richtung der Stempelbewegung behindert. Die her- ausgebildete Erhebung 2a wird deshalb bei weiterer Zustellung des Stempelwerkzeuges 4 in ihrer Größe reduziert und der noch unter der, vorzugsweise kegelig ausgebildeten, Stirnfläche 4c des Stempelhauptkörpers 4 befindliche Werkstoff muss radial nach außen fließen. Dabei bildet sich, wie in den anderen Ausführungsbeispielen beschrieben, eine Hinterschneidung heraus.

Das Verhältnis der Durchmesser von Stempelstirnfläche 4c und Stempelabsatz 4a kann in Abhängigkeit von der Festigkeit der zu verbindenden Materialien und der Fügekraft wiederum so gewählt werden, dass kein bleibender Eindruck des Stempelabsatzes 4a im oberen Bauteil 1 verursacht wird.

Es versteht sich, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsge- mäßen Vorrichtung auch mehr als zwei Bauteile miteinander verbindbar sind. Ebenso ist klar, dass auch oder ausschließlich das Gegenwerkzeug als bewegte Komponente aus- gebildet sein kann. Die Anordnung der Werkzeuge im Raum ist ebenfalls beliebig.

Auch ist denkbar eine Mehrzahl von Verbindungen gleichzeitig zu erwirken. Die geomet- rische Kontur der Werkzeuge sowie der Fügestellen ist im wesentlichen beliebig wählbar.

Als Werkstoff für die zu fügenden Bauteile sind alle elastisch verformbaren Materialien, insbesondere Bleche und Kunststoffe, denkbar. Die einzelnen Bauteile können auch aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.