DE3851521T2 - Magnetgetriebenes Nietwerkzeug. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf Blindnietwerkzeuge und insbesondere auf Blindnietwerkzeuge mit einem Elektromagneten zum Betätigen des Nietziehmechanismus.
• Auf dem Gebiet der Werkzeuge zum Setzen von Blindnieten ist es üblich, eine pneumatische oder hydraulische Energiequelle zu verwenden, um den Dorn des Nietes zu ziehen, um den Niet zu setzen und den Dornschaft zu brechen. Ein Beispiel eines derartigen Werkzeuges ist in unserer europäischen Patentbeschreibung EP-0 130 040 A2 (US-A-4 517 820) gezeigt.
• Es sind Versuche unternommen worden, eine elektrische Energiequelle zu verwenden, um einen Blindniet zu setzen. Diese Vorrichtungen benötigen jedoch einen Getriebeübersetzungsmechanismus, um eine ausreichende Ziehkraft zu erhalten, um den Dornschaft zu brechen, ein Beispiel eines derartigen Blindnietwerkzeuges ist in der US-A- 3 095 106 gezeigt. Werkzeuge dieses Typs haben längere Nietsetzzyklen als die des pneumatischen oder hydraulischen Typs.
• Ein weiterer Versuch beim Verwenden einer elektrischen Energiequelle ist in der US-A- 3 646 791 gezeigt, bei der eine Spannungswelle durch den Niet geleitet wird, um ihn kurzzeitig plastisch zu machen, so daß der Niet gesetzt werden kann.
• In all diesen Offenbarungen wird ein Nietdorn ergriffen und einer zunehmenden Last ausgesetzt, bis der Dorn bricht.
• DE-U1-8 613 823.5 offenbart ein elektromagnetisch angetriebenes Blindniet-Setzwerkzeug, das nietergreifende Teile zum Ergreifen eines Nietdornes; ein Gleitelement, das mit den nietergreifenden Teilen zum Bewegen der nietergreifenden Teile zwischen einer vorgezogenen und zurückgezogenen Position verbunden ist; und eine Magnetvorrichtung aufweist, die mit dem Gleitelement zum Bewegen des Gleitelementes verbunden ist und so angepaßt ist, daß beim Energetisieren der Magnetvorrichtung das Gleitelement die nietergreifenden Teile von der vorgezogenen in die zurückgezogene Position bewegt.
• Es ist das Ziel der Erfindung, ein verbessertes Blindnietwerkzeug zu schaffen, indem eine elektromagnetische Energiequelle für den Ziehmechanismus des Werkzeuges angewendet wird.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein elektromagnetisch angetriebenes Blindniet-Setzwerkzeug auf:
• nietergreifende Teile zum Ergreifen eines Nietdornes;
• ein Gleitelement, das mit den nietergreifenden Teilen zum Bewegen der nietergreifenden Teile zwischen einer vorgezogenen und einer zurückgezogenen Position verbunden ist;
• eine Magnetvorrichtung, die mit dem Gleitelement zum Bewegen des Gleitelementes verbunden ist und derart angepaßt ist, daß beim Energetisieren der Magnetvorrichtung das Gleitelement die nietergreifenden Teile von der vorgezogenen in die zurückgezogene Position bewegt;
• wobei ein elastischer Anschlag vorgesehen ist, mit dem das Gleitelement zusammentrifft, wenn die nietergreifenden Teile die zurückgezogene Position erreichen, wodurch eine Impulskraft geschaffen wird, und
• wobei die Masse des Gleitelementes und der nietergreifenden Teile und die Ziehkraft der Magneteinrichtung das Gleitelement und die nietergreifenden Teile so beschleunigen, daß bei Kollision mit dem elastischen Anschlag die erzeugte Impulskraft den Nietdorn bricht.
• Somit verwendet die Erfindung einen Magneten, um einen nietergreifenden und Ziehmechanismus eines Blindnietwerkzeuges zu betreiben, und zwar mit einem Impulsverstärker, der eine große Impulskraft erzeugt, um den Schaft des Dornes eines Blindnietes zu brechen.
• Man kann sehen, daß die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung einen Impulsstoß verwendet, um so den Dorn zu brechen, wohingegen Werkzeuge, wie z. B. die, die in der DE-U1-8 613 823.5 offenbart sind, eine progressiv zunehmende Kraft anlegen, um den Dorn zu brechen. Selbst wenn die Masse der Elemente des Werkzeuges gemäß der DE-U1- 8 613 823.5 stark vergrößert würde und die Magnetziehkraft vergrößert würde, wäre es nicht möglich, das Werkzeug in der Art der vorliegenden Erfindung zu betreiben, um einen Impulsstoß zu erzeugen, um so den Dorn zu brechen.
• In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel schafft die Erfindung eine gleitbare Verbindung zwischen einem Nasenstück zum Unterbringen des Ziehmechanismus in einem Gehäuse und einer "Energiekammer" zum Unterbringen der verbleibenden Werkzeugkomponenten einschließlich des Magnets im Gehäuse. Die durch den Magneten auf dem Ziehmechanismus des Nasengehäuses ausgeübte Kraft zieht diese Strukturen in Richtung des Magneten und bewirkt, daß das Nasengehäuse und die Energiekammer nach dem anfänglichen Betrieb des Ziehmechanismus des Werkzeuges zusammenschlagen. Dieser Aufschlag erzeugt eine verstärkte Impulskraft, um den Dornschaft eines Blindnietes zu brechen. Die Magnetziehkraft sollte in einer ausreichend kurzen Zeit beschleunigen und verzögern, und die sich bewegenden Komponenten sollten eine ausreichende Masse aufweisen, um eine genügend große Impulskraft zu erzeugen, um den Dorn zu brechen.
• Eine Version dieses Ausführungsbeispiels montiert die Magnetspule fest innerhalb der Kammer, und der Magnetanker wird nach hinten gezogen, um den Ziehmechanismus des Werkzeuges zurückzuziehen. Vorteilhafterweise weist die Energiekammer eine Muffe auf, wobei das Nasenstück so montiert ist, daß es auf der Muffe in einer Richtung gleitet, die im allgemeinen axial zu dem Befestiger ist.
• In einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Magnet hin- und herbewegbar innerhalb des Werkzeugkörpers montiert. Der Magnet treibt, wenn er nach hinten energetisiert wird, einen Kolben, bis dieser gegen ein Teil stößt, das mit dem Nietziehmechanismus verbunden ist, was einen Impuls erzeugt, der dazu dient, den Dornschaft zu brechen. Vorteilhafterweise bewirkt die Wirkung des Magneten auf den Kolben vor einem derartigen Aufschlag das Unter-Spannung-Setzen des Dornschaftes. Zu diesem Zweck kann eine Feder oder eine Vorspanneinrichtung zwischen dem Kolben und dem Teil angeordnet werden, so daß die Magnetkraft auf dem Kolben an das Teil während einer derartigen Periode vor dem Aufschlag übertragen wird.
• In einer Variation des zweiten Ausführungsbeispiels kann die Greif- und Spannanordnung für den Nietdorn modifiziert werden, oder ein unterschiedlicher Typ eines Nietes kann verwendet werden, um die Notwendigkeit für den Nietdornschaft zum Unter-Spannung-Setzen des Dornes zu reduzieren oder zu eliminieren.
• Damit die Erfindung besser verstanden werden kann, werden nun die zwei bevorzugten Ausführungsbeispiele beispielhaft detaillierter unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungsseiten beschrieben.
• Fig. 1 ist eine Schnittansicht des Blindnietwerkzeuges eines ersten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung, und zwar in einer Ruhekonfiguration;
• Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Werkzeugausführungsbeispiels von Fig. 1, das die Position des Nasengehäuses zeigt, nachdem der Magnet energetisiert worden ist, um den Ziehmechanismus und das gleitbare Nasengehäuse in die Position zu ziehen, bei der die Impulskraft erzeugt wird;
• Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Blindnietwerkzeuges gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, und zwar in seiner Ruhekonfiguration;
• Fig. 4 ist eine Schnittansicht des Werkzeuges von Fig. 3 in seiner Klemmspannkonfiguration;
• Fig. 5 ist eine Schnittansicht des Werkzeuges von Fig. 3 in seiner Impulskraftkonfiguration;
• Fig. 6 ist eine Schnittansicht des Nasenstückabschnittes einer alternativen Version des Werkzeuges der Fig. 3 bis 5 in seiner Ruheposition, gezeigt also im Eingriff mit einem Doppelkopfniet, der auf einem Werkstück sitzt; und
• Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die der Ansicht von Fig. 6 entspricht und den Nietziehmechanismus zeigt, der nach hinten gezogen wird, um den Niet zu setzen.
• Bezug soll nun auf die Fig. 1 und 2 genommen werden, die ein magnetangetriebenes Blindnietwerkzeug gemaß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen. Das Blindnietwerkzeug 10 dieses Ausführungsbeispiels enthält ein Nasengehäuse 11, in das ein konventionelles Nasenstück 12 geschraubt ist (s. Fig. 1). Positioniert in dem Nasengehäuse 11 ist ein Paar Klemmen 14, die so angepaßt sind, daß sie den Dornschaft 16 eines Blindnietes 18 in der konventionellen, in unserer US-A-3 254 522 offenbarten Art ergreifen. Eine Klemmbackenführung 20 umgibt die Klemmbacken 14 und ist an einem Zugstab 22 angebracht. Eine Feder 24 ist in dem Zugstab 22 positioniert und spannt einen Klemmschieber 26, um die Klemmbacken 14 offen zu halten, um ein Einschieben des Dornschaftes 16 zuzulassen. Wenn der Dornschaft 16 in das Nasenstück 12 und die Klemmbacken 14 eingeführt wird, wird eine nach hinten gerichtete Kraft auf den Zugstab 22 den Dornschaft ziehen und den Blindniet setzen.
• In die Rückseite 28 des Zugstabes 22 ist ein Vorderende 30 eines Kerns 32 eines Magneten 34 geschraubt, wobei diese Strukturen in einem Gehäuse 36 des Werkzeuges gehalten werden. Das Werkzeuggehäuse (oder die Energiekammer) 36 weist einen Hinterabschnitt 40 und einen Vorderabschnitt 38 auf, der an dem Hinterabschnitt 40 durch irgendeine geeignete Einrichtung befestigt ist. Eine konische Feder 50 ist zwischen einer Wand 51 des Vorderabschnittes 38 des Gehäuses 36 und einer Unterlegscheibe 52 gespannt, die auf der Hinterseite des Zugstabes 22 positioniert ist. Die Feder 50 spannt den Zugstab 22 in Richtung auf die Vorderseite des Werkzeuges.
• Eine Muffe 54 weist einen Flansch 55 auf, der in einer Endkappe 46 positioniert ist und die Zugstange 22 umgibt. Das Nasengehäuse 11 weist einen vergrößerten Hinterabschnitt 56 auf, der gleitbar um die Muffe 54 angeordnet ist. Ein Führungsstift 58 in der Muffe 54 läuft in einem Schlitz 60 des Nasenstückes 11, um das Nasengehäuse 11 und die Muffe 54 axial ausgerichtet zu halten.
• Wenn im Betrieb der Magnet 34 energetisiert wird, wird der Magnetkern 32 nach hinten gezogen (s. Fig. 2). Das bewirkt, daß der vergrößerte Hinterabschnitt 56 des Nasengehäuses 11 sich nach hinten bewegt, bis eine Schulter 66 gegen den Flansch 55 auf der Muffe 54 stößt. In diesem Moment wird die Zugkraft des Magneten 34 verstärkt, um den Dornschaft zu brechen. Die Größe der Impulskraft, die aus diesem Anstoß resultiert, steigt proportional mit der Masse, die in Verbindung mit dem Nietgreif- und -spannmechanismus beschleunigt und verzögert und steigt umgekehrt proportional mit dem Quadrat des Zeitintervalls, über das eine Beschleunigung und Verzögerung auftritt.
• Montiert auf dem Hinterabschnitt 56 des Nasengehäuses 11 ist ein federgespannter Stift 68, der in einer Vertiefung 70 in der Muffe 54 positioniert ist. Nachdem der Niet gesetzt ist und der Magnet entlastet ist, wird die Feder 50 das Nasenstück 11 in die vordere Position zurückführen, und der Stift 68 wird erneut in die Vertiefung 70 eingreifen, um jegliches Aufprallen des Nasenstückes bei seiner Rückkehr in die Vorwärtsposition zu eliminieren.
• Man kann somit bei der gleitenden Verbindung der Muffe 54 und des Nasenstückes 11 sehen, daß die Zugkraft des Magneten sofort verstärkt wird, um den Niet zu setzen und den Dornschaft zu brechen, wenn die Schulter 66 auf dem Nasenstück 11 an dem Flansch 55 auf der Muffe 54 anschlägt.
• Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Schnittansichten der Fig. 3 bis 5 dargestellt, in denen ähnliche Ziffern Strukturen bezeichnen, die denen entsprechen, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind. Dieses zweite Werkzeug bezieht ein befestigtes Nasenstück und einen konventionellen Dornziehmechanismus gemäß US-A- 3 254 522 ein und verwendet eine bewegbare Magnetkolbenstruktur, um eine Impulskraft innerhalb des Werkzeuges anstelle der zu schaffen, die durch das bewegliche Nasenstück in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 geschaffen wird. Diese Anordnung vermeidet den Nachteil, daß eine Bewegung des Nasenstückes weg von dem Werkstück das Setzen eines Nietes darin verkompliziert.
• Der Magnet 71 ist gleitbar mit einem Gehäuse 45 montiert, deren innere Wand für diesen Zweck geeignet bearbeitet ist. Der Magnet 71 ist gleitbar um ein legiertes Stahlrohr 74 montiert. Das Stahlrohr 74 seinerseits ist gleitbar um eine hohle Stahlstange montiert, die einen Vorderabschnitt 86, der in den Zugstab 22 geschraubt ist, und einen Hinterabschnitt 87 aufweist, der gleitbar in einer hinteren Kappe 93 der Energiekammer 45 montiert ist. Ein Ring 73 aus dämpfendem Material (wie z. B. ein Schaumpolymer) und ein legiertes Stahlrohr 75 (oder in funktioneller Hinsicht ein "Kolben") sind um das Stahlrohr 74 an der Hinterseite des Magneten 71 befestigt. Die Stahlrohre 74 und 75 schaffen eine hohe Masse und Magneteigenschaften, die für den Betrieb des Werkzeuges geeignet sind. Der Magnet 71 wird nach vorn durch eine äußere Kompressionsfeder 80 gespannt, während das Stahlrohr 74 (mit den befestigten Strukturen 73 und 75) nach vorn relativ zu einem länglichen Teil in Form einer Stahlstange durch eine innere Kompressionsfeder 81 gespannt wird, die zwischen der Stange 74 und einem Flanschabschnitt 89 der Stange 85 angeordnet ist.
• In der in Fig. 3 gezeigten anfänglichen Ruheposition sind der Magnet 71 und das Rohr 74 in ihren vorderen Stellungen infolge der Wirkung der Federn 80 und 81. Beim Energetisieren des Magneten 71 preßt er gegen einen biegsamen Ring 73 und das Stahlrohr 75, was die entsprechenden Federkräfte überwindet, um die Rohre 74 und 75 nach hinten zu treiben, bis der Kolben 75 gegen den Flansch 89 aufschlägt. Während dieser Zeit, wie in Fig. 4 dargestellt, übt die Kompression der Feder 81 eine nach hinten gerichtete Kraft auf den Flansch 89 aus, was eine rückwärtige Bewegung der Stange, des Zugstabes 22 und der Klemmbackenführung 20 erzeugt, während bewirkt wird, daß die Klemmbacken 14 sich in den Dornschaft 16 beißen und ihn unter Spannung setzen. An dem Punkt des Aufschlagens zwischen dem Kolben 75 und dem Flansch 89, was in Fig. 5 dargestellt ist, wird eine Impulskraft erzeugt und auf die Klemmbacken 14 über die Klemmbackenführung 20 übertragen, um den Dornschaft 16 zu brechen. Danach treibt der Magnet eine Verbindungsstange 86, 87 nach hinten, bis der Flansch 89 gegen dämpfendes Material 95 ruht, das an der hinteren Kappe 93 befestigt ist. Ein Deenergetisieren des Magneten 71 erlaubt die Rückkehr dieser Mechanismen in ihre Ruhekonfiguration gemäß Fig. 3.
• Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 bis 5 zeigt eine kolineare befestigte Verbindung zwischen der Stange 86, 87 und den Ziehmechanismen in dem Nasengehäuse 11, in dem die Stangen 86, 87 als Energieübertragungsteile wirken, um die Impulskraft zu übertragen. Andere mechanische Verbindungen können für diesen Zweck angewendet werden. Zum Beispiel könnten die Magnet- und bezogenen Strukturen zum Erzeugen der Impulskraft in einem Werkzeughandgriff bei einem Winkel zu dem Nasenstück angeordnet werden und würden zu dem Zugstab über eine Translation-zu-Translation-Verbindung gekoppelt sein.
• Die Ausführungsbeispiele der Fig. 1 bis 5 sind dargestellt worden, indem der Dornziehmechanismus gemaß US-A- 3 254 522 verwendet wird, um einen konventionellen Einkopfniet 18 (d. h. ein Niet mit nur einem Nietsetzkopf 19) zu ergreifen und unter Spannung zu setzen. Man kann auch die Vorrichtung der Erfindung zur Verwendung mit einem Doppelkopfniet anpassen, wie z. B. der, der in unserer Patentschrift GB-A-2 149 709 offenbart ist. Die Fig. 6 und 7 zeigen im Schnitt eine alternative Nasenstückanordnung zum Ergreifen und Unter-Spannung-Setzen eines Nietes 100, der einen Ziehkopf 105 zusätzlich zu dem Nietsetzkopf 107 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel schließt ein Klemmschieber 110 einen Freiraum 111 ein, um einen Ziehkopf 105 unterzubringen. Eine rückwärtige Bewegung des Mechanismus zum Unter-Spannung-Setzen des Nietes bewirkt, daß die Klemmbacken 114 den Ziehkopf 105 ergreifen und zurückziehen, und zwar zum Setzen des Nietes und zum Brechen des Dornschaftes gemäß dem GB-Patent 2 149 709. Durch Eliminieren der Notwendigkeit des Ergreifens des Dornes durch die Klemmbacken 114 reduziert oder eliminiert dieses Ausführungsbeispiel die Notwendigkeit zum Unter-Spannung-Setzen des Dornschaftes zu Zwecken des Ergreifens in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 bis 5 und erleichtert das Brechen des Dornschaftes, was im wesentlichen von dem plötzlichen Zurückziehen auf den Ziehkopf 105 zu der Zeit des Erzeugens der Impulskraft abhängen würde.

Claims (12)

1. Elektromagnetisch angetriebenes Blindnietsetzwerkzeug, das aufweist:

nietergreifende Teile (14, 20, 22) zum Ergreifen eines Nietdornes (16);

ein Gleitelement (11, 86, 75), das mit den nietergreifenden Teilen zum Bewegen der nietergreifenden Teile zwischen einer vorgezogenen und einer zurückgezogenen Position verbunden ist; und

eine Magnetvorrichtung (34, 71), die mit dem Gleitelement (11, 86, 75) zum Bewegen des Gleitelementes verbunden ist und so angepaßt ist, daß bei einem Energetisieren der Magnetvorrichtung (34, 71) das Gleitelement (11, 86, 75) die nietergreifenden Teile (14, 20, 22) aus der vorgezogenen in die zurückgezogene Position bewegt;

dadurch gekennzeichnet, daß

ein elastischer Anschlag (54, 55, 89) vorgesehen ist, mit dem das Gleitelement kollidiert, wenn die nietergreifenden Teile die zurückgezogene Position erreichen, wodurch eine Impulskraft geschaffen wird, und dadurch, daß

die Masse des Gleitelementes (11, 86, 75) und der nietergreifenden Teile (14, 20, 22) und die Zugkraft der Magneteinrichtung (34, 71) das Gleitelement und die nietergreifenden Teile derart beschleunigen, daß bei einer Kollision mit dem elastischen Anschlag die erzeugte resultierende Impulskraft den Nietdorn bricht.

2. Blindnietsetzwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das Gleitelement (11) ein Nasengehäuse (11) aufweist, in dem die nietergreifenden Teile (14, 20, 22) angeordnet sind; und der elastische Anschlag (54, 55) eine Muffe (54) aufweist, auf der das Nasengehäuse (11) gleitbar montiert ist.

3. Nietsetzwerkzeug nach Anspruch 2, das desweiteren eine Einrichtung zum Halten der Muffe (54) und des Nasengehäuses (11) in axialer Ausrichtung aufweist.

4. Nietsetzwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, das desweiteren einen federgespannten Stift (68) auf dem Nasengehäuse (11) aufweist, der in Eingriff bringbar mit einer Vertiefung (70) auf der Muffe (54) ist.

5. Nietsetzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nietergreifenden Teile ein Paar Klemmen (14), eine Klemmbackenführung (20) zum Bewirken, daß die Klemmbacken den Dorn ergreifen, wenn die Klemmbackenführung gezogen wird, und einen Zugstab (22) zum Ziehen der Klemmbackenführung aufweist, wobei der Zugstab mit einem Magnetkern (32) verbunden ist.

6. Nietsetzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nasengehäuse (11) an der Muffe (54) so montiert ist, daß es parallel zu der Hauptachse des Nietes gleitet.

7. Nietsetzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magneteinrichtung (34) in einer Energiekammer (36) in einem Gehäuse untergebracht ist, die benachbart zu der Muffe (54) angeordnet ist.

8. Blindnietsetzwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Gleitelementeinrichtung ein Teil (85), das an den nietergreifenden Teilen angebracht ist, und einen Kolben (75) in gleitendem Eingriff mit dem Teil (85) aufweist.

9. Nietsetzwerkzeug nach Anspruch 8, wobei die Magneteinrichtung gleitbar auf dem Teil (85) montiert ist.

10. Nietsetzwerkzeug gemaß Anspruch 8 oder 9, wobei der elastische Anschlag (89) einen Flansch (89) aufweist, der auf dem Teil (85) an dessen Ende angeordnet ist, und zwar gegenüber dem Ende, das an der nietergreifenden Einrichtung angebracht ist.

11. Nietsetzwerkzeug nach einem der Ansprüche 8-10, das desweiteren eine Feder (81) aufweist, die zwischen dem Kolben (75) und dem elastischen Anschlag (89) angeordnet ist, wobei das Treiben des Kolbens in Richtung auf das Teil bewirkt, daß die nietergreifende Einrichtung den Nietdorn vor der Kollision des Kolbens und des Anschlags in Spannung versetzt.

12. Nietsetzwerkzeug gemäß einem der Ansprüche 8-11, das desweiteren ein Gehäuse (45) aufweist, wobei der Magnet (71) gleitbar innerhalb des Gehäuses montiert ist, um sich im allgemeinen axial zu dem Niet zu bewegen.