Elektromagnetisches Schlaggerät Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schlaggerät mit einem unter dem Einfluss wenigstens einer impuls weise erregten Magnetwicklung und federnder Halterungsmittel hin und her bewegten Schlagbär. Derartige Schlaggeräte sind meist mit Mitteln zur Einstellung der Schlagkraft ausgerüstet. Es sind auch Schlaggeräte be kanntgeworden, bei denen auch die Schlag frequenz in gewissen Grenzen verändert wer den kann. Diese Reguliermöglichkeiten sind für viele Arbeitsprozesse genügend, insbeson dere in allen jenen Fällen, wo die Einhaltung der Einwirkungsdauer des Schlagwerkzeuges auf das zu bearbeitende Werkstück nicht sehr kritisch ist und dem Geschick des Ausfüh renden überlassen werden kann.
Für gewisse Arbeitsprozesse, wie z. B. das Nieten an mechanisch empfindlichen Werk- stüeken, ist es jedoch zur Erzielung einer qualitativ guten Wirkung unerlässlich, die pro Arbeitsgang, beispielsweise für die Her stellung eines Nietkopfes, erforderliche Schlag arbeit genauer einzuhalten. Um das Werk stück zu schonen, wird die notwendige Schlag arbeit im allgemeinen statt durch einen ein zigen starken Schlag durch mehrere verhält nismässig schwache Schläge aufgebracht. In jedem Fall ist die pro Arbeitsgang umgesetzte Schlagarbeit. sowohl von der Höhe der Schlag kraft als auch von der Einwirkungsdauer des Schlagwerkzeuges abhängig.
Es wäre daher von Vorteil, wenn neben der Schlagkraft auch die Einwirkungsdauer zum voraus festgelegt und damit der Willkür des Ausführenden ent zogen werden könnte, um eine Dosierung der für jeden Arbeitsgang benötigten Schlag arbeit zu ermöglichen. Zu diesem Zwecke wer den nachstehend Mittel vorgeschlagen, welche jeden Arbeitsprozess mit einer zum voraus wählbaren Anzahl von Schlägen vorbestimm ter Stärke durchzuführen gestatten.
Bei dem elektromagnetischen Schlaggerät der eingangs erwähnten Art sind erfindungs gemäss zwecks Dosierung der pro Arbeitsgang erforderlichen Schlagarbeit einerseits eine die stufenlose Regulierung der Erregerstrom stärke ermöglichende Reguliervorrichtung zur Voreinstellung der Schlagkraft und ander seits eine Zeitschaltvorrichtung, die den Er regerstromkreis nach Ablauf einer vorbe- stimmbaren Einschaltdauer selbsttätig unter bricht, vorgesehen.
Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der beigefügten Zeichnung ein elektromagnetisches Schlag gerät in Form einer Nietmaschine näher er läutert. In der Zeichnung bedeuten: Fig.1 das eigentliche Schlaggerät der Niet maschine im Schnitt, Fig. 2 Ansicht der Nietmaschine, unter Verzicht auf konstruktive Einzelheiten, Fig.3 Schema der elektrischen Schaltung.
Das eigentliche Schlaggerät enthält in einem Gehäuse 1 das elektromagnetische An triebssystem, bestehend aus den beiden Ma gnetwicklungen 2 und 3, die wechselweise er regt werden, einem diese Magnetwicklungen umschliessenden magnetischen Joch in Form eines Eisenblechpaketes 4 und dem Anker 5, der einen Teil des längsbeweglich gelagerten Schlagbärs 6 bildet. Ausser dem Anker 5 be steht der Schlagbär aus nicht magnetisier- barem Material. Mit 7 ist das obere und mit. 8 das untere Lager des Schlagbärs 6 bezeichnet. Das Lager 7 ist ein Drucklager, das mittels der überwurfmutter 9 am Gehäuse 1 befestigt. ist.
Der Schlagbär 6 stützt sich in beiden Richtungen seiner Längsbeweguing auf je eine Feder 10 bzw. 11 ab, die beidseitig des Druck lagers 7 unter Verwendung von Tellerschei ben 12, 13 und 14 angeordnet sind. Die Vor spannung der Federn kann mittels der Rän- delmutter 15 eingestellt werden. Die Feder konstante und die Vorspannung der Federn werden zweckmässig so gewählt, dass die Eigenschwingungszahl des Schlagbärsystems wenigstens annähernd gleich der Frequenz der Erregungsimpulse ist.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Schlagbär während seiner oszillierenden Be wegung gleichzeitig fortlaufend zu drehen, weshalb Antriebsmittel vorgeschlagen werden, die dem Schlagbär zusätzlich eine Drehbewe gung erteilen. Zu diesem Zwecke ist im vor liegenden Beispiel der Schlagbär 6 mit einem Ritzel 16 versehen, das mit einer Schnecke 17 in Eingriff steht. Der Antrieb der Schnecke erfolgt durch einen nicht dargestellten An triebsmotor. Zur Erzeugung der Drehbewe gung kann aber auch ein auf den Schlagbär wirkendes Drehfeld-Magnetsystem vorgesehen sein, das ausserdem, in geeigneter Weise aus gebildet, zugleich die Hubbewegung des Schlagbärs erzeugen kann.
Eine andere Mög lichkeit für den Drehantrieb besteht darin, ein durch die Hubbewegung des Schlagbärs gesteuertes, mechanisches Schrittschaltwerk vorzusehen.
Das Gestell der Nietmaschine nach Fig. 2 besteht aus einer Grundplatte 20 und einem Tragarm 21, an dem das oben beschriebene Schlaggerät mit Hilfe einer vertikal verlau fenden Schwalbenschwanzführung befestigt ist. Mittels einer Spindel, deren zugängliches Ende 22 als Vierkant ausgebildet ist, lässt sich das Schlaggerät in der Höhe verstellen. In der eingestellten Lage wird das Schlaggerät zweck mässig durch eine Klemmvorrichtung (nicht dargestellt) am Tragarm 21 fixiert.
Auf der Grundplatte 20 ist eine Nietvor richtung lösbar befestigt, die ebenfalls eine Grundplatte 23 und einen Tragarm 24 auf weist. In letzterem ist das Nietwerkzeug, der sogenannte Döpper 25, vertikal beweglich und koaxial bezüglieh der Achse des Schlagbärs 6 gelagert. Den das Werkstück aufnehmenden \Verkzeugunterteil bildet ein drehbar auf der Grundplatte 23 gelagertes Spannfutter 26, das während des Arbeitsprozesses von einer durch die Seilscheibe 27 angetriebenen Saite 28 in Drehung versetzt wird.
Zum Antrieb der Seilscheibe 27 dient. ein im Innern der Grund platte 20 angeordneter kleiner Elektromotor (nicht dargestellt), der unter Umständen auch für die ErzeugLtng der Drehbewegung des Schlagbärs herangezogen werden kann. Zum Auswechseln des Werkstückes kann der Döp- per 25 mittels eines Hebelsystems 29 (nur schematisch angedeutet), das über eine Stange 30 mit einem Pedal 31 verbunden ist, gehoben werden. Beim Betätigen des Pedals wird gleichzeitig der Elektromotor ausgeschaltet. Die Rüekstellung des Pedals wird durch eine Feder 32 bewirkt, deren Kraft mittels einer Rändelmutter 33 eingestellt werden kann.
Der schaltungsmässige Aufbau des Schlag gerätes und seiner Steuermittel geht aus Fig. 3 hervor. Die Speisung des Schlaggerätes erfolgt aus einer Wechselstromquelle, die mit den Anschlussklemmen a, b verbunden wird. Mit H ist der Hauptschalter bezeichnet. Die beiden in Fig. 1 mit 2 bzw. 3 bezeichneten Magnetwicklungen, nämlich die Schlagspule SS und die Rückzugsspule RS, sind derart mit Stromventilen G1 und G2 (z. B. Trocken gleichrichter) zusammengeschaltet, dass zum Beispiel in der Schlagspule nur die positiven und in der Rückzugsspule nur die negativen Halbwellen des speisenden Wechselstromes wirksam sind.
Unter der Voraussetzung, dass die Eigenschwingungszahl des Schlagbär systems und die Frequenz des speisenden Wechselstromes gleich sind, bewegt sich der Schlagbär mit der gleichen Frequenz auf und ab. In Reihe zu den Spulen SS und RS ist ein veränderbarer Widerstand P1 geschaltet, der eine stufenlose Regulierung der Erregerstrom stärke und damit der Schlagkraft ermöglicht. Der mit 1Z bezeichnete Elektromotor für den Antrieb des Werkzeugunterteils ist über einen Kontakt k, der beim Betätigen des Pedals 31 (Fig. 2) geöffnet wird, mit der Wechselstrom quelle verbunden. Eine Glimmlampe Gl dient zur Anzeige des Betriebszustandes.
Zur Voreinstellung der Einschaltdauer dient eine Zeitsehaltvorrichtung, die aus den Relais R und S, einem Energiespeicher in Form eines Kondensators C, einem veränder baren Widerstand P2 und einem Umschalter <I>TI</I> besteht und über einen Transformator Tr und einen Gleichrichter G3 gespeist wird. Die Wirkungsweise der Schaltung ist fol gende: Beim Schliessen des Hauptschalters H wird der Kondensator C über den Umschal ter U und den Kontakt s2 des Relais S auf geladen.
Durch Betätigen des Umschalters U wird die Speiseleitung abgetrennt, und die ge speicherte Energie des Kondensators C ent lädt sieh über das Relais S und den zu die sem parallel geschalteten Widerstand P2. Während der von der Entladezeitkonstante abhängigen Ansprechdauer des Relais S wird auch das Relais R über den Kontakt sl er regt. Der Kontakt r des Relais R schliesst den Erregungsstromkreis der Spulen SS und RS, womit der Arbeitsprozess eingeleitet wird.
Nach Ablauf einer vorbestimmten Einschalt dauer, die durch die Wahl der Entladezeit- konstante mit Hilfe des veränderbaren Wi derstandes P2 eingestellt werden kann, fallen die Relais S und R nacheinander ab, womit der Erregungsstromkreis der Spulen SS und <I>RS</I> durch den Kontakt<I>r</I> selbsttätig wieder unterbrochen wird. Vor dem nächsten Ar beitsgang ist der Kondensator C wieder auf- zuladen. Dies erfolgt beim Umlegen des Um schalters U in seine Ausgangslage.
An Stelle eines Kondensators können grundsätzlich alle für irgendwelche Zeitschalt- vorrichtungen vorgeschlagenen Speichermit tel, z. B. elektromagnetische oder mechanische, verwendet werden.
Die elektrische Ausrüstung der Nietma schine, bestehend aus dem Speisestromkreis und der Zeitschaltvorrichtung, ist zum Teil im Innern der Grundplatte 20 untergebracht. Der Widerstand Pl zur Einstellung der Schlagkraft ist im Tragarm 21 angeordnet und mittels eines Drehknopfes 34 verstellbar. Die übrigen zur Bedienung des Schlaggerätes erforderlichen Armaturen, wie der Haupt schalter H, der Umschalter U, die Glimm lampe GL und der Widerstand P2, der mit tels des Drehknopfes 35 verstellbar ist, sind auf der pultförmigen Frontseite der Grund platte 20 angeordnet.
Electromagnetic impact device The present invention relates to an electromagnetic impact device with a percussion bear moved back and forth under the influence of at least one impulse-wise excited magnetic winding and resilient holding means. Such impact devices are usually equipped with means for adjusting the impact force. Impact devices have also become known in which the impact frequency can also be changed within certain limits. These control options are sufficient for many work processes, especially in all those cases where compliance with the duration of the impact tool on the workpiece to be machined is not very critical and can be left to the skill of the executor.
For certain work processes, such as B. riveting on mechanically sensitive workpieces, however, it is essential to achieve a qualitatively good effect that the impact work required for each work step, for example for the manufacture of a rivet head, more precisely. In order to protect the work piece, the necessary impact work is generally applied by several relatively weak blows instead of a single strong blow. In any case, this is the impact work done per work step. both on the level of the impact force and on the duration of the impact tool.
It would therefore be advantageous if, in addition to the impact force, the duration of action could also be determined in advance and thus withdrawn from the discretion of the person carrying out the work, in order to allow the impact work required for each operation to be metered. For this purpose who the following means proposed which allow each work process to be carried out with a preselectable number of blows predetermined strength.
In the electromagnetic impact device of the type mentioned, according to the invention, for the purpose of metering the impact work required per operation, on the one hand a regulating device for presetting the impact force which enables the continuous regulation of the excitation current and, on the other hand, a timer that automatically activates the excitation circuit after a predeterminable on-time has elapsed under breaks, provided.
As an embodiment of the invention, an electromagnetic impact device in the form of a riveting machine is explained below with reference to the accompanying drawings. In the drawing: FIG. 1 shows the actual impact device of the riveting machine in section, FIG. 2 is a view of the riveting machine, dispensing with structural details, FIG. 3 is a schematic of the electrical circuit.
The actual impact device contains the electromagnetic drive system in a housing 1, consisting of the two magnetic windings 2 and 3, which are alternately excited, a magnetic yoke surrounding these magnetic windings in the form of an iron core 4 and the armature 5, which is part of the longitudinally movable stored batter 6 forms. Apart from the armature 5, the hammer is made of non-magnetizable material. With 7 is the top and with. 8 denotes the lower bearing of the percussion bear 6. The bearing 7 is a thrust bearing which is fastened to the housing 1 by means of the union nut 9. is.
The hammer 6 is based in both directions of its longitudinal movement on each a spring 10 and 11, which are arranged on both sides of the pressure bearing 7 using plates 12, 13 and 14 benches. The preload of the springs can be adjusted by means of the knurled nut 15. The spring constant and the preload of the springs are expediently chosen so that the natural frequency of the hammer system is at least approximately equal to the frequency of the excitation pulses.
It has been found to be advantageous to continuously rotate the hammer during its oscillating Be movement, which is why drive means are proposed that give the hammer additional a Drehbewe supply. For this purpose, the hammer 6 is provided with a pinion 16 which is in engagement with a worm 17 in the previous example. The screw is driven by a drive motor, not shown. To generate the Drehbewe supply, however, a rotating field magnet system that acts on the hammer can also be provided, which, in addition, formed in a suitable manner, can also generate the stroke movement of the hammer.
Another possibility for the rotary drive is to provide a mechanical stepping mechanism controlled by the stroke movement of the hammer.
The frame of the riveting machine according to Fig. 2 consists of a base plate 20 and a support arm 21 on which the impact device described above is attached with the help of a vertically running dovetail guide. The impact device can be adjusted in height by means of a spindle, the accessible end 22 of which is designed as a square. In the set position, the impact device is expediently fixed to the support arm 21 by a clamping device (not shown).
On the base plate 20 a Nietvor direction is releasably attached, which also has a base plate 23 and a support arm 24 on. In the latter, the riveting tool, the so-called striker 25, is mounted vertically movable and coaxially with respect to the axis of the hammer 6. The lower part of the tool that receives the workpiece is formed by a chuck 26 which is rotatably mounted on the base plate 23 and which is set in rotation by a string 28 driven by the pulley 27 during the working process.
Serves to drive the pulley 27. a small electric motor (not shown) arranged inside the base plate 20, which under certain circumstances can also be used to generate the rotary movement of the hammer. To change the workpiece, the anvil 25 can be raised by means of a lever system 29 (only indicated schematically) which is connected to a pedal 31 via a rod 30. When the pedal is pressed, the electric motor is switched off at the same time. The return of the pedal is effected by a spring 32, the force of which can be adjusted by means of a knurled nut 33.
The circuit structure of the impact device and its control means is shown in FIG. The impact device is powered by an alternating current source, which is connected to the connection terminals a, b. The main switch is denoted by H. The two magnet windings designated by 2 and 3 in FIG. 1, namely the striking coil SS and the retraction coil RS, are interconnected with flow control valves G1 and G2 (e.g. dry rectifier) that, for example, only the positive and only the negative half-waves of the feeding alternating current are effective in the retraction coil.
Provided that the natural frequency of the Schlagbär system and the frequency of the feeding alternating current are the same, the Schlagbär moves up and down with the same frequency. A variable resistor P1 is connected in series with the coils SS and RS, which enables the excitation current to be continuously regulated and thus the impact force. The designated 1Z electric motor for driving the lower tool part is connected to the AC power source via a contact k, which is opened when the pedal 31 (FIG. 2) is pressed. A glow lamp Gl is used to display the operating state.
A timer is used to preset the duty cycle, which consists of the relays R and S, an energy store in the form of a capacitor C, a changeable resistor P2 and a switch <I> TI </I> and a transformer Tr and a rectifier G3 is fed. The mode of operation of the circuit is as follows: When the main switch H is closed, the capacitor C is charged via the switch U and the contact s2 of the relay S.
By pressing the switch U, the feed line is disconnected, and the stored energy of the capacitor C ent loads see through the relay S and the resistor P2 connected in parallel to this sem. During the response time of the relay S, which is dependent on the discharge time constant, the relay R is also excited via the contact sl. The contact r of the relay R closes the excitation circuit of the coils SS and RS, which initiates the work process.
After a predetermined switch-on time has elapsed, which can be set by choosing the discharge time constant with the help of the variable resistance P2, the relays S and R drop off one after the other, so that the excitation circuit of the coils SS and RS is automatically interrupted again by the contact <I> r </I>. Before the next work step, the capacitor C must be recharged. This takes place when the switch U is flipped into its starting position.
Instead of a capacitor, basically all memory means proposed for any time switch devices, e.g. B. electromagnetic or mechanical, can be used.
The electrical equipment of the Nietma machine, consisting of the power supply circuit and the timer, is partly housed inside the base plate 20. The resistance P1 for setting the impact force is arranged in the support arm 21 and can be adjusted by means of a rotary knob 34. The other fittings required to operate the impact device, such as the main switch H, the changeover switch U, the glow lamp GL and the resistor P2, which is adjustable by means of the rotary knob 35, are arranged on the desk-shaped front of the base plate 20.