Verfahren und Vorrichtung zum Nieten von kleinen Nietschäften Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vernieten von kleinen Niet schäften mittels rotierender Nietstempel.
Die gegenwärtig bekannten Nietmaschinen arbei ten entweder in der Weise, dass eine entsprechend profilierte rotierende Bördelrolle den Nietschaft durch Drücken zu einem Nietkopf formt oder der Nietkopf durch die Schlagwirkung von rotierenden Nietstem peln gebildet wird.
Sollen kleine Nietköpfe geformt werden, deren Durchmesser etwa 2 mm oder weniger beträgt, wie es in der feinmechanischen Industrie, beispielsweise bei der Fertigung von Objektivverschlüssen photo graphischer Apparate, häufig ist, so scheiden die Bördelrollen als formendes Werkzeug aus, da sich Bördelrollen so kleiner Abmessungen nicht genügend druckfest herstellen und montieren lassen.
Die zur Zeit verwendeten Klein-Nietmaschinen arbeiten darum mit schlagenden Stempeln. Man ver bindet entweder den in Rotation versetzten Nietstem pel mit einem rasch schlagenden Hammer und über trägt damit dessen Schläge auf den zu vernietenden Nietschaft, oder man erzielt die vom rotierenden Niet stempel auf die Nietstelle zu übertragenden Schläge durch Stahlrollen, die lose zwischen zwei sich schnell drehenden Scheiben so aufgehängt sind, dass sie durch die Fliehkraft nach der Peripherie der rotieren den Scheiben gerissen werden und in rascher Aufein anderfolge gegen einen abgefedert in ihre Bewegungs bahn hineinragenden Stahlbolzen hämmern, an des sen unterem Ende der Nietstempel befestigt ist.
Nie maschinen dieser Art haben - ganz abgesehen von dem nahezu unerträglichen Lärm, den sie während der Arbeit verursachen - den gemeinsamen übel stand, dass die Hubweite des Nietstempels nicht genau begrenzt ist. Beim Vernieten kleiner und kleinster Nietschäfte kommt es dadurch leicht zu Fehlbildun- gen des Nietkopfes, so dass der Niet im Werkstück seinen Halt verliert und das bearbeitete Stück Aus schuss wird.
Ebenso werden infolge des nicht abgefangenen Schlages des Nietstempels die hinter dem Nietschaft liegenden Teile des Werkstückes sehr leicht ange- staucht, so dass auch solche bearbeitete Werkstücke vielfach Ausschuss werden, beispielsweise dann, wenn die Stauchungen auf Teile des Werkstückes übergrei fen, die sich drehen müssen und nicht klemmen dür fen.
Die Erfindung beseitigt diese übelstände durch ein Verfahren, bei dem das Verformen der Niet schäfte durch knetendes Drücken eines auf und ab bewegten, rotierenden Nietstempels erfolgt, dessen Druckstärke einstellbar ist und der vor überbelastung gesichert und in seinem Hub verstellbar ist.
Zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfah rens ist eine Vorrichtung vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Kniehebelsystem mit einem Nietstempel bzw. einem mehrere Nietstempel tragenden Stempelhalter verbunden und an einem schwenkbaren, durch Einstellmittel in seinem Schwenk weg einstellbaren Hebelarm bzw. Segmenthebel auf gehängt ist, und dass ein verstellbares Kurbelgetriebe das Kniehebelsystem antreibt und die Hubhöhe des oder der Nietstempel bestimmt.
Fig. 1 zeigt in schematischer Vereinfachung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vor richtung.
Es stellen dar: 1 den Ständer der Nietmaschine, 2 den Nietstempel, der beliebig auswechselbar an der rotierenden Achse 3 befestigt ist, 4 den in einen Niet kopf umzuformenden Nietschaft eines zu vernieten den Werkstückes 5.
Die den Nietstempel 2 bewegende Achse 3 wird einerseits von der Welle 6 des Elektromotors 7 mit . Hilfe der Zahnräder 8a,<I>8b</I> und 8c in Rotation ver setzt. Anderseits wird sie in regelmässigem Wechsel zwangläufig hochgezogen und abwärts bewegt, da sie mit Hilfe irgendeines nicht mitrotierenden Anschluss- gliedes 9 an den Kniehebel 10a, 10b, 11 angeschlos sen ist, der mit Hilfe des in seinem Kurbelradius ver stellbaren Kurbelgetriebes 12 und 13 abwechselnd in seine Strecklage geführt oder eingeknickt wird.
Damit während des Auf- und Abwärtsgehens der rotierenden Achse 3 das Zahnrad 8c in dauerndem Eingriff mit dem Zahnrad 8b bleibt, sind seine Zahn flanken entsprechend breit profiliert.
Seinen Antrieb erhält dieses Kurbelgetriebe durch ein auf der Welle 6 des Elektromotors 7 sitzendes Kegelrad 14. Das zu vernietende Werkstück wird auf den Arbeitstisch 15 gelegt und dieser dann mit Hilfe des Gestänges 16, 17 und 18 so hoch angehoben, dass der in einen Nietkopf umzuformende Nietschaft 4 gegen die Arbeitsfläche des Nietstempels 2 stösst.
Wird jetzt der Elektromotor 7 eingeschaltet, so ist die Reichweite des rotierenden und sich wechselweise hebenden und senkenden Nietstempels nach unten hin zwangläufig begrenzt durch die Gesamtlänge, welche die beiden Gelenkarme 10a und 10b des Knie hebels in ihrer Strecklage besitzen. Der vom Knie hebel auf den Nietstempel 2 und dann von diesem auf die Nietstelle ausgeübte Druck kann demnach nie grösser werden, als er durch die Höheneinstellung des Arbeitstisches 15 und durch die Lagerstelle des Knie hebels vorausbestimmt worden ist.
Um die Einstellung des Nietdruckes noch feiner regulieren zu können, als es die grobe Einstellung des Arbeitstisches 15 mit Hilfe des Gestänges 16, 17 und 18 möglich macht, ist der Kniehebel an einem Hebel arm 19 aufgehängt, der in der Schwenkachse 20 am Ständer 1 angelenkt ist.
Das freie Ende des Hebelarmes 19 steht unter der Wirkung der Zugfeder 21, deren Zugkraft durch die Verstelleinrichtung 22 stufenlos variiert werden kann.
Diese bewegliche Lagerung macht es möglich, dass der Aufhängungspunkt des Kniehebels den Be wegungen des Kniehebels folgen kann, also, dass er tiefer rückt, wenn die Gelenkarme 10a und 10b ein knicken, und dass er höher rückt, wenn diese Gelenk arme in ihre Strecklage gehen und der Kniehebel damit seine grösste Länge erreicht. Es kann darum immer nur der jeweils eingestellte Druck auf den Nietschaft wirken.
Je nachdem man nun den Betrag, um den sich der Hebel 19 um seine Achse 20 nach oben oder unten hin schwenken kann, vergrössert oder verklei nert, begrenzt man auch den Betrag, um den sich der Aufhängungspunkt des Kniehebels nach oben oder unten hin bewegen kann.
Stellt man die Zugkraft der Feder 21 mit Hilfe der Verstelleinrichtung 22 auf eine solche Stärke ein, dass der Hebelarm 19 und damit auch der Aufhängungspunkt des Kniehebels nicht nach oben hin ausweicht, wenn die zuvor ein geknickten Gelenkarme 10a und 10b des Kniehebels sich aufzurichten beginnen, so kann sich der Knie hebel nur dann strecken, wenn die Gelenkarme ent sprechend stark nach unten drücken und sich durch Einstemmen des Nietstempels 2 in den zu verformen den Nietschaft 4 den erforderlichen Bewegungsraum schaffen. Man hat es dadurch in der Hand, den ver formenden Druck des Nietstempels 2 in überaus fei ner Weise je nach der Form und Grösse der herzustel lenden Niete abzustufen und den jeweils zu verfor menden Werkstoffen anzupassen.
Sind etwa Niete zu formen, die bei zu grossen Drücken leicht im Werk stück ihren Halt verlieren und dadurch das bearbei tete Werkstück Ausschuss werden lassen, so stellt man die Zugkraft der Feder 21 so ein, dass der Hebel arm 19 zunächst nach oben hin ausweichen kann, wenn der Nietstempel 2 beim Beginn des Nietens auf besonders grosse Widerstände stösst. Unnachgiebig nach oben wird man aber den Hebelarm 19 bei spielsweise dann einstellen, wenn Hohlniete oder an gesenkte Niete verarbeitet werden sollen, die in ganz kurzer Zeit vernietet werden können. Die Feder 21 wird hierbei nur dann nachgeben, wenn eine uner wünschte L7berlastung eintritt.
Um zu verhindern, dass bei sehr stark eingestell tem Federzug der Hebelarm 19 zu weit nach unten gezogen wird, ist im Hebelarm 19 eine Anschlag schraube 23 vorgesehen, die gegen den festen An schlag 24 stösst und die Schwenkbarkeit des Hebel armes in beliebig verstellbarem Masse begrenzt.
Die beliebig höher oder tiefer einstellbare Lage rung des Kniehebels ermöglicht neben der Regelung des Arbeitsdruckes auch in einfacher Weise eine be liebige Änderung der Höheneinstellung des Nietstem pels. Man kann das Kurbelgetriebe 12 und 13, das die Gelenkarme 10a und 10b des Kniehebels bewegt, so einstellen, dass es den Kniehebel nach erfolgtem Herausgehen aus seiner Strecklage mehr oder weniger knickt und damit den Nietstempel mehr oder weniger hebt.
Die in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung könnte natürlich in mannigfacher Weise abgeändert werden, um sie besonderen Betriebsver hältnissen und Arbeitsweisen anzupassen. Beispiels weise kann das Anschlussglied 9 getrennt von der Achse 3 so ausgebildet werden, dass das Antriebsrad 8c nicht mit auf und ab bewegt wird und eine Schnur rolle oder ein Schneckenrad ist. Weiterhin könnte etwa die Kurbelscheibe 13, die mit Hilfe der Zug stange 12 das Kniegelenk 11 bewegt, zugleich als Schwungscheibe ausgebildet werden, um die Un- gleichförmigkeiten der Bewegung auszugleichen, die während des Nietens durch den Druck des Nietstem pels entstehen.
Mannigfach abänderbar ist auch die Art, in der die Nietvorrichtung in Gang gesetzt werden kann. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dient der Fusshebel 16, der mit Hilfe des Gestänges 17 und 18 den Arbeitstisch 15 in seine Arbeitsstellung rückt, gleichzeitig dazu, den Antriebsmotor 7 einzuschalten und auszuschalten. Wie die Fig. 2 und 3 als weitere Ausführungsbeispiele zeigen, könnte der Nietvorgang aber erforderlichenfalls ebenso gut auch durch einen Handhebel oder durch eine elektrisch-mechanische Einrichtung gesteuert werden.
Fig. 2 zeigt in schematischer Vereinfachung eine Steuerung von Hand. Der das Kniehebelsystem 10b, 11, 10a haltende Hebelarm 19 ist zweiarmig ausge bildet und um die Achse 20 schwenkbar gelagert. Sein freies Ende ist mit einem Handgriff 25 versehen, sein anderes Ende steht unter der Wirkung der Zug feder 21, die das Kniehebelsystem dauernd in höch ster Stellung hält.
Der Nietstempel 2 berührt den zu verformenden Nietschaft also auch dann noch nicht, wenn das zu bearbeitende Werkstück bereits in Arbeitsstellung ge bracht worden ist. Erst wenn der Handhebel 25 nach unten gedrückt wird, beginnt das Verformen des Niet schaftes, und die Vorrichtung kommt selbsttätig wie der ausser Eingriff, wenn der Handhebel losgelassen wird.
Damit der das Kniehebelsystem tragende Teil des Hebelarmes 19 nicht beliebig hochschnellen kann, wenn der Handgriff 25 losgelassen wird, ist auf der andern Seite des Hebelarmes, die durch die Feder 21 niedergezogen wird, eine Verstellvorrichtung 22 vor gesehen, mit der die obere Lage des Aufhängungs punktes des Kniehebelsystems am Hebelarm 19 und dadurch die Höhenlage des Nietstempels 2 verändert werden kann. Auf der Gegenseite des Hebelarmes begrenzt eine beliebig einstellbare Anschlagschraube 23, die gegen den festen Anschlag 24 stösst, das Her unterziehen des Handgriffes 25.
Das Aus- und Einschalten des Motors, der mittels des Kurbelgetriebes 12 und 13 das Kniehebelsystem bewegt, kann unabhängig von der Bewegung des Hebelarmes erfolgen, etwa durch die Bewegung des Fusshebels, mit dem der nicht mitgezeichnete Arbeits tisch im Sinne der Fig. 1 in seine Arbeitsstellung ge rückt wird; es kann aber auch mit Hilfe des Hand griffes 25 selbst geschehen.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, die diesen Arbeits vorgang durch eine elektrisch-mechanische Einrich tung steuert. Bei dieser ist der Hebel 19 der Fig. 1 durch einen Segmenthebel 26 ersetzt, in dessen Zahn segment 26a eine Schnecke 27 eingreift. Angetrieben wird diese Schnecke 27 durch einen rechtsum und linksum laufenden, kleinen Hilfsmotor 30. Beim Ein schalten des nicht mitgezeichneten Hauptmotors, der mittels des Kurbelgetriebes 13 das Kniegelenk 11 be wegt, wird der Ausschalter 28 überbrückt, und der Segmenthebel 26 bewegt sich nach unten.
Berührt er den einstellbaren Umschalter 29, so läuft der Hilfsmotor 30 entgegengesetzt um und schwenkt den Segmenthebel 26 wieder nach oben. Sobald dieser gegen den Ausschalter 28 stösst, wird der Motor 30 stillgesetzt.
Um eine Überlastung beim Nieten zu verhindern, kann die Schnecke 27 axial nach oben verschiebbar angeordnet werden, wobei eine über der Schnecke angeordnete, einstellbare Druckfeder gespannt wird und die Schnecke in ihre ursprüngliche Lage zurück- führt, sobald der Überdruck durch Nachgeben des Fusshebelgestänges 16, 17, 18 beseitigt worden ist. Gegebenenfalls könnte auch der Motor 30 so schwach gewählt werden, dass er bei entstehendem überdruck stehenbleibt und erst dann wieder zu arbeiten be ginnt, wenn der entstandene Überdruck in gleicher Weise durch Nachgeben des Fusshebelgestänges 16, 17, 18 ausgeglichen worden ist.
Bei Bewegung des rotierenden Nietstempels durch einen Kniehebel ist es möglich, nicht bloss mit einem, sondern gleichzeitig mit mehreren Nietstempeln zu arbeiten.
Diese vom Kniehebel gleichzeitig miteinander an getriebenen rotierenden Nietstempel können dabei verschieden grossen Durchmesser haben und können überdies auch so eingestellt werden, dass ihre Arbeits flächen in verschiedenen Ebenen liegen.
Von den jetzt bekannten Nietmaschinen eignet sich keine zum Arbeiten mit mehreren Nietstempeln, die in einem Stempelhalter vereinigt sind.
Fig. 4 zeigt als Ausführungsbeispiel einen in die sem Sinne gestalteten Stempelhalter, der mit zwei Nietstempeln ausgerüstet ist, im teilweisen Schnitt. Es bezeichnen: 10a, 10b, 11 das von der Stange 12 angetriebene Kniehebelsystem, dessen Wirkungsweise bereits in der Beschreibung der Fig. 1 erläutert worden ist, 8b und 8c die ineinanderkämmenden Zahnräder, die die Drehbewegungen des nicht mitgezeichneten Antriebsmotors im Sinne der Fig. 1 auf die Nietstem pel überträgen, 31 eine Buchse,
die einerseits vom Zahnrad 8c in Rotation versetzt wird und anderseits mit Hilfe des sich nicht mitdrehenden Anschlussgliedes 9 durch die Bewegungen des Kniehebelgelenkes 11 wechsel weise angehoben und gesenkt wird, 32a eine rotierende Spindel, die als Lager für den Nietstempel 2a dient und ihn bewegt, 33a eine Zahnscheibe, die starr auf dieser Spin del sitzt, 34 ein auf der Buchse 31 sitzendes Zahnrad, das die Drehung dieser Buchse über die Zahnscheibe 33a auf die Spindel 32a überträgt, 35 eine Schutzkappe, die das Ganze umgreift und mit ihm aufwärts und abwärts geht, ohne sich dabei zu drehen, 36 einen gehärteten Stahlring,
der den Druck der beiden Nietstempel abfängt und gleichzeitig das Lager für die Spindel 32a sowie für die auf der andern Seite sitzende, nicht mitgezeichnete andere Spindel bildet, 37a den mit einem Gewinde versehenen untern Teil der Spindel 32a;
sein Gewinde dient zur genauen Höheneinstellung des Nietstempels 2a und macht es möglich, ihn so einzustellen, dass er und der Nietstem pel 2b gleichzeitig in verschiedener Höhe arbeiten können, 38a und 38b zwei Gegenmuttern, die die beiden Spindeln unverrückbar in ihrer jeweiligen Einstellage festhalten, 39 und 40 eine Mutter und Gegenmutter, die auf dem Anschlussgliede 9 sitzen und die Buchse 31 mit samt dem Stempelhalter so halten, dass sich die Buchse 31 ohne axiales Spiel drehen kann.
Liegen die herzustellenden Nietverbindungen in verschiedenen Ebenen und wird zum gleichzeitigen Ausführen dieser Vernietungen ein Stempelhalter ver wendet, der mehrere Nietstempel trägt, so würde es umständlich und zeitraubend sein, wenn man die Höheneinstellung der verschiedenen Nietstempel durch probeweises Höher- oder Tieferrücken dersel ben und durch Nachmessen der jeweils ausgeführten Veränderungen vornehmen wollte. Vorzugsweise ver einfacht und beschleunigt man das Einstellen der Arbeitshöhe der Nietstempel durch eine Lehre, deren Auflageflächen der Sitzhöhe der zu formenden Niet köpfe entsprechen.
Fig. 5 veranschaulicht als Ausführungsbeispiel das Einstellen von vier Nietstempeln<I>2a, 2b,</I> 2c und<I>2d</I> auf einer derart gestalteten Lehre 41, die vier in ver schiedenen Ebenen liegende Auflageflächen besitzt.