DE10005060B4

DE10005060B4 - Vorrichtung zum Regeln der Zugkraft eines Nietsetzwerkzeuges

Info

Publication number: DE10005060B4
Application number: DE2000105060
Authority: DE
Inventors: Martin Kovář
Original assignee: Ms Naradi S R O; Ms Naradi Sro
Current assignee: Ms Naradi S R O; Ms Naradi Sro
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2020-02-05
Also published as: FR2789336A1; DE10005060A1; CZ8410U1; GB2348620A; GB0002838D0; GB2348620B; GB0002351D0; FR2789336B1

Abstract

Setzwerkzeug für Blind-Nietmuttern, bei dem die Zugkraft durch den Zug eines Hydraulikkolbens erzeugt wird, den der Hub eines doppelt wirkenden Druckluftkolbens (8) steuert, wobei der Raum unter dem Druckluftkolben (8) über ein Schaltventil (7) schließbar mit einer Druckluftquelle verbunden ist, wobei
das Schaltventil (7) einen hohlen Körper (10) aufweist, in dem ein Verschlusselement (11) von einer Offenstellung, in der Luft in den Raum (9) unter dem Druckluftkolben (8) einströmen kann, in eine Schließstellung bewegbar ist,
das Schließelement zwei Dichtungen (19, 20) unterschiedlicher Größe aufweist, von denen eine (20) sich an dem an den Raum (9) unter der Druckluftkolben (8) angrenzenden Ende des Verschlusselements und die andere (19) sich am anderen Ende desselben befinden, und wobei
das Verschlusselement (11) von einem Druckelement (13) zur Offenstellung hin gedrückt wird, das dem Luftdruck im Raum (9) unter dem Druckluftkolben (8) entgegenwirkt, der das Verschlusselement zur Schließstellung drückt,
dadurch...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Zugkraft eines pneumatisch-hydraulischen Setzwerkzeugs für Niete der als Blind-Einnietmuttern bezeichneten Art.
Zum Setzen von Blind-Einnietmuttern und -schrauben muss derzeit der Hub des Hydraulikkolbens des Werkzeugs eingestellt werden, damit beim Beaufschlagen des Niets mit einer zu hohen Kraft dessen Gewinde nicht verformt wird oder ausreißt. Diese Einstellung ändert sich mit der Nietgröße und erfolgt durch Verschieben der unteren äußeren Position des Pneumatik-Kolbens des Werkzeuges. In der Praxis bedeutet dies, dass der Hub des Hydraulikkolbens immer auf eine bestimmte Größe des Niets – bspw. seine Länge – sowie auf die Dicke der zu verbindenden Werkstücke einzustellen ist. Dafür Nieten sowie für das Fügen von Werkstücken bestimmte Produktionstoleranzen existieren, können minderwertige Verbindungen entstehen, ohne dass der Werkzeugbenutzer dies bemerkt. Es kann geschehen, dass der Niet zerstört wird, so dass ein weiterer Bearbeitungsgang erforderlich wird, um ihn zu entfernen. Probleme treten auch auf, wo der Werkzeugbenutzer unterschiedlich dicke Werkstücke in aufeinanderfolgenden Fügeschritten vernietet. In diesem Fall muss das Nietwerkzeug ausge tauscht oder die Auswahl unter den eingesetzten Nietgrößen erweitert werden. Es erhöht sich also die Gefahr minderwertiger Verbindungen und die Kosten steigen und die Produktivität sinkt. Die Einstellung des Nietwerkzeuges muss fortwährend überprüft werden. Ein weiterer Nachteil liegt in dem Umstand, dass zum Setzen einer bestimmten Nietart der gesamte Raum unter dem Pneumatik-Kolben immer mit Druckluft gefüllt werden muss, was unwirtschaftlich ist.

DE 34 00 942 A1 veröffentlicht ein Setzwerkzeug für Blind-Nietmuttern, bei dem die Zugkraft durch den Zug eines Hydraulikkolbens erzeugt wird, den der Hub eines doppelt wirkenden Druckluftkolbens steuert, wobei der Raum unter dem Druckluftkolben über ein Schaltventil schließbar mit einer Druckluftquelle verbunden ist, wobei das Schaltventil einen hohlen Körper aufweist, in dem ein Verschlusselement von einer Offenstellung, in der Luft in den Raum unter dem Druckluftkolben einströmen kann, in eine Schließstellung bewegbar ist; das Schließelement zwei Dichtungen unterschiedlicher Größe aufweist, von denen eine sich an dem an den Raum unter der Druckluftkolben angrenzenden Ende des Verschlusselements und die andere sich am anderen Ende desselben befinden, und wobei das Verschlusselement von einem Druckelement zur Offenstellung hin gedrückt wird, das dem Luftdruck im Raum unter dem Druckluftkolben entgegenwirkt, der das Verschlusselement zur Schließstellung drückt.

Diese Ausgestaltung begrenzt den Luftdruck und verhindert somit eine Zerstörung des Nietes durch eine übermäßige Kraft, allerdings kann das Ventil bei niedrigem Druck, d.h. bei kleinen Nieten, nicht ordnungsgemäß schließen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein pneumatisch hydraulisches Nietwerkzeug zu schaffen, das zuverlässig auch bei kleinen Nieten arbeitet. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Diese Nachteile lassen sich größtenteils beseitigen durch die neuartige Anordnung der Vorrichtung zum Regeln der Zugkraft des erfindungsgemäßen pneumatisch-hydxaulischen Niet-Setzwerkzeugs für Gewindenieten (Blind-Einnietmuttern). Bei dem erfindungsgemäßen Setzwerkzeug ist die Druckluftquelle an eine Kammer im Ventilkörper zwischen den beiden Dichtungen angeschlossen, so dass die auf dem Verschlusselement lastende Kraft, die infolge der Druckluft aus der Druckluftquelle auf eine Dichtung wirkt, derjenigen Kraft auf dem Verschlusselement entgegen wirkt, die die Druckluft auf der anderen Dichtung erzeugt, wobei die an den Raum unter dem Druckluftkolben angrenzende Dichtung die kleinere ist, so dass die Druckluft aus der Druckluftquelle eine Netto-Kraft ausübt, die das Verschlusselement zur Schließstellung drückt und so einen vollständigen Abschluss bewirkt.

Ein Vorteil ist, dass der Pneumatik- oder Druckluftkolben aus der unteren Außenstellung in diejenige Stellung läuft, in der das Schaltventil schließt. Für das Setzen eines Niets wird also nur eine hierfür wirksame Menge Druckluft benutzt; es ist nicht erforderlich, den gesamten Raum unter dem Druckluftkolben mit Luft zu füllen. Das Ergebnis ist eine erhöhte Arbeitsproduktivität mit entsprechender Verkleinerung des bereitzuhaltenden Nietensortiments. Ein wichtiger Vorteil ist das verringerte Risiko minderwertiger Nietverbindungen, wo in aufeinanderfolgenden Fügeschritten Werkstücke unterschiedlicher Dichte vernietet werden.

Bei niedrigem Druck im Raum unter dem Druckluftkolben ist der Druck, der auf dem oberen Verschlusselement des Schließelements des Schaltventils lastet, im allgemeinen niedrig und liegt in der Größenordnung von einigen Newton. Sobald der Luftdruck etwa 0,7 MPa erreicht, öffnet das Schaltventil, aber Leckage kann bis zu einem Druck von etwa 0,2–0,4 MPa auftreten, so dass bei bekannten Setzwerkzeugen die Funktion nicht völlig zuverlässig ist. Diese Nachteile werden von der erfindungsgemäßen Lösung beseitigt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schaltventil ein Gehäuse auf, in dessen Hohlraum ein Schließelement gleitend verschiebbar angeordnet ist, dessen Hub in der Axialrichtung von Anschlägen im Gehäusehohlraum begrenzt wird. Das Schließelement hat einen Unterteil, das dicht abgeschlossen im Gehäusehohlraum geführt ist und beim Schließen des Schaltventils den unteren Anschlag erreicht, sowie einen Oberteil, der auf einen Durchmesser, der kleiner als der des Unterteils des Schließelements und auch kleiner als der in den Gehäusehohlraum vorstehende obere Anschlag ist, abgesetzt ist und in seinem Endbereich mit einem radial vorstehenden Dichtelement versehen ist, das axial in seiner Sollage festgelegt ist. Dieser Oberteil ist axial so angeordnet, dass in der Schließstellung des Schaltventils das Dichtelement am den Sitz bildenden oberen Anschlag anliegt, und dass in der Offenstellung des Schaltventils – zum Raum unter dem Druckluftkolben hin – die untere Arbeitsfläche des oberen Anschlags an der Vorderseite des unteren breiteren Teils des Schließelements anliegt. Die abgedichtete Fläche des Schließelements am oberen Anschlag ist kleiner als die abgedichtete Fläche seines Unterteils. Das Schließelement enthält eine offene äußere Ausnehmung, die über einen Teil seine Länge über sowohl seinen dünneren als auch seinen dickeren Teil verläuft. Diese äußere Ausnehmung bildet mit der Wand des Gehäusehohlraums und mit den angrenzenden Wandflächen des oberen Anschlags eine Kammer, die – abhängig von der Stellung des Schaltventils und der der abgedichtet eingesetzten Ventilstange des Setzwerkzeugs – mit dem Druckluftzulauf, mit dem Raum unter dem Druckluftkolben oder mit der äußeren Umgebung verbunden ist.

Der Vorteil diese Anordnung ist, dass das Schaltventil auch bei den niedrigen Drücken – bspw. 0,01 MPa – zuverlässig öffnet, wie sie beim Setzen von Nieten kleinen Durchmessers – bspw. M3 – auftreten. Gleichzeitig wird der Spielraum für den Druck im Raum unter dem Druckluftkolben erweitert, innerhalb dessen das Schaltventil zuverlässig arbeitet. Dies bedeutet, dass man nun mit einem einzigen Setzwerkzeug Nieten eines breiten Durchmesserbereichs – bspw. von M3 bis M12 – setzen kann.

Der Körper des Schaltventils ist vorzugsweise zylindrisch in Gestalt eines Kelches mit einer zweifach abgesetzten Schulter ausgeführt, die durch den Hohlraum verläuft, wobei die Vorderfläche der ersten Schulter den ersten Anschlag bildet und in die zweite obere Schulter ein Dichtring mit L-Querschnitt eingesetzt ist, dessen in das Gehäuse vorstehender Schenkel den oberen Anschlag bildet. Seine obere Kante ist als Sitz für das Dichtelement des Schließelements ausgebildet, wobei das Dichtelement aus dem ersten O-Ring besteht, der teilweise in eine Umfangsnut im Schließelement eingesetzt ist. Mit dem Druckluftzulauf verbundene Querkanäle verlaufen durch die Körperwandung; mindestens einer von ihnen führt in die Kam mer und liegt auf eine solchen Höhe, dass er über den gesamten Hub des Schließelements immer über dem zweiten dichtenden O-Ring liegt, so dass man bei dichtem Abschluss eine Führung des unteren dickeren Teil des Schließelements erhält. Die dichte Verschlussfläche des Schließelements am oberen Anschlag entspricht der Fläche, die von dem Durchmesser gegeben ist, den der Abstand zwischen den Kontaktpunkten des ersten O-Rings im Sitz des oberen Anschlags definiert; die dichte Verschlussfläche des Unterteils des Schließelements entspricht der Fläche, die mit dem Durchmesser gegeben ist, den der Abstand zwischen den Kontaktpunkten des zweiten O-Rings im Körper-Unterteil definiert. Diese konkrete Modifikation ist von einem technischen Gesichtsptunkt her vorteilhaft.

Kanäle sind mit einem Verteilerraum verbunden, der gleichzeitig in den Raum unter dem Druckluftkolben am Zulauf von der Druckluftquelle her und zur Umgebung führt, wobei dieser Verteilerraum entlang der Ventilstange ausgebildet ist; individuelle Verbindungen werden während der Bewegung der Ventilstange mit übereinander auf ihr angeordneten O-Dichtringen hergestellt, die sich an ihre Sitzflächen anlegen. Durch eine einfache Abänderung der vorhandenen herkömmlichen Anordnung der dicht eingesetzten Ventilstange eines Setzwerkzeugs läßt sich dessen Arbeitsverhalten erheblich verbessern.

Das Dichtelement besteht vorzugsweise aus einer Feder, deren eines Ende in eine axiale Ausnehmung im Schließelement eingesetzt ist und deren Vorspannung mit einer Mutter bestimmt wird, die in den Hohlraum im Körper des Ventils geschraubt ist. Ein radialer Verteilerkanal ist im Körper entlang seines Außenumfangs im Übergang zwischen dem Verteilerraum und den Kanälen angeordnet und erlaubt einen schnellen und gleichmäßigen Durchgang von Druckluft zum Schaltventil.

Zur Erläuterung zeigen die beigefügten Zeichnungen ein Beispiel für eine der Ausführungsformen der Erfindung, die im folgenden Text ausführlicher beschrieben ist.

1a ist eine Schnittdarstellung, die die Anordnung des pneumatisch-hydraulischen Setzwerkzeugs für Blind-Einnietmuttern zeigt;

1b zeigt den Unterteil, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet ist;

2&3 zeigen Schnitte durch das Schaltventil, wobei es sich in 2 in der geschlossenen und in der 3 in der offenen Arbeitsstellung befindet; und

4 ist eine vergrößerte Darstellung des Schaltventils und des Verteilerraums der abgedichteten Ventilstange des Setzwerkzeugs.

BEISPIELE BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Durch eine (nicht gezeigte) Leitung wird Druckluft dem Unterteil 2 des pneumatisch-hydraulischen Setzwerkzeugs 1 für Blind-Einnietmuttern zugeführt. Durch das Kanalsystem im Unterteil 2 wird sie zum Raum 3 unter dem unteren O-Dichtring 26 der dicht eingesetzten Ventilstange 4 geführt. Der Raum 3 ist von unten mit einer Mutter 5 verschlossen. Durch das Betätigen eines Abzugs 6 wird die Ventilstange 4 nach unten verschoben. Ihr unterer O-Ring 26 beginnt zu öffnen, der mittlere und der obere O-Ring 27, 28 beginnnen zu schließen und Druckluft kann über diese sperrbare Verbin dung aus dem Raum 3 über das Schaltventil 7 zum Raum 9 unter dem doppeltwirkenden Druckluftkolben 8 strömen. Dieser Druckluftkolben 8 steuert mit seinem Hub den Zug des über ihm angeordneten Hydraulikkolbens, der den Zug des Setzwerkzeugs 1 ausübt.

Die Anordnung des Schaltventils 7 ist wie folgt. Das Schaltventil 7 hat einen zylindrischen Körper 10 in Kelchform, in dessen abgesetzter Durchgangsbohrung sich ein unter Druck verschiebbares Schließelement 11 (dicht abgeschlossener Kolben) befindet. Das Druckelement besteht aus einer Feder 13, die mit einem Ende in eine axiale Ausnehmung im Öffnungselement 11 eingesetzt ist und deren Vorspannung mit einer Mutter (14) eingestellt wird, die in den Innenraum des Körpers 10 des Ventils 7 eingeschraubt ist. Der Hub des Schließelements 11 in Axialrichtung wird von einem oberen und einem unteren Anschlag begrenzt, die beide im Innenraum des Ventilkörpers 10 angeordnet sind. Die Feder 13 drückt das Schließelement 11 kontinuierlich zu seinem oberen Anschlag hin.

Das Schließelement 11 hat einen Unterteil, der (mit einem zweiten O-Ring 19) dicht abgeschlossen im Innenraum des Körpers 10 geführt ist und den unteren Anschlag beim Schließen des Schaltventils 7 erreicht, sowie einen Oberteil, der auf einen Durchmesser abgesetzt ist, der kleiner als der des Unterteils des Schließelements 11 und auch kleiner als der des oberen Anschlags ist, der in den Innenraum des Körpers 10 hinein vorsteht, und der in seinem Endbereich mit einem radial vorstehenden Dichtelement versehen ist, das axial in der Solllage festgelegt ist.

Die Durchgangsbohrung im Körper 10 ist zweifach abgesetzt. Die Vorderfläche des ersten Absatzes 22 bildet den unteren Anschlag. In der zweiten obe ren Schulter ist ein im Querschnitt L-förmiger Ring 12 dicht abgeschlossen eingesetzt, dessen in den Innenraum des Körpers 10 vorstehender Schenkel den oberen Anschlag bildet. Die obere Kante dieses oberen Anschlags ist als Sitz 21 des Dichtelements des Schließelements 11 angeordnet, d.h. des ersten O-Rings 20, der teilweise in die Umfangsnut im Schließelement 11 eingesetzt ist.

Der Oberteil des Schließelements 11 ist axial so angeordnet, dass in der Schließstellung des Schaltventils 7 der erste O-Ring 20 am oberen Anschlag anliegt, der den Sitz 21 bildet, und in der Offenstellung des Schaltventils 7 in Richtung zum Raum 9 unter dem Druckluftkolben 8 hin liegt die Unterseite des oberen Anschlags (L-förmiger abgedichteter Ring 12) an der Vorderseite des unteren größeren Teils des Schließelements 11 an.

Das Schließelement 11 enthält über einen Teil seiner Länge eine nach außen offene Ausnehmung, die über sowohl seine dünneren und dickeren Teile verläuft. Dieses Ausnehmung bildet zusammen mit der Wand des Innenraums im Körper 10 und mit den angrenzenden Flächen des oberen Anschlags eine Kammer 23, die – abhängig von der Stellung des Schaltventils 7 und der abgedichteten Ventilstange 4 – mit dem Druckluftzulauf, mit dem Raum 9 unter dem Druckluftkolben 8 oder mit der externen Umgebung verbunden ist. Diese äußere Ausnehmung erleichtert die Luftströmung über die Kammer 23, und zwar unabhängig von ihrer speziellen Ausgestaltung.

In der Offenstellung des Schaltventils 7, die aus der Vorspannung der Feder 13 resultiert, und in der Anfangsstellung der abgedichteten Ventilstange 4 bei nicht aktiviertem Abzug 6 des Setzwerkzeugs, ist die Kammer 23 mit dem Raum 9 unter dem Druckluftkolben 8 und weiter über die Querkanäle 17, den radialen Verteilerkanal 24 und den Verteilerraum entlang der Ventilstange 4 mit dem Abluftkanal und der Umgebung verbunden. Gleichzeitig ist der Raum 9 unter dem Druckluftkolben 8 über den Verteilerraum mit dem Abluftkanal und der Umgebung verbunden.

Die oben erwähnten Querkanäle 17, die durch die Wand des Körpers 10 verlaufen, mit dem Druckluftzulauf verbunden sind und in die Kammer 23 führen, liegen auf einer solchen Höhe im Körper 10, dass sie während des vollen Hubes des Schließelements 11 stets über dem zweiten O-Dichtring 19 liegen, so dass eine abgedichtete Führung des unteren dickeren Teils des Schließelements 11 erreicht wird.

Wie erwähnt, sind die Querkanäle 17 mit dem Verteilerraum verbunden, der gleichzeitig in den Raum 9 unter dem Druckluftkolben 8 am Zulauf von der Druckluftquelle her sowie zur externen Umgebung führt, wobei der Verteilerraum um die Ventilstange 4 herum angeordnet ist; und während deren Bewegung werden individuelle Verbindungen mittels der übereinander auf sie aufgesetzten O-Ringe 26, 27, 28, die sich an die ihnen zugeordneten Sitzflächen anlegen, hergestellt. Der Zulaufraum der Querkanäle ist mit äußeren O-Dichtringen 18 dicht abgeschlossen, so dass die Druckluft nicht entweichen kann. Der Körper 10 des Ventils 7 ist auf der Außenfläche zwischen den äußeren O-Dichtringen 18 am Übergang zwischen dem Verteilerraum an der Ventilstange 4 und den Querkanälen 17 mit einem radialen Verteilerkanal 24 versehen, an den ein System querverlaufender Verbindungskanäle 17 angeschlossen ist. Sämtliche oben erwähnten Dichtringe sind in Nuten eingesetzt.

Der Körper 10 des Schaltventils 7 weist außen einen Absatz 16 auf, der ihn in seiner Solllage gegen eine Verschiebung aus dem Unterteil 2 des Setzwerkzeugs 1 durch die Druckluft im Raum 9 unter dem Druckluftkolben 8 über dem Schaltventil 7 festlegt.

Wird nun der Abzug 6 des Setzwerkzeugs 1 betätigt (der untere O-Dichtring 26 der Ventilstange 4 beendet die Abdichtung und der mittlere und der obere O-Ring 27, 28 beginnen, dicht zu schließen), strömt Druckluft im Verteilerraum entlang der Ventilstange 4 zum radialen Verteilerkanal 24 und in den Querkanälen 17 zur Kammer 23 zwischen dem ersten und dem zweiten O-Dichtring 19, 20 des Schließelements 11 (vergl. 2). In dieser oberen offenen Arbeitsstellung des Schließelements 11 ist die Kammer 23 mit dem Raum 9 unter dem Druckluftkolben 8 verbunden. Das bedeutet, dass Druckluft unter den Druckluftkolben 8 strömt. Während Druckluft in einem System von Kanälen geringen Querschnitts an einen Raum 9 übertragen wird, der im Vergleich eine verhältnismäßig große Kapazität hat, füllt sich dieser Raum 9 zunächst; dann steigt der Druck und der doppeltwirkende Druckluftkolben 8 bewegt sich in Aufwärtsrichtung. Der Zug des über ihm angeordneten Hydraulikkolbens nimmt im Oberteil des Setzwerkzeugs 1 allmählich zu und der Niet beginnt sich zu verformen. Der Luftdruck unter dem Druckluftkolben 8 setzt der Bewegung des Hydraulikkolbens einen Widerstand entgegen; m.a.W.: er leistet die zum Nieten erforderliche Verformungsarbeit. Sobald der gesamte Niet verformt ist, steigt der Widerstand gegen die Bewegung des Hydraulikkolbens und damit der Luftdruck im Raum 9 unter dem Druckluftkolben 8. Ist ein Luftdruck entsprechend der Einstellkraft der Druckfeder 13 erreicht, schaltet das Ventil 7 um.

Die primäre Kraft, die das Ventil 7 öffnet, hängt von der Größe der abgedichteten Fläche des Schließelements 11 am oberen Anschlag ab, die der Fläche entspricht, die vom Durchmesser D₂ bestimmt wird, den der Abstand zwischen den Kontaktpunkten des ersten O-Rings 20 im Sitz 21 des oberen Anschlags definiert. Sie wird mit der Druckfeder 13 eingestellt. Sobald der obere erste O-Dichtring 20 einen mindestens teilweisen Abschluss herzustellen beginnt (er setzt sich auf seinen Sitz 21 hinab), steigt sofort der Luftdruck zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtring 20, 19 auf den Zulaufluftdruck zum Setzwerkzeug (etwa 0,5 bis 0,7 MPa). Infolge des Größenunterschieds zwischen den abgedichteten Flächen an den O-Ringen 20, 19 in der Kammer 23 (die abgedichtete Fläche des Unterteils des Schließelements 11 am zweiten O-Ring 19, die der Fläche entspricht, die vom Durchmesser D₁ gegeben ist, der vom Abstand zwischen den Kontaktpunkten des zweiten O-Rings 19 im Unterteil des Körpers 10 definiert ist, ist größer als die abgedichtete Fläche des Schließelements 11 am oberen Anschlag, die der Fläche entspricht, die gegeben ist vom Durchmesser D₂, den der Abstand zwischen den Kontaktpunkten des ersten O-Rings 20 im Sitz 21 des oberen Anschlags definiert) schließt das Ventil 7 vollständig. Während niedrige Drücke im Raum 9 unter dem Druckluftkolben 8 herrschen, ist diese sekundäre Druckkraft, die sich aus der Differenz zwischen den oben genannten abgedichteten Flächen ergibt und den ersten O-Ring 20 auf den Sitz 21 drückt, mehrfach größer als die von der Feder 13 erzeugte primäre Kraft. Aus diesem Grund muss dann die Druckluft aus der Kammer 23 entfernt werden, da sonst danach das Ventil 7 nicht öffnen könnte. Dieses Entfernen der Druckluft ist durch die Verbindung der Kammer 23 mit der Umgebung über die Querkanäle 17, den radialen Verteilerkanal 24 und den Verteilerraum entlang der Ventilstange 4 gewährleistet, wenn nach dem Freigeben des Abzugs 6 des Setzwerkzeugs 1 der untere O-Ring 26 einen dichten Abschluss herzustellen beginnt und der mittlere sowie der obere O-Ring 27, 28 der Ventilstange 4 den dichten Abschluss lösen (die Druckluft aus der Kammer 23 wird durch den mittleren O-Ring 27 der Ventilstange 4 an die Umgebung geführt). Gleichzeitig wird der Raum 9 unter dem Druckluftkolben 8 ebenfalls an die Umgebung gelegt (Druckluft wird aus ihm um den oberen O-Ring 28 der Ventilstange 4 herum ausgedrückt, wobei eine aus dem Verteilerraum führende Abluftöffnung entlang der Ventilstange 4 zwischen dem mittleren und dem oberen O-Ring 27, 28 der Ventilstange 4 angeordnet ist).

Durch Justieren der Feder 13 läßt sich der Höchstwert der Zugkraft im Setzwerkzeug 1 einstellen, die auf den Niet aufgebracht wird. So kann man mit einfachsten Mitteln eine unerwünschte Verformung oder gar eine Zerstörung des Niets verhindern. Durch eine Regelung mittels der Feder 13 läßt sich die auf den Niet aufgebrachte Kraft präzise einstellen, so dass die Nietung so früh wie möglich stattfindet, während gleichzeitig die oben erwähnte unerwünschte Verformung verhindert wird. Das Schaltventil 7 öffnet zuverlässig auch bei niedrigen Drücken (bspw. 0,01 MPa), die beim Nieten mit kleinen Nieten (bspw. M3) auftreten. Gleichzeitig wird für den Druck im Raum 9 unter dem Druckluftkolben 8 der Bereich breiter, innerhalb dessen das Schaltventil 7 zuverlässig arbeitet. Mit einem einzigen Setzwerkzeug kann man so Nieten aus einem breiten Größenbereich – bspw. von M3 bis M12 – setzen.

Der Druckluftkolben 8 läuft von der unteren äußeren Stellung in eine Position, in der das Schaltventil 7 schließt. Dies bedeutet, dass nur die zum Setzen effektiv nötige Druckluftmenge benutzt wird und es nicht nötig ist, den gesamten Raum unter dem Druckluftkolben 8 zu füllen. Man erhält so er hebliche Einsparungen an Druckluft sowie einen wirtschaftlichen Betrieb des Setzwerkzeugs.

Ein Luftdruckanzeiger läßt sich in die Kanalöffnung zum Raum 9 unter dem Druckluftkolben 8 einsetzen. Die Skala läßt sich mit der Zugkraft eichen, die der Hydraulikkolben ausübt. Alternativ kann man eine ähnliche Anzeige im Hydraulikbereich des Setzwerkzeugs 1 anordnen.

GEWERBLICHER NUTZEN

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Regelung der Zugkraft von pneumatisch-hydraulischen Setzwerkzeugen für Gewindenieten.

1: Setzwerkzeug
2: Unterteil des Setzwerkzeugs 1
3: Raum unter dem unteren O-Dichtring der abgedichtet einge
: setzten Ventilstange 4
4: Ventilstange
5: Schließmutter
6: Abzug
7: Schaltventil
8: Druckluftkolben des Setzwerkzeugs 1
9: Raum unter dem Druckluftkolben 8
10: Körper bzw. Gehäuse des Schaltventils 7
11: Schließelement
12: dicht eingesetzter L-förmiger Ring (oberer Anschlag)
13: Feder
14: Mutter
16: äußerer Absatz auf dem Körper 10
17: Kanäle
18: äußere O-Dichtringe
19: zweiter O-Dichtring
20: erster O-Dichtring
21: Anlagefläche des oberen Anschlags
22: Vorderseite des zweiten Absatzes (unterer Anschlag)
23: Kammer
24: radialer Verteilerkanal
26: unterer O-Ring der Ventilstange 4
27: mittlerer O-Ring der Ventilstange 4
28: oberer O-Ring der Ventilstange 4

Claims

Setzwerkzeug für Blind-Nietmuttern, bei dem die Zugkraft durch den Zug eines Hydraulikkolbens erzeugt wird, den der Hub eines doppelt wirkenden Druckluftkolbens (8) steuert, wobei der Raum unter dem Druckluftkolben (8) über ein Schaltventil (7) schließbar mit einer Druckluftquelle verbunden ist, wobei das Schaltventil (7) einen hohlen Körper (10) aufweist, in dem ein Verschlusselement (11) von einer Offenstellung, in der Luft in den Raum (9) unter dem Druckluftkolben (8) einströmen kann, in eine Schließstellung bewegbar ist, das Schließelement zwei Dichtungen (19, 20) unterschiedlicher Größe aufweist, von denen eine (20) sich an dem an den Raum (9) unter der Druckluftkolben (8) angrenzenden Ende des Verschlusselements und die andere (19) sich am anderen Ende desselben befinden, und wobei das Verschlusselement (11) von einem Druckelement (13) zur Offenstellung hin gedrückt wird, das dem Luftdruck im Raum (9) unter dem Druckluftkolben (8) entgegenwirkt, der das Verschlusselement zur Schließstellung drückt, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftquelle an einer Kammer (23) im Ventilkörper (10) zwischen den beiden Dichtungen (19, 20) angeschlossen ist, so dass die auf dem Verschlusselement lastende Kraft, die infolge der Druckluft aus der Druckluftquelle auf eine Dichtung wirkt, derjenigen Kraft auf dem Verschlusselement entgegen wirkt, die die Druckluft auf der anderen Dichtung erzeugt, wobei die an den Raum unter dem Druckluftkolben (8) angrenzende Dichtung die kleinere ist, so dass die Druckluft aus der Druckluftquelle eine Netto-Kraft ausübt, die das Verschlusselement (11) zur Schließstellung drückt und so einen vollständigen Abschluss bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (11) gleitend verschiebbar im Innenraum des Körpers (10) angeordnet ist, dessen Hub in Axialrichtung von im Innenraum des Körpers (10) vorgesehenen Anschlägen begrenzt ist, wobei das Schließelement (11) einen im Innenraum des Körpers (10) abgedichtet geführten Unterteil, der den unteren Anschlag beim Schließendes Schaltventils (7) erreicht, sowie einen Oberteil aufweist, der auf einen Durchmesser abgesetzt ist, der kleiner als der des Unterteils des Schließelements (11) und auch kleiner als der des oberen Anschlags ist, der in den Innenraum des Körpers (10) hinein vorsteht, und der im Endbereich mit einem Dichtelement versehen ist, das radial vorsteht und axial in der Solllage festgelegt ist, wobei dieses Oberteil axial so angeordnet ist, dass in der Schließstellung des Schaltventils (7) das Dichtelement am oberen Anschlag, der die Sitzfläche bildet, anliegt und in der Offenstellung des Schaltventils (7) zum Raum (9) unter dem Druckluftkolben (8) hin die untere Arbeitsfläche des oberen Anschlags an der Vorderfläche des unteren dickeren Teils des Schließelements (11) anliegt, wobei die abgedichtete Fläche des Schließelements (11) am oberen Anschlag kleiner ist als die abgedichtete Fläche seines Unterteils, während das Schließelement (11) eine offene externe Ausnehmung aufweist, die sich über einen Teil seiner Länge sowohl über den dickeren als auch den dünneren Teil erstreckt und gemeinsam mit der Innenwandfläche des Körpers (10) und mit den angrenzenden Wandflächen des oberen Anschlags die Kammer (23) bildet, die abhängig von der Stellung des Schaltventils (7) und derjenigen der abgedichteten Ventilstange (4) des Setzwerkzeugs mit dem Druckluftzulauf, mit dem Raum (9) und dem Druckluftkolben (8) oder mit der Umgebung verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (10) des Schaltventils (7) zylindrisch ist und die Gestalt eines Kelches mit einem zweistufigen Absatz hat, der durch das Innere verläuft, wobei die Vorderfläche des ersten Absatzes (22) den unteren Anschlag bildet und im zweiten oberen Absatz ein abgedichteter L-förmiger Ring (12) sitzt, dessen in das Innere des Körpers (10) vorstehender Schenkel den oberen Anschlag bildet, dessen obere Kante als Sitz (21) für das Dichtelement des Schließelements (11) angeordnet ist, wobei das Dichtelement aus einem ersten O-Ring (20) besteht, der teilweise in die Umfangsnut des Schließelements (11) eingesetzt ist, während mit dem Druckluftzulauf verbundene Querkanäle (17) durch die Wand des Körpers (10) verlaufen und mindestens einer von ihnen in die Kammer (23) führt und auf einer solchen Höhe liegt, dass es über den gesamten Hub des Schließelements (11) über einem zweiten O-Dichtring (19) liegt, so dass der untere dickere Teil des Schließelements (11) dicht abgeschlossen und geführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abgedichtete Fläche des Schließelements (11) am oberen Anschlag derjenigen Fläche entspricht, die durch den Durchmesser D₂ gegeben ist, der vom Abstand zwischen den Kontaktpunkten des ersten O-Rings (20) im Sitz (21) des oberen Anschlags definiert ist, und dass die abgedichtete Fläche des unteren Teils des Schließelements (11) derjenigen Fläche entspricht, die vom Durchmesser D₁ gegeben ist, der durch den Abstand zwischen den Kontaktpunkten des zweiten O-Rings (19) im unteren Teil des Körpers (10) definiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (17) mit einem Verteilerraum verbunden sind, der gleichzeitig in den Raum (9) unter dem Druckluftkolben (8) in Zulauf von der Druckluftquelle her und zur äußeren Umgebung führt, wo dieser Verteilerraum entlang der Ventilstange (4) angeordnet ist, und dass einzelne Verbindungen während der Bewegung der Ventilstange (4) mittels übereinander auf ihr angeordneter O-Dichtringe hergestellt werden, die sich jeweils an ihre Sitzflächen anlegen.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement aus einer Feder (13) besteht, deren eines Ende in die axiale Ausnehmung im Schließelement (11) eingesetzt ist und deren Vorspannung mit einer Mutter (14) eingestellt wird, die in den Innenraum des Körpers (10) des Ventils (7) eingeschraubt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Verteilerkanal (24) im Körper (10) entlang dessen Außenumfangsfläche am Übergang vom Verteilerraum zu den Kanälen (17) angeordnet ist.