DE102012102309A1 - Rivet clamp for setting rivets for use with hydraulic, pneumatic or electric actuators, has connection unit, receiving port and bracket which are formed of fiber reinforced plastic composite carbon fibers - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Nietbügel zum Setzen von Nieten, mit einer Anschlusseinheit zur Verbindung des Nietbügels mit einer Nietbügelaufnahme, einem Aufnahmeanschluss zur Aufnahme eines Nietwerkzeugs und einem die Anschlusseinheit und den Aufnahmeanschluss verbindenden Bügelabschnitt. The invention relates to a rivet bracket for setting rivets, comprising a connection unit for connecting the rivet bracket to a rivet bracket, a receiving connection for receiving a riveting tool and a connecting section and the receiving connection connecting bracket section.
Nietbügel werden gemeinsam mit hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antrieben verwendet. Beim Nietvorgang wird ein Niet zwischen einem ersten am Nietbügel und einem zweiten am Antrieb angeordneten Nietwerkzeug verpresst. Rivet bars are used together with hydraulic, pneumatic or electric drives. During the riveting process, a rivet is pressed between a first riveting tool and a second riveting tool arranged on the drive.
Zur Aufnahme der beim Verpressen des Niets auftretenden Kräfte ist es erforderlich, den Nietbügel besonders stabil auszubilden. Um die Stabilitätsanforderungen zu erfüllen, ist der Nietbügel daher üblicherweise aus Metall, bevorzugt aus Stahl hergestellt, wodurch dieser jedoch den Nachteil eines hohen Gewichts aufweist. To accommodate the forces occurring during the pressing of the rivet, it is necessary to form the rivet bar particularly stable. In order to meet the stability requirements, the rivet bracket is therefore usually made of metal, preferably made of steel, but this has the disadvantage of a high weight.
Um das Gewicht zu verringern und dem Bedienungspersonal eine einfachere Handhabung des Nietbügels zu ermöglichen ist es bekannt, die Nietbügel in ihrer Querschnittsform und -geometrie anzupassen. Auch kommen besonders leichte und stabile Stähle zum Einsatz, um bei gleicher Stabilität leichtere Nietbügel bereitstellen zu können. In order to reduce the weight and to allow the operator easier handling of the rivet bar, it is known to adjust the rivets in their cross-sectional shape and geometry. In addition, particularly light and stable steels are used in order to be able to provide lighter rivets with the same stability.
Aufgrund des hohen spezifischen Gewichtes von Metall weisen bekannte Nietbügel jedoch weiterhin ein hohes Gewicht auf und sind für eine den Nietbügel handhabende Person schwer zu bedienen. Dabei kommen bei Nieten, die mit einem besonders großem Abstand von einer Außenkante am Werkstück gesetzt werden, sehr groß dimensionierte und entsprechend schwere Nietbügel zum Einsatz, die teilweise nur von mehreren Personen gehalten werden können. However, because of the high specific gravity of metal, known rivets continue to be heavy and difficult to operate for a riveting person. Here are in rivets, which are set with a particularly large distance from an outer edge of the workpiece, very large sized and correspondingly heavy rivet used, which can be partially held only by several people.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen besonders leichten und einfach zu handhabenden Nietbügel bereitzustellen.The invention is therefore based on the object to provide a particularly light and easy-to-use rivet bracket.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Nietbügel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. The invention solves the problem by a rivet bracket with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Der erfindungsgemäße Nietbügel zum Setzen von Nieten weist eine Anschlusseinheit zur Verbindung des Nietbügels mit einer Nietbügelaufnahme einer Antriebseinheit, einen Aufnahmeanschluss zur Aufnahme eines Nietwerkzeugs und einen die Anschlusseinheit und den Aufnahmeanschluss verbindenden Bügelabschnitt auf, wobei die Anschlusseinheit, der Aufnahmeanschluss und/oder der Bügelabschnitt zumindest teilweise aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet sind.The rivet bracket according to the invention for setting rivets has a connection unit for connecting the rivet bracket to a rivet bracket of a drive unit, a receiving connection for receiving a riveting tool and a bracket section connecting the connection unit and the reception connection, wherein the connection unit, the reception connection and / or the bracket section at least partially are formed from a fiber-reinforced plastic.
Aufgrund des geringen Gewichtes von faserverstärkten Kunststoffen gegenüber Metallen kann ein besonders leichter Nietbügel bereitgestellt werden. Der leichte Nietbügel ist deutlich einfacher zu handhaben und ermöglicht auch bei besonders großen Ausführungen die einfache Bedienung des Nietbügels durch eine einzelne Person. Hierdurch wird die Genauigkeit beim Setzen des Niets vergrößert und die Arbeitsbelastung für die Personen stark vermindert. Due to the low weight of fiber-reinforced plastics compared to metals, a particularly light rivet bracket can be provided. The lightweight rivet bracket is much easier to handle and allows for very large versions, the simple operation of the rivet by a single person. As a result, the accuracy of setting the rivet is increased and greatly reduces the workload for the people.
Der Einsatz von faserverstärktem Kunststoff ermöglicht außerdem den Nietbügel zumindest teilweise als Hohlkörper auszubilden, wodurch das Gewicht weiter reduziert wird.The use of fiber-reinforced plastic also allows the rivet bracket at least partially form a hollow body, whereby the weight is further reduced.
Aufgrund des großen Gewichtsunterschiedes zwischen dem faserverstärkten Kunststoff und dem üblicherweise vollständig aus einem Metall bestehenden Nietbügel bewirkt bereits die zumindest teilweise Ausbildung der Anschlusseinheit und/oder des Aufnahmeanschlusses aus faserverstärkten Kunststoff eine deutliche Gewichtsreduzierung des Nietbügels gegenüber herkömmlichen Nietbügeln, wodurch sich eine Erleichterung für die den Nietbügel bedienende Person einstellt. Due to the large difference in weight between the fiber-reinforced plastic and the usually completely made of a metal rivet already causes the at least partially forming the connection unit and / or the receiving connection made of fiber-reinforced plastic a significant weight reduction of the rivet bracket over conventional rivets, resulting in a relief for the rivet hiring person.
Vorzugsweise bestehen die Anschlusseinheit und/oder der Aufnahmeanschluss zumindest teilweise aus einem Metall, während der Bügelabschnitt aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Beispielsweise kann in der Anschlusseinheit eine Metallhülse angeordnet sein, die ein Innengewinde enthält, welches als Zapfenaufnahme für einen an einer Antriebseinheit angeordneten Zapfen ausgebildet ist, der ein entsprechendes Außengewinde aufweist. Auch kann bspw. der Aufnahmeanschluss als Metallhülse ausgebildet sein. Diese Ausbildung des Nietbügels ermöglicht es, bekannte Nietwerkzeuge an dem Nietbügel anzuschließen und den Nietbügel mit bekannten Nietbügelaufnahmen zu koppeln. Preferably, the connection unit and / or the receiving connection consist at least partially of a metal, while the ironing section is formed of a fiber-reinforced plastic. For example, a metal sleeve can be arranged in the connection unit, which contains an internal thread, which is designed as a pin receptacle for a pin arranged on a drive unit, which has a corresponding external thread. Also, for example, the receiving connection may be formed as a metal sleeve. This design of the rivet bracket makes it possible to connect known riveting tools to the rivet bracket and to couple the rivet bracket with known rivet bracket receptacles.
Die Anschlusseinheit, der Aufnahmeanschluss und der Bügelabschnitt können als separate, fest miteinander verbundene Bauteile ausgebildet sein. Auch können die Anschlusseinheit, der Aufnahmeanschluss und/oder der Bügelabschnitt einstückig ausgebildet sein. Der gesamte Nietbügel weist dabei vorzugsweise eine C-förmige Gestalt auf.The connection unit, the receiving connection and the bracket section can be designed as separate, firmly connected components. The connection unit, the receiving connection and / or the bracket section can also be formed in one piece. The entire rivet bracket preferably has a C-shaped form.
Von besonderer Bedeutung für die mechanische Festigkeit des Nietbügels ist u. a. die für den Faser-Kunststoff-Verbund verwendete Faser. Als Fasern können beispielsweise Glasfasern, Metallfasern, Aramidfasern oder auch besonders hochreißfeste Naturfasern verwendet werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der faserverstärkte Kunststoff Kohlenstofffasern auf.Of particular importance for the mechanical strength of the rivet strap is, inter alia, the fiber used for the fiber-plastic composite. As fibers, for example, glass fibers, metal fibers, aramid fibers or particularly highly tear-resistant natural fibers can be used. After a Development of the invention, the fiber-reinforced plastic on carbon fibers.
Kohlenstofffasern zeichnen sich durch ihre besonders hohe Reißfestigkeit aus. Mit Kohlenstofffasern können somit besonders stabile Nietbügel hergestellt werden, wobei aufgrund der hohen Reißfestigkeit der faserverstärkte Kunststoff nur einen geringen Faseranteil aufweisen muß. Auch können Mischgewebe aus den vorgenannten Fasern, die bspw. nur zum Teil Kohlenstofffasern enthalten verwendet werden. Kohlenstofffasern ermöglichen somit eine besonders kostengünstige Herstellung eines besonders leichten Nietbügels. Carbon fibers are characterized by their particularly high tear resistance. With carbon fibers, therefore, particularly stable rivets can be produced, wherein due to the high tear strength of the fiber-reinforced plastic must have only a small proportion of fiber. Also, blended fabrics of the aforementioned fibers, for example, which contain only partially carbon fibers can be used. Carbon fibers thus enable a particularly cost-effective production of a particularly lightweight rivet bar.
Neben der Auswahl der Faserart ist auch die Auswahl des Kunststoffs für die Stabilität des Nietbügels entscheidend. Der Kunststoff als Matrixmaterial des faserverstärkten Kunststoffs muss eine sichere Einbettung der Fasern und somit einen festen Verbund zwischen der Faser und dem Kunststoff gewährleisten. Besonders bevorzugt weist der faserverstärkte Kunststoff daher einen duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff auf. Duroplastische oder thermoplastische Kunststoffe haben sich als besonders geeignet herausgestellt, da diese Kunststoffe zum Einen einen besonders stabilen Faserverbund ermöglichen und zum Anderen auch eine dauerhafte Formbeständigkeit des Nietbügels gewährleisten.In addition to the selection of the type of fiber and the choice of the plastic for the stability of the rivet is crucial. The plastic as matrix material of the fiber-reinforced plastic must ensure a secure embedding of the fibers and thus a firm bond between the fiber and the plastic. The fiber-reinforced plastic therefore particularly preferably has a thermosetting or thermoplastic plastic. Thermosetting plastics or thermoplastics have proven to be particularly suitable, since these plastics on the one hand enable a particularly stable fiber composite and on the other hand also ensure lasting dimensional stability of the rivet strap.
Die Fasern können im faserverstärkten Kunststoff unstrukturiert vorliegen. Bspw. können die Fasern ungeordnet in den Kunststoff eingemischt sein. Um einen Nietbügel mit einer besonders hohen Stabilität gegenüber den im Betrieb auftretenden Kräften bereitzustellen, sind die Fasern jedoch im Nietbügel ausgerichtet. Das heißt, der Verlauf der in der Anschlusseinheit und/oder in dem Aufnahmeanschluss und/oder im Bügelabschnitt vorliegenden Fasern ist zuvor festgelegt und die Fasern sind entsprechend in dem faserverstärkten Kunststoff angeordnet. The fibers may be unstructured in the fiber-reinforced plastic. For example. The fibers may be mixed in the plastic disordered. In order to provide a rivet bracket with a particularly high stability compared to the forces occurring during operation, however, the fibers are aligned in the rivet bracket. That is, the course of the fibers present in the attachment unit and / or in the attachment connection and / or in the strap section is predetermined and the fibers are correspondingly arranged in the fiber-reinforced plastic.
Auch liegen die Fasern im faserverstärkten Kunststoff besonders bevorzugt in Form eines Gewebes, Geleges und/oder Faserbündels vor. Hierdurch und durch die gegebenenfalls vorliegende Richtungsorientierung ist eine weitere Verstärkung des Nietbügels gegen mechanische Belastungen im Betrieb möglich, so dass der Nietbügel bei entsprechender vorliegender Form der Fasern und/oder der entsprechenden Orientierung der Fasern besonders klein dimensioniert und/oder besonders dünnwandig ausgebildet werden kann, ohne seine mechanische Belastbarkeit herabzusenken. In addition, the fibers in the fiber-reinforced plastic are particularly preferably in the form of a woven fabric, fabric and / or fiber bundle. In this way, and by the optionally present directional orientation, a further reinforcement of the rivet bar against mechanical stresses during operation is possible, so that the rivet bracket can be made particularly small in size and / or the corresponding orientation of the fibers and / or particularly thin-walled, without lowering its mechanical strength.
Insbesondere bei Nietbügeln mit einer besonders großen Öffnungsweite oder bei Nietbügeln, die zum Setzen von Nieten mit großem Durchmesser vorgesehen sind, muss der Nietbügel besonders hohe Kräfte aufnehmen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Fasern im faserverstärkten Kunststoff daher eine Dicke von 0,01 µm bis 0,1 µm auf. Especially with rivets with a particularly large opening width or rivets, which are intended for setting large diameter rivets, the rivet must absorb very high forces. According to a development of the invention, the fibers therefore have a thickness of 0.01 μm to 0.1 μm in the fiber-reinforced plastic.
Mit der Dicke der Fasern steigt deren Reißfestigkeit an. Nietbügel mit Fasern im bevorzugten Dickenbereich sind außerordentlich stabil, so dass auch Nietbügel bereitgestellt werden können, die eine sehr große Öffnungsweite aufweisen und von einer einzelnen Person leicht bedienbar sind. With the thickness of the fibers increases their tensile strength. Rivet bars with fibers in the preferred thickness range are extremely stable, so that rivets can be provided, which have a very large opening width and are easily operated by a single person.
Um Nietbügel mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften bereitzustellen, kann insbesondere der Anteil der Fasern im faserverstärkten Kunststoff variieren. Je höher der Faseranteil ist desto stabiler ist der Nietbügel. Hierbei ist es möglich, die Fasern nicht nur besonders dicht nebeneinander, sondern auch in mehreren Lagen übereinander anzuordnen. In order to provide rivets with different mechanical properties, in particular the proportion of fibers in the fiber-reinforced plastic can vary. The higher the fiber content, the more stable the rivet bar. It is possible to arrange the fibers not only particularly close to each other, but also in several layers one above the other.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung beträgt der Volumenanteil der Fasern des faserverstärkten Kunststoffs 50% bis 70%, bevorzugt 55% bis 65%, besonders bevorzugt 58% bis 62%, vorzugsweise 60%.According to a development of the invention, the volume fraction of the fibers of the fiber-reinforced plastic is 50% to 70%, preferably 55% to 65%, particularly preferably 58% to 62%, preferably 60%.
Hierbei kann der Volumenanteil, d.h. die Faserdichte zwischen der Anschlusseinheit, dem Aufnahmeanschluss und/oder dem Bügelabschnitt unterschiedlich sein. Beispielsweise kann im Bügelabschnitt eine höhere Faserdichte vorliegen als in der Anschlusseinheit und/oder im Aufnahmeanschluss. Auch kann die Faserdichte innerhalb der Anschlusseinheit und/oder des Aufnahmeanschlusses und/oder des Bügelabschnitts variieren.Here, the volume fraction, i. the fiber density between the terminal unit, the female terminal and / or the bracket portion may be different. For example, a higher fiber density may be present in the bow section than in the attachment unit and / or in the attachment connection. The fiber density can also vary within the connection unit and / or the receiving connection and / or the bracket section.
Um im Betrieb besonders belastete Bereiche des Nietbügels besonders stabil auszubilden, nimmt nach einer Weiterbildung der Erfindung die Faserdicke, die Faserbündeldicke und/oder die Faserdichte ausgehend von einem an dem Bügelabschnitt vorliegenden zentralen Belastungsbereich in Richtung der Anschlusseinheit und/oder zum Aufnahmeanschluss hin ab.In order to form particularly stable areas of the rivet hoop during operation, the fiber thickness, the fiber bundle thickness and / or the fiber density decreases starting from a central loading area present on the bracket section in the direction of the connection unit and / or the receiving connection.
Besonders bevorzugt weist der Bügelabschnitt eine in Richtung der Anschlusseinheit und zum Aufnahmeanschluss hin ausgerichtete Innenseite und eine der Innenseite gegenüberliegende Außenseite auf, wobei die Faserdicke, Faserbündeldicke und/oder Faserdichte zumindest in einem Bereich der Innenseite größer ist als in einem Bereich der Außenseite. Particularly preferably, the strap section has an inner side oriented in the direction of the connection unit and the receiving connection and an outer side opposite the inner side, the fiber thickness, fiber bundle thickness and / or fiber density being greater at least in an area of the inner side than in an area of the outer side.
Hierdurch ist in vorteilhafter Weise die beim Nietvorgang besonders belastete Innenseite des Nietbügels zusätzlich verstärkt, ohne den gesamten Nietbügel zusätzlich verstärkt auszubilden. Auch ist ein derartig partiell verstärkter Nietbügel sehr exakt an die im Betrieb erwarteten Belastungen anpassbar, wodurch der Nietbügel besonders leicht und materialsparend herstellbar ist. As a result, the inside of the rivet strap, which is particularly stressed during the riveting process, is additionally reinforced in an additional manner without additionally reinforcing the entire rivet bar. Also, such a partially reinforced rivet bracket is very precisely adapted to the expected operating loads, making the rivet bracket is particularly easy and material-saving to produce.
Um den Nietbügel besonders belastbar auszubilden, weist der Bügelabschnitt, der Aufnahmeanschluss und/oder die Anschlusseinheit einen metallischen Kern mit einer unlösbar verbundenen Ummantelung auf, die teilweise aus faserverstärkten Kunststoff besteht. Der Kern kann dabei als Vollmaterial oder auch als Hohlkammerprofil, mit Füllmaterial oder Metallverbund ausgebildet sein. Der metallische Kern in Kombination mit dem faserverstärkten Kunststoff ermöglicht die Herstellung eines besonders hochstabilen und somit hochbelastbaren Nietbügels.In order to make the rivet bracket particularly resilient, the bracket section, the receiving connection and / or the connection unit has a metallic core with an inseparably connected sheathing, which partially consists of fiber-reinforced plastic. The core can be formed as a solid material or as a hollow chamber profile, with filler or metal composite. The metallic core in combination with the fiber-reinforced plastic makes it possible to produce a rivet hoop that is particularly stable and thus highly resilient.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt: Furthermore, the invention will be described in detail with reference to an embodiment. It shows:
An einem dem oberen Ende
In die Metallhülse der Anschlusseinheit
Der Bügelabschnitt
Die Fasern sind derart im faserverstärkten Kunststoff angeordnet, dass diese zu einer den Bügelabschnitt
Im Bereich der Außenseite
Der Kunststoff des faserverstärkten Kunststoffs ist ein duroplastischer Kunststoff, der eine sichere Verklebung mit der Metallhülse der Anschlusseinheit
Die Metallhülsen in der Anschlusseinheit
Claims (9)
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