DE102013208291A1

DE102013208291A1 - Auslösemechanismus zum Setzen eines Befestigungselements

Info

Publication number: DE102013208291A1
Application number: DE102013208291.6A
Authority: DE
Inventors: Marco Bernegger
Original assignee: Adolf Wuerth GmbH and Co KG
Current assignee: Adolf Wuerth GmbH and Co KG
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2014-11-06
Also published as: WO2014180774A1

Abstract

Verfahren zum Setzen eines Befestigungselements (66) in einem Zielobjekt (62, 64) mittels Ausübens einer Setzkraft eines Stößels (10) auf das Befestigungselement (66), wobei bei dem Verfahren mittels eines Vorspannmechanismus (110) eine verriegelt in einer Ausgangsposition befindliche und den Stößel (10) aufweisende Stößelstruktur (9, 10) durch Umwandeln von Antriebsenergie einer Antriebseinrichtung (104) in Vorspannenergie vorgespannt wird, die vorgespannte Stößelstruktur (9, 10) an einem vorgegebenen Auslösepunkt mittels eines anfangs in einer Ausgangskonfiguration befindlichen Auslösesteuermechanismus (96) entriegelt wird, womit die Stößelstruktur (9, 10) mittels der Vorspannenergie beschleunigt wird, und die Stößelstruktur (9, 10) in die Ausgangsposition rückgestellt sowie der Auslösesteuermechanismus (96) in die Ausgangskonfiguration mittels eines Repetiermechanismus (106) rückgestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Setzen eines Befestigungselements, einen Steuerungsmechanismus, ein Setzgerät und eine Setzanordnung.
Zum Setzen von Befestigungselementen wie Nägel, Bolzen oder dergleichen ist es bekannt, Geräte zu verwenden, in denen ein Stößel ruckartig vorwärtsgetrieben wird, der an dem Befestigungselement angreift und dieses in den Untergrund eintreibt. Damit der Stößel einen für das Eintreiben des Befestigungselements ausreichenden Impuls übertragen kann, soll er einerseits auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden und andererseits mit einer ausreichend großen Masse versehen oder verbunden sein. Um die hohe Geschwindigkeit zu erreichen, sind unterschiedliche Antriebsarten bekannt, beispielsweise explosionsbetriebene Geräte, in denen eine Treibladung gezündet wird. Ebenfalls bekannt sind Geräte, bei denen eine rotierende Schwungmasse mit dem Stößel über eine Kupplung verbunden ist. Bei allen Arten von Antrieben muss der Stößel wieder in seine Ausgangsposition zurückbewegt werden, um dann einen nächsten Befestigungsvorgang durchführen zu können.
Es ist wünschenswert, dass der Bedienaufwand eines Benutzers, der ein Setzgerät zyklisch und binnen kurzer Zeit mehrmals benutzen möchte, gering ist.
EP 2,429,768 offenbart ein Setzgerät zum schlagartigen Setzen von Nägeln, Bolzen oder dergleichen, das einen Schlagkörper mit einer Schlagmasse aufweist, der über einen Stößel an dem Kopf des zu setzenden Bolzenelements angreift und dieses in den Untergrund eintreibt. Zum Antreiben des Schlagkörpers ist ein Antrieb vorgesehen, der aus zwei einen Durchgang zwischen sich bildenden Schwungrädern besteht, die gegenläufig um zwei parallele Drehachsen rotieren. Der zwischen diese Schwungräder eingeschobene Schlagkörper ist in Querrichtung etwas größer als der Abstand der Schwungräder voneinander, so dass diese mit großer Kraft an der Oberfläche des Schlagkörpers angreifen und ihn in Richtung auf den zu setzenden Bolzen beschleunigen. Nach dem Verlassen der Schwungräder schlägt der Stößel auf den Bolzen. Um den Schlagkörper zwischen den beiden Schwungrädern hindurch wieder zurückkehren zu lassen, ohne diese voneinander zu entfernen, wird der Schlagkörper um seine Längsachse gedreht, bis in eine Position, in der seine Quererstreckung kleiner ist als der Abstand zwischen den beiden Schwungrädern. Dadurch lässt er sich mit geringem Aufwand durch ein Gummiband in seine Ausgangsposition zurückziehen, wo er wieder in die ursprüngliche Winkelposition zurückgedreht wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein weiter verbessertes System zum Setzen eines Befestigungselements bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Setzen eines Befestigungselements (zum Beispiel eines Niets) in ein Zielobjekt (zum Beispiel aneinander zu befestigende Metallplatten) mittels Ausübens einer Setzkraft eines Stößels (oder einer Stößelstruktur) auf das Befestigungselement bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren mittels eines Vorspannmechanismus eine verriegelt in einer Ausgangsposition befindliche und den Stößel aufweisende Stößelstruktur durch Umwandeln zumindest eines Teils von (zum Beispiel mechanischer oder elektrischer) Antriebsenergie einer Antriebseinrichtung in Vorspannenergie vorgespannt wird, die vorgespannte Stößelstruktur an einem vorgegebenen Auslösepunkt mittels eines anfangs (d.h. wenn die Stößelstruktur verriegelt ist) in einer Ausgangskonfiguration befindlichen Auslösesteuermechanismus entriegelt wird, womit die Stößelstruktur mittels der Vorspannenergie beschleunigt wird, und sowohl die Stößelstruktur in die Ausgangsposition als auch der Auslösesteuermechanismus in die Ausgangskonfiguration rückgestellt werden (insbesondere mittels eines Repetiermechanismus, wie er im Weiteren beschreiben wird).
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerungsmechanismus zum Steuern des Setzens eines Befestigungselements in ein Zielobjekt mittels Ausübens einer Setzkraft eines Stößels auf das Befestigungselement geschaffen, wobei der Steuerungsmechanismus einen Vorspannmechanismus zum Vorspannen einer verriegelt in einer Ausgangsposition befindlichen und den Stößel aufweisenden Stößelstruktur durch Umwandeln zumindest eines Teils von Antriebsenergie einer Antriebseinrichtung in Vorspannenergie, einen Auslösesteuermechanismus, der selektiv zum Verriegeln der Stößelstruktur in einer Ausgangskonfiguration des Auslösesteuermechanismus oder zum Entriegeln der verriegelten vorgespannten Stößelstruktur an einem vorgegebenen Auslösepunkt, wodurch die Stößelstruktur mittels der Vorspannenergie beschleunigt wird, eingerichtet ist, und einen Stößelrepetiermechanismus zum Rückstellen der Stößelstruktur in die Ausgangsposition (insbesondere nachdem die Stößelstruktur zum Setzen auf das Befestigungselement eingewirkt hat) und einen Auslöserepetiermechanismus zum Rückstellen des Auslösesteuermechanismus in die Ausgangskonfiguration (insbesondere nachdem der Auslösesteuermechanismus die Stößelstruktur zum Auslösen des Setzvorgangs entriegelt hat und damit selbst aus der Ausgangskonfiguration befördert wurde) aufweist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Setzgerät, insbesondere Nietsetzgerät, zum Setzen eines Befestigungselements in ein Zielobjekt geschaffen, wobei das Setzgerät einen Steuerungsmechanismus mit den oben genannten Merkmalen zum Steuern des Setzens des Befestigungselements in das Zielobjekt mittels Ausübens einer Setzkraft eines Stößels auf das Befestigungselement aufweist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Setzanordnung bereitgestellt, die ein Setzgerät mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Setzen eines Befestigungselements und das Befestigungselement aufweist, das insbesondere setzbereit an oder in dem Setzgerät montiert sein kann.
Unter einer „Stößelstruktur“ wird im Rahmen dieser Anmeldung ein ein- oder mehrkomponentiger Körper verstanden, der zum Setzen des Befestigungselements mittels eines Schwungradantriebes beschleunigt wird, um im beschleunigten Zustand auf das Befestigungselement eine Setzkraft auszuüben. Die Stößelstruktur kann zum Beispiel nur aus dem Stößel bestehen bzw. mit diesem identisch sein, wobei die Schwungräder dann direkt auf die Stößelstruktur einwirken. Die Stößelstruktur kann in einem anderen Beispiel den Stößel und einen Schlagkörper aufweisen, der den Stößel starr aufnimmt oder lose bzw. gelenkig hält, wobei auf den Schlagkörper die Schwungräder dann direkt einwirken und auf den Stößel (mittels des Schlagkörpers) somit indirekt einwirken.
Unter dem Begriff „Ausgangsposition“ der Stößelstruktur kann im Rahmen dieser Anmeldung insbesondere eine räumliche Position oder Stellung verstanden werden, an oder in welcher die Stößelstruktur vor dem Auslösen oder Eintreiben stationär befindlich ist. Beim Eintreiben wird die Stößelstruktur dann ausgehend von der Ausgangsposition in Richtung einer Endposition bzw. Eintreibposition befördert.
Im Rahmen dieser Anmeldung wird unter dem Begriff „Ausgangskonfiguration“ eine Anordnung der Komponenten des Auslösesteuermechanismus relativ zueinander und relativ zu der Stößelstruktur verstanden. Die Ausgangskonfiguration des Auslösesteuermechanismus korrespondiert zu der Ausgangsposition der Stößelstruktur. Ausgehend von der Ausgangskonfiguration des Auslösesteuermechanismus kann dann der Eintreibvorgang ausgelöst oder begonnen werden. Vor dem Eintreiben, wenn die Stößelstruktur verriegelt ist, befindet sich der Auslösesteuermechanismus in der Ausgangskonfiguration. Nach dem Eintreiben befindet sich der Auslösesteuermechanismus in einer Endkonfiguration, von der aus er für einen neuerlichen Eintreibvorgang in die Ausgangskonfiguration rückversetzt werden kann.
Unter dem Begriff „Auslösepunkt“ kann im Rahmen dieser Anmeldung ein definierter Betriebszustand des Steuerungsmechanismus, insbesondere von der Stößelstruktur in Bezug auf den Auslösesteuermechanismus, verstanden werden. Dieser Betriebszustand kann durch eine räumliche Position oder Anordnung, einen Zeitpunkt während einer zyklischen Setzprozedur oder ein Kräfteszenario des Steuerungsmechanismus charakterisiert sein, bei welchem Betriebszustand das Setzen des Befestigungselements ausgelöst wird. Stößelstruktur und Auslösesteuermechanismus können am Auslösepunkt relativ zueinander in bestimmten Positionen und/oder in bestimmten Spannungs-, Translations- und/oder Rotationszuständen befindlich sein.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zyklischen Betreiben eines Setzgeräts (zum Beispiel eines Nietsetzgeräts) mit einem Stößel zum Beschleunigen auf Befestigungselemente (wie zum Beispiel Nieten) geschaffen. Ein Antrieb (zum Beispiel eine Spindel) kann dabei einen Stößel vorspannen, so dass auf diesen bereits eine Vorspannkraft ausgeübt wird. Zum Halten in der Vorspannposition kann zum Beispiel ein gekoppelter Hebel- und Federmechanismus eingesetzt werden. An einem definierten Auslösepunkt wird der Stößel dann entriegelt und von der durch das Vorspannen gespeicherten Vorspannenergie beschleunigt bzw. vorbeschleunigt. Nach diesem Vorbeschleunigen kann der Antrieb dann von dem Vorspannmechanismus abgekoppelt werden. Ein weiteres Beschleunigen des Stößels auf eine Setzgeschwindigkeit kann dann zum Beispiel mittels eines Schwungradantriebs bewerkstelligt werden. Nach dem Auslösen des Setzprozesses stellt sich das Setzgerät dann wieder von selbst in eine Ausgangsposition zurück, was durch einen selbsttätigen und zum Beispiel auf der Basis von Federn ausbildbaren Repetier- oder Rückstellmechanismus erfolgt. Dadurch ist eine zyklische Betriebsweise des Setzgeräts ermöglicht.
Im Weiteren werden zusätzliche exemplarische Ausführungsbeispiele des Steuerungsmechanismus, des Setzgeräts, der Setzanordnung und des Verfahrens beschrieben.
Der Stößelrepetiermechanismus und der Auslöserepetiermechanismus bilden in einer generischeren Betrachtungsweise gemeinsam einen Repetiermechanismus zum Rückstellen des Systems in eine Ausgangsstellung, ausgehend von welcher ein neuer Setzvorgang begonnen werden kann.
Die Antriebseinrichtung kann einen Motor, vorzugsweise einen Linearantrieb mit einer Spindel, zum Vorspannen der Feder für die Vorbeschleunigung der Stößelstruktur bzw. des Stößels aufweisen. Die Antriebsvorrichtung kann ferner einen weiteren Motor zum Antreiben von Schwungrädern zur Hauptbeschleunigung des Stößels aufweisen. Somit kann der Begriff „Antriebseinrichtung“ bedeuten, dass mehrere getrennte Motoren für die beiden Beschleunigungsaufgaben (Vorbeschleunigung und Hauptbeschleunigung) vorgesehen sind, oder ein gemeinsamer Motor, der für beide Beschleunigungsaufgaben Energie bereitstellt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Vorspannmechanismus eine mittels der Antriebseinrichtung vorspannbare Druckfeder aufweisen, die rückseitig eine Vorspannkraft auf die verriegelte Stößelstruktur überträgt. Eine aus dem Stillstand heraus initiierte Bewegung bzw. Vorbeschleunigung des Stößels kann folglich über eine oder mehrere vorgespannte Federn erfolgen. Eine solche Druckfeder kann zum Beispiel als Schraubenfeder oder Tellerfeder ausgestaltet sein, um mit einer hookeschen Rückstellcharakteristik (d.h. rücktreibende Kraft proportional zur Größe der Auslenkung) Energie auf den verriegelten Stößel zu übertragen, die beim Entriegeln ohne Weiteres zur Vorbeschleunigung des Stößels führt. Der Begriff „Vorbeschleunigung“ meint dabei, dass nach der Vorbeschleunigung eine eigentliche Hauptbeschleunigung, zum Beispiel mittels eines Schwungradmechanismus, erfolgen kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gerät erst durch die Vorbeschleunigung die Stößelstruktur in Wirkkontakt mit einer Hauptbeschleunigungseinrichtung, wie zum Beispiel Schwungrädern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Auslösesteuermechanismus zum Verriegeln der Stößelstruktur in der Ausgangsposition während des Vorspannens, d.h. während der Prozedur des Erhöhens der Vorspannkraft, eingerichtet sein. Somit kann, während potentielle Energie auf die Druckfeder übertragen wird, der Stößel verriegelt bleiben, um genügend Vorspannungsenergie aufzubauen, bis ein für das Auslösen des Setzvorgangs definierter Wert erreicht ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Auslösesteuermechanismus eine insbesondere befederte (somit kann optional auf die Verriegelungsklinke mittels einer zugeordneten Feder eine Vorkraft ausgeübt werden, zum Beispiel um die Verriegelungsklinke in Richtung der Verriegelungsaussparung der Stößelstruktur hinein zu drücken und dadurch eine Verriegelung auszulösen) Verriegelungsklinke aufweisen, die zum Verriegeln der Stößelstruktur in eine Verriegelungsaussparung des Stößels eingreift, um eine Beschleunigung des Stößels während des Vorspannens zu verhindern. Eine solche Verriegelungsklinke kann entlang des Stößels längsbeweglich und/oder schwenkfähig ausgebildet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Verriegelungsklinke und die Verriegelungsaussparung ausgebildet sein, bei Bewegung der Stößelstruktur in eine erste Richtung die Stößelstruktur zu verriegeln und bei Bewegung der Stößelstruktur in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegen gerichtet ist, die Stößelstruktur passieren zu lassen. Zum Beispiel kann eine befederte Blechlasche eingesetzt werden, welche den Stößel entlang einer Richtung passieren lässt (Einklinken) und entlang der anderen Richtung blockiert (Festhalten des Stößels). Insbesondere kann die Geometrie der Verriegelungsklinke haken- oder schnabelförmig sein, um zu erreichen, dass in einer Bewegungsrichtung ein zum Beispiel abgerundeter Bereich der Verriegelungsklinke über eine Stufe am Rand der Verriegelungsaussparung gleiten kann, um in dieser Bewegungsrichtung eine Verriegelung mittels einer Bewegung zu lösen. Ferner kann die Verriegelungsklinke eine steile Flanke aufweisen, die bei Bewegen der Verriegelungsklinke entlang der Verriegelungsaussparung in die Verriegelungsaussparung eingreift und auch bei fortgesetztem Gleiten entlang der Verriegelungsaussparung nicht wieder aus dieser herausgefahren wird, wenn nicht ein Schwenken der Verriegelungsklinke eingeleitet wird, um eine Verriegelung zu bewirken.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Auslösesteuermechanismus mehrere kooperierende und drehfähige Hebel aufweisen. Ein solcher Hebelmechanismus zur Steuerung des Verfahrens während des Setzens eines Befestigungselements kann insbesondere ein kulissengeführter Hebelmechanismus sein, der mittels Relativbewegens der einzelnen Hebel zueinander die Wirkschritte zum Steuern des Setzens bewerkstelligen kann. Ein solcher Hebelmechanismus kann zum Beispiel einen Vorspannhebel, einen Auslösehebel und eine Stößelsicherung aufweisen. Insbesondere ist eine Auslösung einer federbeaufschlagten Masse über drehbare Hebel (kompletter Auslösemechanismus) ermöglicht. Ein solcher Hebelmechanismus kann ein oder mehrere Kulissensteuerungen aufweisen. D.h., dass Bolzen der Hebel in Öffnungen vordefinierter Form geführt werden können, um eine koordinierte Hebelbewegung und somit einen definierten Auslösesteuermechanismus zu ermöglichen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Auslösesteuermechanismus einen (vorteilhaft drehbar montierten und translatorisch verschiebbaren) Auslösehebel aufweisen, der eingerichtet ist, von der Antriebseinrichtung während des Vorspannens gleitend entlang eines (zum Beispiel stationär an dem Setzgerät montierten) Auslöseverzögerungsglieds translatorisch bewegt zu werden und nach vollendeten Abgleiten entlang des Auslöseverzögerungsglieds geschwenkt zu werden, wodurch die vorgespannte Stößelstruktur entriegelt wird. Das Auslöseverzögerungsglied kann dabei als ortsfestes Bauteil ausgebildet sein. Solange der Auslösehebel entlang des Auslöseverzögerungsglieds abgleitet, ist ersterer an einer Schwenkbewegung gehindert, so dass noch keine Stößelbeschleunigung oder Auslösung des Eintreibvorgangs erfolgt. Dies kann durch die Verriegelungsklinke der Stößelsicherung, die noch in der Verriegelungsaussparung des Stößels eingefahren ist, verhindert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Auslösesteuermechanismus einen federbeaufschlagten (und vorteilhaft drehbar montierten) Spannhebel aufweisen, der eingerichtet ist, mit dem Auslösehebel derart zu kooperieren, dass während der translatorischen Bewegung des Auslösehebels (entlang des Auslöseverzögerungsglieds) der Spannhebel geschwenkt und währenddessen zunehmend federgespannt wird. Das Längsbewegen des Auslösehebels kann somit mit einer Vorspannung des Hebelmechanismus einhergehen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Spannhebel eingerichtet sein, mit dem Auslösehebel derart zu kooperieren, dass nach vollendeten Abgleiten des Auslösehebels entlang des Auslöseverzögerungsglieds der nun federgespannte Spannhebel unter Federentspannung (vorteilhaft in eine zuvor eingenommene Stellung) zurückgeschwenkt wird und dadurch das Schwenken des Auslösehebels auslöst. Verlässt der Auslösehebel das Auslöseverzögerungsglied, so ist er nicht mehr am Schwenken gehindert und erlaubt damit auch dem Spannhebel eine Rückschwenkbewegung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Auslösesteuermechanismus einen (vorteilhaft drehbar montierten) Stößelverriegelungshebel aufweisen, der die Verriegelungsklinke enthält und eingerichtet ist, mit dem Auslösehebel derart zu kooperieren, dass bei dem Schwenken des Auslösehebels (nach Verlassen des Auslöseverzögerungsglieds) ein Schwenken des Stößelverriegelungshebel ausgelöst wird, wodurch die Verriegelungsklinke aus der Verriegelungsaussparung des Stößels herausgeschwenkt wird. Die beschriebene Hebellogik kombiniert also bedienfrei das Vorspannen bei verriegeltem Stößel und das Freigeben der Verriegelung zum Auslösen der Vorbeschleunigung des Stößels.
Während also der Auslösehebel entlang des Auslöseverzögerungsglieds translatorisch und zunächst ohne Schwenkbewegung bewegt wird, verschwenkt der Spannhebel infolge seines Abgleitens entlang einer dem Spannhebel zugewandten ersten Schrägfläche des Auslösehebels. Diese Schrägfläche des Auslösehebels liegt einer anderen Fläche des Auslösehebels gegenüber, an welcher anderen Fläche der Auslösehebel an dem Auslöseverzögerungsglied abgleitet. Erreicht der Auslösehebel allmählich das Ende des Auslöseverzögerungsglieds, so fährt der Spannhebel eine parallel zur Stößelbewegung orientierte Fläche des Auslösehebels ab. Wenn der Auslösehebel dann das Auslöseverzögerungsglied verlässt, womit das Ende der Auslöseverzögerung erreicht ist, so kann nun der Auslösehebel schwenken und übt folglich eine Kraft auf den Stößelverriegelungshebel aus, womit eine Entriegelung des Stößels erfolgt. Diese Schwenkbewegung des Auslösehebels wird allerdings durch den Spannhebel mitbewirkt, der, wenn der Auslösehebel das Auslöseverzögerungsglied verlassen hat, nun mit der zuvor gespeicherten Vorspannenergie einer Dreh- oder Schenkelfeder in Wirkverbindung mit dem Spannhebel nach oben abschwenkt, den Auslösehebel mitnimmt und dadurch indirekt auch die Schwenkbewegung des Stößelverriegelungshebels auslöst. Da die Verriegelungsklinke Teil des Stößelverriegelungshebels ist, führt diese dreifache Schwenkbewegung schließlich zu einem Entriegeln des Stößels, der, da die Vorspanneinrichtung sich bereits in einem gespannten Zustand befindet, nun vorbeschleunigt wird. Der Eintreibvorgang ist damit ausgelöst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Steuerungsmechanismus einen Anpressdetektor, der zum Detektieren eines Anpressens des Setzgeräts gegen einen Untergrund eingerichtet ist, und eine Entriegelungsblockade aufweisen, die ein Entriegeln der Stößelstruktur solange blockiert, bis mittels des Anpressdetektors das Anpressen des Setzgeräts gegen den Untergrund detektiert ist. Der Anpressdetektor kann an der Mündung des Setzgeräts implementiert sein. Der Anpressdetektor kann zum Beispiel als Mehrzahl von Dünnschichtringen ausgebildet sein, von denen zwei erst bei korrektem Andrücken eines ein vorgegebenes Formmerkmal erfüllenden und in die Mündung des Setzgeräts eingesetzten Blindniets auf einem Untergrund, zum Beispiel aneinander zu befestigende Metallplatten, in elektrisch leitfähigen Kontakt gebracht werden, um dadurch ein zum Beispiel elektrisch detektierbares Sensorereignis auszulösen. Zum Beispiel können die zwei genannten und im anpressfreien Zustand räumlich voneinander getrennten, elektrisch leitfähigen Dünnschichtringe erst durch das Ausüben einer ausreichend großen Anpresskraft durch einen Benutzer in elektrischen Kontakt gebracht werden und somit ein quasi digitales und daher hochgenaues Sensorsignal erzeugen. Erst wenn der Anpressdetektor positiv das korrekte Anpressen eines korrekten Niets detektiert, wird eine Entriegelungsblockade weggefahren und somit ein Auslösen freigegeben. Insbesondere kann die Entriegelungsblockade ohne korrektes Detektieren des Anpressens eine Schwenkbewegung des Stößelverriegelungshebels sperren und somit ein Entriegeln des verriegelten Stößels unterbinden. Das Freigeben des Auslösemechanismus erst bei korrektem Anpressen des Befestigungselements gegen das Setzgerät erhöht die Betriebssicherheit, da dadurch vermieden werden kann, dass ein Blindniet von dem Setzgerät abgeschossen wird, ohne dass das Setzgerät gegen einen Untergrund drückt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Entriegelungsblockade, insbesondere ein verfahrbarer Anker eines Hubmagnets, zwischen einer den Stößelverriegelungshebel blockierenden und einer den Stößelverriegelungshebel freigebenden Position verfahrbar ausgebildet sein, um das Schwenken des Stößelverriegelungshebels mechanisch zu blockieren, bis mittels des Anpressdetektors das Anpressen des Setzgeräts gegen den Untergrund detektiert ist. Dadurch kann eine Blockierung des Auslösemechanismus durch einen Hubmagneten aus Sicherheitsgründen so lange erfolgen, bis das Setzgerät korrekt gegen ein Zielobjekt angesetzt ist. Ein solcher Hubmagnet ist ein Elektromagnet, der erst bei Anlegen einer bestimmten elektrischen Spannung eine Magnetkraft erzeugt, welche den Hubmagneten dann aus der Sperrposition an einem Stößelverriegelungshebel herausfährt. Erst wenn der Anpressdetektor erkannt hat, dass das Setzgerät ordnungsgemäß gegen einen Untergrund angepresst wird, kann der Anker des Hubmagnets aus dem Verband von Hebeln bzw. aus einer Sperrposition herausgefahren werden, womit der Hebelmechanismus den ordnungsgemäßen Setzvorgang auslösen kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Auslöserepetiermechanismus (als Teil des gesamten Repetiermechanismus) zum Rückstellen des Auslösesteuermechanismus in die Ausgangskonfiguration ein Zugkraftelement, insbesondere eine Zugfeder, aufweisen, das an dem Auslösehebel angreift und nach dem Schwenken des Auslösehebels (zum Auslösen der Stößelvorbeschleunigung) den Auslösehebel wieder mit dem Auslöseverzögerungsglied in Wirkverbindung bringt sowie den Auslösehebel translatorisch zurückbewegt, wodurch der Auslösesteuermechanismus in die Ausgangskonfiguration rückgestellt wird. Wenn also der Stößel auf den Blindniet hin beschleunigt worden ist, um den Setzvorgang durchzuführen, ist dadurch ein Zugkraftelement ausgelenkt worden, d.h. eine Zugfeder gedehnt worden. Aufgrund der Federcharakteristik führt dies selbsttätig zu einem Zurückziehen des mit dem Zugkraftelement gekoppelten Glieds des Auslösesteuermechanismus, was dann die Rückführung des gesamten Auslösesteuermechanismus (insbesondere des gesamten Hebelmechanismus) in die Ausgangskonfiguration zur Folge hat. Wenn die Zugfeder also an dem Auslösehebel angreift und diesen entgegen der Stößelbeschleunigungsrichtung zurückfährt, führt ein Kopplungsmechanismus zwischen Auslösehebel, Spannhebel und Stößelsicherungshebel automatisch dazu, dass der Hebelmechanismus in die Ausgangssituation zurückgeführt wird, die vor Beginn des Stößelbeschleunigens herrschte.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Stößelrepetiermechanismus (als Teil des gesamten Repetiermechanismus) zum Rückstellen der Stößelstruktur in die Ausgangsposition ein flexibles unelastisches Zugelement, das mit der Stößelstruktur gekoppelt ist, und eine Spanneinrichtung aufweisen, die mit dem Zugelement gekoppelt ist, so dass die Spanneinrichtung bei dem Beschleunigen der Stößelstruktur in einen Spannzustand überführbar ist, in dem die Spanneinrichtung mittels des Zugelements auf die Stößelstruktur eine Rückführkraft zum Rückführen der Stößelstruktur in die Ausgangsposition ausübt, in der die Stößelstruktur verriegelt wird. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel ist aufgrund des Bereitstellens eines unelastischen aber flexiblen Zugelements in Kombination mit einem davon separaten, beim Setzvorgang Spannenergie aufnehmenden Spannelement ein verschleißarmes Repetiersystem zum Rückholen des Stößels nach einem Setzvorgang in eine Ausgangsposition zum Vorbereiten eines nachfolgenden weiteren Setzvorgangs geschaffen. Das unelastische aber flexible Zugelement hat günstige Gleitreibungseigenschaften, wohingegen des Spannelement wirksam eine Spannkraft aufbauen kann, wenn sich der Stößel beim Setzvorgang von seiner Ausgangsposition wegbewegt. Dies erlaubt das Repetieren der Masse aus Stößel und Schlagkörper über eine große Strecke mittels des Zugelements (zum Beispiel einer Kordel) und eines Spannelements (zum Beispiel einer Zugfeder).
Alternativ kann als Repetiermechanismus zum Rückstellen der Stößelstruktur das unelastische Zugelement in Kombination mit der Spanneinrichtung auch durch ein elastisches Zugelement, wie zum Beispiel ein Gummiband, ersetzt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Steuerungsmechanismus einen Schwungradantrieb aufweisen, insbesondere zwei gegenläufig antreibbare Schwungräder, der mit dem Stößel in Wirkverbindung bringbar ist, um die mittels der Vorspannenergie (zum Beispiel auf eine erste Geschwindigkeit) beschleunigte Stößelstruktur (zum Beispiel auf eine zweite Geschwindigkeit, die höher als die erste Geschwindigkeit ist) weiterzubeschleunigen. Ein solcher Schwungradantrieb kann Schwungräder aufweisen, die in axialer Richtung gegenüber dem Stößel seitlich versetzt sind, bis der Stößel vorbeschleunigt wird. Durch das Vorbeschleunigen kann die Stößelstruktur anschaulich zwischen die Schwungräder gefahren werden. Dann kann eines der Schwungräder oder können beide Schwungräder, die von einem Antriebsmotor in Rotation versetzt werden können, auf den Stößel bzw. die Stößelstruktur zugefahren werden, so dass die den Stößel bzw. die Stößelstruktur dann in Eingriff nehmenden Schwungräder weiterbeschleunigen. Dadurch kann der Stößel auf Eintreibgeschwindigkeit gebracht werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Stößelstruktur (die den Stößel aufweist) zum Ausüben einer Setzkraft auf das Befestigungselement beschleunigbar sein. Von den Schwungrädern kann zumindest eines selektiv zum direkten oder indirekten Koppeln mit dem Stößel an die Stößelstruktur reibschlüssig heranfahrbar und zum Entkoppeln von dem Stößel von der Stößelstruktur wegfahrbar ausgebildet sein. Die Schwungräder können zum reibschlüssigen Weiterbeschleunigen der Stößelstruktur in Rotation versetzbar sein. Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Verstellung eines Achsabstandes zwischen zwei Schwungrädern ermöglicht, um einen Stößel durch die Schwungräder wahlweise zum Setzen eines Befestigungselements (insbesondere zum Nietsetzen) zu beschleunigen oder nicht. Eine Vorspannung eines oder mehrerer Schwungräder gegen den Stößel hin, was mittels einer Vorspanneinrichtung (zum Beispiel einer Feder oder eines Federpakets) bewerkstelligt werden kann, stellt die Ausübung einer ausreichend hohen Reibungs- und somit Beschleunigungskraft der Schwungräder auf den Stößel sicher, wobei durch Einstellung der Reibungskraft der Grad der Wechselwirkung eingestellt werden kann. Durch ein optionales Zwischenschalten eines anderen Hebelmechanismus zwischen Vorspanneinrichtung und Schwungräder ist auch unter engen Platzbedingungen eine Realisierung des Antriebsmechanismus ermöglicht. Ferner können durch das Ausnützen von Hebelgesetzen vorteilhaft auch eine Kraftrichtungswandlung und/oder eine Kraftamplitudenwandlung erfolgen. Die Blockierung des zugestellten Hebelmechanismus, insbesondere einer Wippe, kann unter Einsatz oder Ausnutzen einer Reibungskraft erfolgen.
Die Schwungräder können von einer anderen Antriebseinrichtung (zum Beispiel einem Elektromotor mit Getriebe) angetrieben werden als der Stößel zum Vorbeschleunigen (was mittels eines Spindelantriebs erfolgen kann). Alternativ kann aber auch ein und dieselbe Antriebseinrichtung die Schwungräder antreiben und den Stößel vorbeschleunigen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Steuerungsmechanismus einen Abkoppelmechanismus zum Abkoppeln des beschleunigten Stößels von dem Vorspannmechanismus aufweisen. Während des Beschleunigens des Stößels erfolgt also eine Abkopplung des Stößels vom Vorspannmechanismus, so dass danach der Stößel unabhängig vom Vorspannmechanismus seine Bewegung fortsetzt.
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben.
1 zeigt ein Setzgerät mit einem Steuerungsmechanismus gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Setzgerät gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 bis 8 zeigen Querschnittsansichten eines Setzgeräts gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung in unterschiedlichen Betriebszuständen.
9 zeigt eine räumliche oberseitige Ansicht des Setzgeräts gemäß 3 bis 8 und eine Ansicht von einzelnen Baugruppen dieses Setzgeräts.
10 zeigt eine räumliche, unterseitige Ansicht des Setzgeräts 30 gemäß 3 bis 9.
11 bis 43 zeigen unterschiedliche Komponenten eines Nietsetzgeräts, in dem ein Steuerungsmechanismus gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung implementiert ist.
44 bis 55 zeigen unterschiedliche Komponenten eines Setzgeräts, die gemeinsam einen Steuerungsmechanismus zum Steuern des Setzens eines Niets in zu befestigende Blechplatten bilden.
56 zeigt ein Stößelrepetiersystem, das in einem erfindungsgemäßen Steuerungsmechanismus implementiert sein kann.
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
1 zeigt ein Nietsetzgerät 30 zum Setzen eines Niets 66 in zwei aneinander zu befestigende Blechplatten 62, 64. In dem Nietsetzgerät 30 ist ein Steuerungsmechanismus 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung implementiert.
Ein Stößel 10 ist mit einem Schlagkörper 9 wirkverbunden und kann mit Hilfe von Schwungrädern 13 beschleunigt werden. Der Stößel 10 und der Schlagkörper 9 bilden in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gemeinsam eine Stößelstruktur 9, 10. Wird der Stößel 10 ausgehend von dem in 1 gezeigten Betriebszustand nach links hin beschleunigt, so trifft ein Ende 11 des Stößels 10 auf eine rückseitige Stirnfläche des Blindniets 66 auf, womit dieser in die miteinander zu befestigenden Metallplatten 62, 64 eingetrieben wird. Die Schwungräder 13 können mittels eines Antriebsmotors 104 in Rotation versetzt werden, wie mit Pfeilen 14 veranschaulicht. Die Schwungräder 13 können (wie in 1 gezeigt) in einem Abstand von dem Schlagkörper 9 angeordnet sein und wirken auf den Schlagkörper 9 dann nicht ein. Die Schwungräder 13 können aber auch aufeinander zu gefahren werden und beschleunigen dann den Schlagkörper 9 und infolgedessen den Stößel 10.
Die in 1 gezeigte Anordnung zeigt ferner einen Anpressdetektor 94. Mittels des Anpressdetektors 94 wird detektiert, ob der an dem Nietsetzgerät 30 montierte Blindniet 66 vor dem Setzen ordnungsgemäß gegen die aneinander zu befestigenden Metallplatten 62, 64 angepresst wird. Der Anpressdetektor 94 weist hierfür einen Anpresssensor 46 auf (zum Beispiel ein Druck- oder Kraftsensor, der als Mehrschichtsensor ausgebildet sein kann), der eingerichtet ist zu erkennen, ob der Blindniet 66 mit einem ausreichenden Anpressdruck gegen die Metallplatten 62, 64 gedrückt wird. Entscheidungskriterium kann sein, ob der Anpressdruck einen vorgebbaren Anpressdruckschwellwert überschreitet oder nicht.
Ferner weist das in 1 nur teilweise gezeigte Setzgerät 30 mündungsseitig einen als Gehäuseteil ausgebildeten Formmerkmalerkennungsflansch 118 auf, der so geformt ist, dass er dem Anpresssensor 46 aufgrund eines mechanischen Formerkennungsmechanismus das Erkennen des Anpressdruckes nur dann ermöglicht, wenn der an dem Formmerkmalerkennungsflansch 118 montierte Blindniet 66 ein vorgegebenes Formmerkmal erfüllt. Der Blindniet 66 weist einen ringförmigen Setzkopf 98 auf, der nur dann gegen den Anpresssensor 46 drücken und somit den Anpresssensor 46 zum Erzeugen eines Sensorsignals aktivieren kann, wenn der Setzkopf 98 einerseits groß genug ist, um nicht durch die enge rechtsseitige Zentralbohrung des Formmerkmalerkennungsflanschs 118 hindurchzufallen, und wenn andererseits der Setzkopf 98 klein genug ist, um in die linksseitige größere Zentralöffnung des Formmerkmalerkennungsflansches 118 eingeführt werden zu können. Dadurch kann sichergestellt werden, dass nur korrekte Blindniete 66 mit dem Nietsetzgerät 30 verarbeitet werden, wodurch die Betriebssicherheit weiter erhöht werden kann.
Erkennt der Anpresssensor 94, dass der Blindniet 66 mit einer ausreichend großen Kraft gegen die Metallplatten 62, 64 angepresst wird, so meldet er ein Signal an einen Prozessor bzw. eine Auslösesteuereinheit 102. Die Auslösesteuereinheit 102 aktiviert dann den Antriebsmotor 104 (sofern gleichzeitig in 1 nicht gezeigte Betätigungselemente des Setzgeräts 30 durch einen Benutzer betätigt werden).
Im Weiteren wird der Setzmechanismus und insbesondere das Auslösen des Nietsetzens näher beschrieben.
Zunächst setzt ein Benutzer einen Blindniet 66 in die Mündung bzw. den Formmerkmalerkennungsflansch 118 des Setzgeräts 30 ein. Nur wenn mittels des Anpresssensors 46 ein Anpressen des in das Setzgerät 30 eingesetzten Blindniets 66 gegen die Blechplatten 62, 64 detektiert wird, meldet der Anpressdetektor 94 an die Auslösesteuereinheit 102, dass nun das Auslösen eines Setzvorgangs erlaubt wird. Dadurch wird die folgende Prozedur ermöglicht.
Der Steuerungsmechanismus 100 enthält einen Vorspannmechanismus zum Vorspannen der gemäß 1 verriegelt in einer Ausgangsposition befindlichen Stößelstruktur 9, 10 durch Umwandeln von Antriebsenergie des Antriebsmotors 104 in Vorspannenergie. Der Antriebsmotor 104 übt dafür eine Kraft auf eine als Druckfeder ausgebildete Vorspannfeder 110 aus, welche rückseitig auf die Stößelstruktur 9, 10 drückt und somit auch diese vorspannt.
Ein Auslösesteuermechanismus 96, der nachfolgend näher beschrieben wird, kann in seiner Ausgangskonfiguration die Stößelstruktur 9, 10 verriegeln. Der Auslösesteuermechanismus 96 kann aber auch ein Entriegeln der verriegelten vorgespannten Stößelstruktur 9, 10 an einem vorgegebenen Auslösepunkt vornehmen. Durch diese Entriegelung kann die Stößelstruktur 9, 10 mittels der in der Vorspannfeder 110 gespeicherten Vorspannenergie vorbeschleunigt werden.
Wie in 1 gezeigt ist, hat der Auslösesteuermechanismus 96 eine befederte Verriegelungsklinke 214 als Teil eines mittels der Auslösesteuereinheit 102 schwenkbaren Stößelverriegelungshebels 222. Die Verriegelungsklinke 214 greift zum Verriegeln des Stößels 10 in eine Verriegelungsaussparung 212 des Schlagkörpers 9 ein, um eine Beschleunigung des Stößels 10 während des Vorspannens zu verhindern. Wie in 1 gezeigt, hat die Verriegelungsklinke 214 vorderseitig (d.h. an der dem Stößel 10 zugewandten Seite) einen abgerundeten Abschnitt und rückseitig (d.h. an der dem Stößel 10 abgewandten Seite) eine steile Vertikalflanke. Dadurch ist bei Bewegung der Stößelstruktur 9, 10 gemäß 1 nach rechts ein Passieren des Stößels 9 bei Bewegung relativ zu der Verriegelungsklinke 214 ermöglicht. Bewegt sich dagegen die Stößelstruktur 9, 10 gemäß 1 nach links, so verhindert die Vertikalflanke der Verriegelungsklinke 214 eine entsprechende Bewegung, und die Stößelstruktur 9, 10 ist gesperrt. Um ein Bewegen der Stößelstruktur 9, 10 gemäß 1 nach links zu ermöglichen, muss daher die Verriegelungsklinke 214 zuvor aus der Verriegelungsaussparung 212 herausgeschwenkt werden.
Wird die Verriegelungsklinke 214 aus der Verriegelungsaussparung 212 herausgeschwenkt, so wird die vorgespannte Stößelstruktur 9, 10 durch die in der vorgespannten Vorspannfeder 110 gespeicherte Energie vorbeschleunigt und die Stößelstruktur 9, 10 zwischen die Schwungräder 13 gemäß 1 nach links vorgeschoben.
Nach dem Vorbeschleunigen durch den Auslösesteuermechanismus 96 wird der Stößel 10 dann durch die Schwungräder 13 weiterbeschleunigt und schlägt rückseitig auf den Blindniet 66 auf, der dadurch in die Blechplatten 62, 64 eingetrieben wird. Die eigentliche Hauptbeschleunigung erfolgt also durch die zwei Schwungräder 13, die selektiv gegenüber der Stößelstruktur 9, 10 beabstandet werden können oder mit der Stößelstruktur 9, 10 in Eingriff gebracht werden können. Werden die Schwungräder 13 an dem Stößel 10 herangefahren, so übertragen diese Rotationsenergie auf die Stößelstruktur 9, 10, welche diese in Richtung des Blindniets 66 weiterbeschleunigt und somit auf Setzgeschwindigkeit bringt.
Um nachfolgend einen neuen Setzvorgang auslösen zu können, ist in dem Steuerungsmechanismus 100 ferner ein Repetiermechanismus implementiert, der schematisch als Block 106 dargestellt ist. Dieser fungiert zum Rückstellen des Stößels 10 in die Ausgangsposition (d.h. in eine verriegelte Stellung der Stößelstruktur 9, 10, wie sie vor dem Auslösen des Nietsetzens herrschte). Ein Rückstellen des Auslösesteuermechanismus 96 in die Ausgangskonfiguration (d.h. in eine Anordnung, wie sie vor dem Auslösen des Nietsetzens herrschte) ist durch Hebel und Federn des Auslösesteuermechanismus vorgesehen.
2 zeigt schematisch ein Setzgerät gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das ein Gehäuse 1 aufweist. Das Gehäuse 1 weist ein Vorderende 2 auf, in dem eine Halterung 3 für einen zu setzenden Bolzen bzw. einen zu setzenden Blindniet angeordnet ist. Das Gehäuse 1 enthält einen Griff 4, an dem ein Benutzer angreifen kann. Am Griff 4 ist eine Auslösetaste 5 bzw. sind mehrere Auslösetasten 5 angeordnet, mit deren Hilfe der Benutzer einen Setzvorgang auslösen und damit durchführen kann. Aus dem Vorderende 2 des Gehäuses 1 ragt ein mit der Halterung 3 verbundener Stutzen 6 heraus, der gegen einen Untergrund, an dem eine Befestigung erfolgen soll, angedrückt wird, um dadurch eine Auslösesperre zu überwinden. Am Fuß des Griffs 4 bzw. an einer Unterseite des Gehäuses 1 ist eine Aufnahme 7 für eine Energieversorgungseinheit (zum Beispiel einen Akkumulator, eine Batterie oder einen Netzadapter) angebracht.
Das in 2 gezeigte Setzgerät enthält zwei Motoren:
Ein erster Motor 8 dient dazu, zwei Schwungräder 13 in Rotation zu versetzen. Wirken die in Rotation versetzten Schwungräder 13 auf einen Schlagkörper 9 und nachfolgend auf einen Stößel 10 ein, so wird der eigentliche Beschleunigungsvorgang des Stößels 10 auf einen in die Halterung 3 bzw. den Stutzen 6 eingesetzten Blindniet ausgelöst. Der erste Motor 8 kann als Elektromotorausgebildet sein, der über einen Keilriemen (nicht gezeigt in 2) die Schwungräder 13 in Rotation versetzt.
Ein zweiter Motor 18 dient dazu, die zwei Schwungräder 13 gegeneinander derart zu bewegen, dass sie auf den Schlagkörper 9 hin zugestellt werden. Dies bedeutet, dass im gezeigten Beispiel das obere der beiden Schwungräder 13 einer Translation in Richtung des Schlagkörpers 9 unterzogen wird, so dass nachfolgend die beiden Schwungräder 13 gegenüberliegende Oberflächen des Schlagkörpers 9 in Eingriff nehmen, was – wenn der erste Motor 8 den Schwungrädern 13 Rotationsenergie bereitstellt – den Setzvorgang auslöst. Der zweite Motor 18 wird ebenfalls, und zwar in einem anderen Betriebszustand des Setzgeräts, dazu verwendet, nach dem Eintreiben eines Blindniets in Blechplatten oder dergleichen einen Restdorn von dem Blindniet abzuziehen und ins Innere des Setzgeräts zurückzuziehen. Der zweite Motor 18 kann einen Elektromotor aufweisen und auf eine dadurch angetriebene Spindel als eigentlichen Antrieb einwirken.
Der Schlagkörper 9 ist unter dem Einfluss der Schwungräder 13 in dem Gehäuse 1 entlang seiner eigenen Längsrichtung bewegbar und weist an seinem vorderen Ende den Stößel 10 auf, dessen Ende 11 auf den Kopf eines Setzniets oder Bolzens treffen soll, der an der Halterung 3 bzw. dem Stutzen 6 montiert ist.
Der Schlagkörper 9, dessen hinteres Ende in 2 noch sichtbar ist, ist in einer Führung 12 gelagert und geführt, die seinen Weg bestimmt. Die Führung 12 führt zwischen den zwei Schwungrädern 13 hindurch. Die Schwungräder 13 sind mit Hilfe von parallelen, senkrecht zur Zeichnungsebene der 2 verlaufenden Achsen gelagert und werden in Richtung von Pfeilen 14 von dem Motor 8 gegenläufig angetrieben. Ihr Abstand voneinander ist so auf den Schlagkörper 9 abgestimmt, dass dieser, wenn er in einer ersten Position zwischen den beiden Schwungrädern 13 angeordnet ist, von den Oberflächen beider Schwungräder 13 berührt wird. Dadurch sind die Schwungräder 13 in der Lage, ihre Drehbewegung in eine Linearbewegung des Schlagkörpers 9 umzusetzen. Der Abstand ist ferner so auf den Schlagkörper 9 abgestimmt, dass dieser, wenn er in einer zweiten Position zwischen den beiden Schwungrädern 13 angeordnet ist, von den Oberflächen der Schwungräder 13 beabstandet ist. Eine Überführung des Setzgeräts zwischen den beiden Positionen bewerkstelligt der Motor 18.
Zum Setzen eines in der Halterung 3 bzw. dem Stutzen 6 montierten Bolzens in ein Zielobjekt presst ein Benutzer den Stutzen 6 mit eingesetztem Bolzen gegen das Zielobjekt und drückt die Auslösetaste(n) 5. Der Motor 8, siehe auch 10, treibt nun die Schwungräder 13 an. Der Schlagkörper 9 und die Schwungräder 13 werden mittels des Motors 18 in Wirkverbindung gebracht, womit der Stößel 10 in Richtung des Bolzens beschleunigt wird. Dadurch übt der Stößel 10 eine Eintreibkraft auf den Bolzen aus, der folglich in das Zielobjekt eingetrieben wird.
Nach dem Eintreiben des Bolzens, wofür der Stößel 10 mit seinem Ende 11 auf den Kopf des Bolzens befördert wird, der in dem Stutzen 6 untergebracht ist, kann der Schlagkörper 9 wieder zurückgeschoben bzw. zurückgezogen werden. Hierzu kann ein Zugelement 21 dienen, das beispielsweise am hinteren Ende des Schlagkörpers 9 befestigt und aus Gründen der Platzersparnis innerhalb des Gehäuses 1 um eine und optional mehrere Umlenkrolle(n) 20 herumgeführt ist. Wiederum mittels des Motors 18 wird der Restdorn gezogen, der dann vollständig in das Gehäuse 1 befördert wird.
Im Weiteren wird bezugnehmend auf 3 bis 21 ein vollautomatisches Nietsetzgerät 30 zur Direktmontage von Blindnieten gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Zunächst zeigen 3 bis 8 Querschnittsansichten des Nietsetzgeräts 30 in unterschiedlichen Betriebszuständen. Basierend darauf wird im Weiteren ein Nietsetzzyklus beschrieben.
3 zeigt das Nietsetzgerät 30 in einer Ausgangsstellung. Diese Ausgangsstellung entspricht einem Betriebszustand, der eingenommen wird, nachdem in einem vorangehenden Verfahren ein Blindniet 66 (gezeigt in 4) in zwei aneinander zu befestigende Metallplatten 62, 64 (gezeigt in 4) eingetrieben worden ist. Dabei verbleibt ein vorderes Blindnietteil mit einem formschlüssigen Schließkopf in den nun aneinander befestigten Metallplatten 62, 64, wobei mittels Zurückziehens eines Restdorns 32 des Blindniets 66 nach dessen Eintreiben in die Metallplatten 62, 64 an einer Sollbruchstelle 34 der Restdorn 32 von dem vorderen Blindnietteil abgetrennt wird, womit der Blindniet 66 in zwei separate Nietteile aufgeteilt wird. Der Restdorn 32 verbleibt innerhalb des Nietsetzgeräts 30, wie in 3 gezeigt. Die Sollbruchstelle 34 des Blindniets 66 bildet den Übergang zwischen dem in 3 dargestellten Restdorn 32 und dem bereits eingetriebenen vorderen Blindnietteil.
Gemäß 3 steckt von einem vorherigen Setzvorgang noch der Restdorn 32 gesichert in einer Spannzange 36 der Halterung 3. Die Spannzange 36 weist Spannbacken 38 zum Ineingriffnehmen des Restdorns 32 auf, wobei korrespondierende Profilierungen an aneinander anliegenden Oberflächen der Spannbacken 38 einerseits und des Restdorns 32 andererseits für einen sicheren gegenseitigen Halt sorgen.
In dem in 3 gezeigten Betriebszustand ist eine weitere Auslösung einer Nietsetzung unterbunden. Mittels einer Anpressdetektiereinheit 46 ist detektierbar, ob ein in die Halterung 3 eingesetzter Blindniet 66 von einem Benutzer gegen ein Zielobjekt, insbesondere eine Metallplatte 62, 64, gepresst wird oder nicht. Aus Sicherheitsgründen wird nur bei erfolgreichem Detektieren eines solchen Anpressens mittels der Anpressdetektiereinheit 46 ein nachfolgender Setzvorgang ermöglicht. Wird das Nietsetzgerät 30 ohne eingesetzten Blindniet 66 an ein Zielobjekt angepresst, wird eine Sicherheitshülse 88 nicht ganz angepresst – es befindet sich ein Spalt zwischen einem Deckel 90 und der Sicherheitshülse 88. Anpresskontakte der Anpressdetektiereinheit 46 werden aber nur geschlossen, wenn die Sicherheitshülse 88 in die Vertiefung des Deckels 90 gedrückt wird. Dies ist ohne eingesetzten Blindniet 66 mechanisch verunmöglicht. Eine Nietsetzung kann in diesem Zustand ohne eingesetzten Blindniet 66 nicht ausgelöst werden, da ein Hubmagnet 40 (am besten zu erkennen in 4) den Auslösemechanismus solange sperrt, bis der Kontakt zwischen Kontaktelementen an der Anpressdetektiereinheit 46, die mit der Sicherheitshülse 88 wirkgekoppelt sind, geschlossen wird. 3 zeigt des Weiteren eine Rückstellfeder 92 zur Rückstellung der Sicherheitshülse 88 in eine Ausgangsposition, wenn ein Anpressen beendet wird. Gemäß 3 ist aber ein Kontakt an der Sicherheitshülse 88 unterbrochen, der Hubmagnet 40 befindet sich in einer Sperrstellung.
Der Stößel 10 ist gemäß 3 mittels einer mit Bezugszeichen 42 angedeuteten Stößelverrastung, die als Klinkenmechanismus ausgebildet sein kann, gesichert. Ferner sind gemäß 3 die Schwungräder 13 in einem geöffneten Zustand. Der zugehörige Schwungradantrieb ist ausgeschaltet.
Eine Stößelzuführung 52 ist zum Führen des Stößels 10 bzw. des mit dem Stößel 10 zusammenwirkenden Schlagkörpers 9 ausgebildet. An der Stößelzuführung 52 sind Spannfedern 54 vorgesehen, die beim späteren Verfahren einer Spindel 50 gespannt und beim Nieteintreiben entspannt werden können, um den Stößel 10 vor einem Eingriff mit den Schwungrädern 13 vorzubeschleunigen. Die Spindel 50 ist mittels Motor 18 (insbesondere ein Elektromotor) antreibbar, um für das Auslösen eines Nietsetzvorgangs eine lineare Spindelbewegung zu vollführen.
Ein Drehzahlauswahlschalter 56 ist benutzerseitig betätigbar, um eine gewünschte Betriebs- oder Solldrehzahl des Antriebsmotors 8 einzustellen. 3 zeigt im Übrigen auch einen Keilriemen 55 des Antriebs 8. Die Drehzahl kann basierend auf Eigenschaften (zum Beispiel Material, Dicke, Anzahl) der miteinander durch eine Nietverbindung zu verbindenden Komponenten, im gezeigten Beispiel die Metallplatten 62, 64, eingestellt werden.
Um nach einem vorherigen Setzvorgang einen nachfolgenden Setzvorgang vorzubereiten, kann in das Nietsetzgerät 30 ein Folgeniet (Blindniet 66) eingesetzt werden.
4 zeigt das Nietsetzgerät 30 in einem Betriebszustand, in dem der neue Blindniet 66 in Stutzen 6 eingesetzt worden ist, der Restdorn 32 bereits in einen Sammelbehälter überführt worden ist und das Nietsetzgerät 30 an zwei durch Ausbilden einer Nietverbindung aneinander zu befestigende Metallplatten 62, 64 als Zielobjekt für den Blindniet 66 angepresst wird.
Wie das Nietsetzgerät 30 in den in 4 gezeigten Betriebszustand überführt wird, wird im Weiteren beschrieben:
Bevor ein nachfolgender Nietsetzvorgang begonnen werden kann, wird zunächst der Restdorn 32 in eine Dornentsorgungseinheit 44 überführt, wo er gemeinsam mit einer Vielzahl von anderen Restdornen gelagert werden kann. Hierfür wird ein neuer Blindniet 66 in die Halterung 3 nachgeschoben, womit dieser Blindniet 66 den Restdorn 32 zu einem Magnethalter der Dornentsorgungseinheit 44 vorschiebt, welcher Magnethalter Magneten zum Unterstützen der Dornentsorgung hält.
Nun wird ein in 4 nicht gezeigter Abzug 5 durch einen Benutzer ein erstes Mal betätigt (zum Beispiel angetippt), um das Nietsetzgerät 30 zu starten, wodurch die Schwungräder 13 in Bewegung versetzt werden. Dabei werden die Schwungräder 13 auf eine benutzerseitig eingestellte Drehzahl in Rotation versetzt. Das Versetzen der Schwungräder 13 in Rotation erfolgt also, wenn der Abzug 5 erstmals betätigt worden ist, da dies das Starten des Antriebsmotors 8 zum Antreiben der Schwungräder 13 auslöst. Der Abzug 5, der ein Abzugsbetätigungselement 58 und ein Sicherungsbetätigungselement 60 aufweist, die zum Auslösen eines Nietsetzvorgangs aus Gründen der Betriebssicherheit beide betätigt werden müssen, ist in 9 und 10 gezeigt.
Indem das Nietsetzgerät 30 an die Metallbleche 62, 64 mit einer ausreichenden Kraft angepresst wird, wird der Kontakt in der Anpressdetektiereinheit 46 in Wirkverbindung mit der Sicherheitshülse 88 geschlossen, und der Hubmagnet 40 gibt die Verriegelung bzw. den Auslösemechanismus 232 (15) frei. Ist ein Blindniet 66 in das Nietsetzgerät 30 eingesetzt, wird beim Anpressen des Nietsetzgeräts 30 auf die Metallplatten 62, 64 die Sicherheitshülse 88 in die Vertiefung im Deckel 90 gedrückt. Der Anpresskontakt wird geschlossen und der Hubmagnet 40 entriegelt den Auslösemechanismus. Die eigentliche Setzung kann nun über den Abzug 5 ausgelöst werden.
Hierfür betätigt der Benutzer nach dem erstmaligen Betätigen des Abzugsbetätigungselements 58 das Sicherungsbetätigungselement 60 und entsperrt dadurch eine mechanische Auslösesperre, die zuvor das volle Durchdrücken des Abzugsbetätigungselements 58 verhindert hat. Erst nach diesem Entsperren ist ein nochmaliges bzw. weiteres Betätigen des Abzugsbetätigungselements 58 mechanisch ermöglicht, wodurch es zum Auslösen eines Nietsetzvorgangs kommt.
Infolge des nochmaligen Betätigens des Abzugsbetätigungselements 58 nach der Entsperrung wird eine erste Phase eines Spindelhubs der Spindel 50 nach vorne (d.h. gemäß 4 nach links hin) ausgelöst, wofür der Motor 18 Antriebsenergie liefert. Dieses Vorschieben der Spindel 50 bewirkt, sofern durch ein vorheriges Nachschieben eines neuen Blindniets 66 der Restdorn 32 zu dem Magnethalter vorgeschoben wurde, dass der Restdorn 32 durch Magnete des Magnethalters weiter in den Magnethalter hinein gezogen wird.
In einer nachfolgenden zweiten Phase des Spindelhubs der Spindel 50 nach vorne wird der Restdorn 32 in dem Magnethalter festgehalten. Ferner wird ein Stößelschlitten nach vorne gezogen und werden die Spannfedern 54 vorgespannt. Mit Energie aus dieser Vorspannung kann der Stößel 10 später durch Entspannung der Spannfedern 54 vorbeschleunigt werden, bevor der Stößel 10 mittels der Schwungräder 13 einer Hauptbeschleunigung unterzogen wird. Die Schwungräder 13 können mit bzw. über Spindelhub geschlossen werden, d.h. aufeinander zu bewegt werden, um nachfolgend auf den Schlagkörper 9 des Stößels 10 einwirken zu können. Auslösehebel des Auslösemechanismus können vorgespannt werden. Die Auslösehebel sind schwenkbar gelagert und kooperieren mit anderen Hebeln beim Freigeben des Stößels 10 zum Auslösen des Setzvorgangs.
Hat die Spindel 50 ihre vorderste Position erreicht, wird in einer dritten Phase des Spindelhubs der Restdorn 32 in die Dornentsorgungseinheit 44 entsorgt. Der Magnethalter fährt, während des Spindelhubs, geführt durch ein wiederum in einer Kulissenführung 74 geführtes Führelement 76, nach unten und gibt eine Eintreibbahn frei, entlang der dann der Stößel 10 bewegt werden kann, um den neu eingesetzten Blindniet 66 in die Metallbleche 62, 64 einzutreiben. Die Kulissenführung 74 weist eine Führungsaussparung auf, in der das Führelement 76 einsetzbar ist, das wiederum auf den Magnethalter einwirkt. Somit ist das Führelement 76 ein Körper, der in der Kulissenführung 74 geführt werden kann und dabei durch Steuern des Magnethalters einerseits das Vorwärtsbewegen des Stößels 10 aktiviert oder deaktiviert und andererseits zu der Restdornentsorgung beiträgt.
Der Stößel 10 wird dann durch Entspannung der Spannfedern 54 vorbeschleunigt. Kommt der Stößel 10 bzw. dessen Schlagkörper 9 in den Einflussbereich der zusammengefahrenen Schwungräder 13, so beschleunigen diese den vorbeschleunigten Stößel 10 auf eine solche Geschwindigkeit, dass der Stößel 10 den neuen Blindniet 66 in die Metallbleche 62, 64 eintreibt.
5 zeigt das Nietsetzgerät 30 in einem Betriebszustand, in dem der in die Halterung 3 eingesetzte Blindniet 66 in die miteinander zu verbindenden Metallplatten 62, 64 eingetrieben wird, indem das Ende 11 des Stößels 10 rückseitig auf den Blindniet 66 auftritt.
Wenn die Spindel 50 ausreichend weit nach vorne verfahren worden ist, erfolgt die Auslösung der Nieteintreibung mittels eines Auslösemechanismus (siehe auch 11) oder Auslösers 70. Dadurch wird der Stößel 10 freigegeben, und der Eintreibvorgang wird ausgeführt. Unmittelbar nach dem Nieteintreibprozess sind die Schwungräder 13 wieder in einem offenen Zustand, d.h. sie wirken nicht mehr auf den Schlagkörper 9 ein.
Der Stößel bzw. die Stößelzuführung 52 wird dann wieder in die Ausgangslage zurückgezogen. Das Zurückziehen des Stößels 10 in die Ausgangslage wird mittels der Feder 54 (und mittels Federn 228, 224, siehe zum Beispiel 15), durchgeführt. Ein zugehöriges Stößelrepetiersystem 72 ist in 9 mit Bezugszeichen 72 bezeichnet. Das Stößelrepetiersystem 72 sorgt für das Rückführen des Stößels 10 in den Ausgangszustand, nachdem ein Nieteintreibvorgang durchgeführt worden ist. Das Stößelrepetiersystem 72 beinhaltet die Umlenkrollen 20 und das Zugelement 21, das an einem Ende an dem Schlagkörper 9 befestigbar ist und das über die Umlenkrollen 20 nach dem Prinzip eines Seilzugs umgelenkt wird. Durch das Vorsehen dieser Umlenkrollen 20 können das Stößelrepetiersystem 72 und infolgedessen das gesamte Nietsetzgerät 30 kompakt ausgebildet werden.
6 zeigt das Nietsetzgerät 30 in einem Zustand, in dem der Stößel 10 abgebremst wird und die Restenergie des Stößels 10 dissipiert wird. Diese Überenergie des Stößels 10 wird mittels einer Stößelbremse 48, die in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als Elastomerbremse ausgebildet ist, abgebaut. Die Stößelbremse 48 kann beim Bewegen des Stößels 10 zum Eintreiben des Blindniets 66 kinetische Energie des Stößels 10 aufnehmen und somit als Dämpfungsglied wirken.
Durch den sich beim Eintreiben des Blindniets 66 ergebenden Eintreibweg, den das Setzgerät 30 in Richtung der Metallbleche 62, 64 und an diese zurücklegt, muss das Setzgerät 30 nun an den Metallblechen 62, 64 angesetzt werden bzw. an diese nachgeführt werden, um das Ziehen des Restdorns 32 durchzuführen.
7 zeigt, wie das Nietsetzgerät 30 nachgesetzt wird. Durch das erneute Nachsetzen wird der Kontakt an der Sicherheitshülse 88 wieder geschlossen. Mittlerweile wurden der Stößel 10 und die Schlagmasse bzw. der Schlagkörper 9 bereits von dem als Schnur (zum Beispiel eine inelastische Nylonkordel oder eine Elastomerschnur) ausgebildeten Zugelement 21 repetiert, d.h. gemäß 7 nach rechts befördert, und an der jeweiligen Ausgangsposition gesichert. Nun wird ein Dornzugprozess ausgelöst, dessen Resultat 8 zeigt.
8 zeigt das Nietsetzgerät 30 beim Bilden eines Schließkopfs. Die Spindel 50 fährt zurück. Die Spannbacken 38 verkeilen sich in einem profilierten Abschnitt des Blindniets 66, so dass der Restdorn 32, d.h. der hintere Abschnitt des Blindniets 66, durch die Rücksetzbewegung vom Rest des Blindniets 66 (der in den Metallplatten 62, 64 verbleibt) abgerissen wird. Der Restdorn 32 wird somit gezogen und der Schließkopf gebildet. Der Dornbruch erfolgt an der Sollbruchstelle 34. Bei dem Dornzugprozess übt das Nietsetzgerät 30 also eine gemäß 8 nach rechts wirkende Kraft auf den eingetriebenen Blindniet 66 aus, um an der Sollbruchstelle 34 ein Abbrechen des Blindniets 66 derart zu bewirken, dass nur der Restdorn 32 im Inneren des Nietsetzgeräts 30 verbleibt, wohingegen das vordere Blindnietteil, das die eigentliche Befestigungsfunktion bewirkt, innerhalb der zu verbindenden Metallplatten 62, 64 verbleibt. Bei dem beschriebenen Nietsetzprozess wird ein Schließkopf an dem innerhalb der Metallplatten 62, 64 verbleibenden Teil des Blindniets 66 und somit eine formschlüssige Verbindung erzeugt, welche die Metallplatten 62, 64 zusammenhält.
Ein Vergleich zwischen 7 und 8 zeigt, dass in der Endphase des Setzvorgangs das Führelement 76 innerhalb einer Führungsaussparung der Kulissenführung 74 geführt wird. Die Spindel 50 fährt nach dem Dornziehen wieder bis nach vorne zur Ausgangsstellung. Nach diesem Prozess ist das Nietsetzgerät 30 wieder in der in 3 gezeigten Ausgangsstellung.
9 zeigt eine räumliche Ansicht sowie einzelne Baugruppen des Nietsetzgeräts 30.
Gezeigt ist unter anderem eine Eintreibeinheit 78, die das Eintreiben des Blindniets 66 in die miteinander zu verbindenden Komponenten durch Aktivieren des oben angesprochenen und unten noch näher beschriebenen Auslösemechanismus ermöglicht.
An die Eintreibeinheit 78 sind die Stößelzuführung 52 und eine Wippe 80 mit einem Federpaket 82 angeschlossen. Die Wippe 80 mit dem Federpaket 82 dient als Hebelmechanismus zum Öffnen und Schließen der Schwungräder 13 zum platzsparenden Übertragen einer Kraft auf die Lagerung der Schwungräder 13, um diese aufeinander zu zu bewegen oder voneinander wegzubewegen. Dadurch ist die Verstellung eines gegenseitigen Achsabstandes zwischen den Schwungrädern 13 ermöglicht, um den Stößel 10 durch die Schwungräder 13 wahlweise zum Nieteintreiben zu beschleunigen oder nicht. Eine Vorspannung zumindest eines der Schwungräder 13 gegen den Stößel 10 stellt die Ausübung einer ausreichend hohen Reibungskraft des oder der Schwungräder 13 auf den Stößel 10 sicher, wobei durch Einstellung der Reibungskraft der Grad der Wechselwirkung eingestellt werden kann. Durch das Zwischenschalten eines Hebelmechanismus in Form der Wippe 80 zwischen dem als Vorspannfeder fungierenden Federpaket 82 und den Schwungrädern 13 ist auch unter engen Platzbedingungen eine Realisierung des Antriebsmechanismus ermöglicht.
Die Dornentsorgungseinheit 44 ist an einer Dornzugeinheit 84 montierbar. Die Dornentsorgungseinheit 44 dient der Entsorgung eines Restdorns 32 eines Blindniets 66, welcher Restdorn 32 beim Setzprozess von dem Blindniet 66 abgerissen wird und innerhalb des Nietsetzgeräts 30 verbleibt. Dabei wird ein unerwünschtes Verklemmen oder Verkanten des Restdorns 32 in einem Kanal zwischen einer Montagestelle (an dem der Blindniet 66 vor dem bzw. zum Setzen montiert wird) und einem Restdornaufnahmebehälter (der viele Restdorne 32 aufnehmen kann, die dann batchartig bzw. gruppenweise entsorgt werden können) vermieden. Dies erfolgt dadurch, dass der Kanal mindestens und vorzugsweise teilweise mit einer reibschlüssigen Zwangsführungsstruktur, insbesondere einem Elastomerschlauch, versehen oder ausgekleidet ist, entlang welcher der Restdorn 32 mittels Reibschluss straff und ohne Ausweichmöglichkeit entlang bewegt wird. Damit wird die freie Beweglichkeit bzw. die Zahl der Bewegungsfreiheitsgrade des Restdorns 32 gezielt eingeschränkt, mithin eine ein Verklemmen oder Verkippen fördernde Seitwärts- und/oder Rutschbewegung des Restdorns 32 unterbunden.
Die Eintreibeinheit 78 und die Dornzugeinheit 84 sind lose ineinander gesteckt. An der Eintreibeinheit 78 befinden sich Exzenterspannhebel 79, die zum Verspannen von Eintreibeinheit 78 und Dornzugeinheit 84 umlegbar sind. Nach dem Kippen der Spannhebel wird die Eintreibeinheit 78 über ein Gehäuse in Richtung Dornzugeinheit 84 gezogen. Die Dornzugeinheit 84 wird dadurch gegen das Gehäuse gedrückt. Die Eintreibeinheit 78 und die Dornzugeinheit 84 können alternativ auf andere Weise miteinander gekoppelt sein, zum Beispiel mittels einer Schraubverbindung.
Eine Steuereinheit 86 kann einen Prozessor aufweisen, der den Nietsetzvorgang des Nietsetzgeräts 30 steuert. Die Steuereinheit 86 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Controlboard ausgeführt.
Das Stößelrepetiersystem 72 basiert auf einem unelastischen aber flexiblen Zugelement 21 (insbesondere einer Kordel) in Kombination mit einem in 9 nicht gezeigten und separaten, beim Setzvorgang Spannenergie aufnehmenden Spannelement (insbesondere einer Zugfeder). Damit ist ein verschleißarmes Stößelrepetiersystem 72 zum Rückholen des Stößels 10 nach einem Setzvorgang in eine Ausgangsposition zum Vorbereiten eines nachfolgenden weiteren Setzvorgangs geschaffen. Das unelastische aber flexible Zugelement 21 hat günstige Gleitreibungseigenschaften, wohingegen das Spannelement wirksam eine Spannkraft aufbauen kann, wenn sich der Stößel 10 beim Setzvorgang aus seiner Ausgangsposition wegbewegt. Dies erlaubt das Repetieren der Masse aus Stößel 10 und Schlagkörper 9 über eine große Strecke.
Mit dem Abzug 5 kann ein unbeabsichtigtes und gefährliches Auslösen eines Setzprozesses ausgeschlossen werden, indem sichergestellt wird, dass der Setzvorgang nur ausgelöst wird, wenn der Anwender bewusst die Abzugsmechanik betätigt. Der bewusste Auslösevorgang erfolgt erfindungsgemäß über zwei unabhängige Betätigungselemente 58, 60. Dabei ist das Sicherungsbetätigungselement 60 zu betätigen, damit das Abzugsbetätigungselement 58 vollständig zum Auslösen des Setzprozesses freigegeben wird, d.h. eine vorzugsweise mechanisch wirkende Auslösesperre überwunden werden kann. Getrennt vom Abzugsbetätigungselement 58 befindet sich ein Sperrglied, welches das Abzugsbetätigungselement 58 solange blockiert, bis das Sicherungsbetätigungselement 60 betätigt wird. Wird das Sicherungsbetätigungselement 60 nicht betätigt, kann der Anwender durch Antippen des Abzugsbetätigungselements 58 den Antriebsmotor starten. Eine Freigabe zum Starten des Eintreibprozesses erfolgt erst, wenn das Sicherungsbetätigungselement 60 betätigt wurde und anschließend das Abzugsbetätigungselement 58 ein weiteres Mal betätigt wird.
10 zeigt eine unterseitige Ansicht des Setzgeräts 30 gemäß 3 bis 9.
Im Weiteren wird bezugnehmend auf 11 bis 21 ein Auslöse- bzw. Abzugsmechanismus 232 des Setzgeräts 30 näher beschrieben.
11 zeigt zunächst den Abschnitt des Setzgeräts 30, der den Auslösemechanismus 232 bildet.
12 und 13 zeigen den Auslösemechanismus 232 in einem verriegelten Zustand. Der rückseitig an dem Stößel 10 angeordnete Schlagkörper 9 wird mittels einer Verriegelungsklinke 214 gehalten. Die Verriegelungsklinke 214 greift im verriegelten Zustand in eine als Verriegelungsaussparung 212 bezeichnete Nut in dem Schlagkörper 9 ein. Somit ist im gezeigten verriegelten Zustand der Stößel 10 noch nicht verfahrbar. Die befederte Verriegelungsklinke 214 ist mit einem Stößelverriegelungshebel 222 verbunden bzw. wirkgekoppelt, der die Funktion der Auslöseverriegelung bewerkstelligt. Der Stößelverriegelungshebel 222 ist solange durch einen Hubmagneten 40 als Entriegelungsblockade verriegelt, bis das Setzgerät 30 mündungsseitig, d.h. an der Stelle des eingesetzten Blindniets 66, an Metallbleche 62, 64 angepresst ist und somit ein Sicherheitskreis geschlossen ist. Wie ferner in 12 zu erkennen ist, wirkt der Stößelverriegelungshebel 222 mittels eines kulissengeführten Hebelmechanismus mit einem Auslösehebel 208, an dem eine Zugfeder 228 montiert ist, und mit einem Spannhebel 220 zusammen. 13 zeigt ferner, dass die Verriegelungsklinke 214 mittels einer Schraubenfeder als Klinkenbefederung 234 in Richtung der Verriegelungsaussparung 212 vorgespannt wird.
14 und 15 zeigen den Auslösemechanismus 232 in einem ersten Betriebszustand. Vor der Betätigung eines Abzugsbetätigungselements 58 befindet sich der Auslösemechanismus in der in 14 und 15 gezeigten Position. Ein Stößelschlitten 236 ist in einer hinteren Position und wird über den Stößelverriegelungshebel 222, der auch den Stößel 10 und den Schlagkörper 9 in der hinteren Position hält, arretiert. Der Hubmagnet 40 verriegelt den Stößelverriegelungshebel 222 und verhindert somit ein Ausklinken des Stößels 10 bzw. des Schlagkörpers 9. Der Auslösehebel 208 wird mit der Zugfeder 228 in der Ausgangsposition gehalten. Der Spannhebel 220 wird mit einer Schenkelfeder als Drehfeder 224 im Uhrzeigersinn befedert und wird gegen einen Anschlag 240 gedrückt. Ein Anschlagwinkel ist in 15 mit Bezugszeichen 238 gekennzeichnet.
16 und 17 zeigen den Auslösemechanismus 232 in einem zweiten Betriebszustand. Falls das Nietsetzgerät 30 korrekt gegen Metallbleche 62, 64 angepresst wird und die Betätigungselemente 58, 60 betätigt sind, wird die Antriebsspindel 50 (nicht gezeigt in 16 und 17) nach vorne bewegt. Der Hubmagnet 40 wird betätigt (wenn das Setzgerät mit eingesetztem Blindniet 66 gegen Metallbleche 62, 64 angepresst ist) und entriegelt den Stößelverriegelungshebel 222. Die Spindel 50 schleppt zusätzlich den Stößelschlitten 236 mit. Dadurch werden die Druckfedern 54 komprimiert, wodurch sich Vorspannung aufbaut. Der Auslösehebel 208, der an diesem drehbar gelagert ist, wird unter den Anschlagwinkel 238 entlang gezogen. Dabei wird über eine Kurve am Auslösehebel 208 der Spannhebel 220 im Gegenuhrzeigersinn nach unten weg gedreht. Die Schenkelfeder 224 wird somit vorgespannt und drückt über den Spannhebel 220 den Auslösehebel 208 gegen den Anschlagwinkel 238 nach oben.
18 und 19 zeigen den Auslösemechanismus 232 in einem dritten Betriebszustand.
Hat die Spindel 50 die vordere Position erreicht, ist der Spannhebel 220 bis zum Maximum vorgespannt. Der Auslösehebel 208 wurde unter dem Anschlagwinkel 238 hervorgezogen. Die Schenkelfeder 224 kann sich nun entspannen und den Auslösehebel 208 im Gegenuhrzeigersinn nach oben gegen den Stößelverriegelungshebel 222 drücken. Falls bis zu diesem Zeitpunkt das Setzgerät 30 immer noch angepresst ist, wird der Stößelverriegelungshebel 222 nicht durch den Hubmagneten 40 gesperrt und kann somit geschwenkt werden, was den Stößel 10 bzw. den Schlagkörper 9 freigibt.
20 und 21 zeigen den Auslösemechanismus 232 in noch einem anderen Betriebszustand.
In diesem Betriebszustand ist der Auslösehebel 208 durch die Drehfeder 224 über den Spannhebel 220 gedreht worden und hat den Stößelverriegelungshebel 222 geöffnet. Der Schlagkörper 9 ist zwischen die Schwungräder 13 geschoben worden. Sobald ein Schlittenhaken 242 den Stößelschlitten 236 ausklinkt, wird dieser über die Zugfeder 228 nach rechts gezogen. Der Auslösehebel 208 wird oben über den Anschlagwinkel 238 gezogen, bis er die Ausgangsposition wieder erreicht.
Mittels des in 3 bis 21 gezeigten Nietsetzgeräts 30 kann folgendes Betriebsverfahren durchgeführt werden:
Zunächst wird nach einem vorherigen Setzvorgang ein neuer Blindniet 66 in eine Mündung des Nietsetzgeräts 30 eingesetzt, womit dieser Blindniet 66 einen Restdorn 32 zu einem Magnethalter der Dornentsorgungseinheit 44 schiebt. Sollte kein vorheriger Setzvorgang stattgefunden haben, wird ein erster Blindniet 66 in die Mündung des Nietsetzgeräts 30 eingesetzt.
Dann wird das Abzugsbetätigungselement 58 zum ersten Mal betätigt, um den Motor 8 zu aktivieren und die Schwungräder 13 in Rotation und auf Betriebsdrehzahl zu bringen.
Nun wird das Nietsetzgerät 30 mit eingesetzem Blindniet 66 an die Metallbleche 62, 64 angepresst, um bei erfolgreicher Detektion des Anpressens mittels der Anpressdetektiereinheit 46 den Hubmagnet 40 zum Freigeben der Verriegelung der Stößelstruktur 9, 10 anzusteuern.
Dann betätigt der Benutzer das Sicherungsbetätigungselement 60, entsperrt dadurch eine mechanische Auslösesperre, und ermöglicht daher ein nochmaliges Betätigen des Abzugsbetätigungselements 58 zum Auslösen des Nietsetzvorgangs.
Dadurch kommt es, durch eine Spindelbewegung und einen Hebelmechanismus, zum Hineinbewegen des Restdorns 32 weiter in das Nietsetzgerät 30, zum Vorspannen einer auf den Stößel 10 einwirkenden Vorspannfeder, zum Schließen der Schwungräder 13, zum Überführen des Restdorns 32 in eine Dornbox, zum Vorbeschleunigen des Stößels 10 und des Schlagkörpers 9 mittels Entspannens der zuvor gespannten Vorspannfedern und schließlich zum Weiterbeschleunigen des Stößels 10 durch Interagieren mit den rotierenden, geschlossenen Schwungrädern 13.
Der Setzvorgang wird eingeleitet, indem der Stößel 10 auf den mündungsseitig eingesetzten Blindniet 66 auftrifft und diesen in die Metallbleche 62, 64 eintreibt. Überschüssige Energie des Stößels 10 wird von der Stößelbremse 48 aus einem Elastomermaterial aufgenommen.
Gleich nach dem Nieteintreibprozess werden die Schwungräder 13 wieder in einen offenen Zustand überführt.
Die Stößelstruktur 9, 10 wird mittels eines Stößelrepetiersystems 72 wieder in die Ausgangslage zurückgezogen.
Nach erneutem Anpressen des Nietsetzgeräts 30 wird ein Dornzugprozess ausgelöst, d.h. ein Zurückziehen des eingetriebenen Blindniets 66 in Richtung des Setzgeräts 30, wodurch ein vorderes Stück des Blindniets 66 unter Ausbildung eines Schließkopfs in den Metallplatten 62, 64 verbleibt und diese formschlüssig zusammenhält, wohingegen ein Restdorn 32 von dem vorderen Stück an der Sollbruchstelle 34 abgerissen wird und in dem Nietsetzgeräts 30 verbleibt.
Nun kann der beschriebene Prozess zyklisch wiederholt werden.
22 bis 24 zeigen, wie bei dem Nietsetzgerät 30 eine Räderzustellung erfolgen kann.
Die Schwungräder 13, von denen eines als bewegliches Schwungrad 13 (in 22 oben) und das andere als fixes Schwungrad (gemäß 22 unten) ausgebildet sein können, können gegenüber der Stößelstruktur 9, 10 selektiv geöffnet oder geschlossen werden. Das heißt, dass der Achsabstand und somit auch der Abstand zwischen den Schwungradmantelflächen verändert werden kann. Der Achsabstand wird verändert, indem eines der Schwungräder 13 durch eine Kulissenführung 144 geschwenkt wird. Der Schwenkvorgang wird ausgelöst, indem der Stößelschlitten 236 nach vorne (gemäß 22 nach links) gezogen wird und somit ein Joch 146 nach vorne schiebt, siehe 23 und 24. Eine Kulissenachse 148 bewegt sich in der Kulissenführung 144 auf die vordere Position. Bei diesem Vorgang wird eine Drehfeder 150 des Jochs 146 vorgespannt. Ein Drehpunkt des Jochs 146 ist mit Bezugszeichen 152 und ein weiterer Drehpunkt an einer Wippe 244 mit Bezugszeichen 154 gekennzeichnet. Die Wippe 244 ist ein Hebelmechanismus zum Übertragen von Zustellkraft auf das bewegliche Schwungrad 13, wobei die Zustellkraft mittels eines Federpakets 246 (zum Beispiel ausgebildet als Tellerfedern) aufgebracht werden kann.
25 und 26 veranschaulichen die Bewegung des Stößelschlittens 236.
Der Stößelschlitten 236 wird über einen Spindelhub bewegt. Die zugehörige Spindel 50 weist am Ende ein aufgeschraubtes, optional geklebtes oder aufgepresstes, Verbindungsstück 158 auf. An diesem sind die Schlepphaken 160 befestigt. Die Schlepphaken 160 sind in dem Schlittenhaken 242 eingehängt. Der Schlittenhaken 242 ist wiederum über einen Drehpunkt 162 am Stößelschlitten 236 befestigt. Wird die Spindel 50 nach vorne bewegt (gemäß 25 und 26 nach links), wird der Stößelschlitten 236 nach vorne gezogen. Die Bewegung des Stößelschlittens 236 wird für die Zustellung der Schwungräder 13 gebraucht.
Die Stößelzuführung wird gemäß 27 und 28 erläutert.
Die Stößelstruktur 9, 10 steckt in einem Stößelhalter 164. Stößelstruktur 9, 10 und Stößelhalter 164 werden mittels des Stößelverriegelungshebels 222 in der hinteren Position arretiert. Durch eine Relativverschiebung zwischen Stößelhalter 164 und Stößelschlitten 236 wird eine als zwei Druckfedern ausgebildete Vorspannfeder 110 gespannt. Gibt der Stößelverriegelungshebel 222 die Stößelstruktur 9, 10 frei, wird sich die Vorspannfeder 110 entspannen. Somit wird der Stößelhalter 164 mit Stößelstruktur 9, 10 nach vorne (hier links) beschleunigt und zwischen die geschlossenen Schwungräder 13 geschoben. Zwischen den Schwungrädern 13 wird die Stößelstruktur 9, 10 dann auf die gewünschte Geschwindigkeit beschleunigt.
29, 30 und 31 zeigen den Vorgang der Räderöffnung.
Die Schwungräder 13 werden geöffnet, indem der Stößelschlitten 236 schlagartig nach hinten bewegt wird (gemäß 29 bis 31 nach rechts). Die Drehfeder 150 kann sich entspannen und drückt das Joch 146 mit der Kulissenachse 148 im Gegenuhrzeigersinn in die Kulissenanfangsposition. Dadurch wird das bewegliche Schwungrad 13 angehoben, womit sich die Schwungräder 13 öffnen und der Achsabstand größer wird.
Die Rückstellung des Stößelschlittens 236 wird anhand 32 bis 34 beschrieben.
Zunächst wird auf 32 und 33 Bezug genommen. Befindet sich die Spindel 50 in der vorderen Position, ist der Stößelschlitten 236 zum Stößelhalter 164 relativ verschoben worden. Durch die Relativverschiebung werden die Druckvorspannfedern 110 zwischen Stößelschlitten 236 und Stößelhalterung 164 gespannt. Gleichzeitig wird auch die Zugfeder 228 gespannt, die später den Stößelschlitten 236 zurückzieht. Der Stößelschlitten 236 wird über die Stößelstruktur 9, 10 durch die Haltezunge, d.h. die Verriegelungsklinke 214, gegen die Federkraft zurückgehalten. Unter dem Schlittenhaken 242 befindet sich ein Auslöseblech 166, das etwas in die Setzachse ragt.
Nun wird auf 34 Bezug genommen. Wird die Haltezunge bzw. die Verriegelungsklinke 214 über die Abzugsmechanik (Stößelverriegelungshebel wird angehoben) aus der Vertiefung, d.h. der Verriegelungsaussparung 212 in der Stößelstruktur 9, 10, gezogen, schnellt die Stößelhalterung 164 durch die vorher gespannte Druckfeder, d.h. Vorspannfeder 110, nach vorne. Der Stößel 9, der hier als Schlagmasse fungiert, wird dadurch zwischen die Schwungräder 13 geschoben und wird nach vorne (gemäß 34 links) beschleunigt. Der Stößelhalter 164 drückt in der vorderen Position das Auslöseblech 166 nach oben, welches wiederum den Schlittenhaken 242 nach oben drückt. Dadurch wird der Stößelschlitten 236 vom Schlepphaken 160 getrennt. Sobald der Schlittenhaken 242 ausgehängt ist, wird der Stößelschlitten 236 durch Federkraft wieder in die Ausgangsposition gebracht (rechts). Beim Zurückziehen des Stößelschlittens 236 öffnen sich auch die Schwungräder 13, damit die Stößelstruktur 9, 10 wieder repetiert werden kann.
35, 36 und 37 illustrieren, wie die Stößelbeschleunigung erfolgt.
Die Stößelstruktur 9, 10 wird beschleunigt, indem sie zwischen die beiden Schwungräder 13 geschoben wird, die mit dem Federpaket 246 vorgespannt sind. 35 zeigt zudem Schwungradhalterungen 170, die als Blechteil ausgebildet sein können, und eine Fixierung 172 für das Joch 146.
Die Stößelstruktur 9, 10 ist im geschlossenen Zustand der Schwungräder 13 breiter als der Abstand der Schwungradmantelflächen. Die Stößelstruktur 9, 10 hat also Übermaß. Dieses Übermaß bewirkt, dass die Stößelstruktur 9, 10 die Schwungräder 13 auseinanderdrückt. Wird das bewegliche Schwungrad 13 auseinandergedrückt, spannen sich die Tellerfedern des Federpakets 246 und erzeugen eine Kraft, die das bewegliche Schwungrad 13 auf den Schlagkörper 9 der Stößelstruktur 9, 10 presst. Die Federkraft wird über einen Hebel (siehe Wippe 244) übersetzt. Dies hat den Vorteil, dass das Federpaket 246 nur halb so groß sein muss (bei einer Übersetzung von 1:2). Auch die Kraft am Hebeldrehpunkt 154 ist nur halb so groß (bei einer Hebelübersetzung 1:2). Dies erlaubt es, die ganzen Schwungradhalterungen 170 leichter zu gestalten (Blechteile), da die Flächenpressungen an den Lagerstellen nicht so groß sind wie bei einer 1:1-Übersetzung.
38, 39 und 40 zeigt unterschiedliche Darstellungen einer Stößelbremse 174. Die Stößelbremse 174 besteht, wie 38 zeigt, aus einem Elastomerteil 176, das an beiden Stirnseiten mit Metallscheiben 178 bestückt ist. Diese Metallscheiben 178 verhindern, dass das Elastomerteil 176 an den in 39 markierten Stellen 180 zu fließen beginnt, wenn die Stößelbremse 174 belastet bzw. das Elastomerteil 176 zusammengedrückt wird. Zusätzlich besitzt das Elastomerteil 176 seitliche Nuten 248. Diese Nuten 248 ermöglichen eine stärkere Verformung des Elastomerteils 176, obwohl dieses geklammert ist (Volumenkonstanz), denn das Elastomerteil 176 lässt sich nicht komprimieren. In das Elastomerteil 176 wird, siehe 40, ein Bremskonus 182 aus Stahl eingesetzt. Die Stößelstruktur 9, 10 wird dann auf diesen auftreffen. Die Stößelbremse 174 ist zwischen einer Zugstange 184 und der Spindel 50 geklammert und kann nach vorne ausgebaut werden.
41, 42 und 43 zeigen die Stößelarretierung in einer hinteren Position.
Nach dem Setzvorgang wird die Stößelstruktur 9, 10 über eine unelastische biegsame Elastomerschnur, die das Zugelement 21 bildet, durch die geöffneten Schwungräder 13 zurückgezogen. In der hinteren Position kippt die Stößelstruktur 9, 10 die Haltezunge bzw. die Verriegelungsklinke 214 gegen die Klinkenbefederung 134 auf. Die Verriegelungsklinke 214 wird dann über die Klinkenbefederung 134 in die Verriegelungsaussparung 212 der Stößelstruktur 9, 10 gedrückt. Der Stößel 10 ist somit mit der Verriegelungsklinke 214 arretiert.
Im Weiteren wird bezugnehmend auf 44 bis 55 ein Steuerungsmechanismus 100 zum Steuern des Setzens eines Blindniets 66 in miteinander zu verbindende Metallbleche 62, 64 durch Ausüben einer Setzkraft eines Stößels 10 auf den Blindniet 66 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Dabei zeigen insbesondere 45, 47, 48 und 51 bis 53 charakteristische Betriebszustände des Steuerungsmechanismus 100, die mit (1) bis (6) bezeichnet sind.
44 zeigt, dass die Eintreibvorrichtung des Nietsetzgeräts über einen Antrieb verfügt, der eine Masse, d.h. die aus dem Stößel 10 und dem Schlagkörper 9 bestehende Stößelstruktur 9, 10, beschleunigt. Die Stößelstruktur 9, 10 wird durch zwei gegenläufige Schwungräder 13 beschleunigt. Sie trifft auf den Niet 66 (nicht gezeigt in 44) und treibt diesen wie ein Nagel in die Anwendung ein. Die Stößelstruktur 9, 10 wird durch die vorgespannte Vorspannfeder 110 beschleunigt und zwischen die sich drehenden Schwungräder 13 geschoben.
45 und 46 zeigen, dass die unter Federspannung stehende Stößelstruktur 9, 10 bis zum kontrollierten Start des Eintreibvorganges festgehalten werden soll. Zusätzlich soll die Auslösevorrichtung den Stößel 10 erst freigeben, wenn das Setzgerät auf festen Untergrund angepresst wird. Zum kontrollierten Starten des Eintreibvorganges ist ein als Hebelmechanismus ausgebildeter Auslösesteuermechanismus 96 geschaffen, der ausgehend von einer Ausgangskonfiguration gemäß 45 selektiv zum Verriegeln der Stößelstruktur 9, 10 oder zum Entriegeln der verriegelten vorgespannten Stößelstruktur 9, 10 an einem vorgegebenen Auslösepunkt (siehe Bezugszeichen 250 in 47) eingerichtet ist. Der Auslösesteuermechanismus 96 ist als Hebelmechanismus aus Auslösehebel 208, Spannhebel 220 und Stößelverriegelungshebel 222 ausgebildet, die miteinander in der im Weiteren beschriebenen Weise kooperieren, um den Auslöseprozess zum Setzen des Blindniets 66 zu steuern. Zu dem Auslösesteuermechanismus 96 zählt insbesondere auch die Verriegelungsklinke 214, die unter dem Einfluss einer Klinkenbefederung 134 zum Verriegeln der Stößelstruktur 9, 10 in die Verriegelungsaussparung 212 des Schlagkörpers 9 eingreift, um die Beschleunigung des Stößels 10 während einer Vorspannprozedur zu verhindern.
Die Stößelstruktur 9, 10 wird über einen Stößelverriegelungshebel 222, der mittels einer Verriegelungsklinke 214 in eine Tasche als Verriegelungsaussparung 212 an der Stößelstruktur 9, 10 eingreift, festgehalten.
Der Drehpunkt des Stößelverriegelungshebels 222 ist gegenüber dem Eingriff in die Stößelstruktur 9, 10 so angeordnet, dass das entstehende Drehmoment den Stößelverriegelungshebel 222 daran hindert, aus der Tasche zu springen. Die von der Druck- oder Vorspannfeder 110 ausgeübte Vorspannkraft ist mit Bezugszeichen 186 bezeichnet. Der Steuerungsmechanismus 100 gemäß 45 bis 55 weist einen Vorspannmechanismus auf, dessen Funktion von der Vorspannfeder 110 geprägt wird. Die Vorspannfeder 110 spannt die verriegelt in einer Ausgangsposition befindliche Stößelstruktur 9, 10 vor und wandelt dadurch Antriebsenergie einer Spindel 50 in Vorspannenergie um. Durch den im Weiteren beschriebenen Auslöseprozess wird die Stößelstruktur 9, 10 mittels der Vorspannenergie beschleunigt.
45 und 47 zeigen, dass der Auslösehebel 208 über einen Antrieb nach links bewegt wird. Der Auslösehebel 208 gleitet dadurch unter einem Auslöseverzögerungsglied 116, der einen unterseitigen Anschlag für den Auslösehebel 208 bildet, nach vorne. Eine schräge unterseitige Fläche am Auslösehebel 208 drückt auf einen Vorspannhebel 220, der sich dadurch im Gegenuhrzeigersinn um seinen Drehpunkt dreht. Diese Drehung spannt Schenkelfeder 224 vor. Der Auslösehebel 208 wird von dem Spindelantrieb während des Vorspannens gleitend entlang dem Auslöseverzögerungsglied 116 translatorisch bewegt. Diese translatorische Bewegung erfolgt ohne Schwenkbewegung des Auslösehebels 208. Dies ist durch die Geometrie des Auslöseverzögerungsglieds 116 vermieden.
47 bis 50 zeigen, dass, unmittelbar nachdem der Auslösehebel 208 am Ende des Auslöseverzögerungsglieds 116 angelangt ist (siehe Auslösepunkt 250 in 47), sich die Schenkelfeder 224 entspannt. Dadurch dreht sich der Vorspannhebel 220 im Uhrzeigersinn und drückt den Auslösehebel 208 nach oben (siehe 48). Der Auslösehebel 208 dreht sich dadurch im Gegenuhrzeigersinn und verdreht damit den Stößelverriegelungshebel 222 im Uhrzeigersinn. Die Stößelstruktur 9, 10 wird entriegelt (siehe 49) und die Druckfeder 110 schiebt die Stößelstruktur 9, 10 zwischen die drehenden Schwungräder 13.
Wenn also das Abgleiten des Auslösehebels 208 entlang des Auslöseverzögerungsglieds 116 vollendet ist, wird der Auslösehebel 208 geschwenkt, wodurch der vorgespannte Stößel 10 entriegelt wird. Dies ist in 48 gezeigt. Die Schwenkkraft wird dabei durch den Spannhebel 220 aufgebracht, dessen Drehfeder 224 während des vorherigen translatorischen Gleitens des Auslösehebels 208 zunehmend gespannt worden ist. Ist nun der Auslösehebel 208 aufgrund des Verlassens des Auslöseverzögerungsglieds 116 nicht mehr am Schwenken gehindert, so kann von unten her der Spannhebel 220 eine Druckkraft auf den Auslösehebel 208 ausüben, so dass dieser nach oben weg schwenkt und dabei den Stößelverriegelungshebel 222 mitnimmt. Der Stößelverriegelungshebel 222 selbst enthält die Verriegelungsklinke 214 bzw. ist mit dieser wirkgekoppelt und bewerkstelligt es bei einem eigenen Schwenken auch, die Verriegelungsklinke 214 aus der Verriegelungsaussparung 212 der Stößelstruktur 9, 10 herauszuschwenken.
Ein Detail X aus 47, welches die Wechselwirkung zwischen einem Hubmagneten 40 und dem Stößelverriegelungshebel 222 veranschaulicht, ist in 50 zu erkennen. Der Stößelverriegelungshebel 222 kann sich nur im Uhrzeigersinn drehen, wenn der Hubmagnet 40 diese nicht blockiert. Der Hubmagnet 40 entsperrt den Stößelverriegelungshebel 222, wenn das Setzgerät auf festen Untergrund gepresst wird und dies detektiert wird (vgl. 1). Der Hubmagnet 40 ist also zwischen einer den Stößelverriegelungshebel 222 blockierenden und einer den Stößelverriegelungshebel 222 freigebenden Position verfahrbar ausgebildet, um das Schwenken des Stößelverriegelungshebels 222 mechanisch zu blockieren, bis mittels eines Anpressdetektors das Anpressen des Setzgeräts gegen den Untergrund 62, 64 detektiert ist.
Der Auslösehebel 208 wird nach der Freigabe und Beschleunigung der Stößelstruktur 9, 10 (siehe 51) über Zugfedern 228 wieder nach rechts bewegt, womit ein Repetieren des Schlittens erreicht wird (siehe 52). Dabei gleitet der Auslösehebel 208 über das Auslöseverzögerungsglied 116 und gelangt wieder in die Ausgangsposition (siehe 53). Somit sind ein Stößelrepetiermechanismus 72 und ein Auslöserepetiermechanismus 106 vorgesehen, die zum Rückstellen der Stößelstruktur 9, 10 in die Ausgangsposition bzw. zum Rückstellen des Auslösesteuermechanismus 96 in die Ausgangskonfiguration eingerichtet sind. Der Auslöserepetiermechanismus 106 stellt den Auslösesteuermechanismus 96 in die Ausgangskonfiguration zurück. Teil des Auslöserepetiermechanismus 106, der den Auslösesteuermechanismus 96 in die Ausgangskonfiguration zurückversetzt, ist die Zugfeder 228. Darüber hinaus ist aber auch die Stößelstruktur 9, 10 in den Ausgangszustand zurückzuversetzen. Ein Mechanismus hierfür ist in 56 gezeigt.
Die Stößelstruktur 9, 10 wird wieder zurückgezogen (hier nach rechts, vgl. den Pfeil in 54). Dabei schwenkt sich die als Blechlasche ausgebildete Verriegelungsklinke 214 im Gegenuhrzeigersinn und rastet in der Verriegelungsaussparung 212 der Stößelstruktur 9, 10 ein (siehe 55).
56 zeigt ein Stößelrepetiersystem 72, das gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung in einen der in den vorangehenden Figuren beschriebenen Steuerungsmechanismen 100 implementiert sein kann. Das in 56 gezeigte Stößelrepetiersystem 72 dient zum Rückführen eines Stößels 10 nach dem Setzen eines Niets und somit zum Vorbereiten des Setzens eines weiteren Niets.
Der Stößel 10 ist über den Schlagkörper 9 mit einem Zugelement 21 gekoppelt, das in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als nicht dehnbare, aber biegbare Polyesterkordel (andere Materialien sind möglich) ausgebildet ist. Über eine Umlenkrolle 20 ist das Zugelement 21 mit einer Spannfeder 130 verbunden. Das Zugelement 21 ist als flexibles und im Wesentlichen unelastisches Bauteil ausgebildet, das unter Zugbelastung nicht (bzw. nach dem technischen Verständnis des Fachmann nicht in technisch nennenswertem Ausmaß) dehnbar ist, aber zum Beispiel beim Umlaufen um die Umlenkrolle 20 kraftarm gebogen werden kann. Das Zugelement 21 hat einen Endabschnitt, an dem das Zugelement 21 über den Schlagkörper 9 indirekt mit dem Stößel 10 verbunden ist. Das Zugelement 21 hat darüber hinaus einen anderen Endabschnitt, an dem das Zugelement 21 mit der Spannfeder 130 verbunden ist.
Die Spannfeder 130 ist an einem ersten Endabschnitt an einem Gehäuseteil oder dergleichen starr und ortsfest gelagert und weist einen zweiten, gegenüberliegenden Endabschnitt auf, an dem die Spannfeder 130 an das Zugelement 21 angeschlossen ist.
Das Zugelement 21 dient zum Kraftwandeln bzw. zum Übertragen einer Zugkraft zwischen Stößel 10 und Spannfeder 130, wird aber bei einer solchen angelegten Zugkraft selbst nicht in technisch nennenswerter Weise gedehnt, sondern überträgt die Kraft unverändert auf die von dem Zugelement 21 separat ausgebildete Spannfeder 130, die bei Einwirken einer solchen Kraft ausgelenkt, insbesondere gedehnt, wird. Wenn sich also zum Eintreiben eines Niets der Stößel 10 gemäß 56 von rechts nach links bewegt, wird die Spannfeder 130 gespannt. Gleichzeitig wird die Spannfeder 130 bei Überführen des Stößels 10 von der Ausgangsposition in eine Setzposition in einen Spannzustand oder in einen gespannten Zustand überführt. In diesem Spannzustand übt die Spannfeder 130 eine rücktreibende Kraft auf das Zugelement 21 und damit indirekt auf den Stößel 10 aus. Wenn die Stößelstruktur 9, 10 also von dem Setzgerät zum Durchführen einer Rückwärtsbewegung freigegeben ist, übt die Spanneinrichtung 130 mittels des Zugelements 21 auf die Stößelstruktur 9, 10 eine Rückführkraft zum Rückführen der Stößelstruktur 9, 10 in die Ausgangsposition und somit zum Rückführen des Stößels 10 in die Ausgangsstellung aus.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2429768 [0004]

Claims

Steuerungsmechanismus (100) zum Steuern des Setzens eines Befestigungselements (66) in ein Zielobjekt (62, 64) mittels Ausübens einer Setzkraft eines Stößels (10) auf das Befestigungselement (66), wobei der Steuerungsmechanismus (100) aufweist: einen Vorspannmechanismus (110) zum Vorspannen einer verriegelt in einer Ausgangsposition befindlichen und den Stößel (10) aufweisenden Stößelstruktur (9, 10) durch Umwandeln von zumindest einem Teil von Antriebsenergie einer Antriebseinrichtung (104) in Vorspannenergie; einen Auslösesteuermechanismus (96), der selektiv zum Verriegeln der Stößelstruktur (9, 10) in einer Ausgangskonfiguration des Auslösesteuermechanismus (96) oder zum Entriegeln der verriegelten vorgespannten Stößelstruktur (9, 10) an einem vorgegebenen Auslösepunkt, wodurch die Stößelstruktur (9, 10) mittels der Vorspannenergie beschleunigt wird, eingerichtet ist; einen Stößelrepetiermechanismus (106; 72) zum Rückstellen der Stößelstruktur (9, 10) in die Ausgangsposition und einen Auslöserepetiermechanismus (106) zum Rückstellen des Auslösesteuermechanismus (96) in die Ausgangskonfiguration.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Vorspannmechanismus eine mittels der Antriebseinrichtung (104) vorspannbare Druckfeder (110) aufweist, die insbesondere eine Vorspannkraft auf eine Rückseite der verriegelten Stößelstruktur (9, 10) überträgt.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Auslösesteuermechanismus (96) zum Verriegeln der Stößelstruktur (9, 10) in der Ausgangsposition während des Vorspannens eingerichtet ist.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Auslösesteuermechanismus (96) eine insbesondere befederte Verriegelungsklinke (214) aufweist, die zum Verriegeln der Stößelstruktur (9, 10) in eine Verriegelungsaussparung (212) der Stößelstruktur (9, 10) eingreift, um eine Beschleunigung der Stößelstruktur (9, 10) während des Vorspannens zu verhindern.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß Anspruch 4, wobei die Verriegelungsklinke (214) und die Verriegelungsaussparung (212) ausgebildet sind, bei Bewegung der Stößelstruktur (9, 10) in eine erste Richtung, insbesondere in Setzrichtung, die Stößelstruktur (9, 10) zu verriegeln, und bei Bewegung der Stößelstruktur (9, 10) in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegen gerichtet ist, insbesondere entgegen der Setzrichtung orientiert ist, die Stößelstruktur (9, 10) passieren zu lassen.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Auslösesteuermechanismus (96) mehrere kooperierende und drehfähige Hebel (208, 220, 222) aufweist.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Auslösesteuermechanismus (96) einen Auslösehebel (208) aufweist, der eingerichtet ist, von der Antriebseinrichtung (104) während des Vorspannens gleitend entlang eines Auslöseverzögerungsglieds (116) translatorisch bewegt zu werden und nach vollendetem Abgleiten entlang des Auslöseverzögerungsglieds (116) geschwenkt zu werden, wodurch das Entriegeln der vorgespannten Stößelstruktur (9, 10) ausgelöst wird.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß Anspruch 7, wobei der Auslösesteuermechanismus (96) einen federbeaufschlagten Spannhebel (220) aufweist, der eingerichtet ist, mit dem Auslösehebel (208) derart zu kooperieren, dass während der translatorischen Bewegung des Auslösehebels (208) der Spannhebel (220) geschwenkt und dabei zunehmend federgespannt wird.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß Anspruch 8, wobei der Spannhebel (220) eingerichtet ist, mit dem Auslösehebel (208) derart zu kooperieren, dass nach vollendetem Abgleiten des Auslösehebels (208) entlang des Auslöseverzögerungsglieds (116) der federgespannte Spannhebel (220) unter Federentspannung zurückgeschwenkt wird und dadurch das Schwenken des Auslösehebels (208) auslöst.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß Ansprüchen 4 und 7, wobei der Auslösesteuermechanismus (96) einen Stößelverriegelungshebel (222) aufweist, der die Verriegelungsklinke (214) enthält und eingerichtet ist, mit dem Auslösehebel (208) derart zu kooperieren, dass bei dem Schwenken des Auslösehebels (208) ein Schwenken des Stößelverriegelungshebels (222) ausgelöst wird, wodurch die Verriegelungsklinke (214) aus der Verriegelungsaussparung (212) der Stößelstruktur (9, 10) herausgeschwenkt wird.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend: einen Anpressdetektor (94), der zum Detektieren eines Anpressens des Setzgeräts (30) gegen einen Untergrund (62, 64) eingerichtet ist; eine Entriegelungsblockade (40), insbesondere ein Hubmagnet (40), die ein Entriegeln der Stößelstruktur (9, 10) solange blockiert, bis mittels des Anpressdetektors (94) das Anpressen des Setzgeräts (30) gegen den Untergrund (62, 64) detektiert ist.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß Ansprüchen 10 und 11, wobei die Entriegelungsblockade (40) zwischen einer den Stößelverriegelungshebel (222) blockierenden und einer den Stößelverriegelungshebel (222) freigebenden Position verfahrbar ausgebildet ist, um das Schwenken des Stößelverriegelungshebels (222) mechanisch zu blockieren, bis mittels des Anpressdetektors (94) das Anpressen des Setzgeräts (30) gegen den Untergrund (62, 64) detektiert ist.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei der Auslöserepetiermechanismus (106) ein Zugkraftelement (228), insbesondere eine Zugfeder, aufweist, das an dem Auslösehebel (208) angreift, nach dem Schwenken des Auslösehebels (208) den Auslösehebel (208) wieder mit dem Auslöseverzögerungsglied (116) in Wirkverbindung bringt und den Auslösehebel (208) translatorisch zurückzubewegt, wodurch der Auslösesteuermechanismus (96) in die Ausgangskonfiguration rückgestellt ist.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Stößelrepetiermechanismus (72) zum Rückstellen der Stößelstruktur (9, 10) in die Ausgangsposition aufweist: ein flexibles unelastisches Zugelement (21), das mit der Stößelstruktur (9, 10) gekoppelt ist; eine Spanneinrichtung (130), die mit dem Zugelement (21) gekoppelt ist, so dass die Spanneinrichtung (130) bei dem Beschleunigen der Stößelstruktur (9, 10) in einen Spannzustand überführbar ist, in dem die Spanneinrichtung (130) mittels des Zugelements (21) auf die Stößelstruktur (9, 10) eine Rückführkraft zum Verriegeln der Stößelstruktur (9, 10) und zum Rückführen der Stößelstruktur (9, 10) in die Ausgangsposition ausübt.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, aufweisend einen Schwungradantrieb (13), insbesondere zwei gegenläufig antreibbare Schwungräder, der mit der Stößelstruktur (9, 10) in Wirkverbindung bringbar ist, um die mittels der Vorspannenergie beschleunigte Stößelstruktur (9, 10) weiterzubeschleunigen.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß Anspruch 15, wobei die Stößelstruktur (9, 10) zum Ausüben einer Setzkraft auf das Befestigungselement (66) beschleunigbar ist; wobei von den Schwungrädern (13) zumindest eines selektiv zum direkten oder indirekten Koppeln mit dem Stößel (10) an die Stößelstruktur (9, 10) reibschlüssig heranfahrbar und zum Entkoppeln von dem Stößel (10) von der Stößelstruktur (9, 10) wegfahrbar ausgebildet ist, und wobei die Schwungräder (13) zum reibschlüssigen Weiterbeschleunigen der Stößelstruktur (9, 10) in Rotation versetzbar sind.
Steuerungsmechanismus (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, aufweisend einen Abkoppelmechanismus (222) zum Abkoppeln der beschleunigten Stößelstruktur (9, 10) von dem Vorspannmechanismus (110).
Steuerungsmechanismus (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Antriebseinrichtung (104) einen Linearantrieb mit einer Spindel (50) aufweist.
Setzgerät (30), insbesondere Nietsetzgerät (30), zum Setzen eines Befestigungselements (66) in ein Zielobjekt (62, 64), wobei das Setzgerät (30) einen Steuerungsmechanismus (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 zum Steuern des Setzens des Befestigungselements (66) in das Zielobjekt (62, 64) mittels Ausübens einer Setzkraft eines Stößels (10) auf das Befestigungselement (66) aufweist.
Setzanordnung, aufweisend: ein Setzgerät (30) gemäß Anspruch 19 zum Setzen eines Befestigungselements (66); das Befestigungselement (66), insbesondere setzbereit an oder in dem Setzgerät (30) montiert.
Verfahren zum Setzen eines Befestigungselements (66) in ein Zielobjekt (62, 64) mittels Ausübens einer Setzkraft eines Stößels (10) auf das Befestigungselement (66), wobei das Verfahren aufweist: Vorspannen einer verriegelt in einer Ausgangsposition befindlichen und den Stößel (10) aufweisenden Stößelstruktur (9, 10) durch Umwandeln zumindest eines Teils von Antriebsenergie einer Antriebseinrichtung (104) in Vorspannenergie mittels eines Vorspannmechanismus (110); Entriegeln der vorgespannten Stößelstruktur (9, 10) an einem vorgegebenen Auslösepunkt mittels eines anfangs in einer Ausgangskonfiguration befindlichen Auslösesteuermechanismus (96), womit die Stößelstruktur (9, 10) mittels der Vorspannenergie beschleunigt wird; Rückstellen der Stößelstruktur (9, 10) in die Ausgangsposition und Rückstellen des Auslösesteuermechanismus (96) in die Ausgangskonfiguration.