DE102013208300A1

DE102013208300A1 - Hebelmechanismus zwischen Vorspanneinrichtung und Schwungrad zum Einwirken auf Stößel eines Setzgeräts

Info

Publication number: DE102013208300A1
Application number: DE102013208300.9A
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: WO2014180777A1

Abstract

Antriebsmechanismus (94) zum Antreiben eines mittels eines Setzgeräts (30) in ein Zielobjekt (62, 64) zu setzenden Befestigungselements (66), wobei der Antriebsmechanismus (94) eine Stößelstruktur (9, 10) mit einem Stößel (10), der zum Ausüben einer Setzkraft auf das Befestigungselement (66) beschleunigbar ist, Schwungräder (13), von denen zumindest eines selektiv zum direkten oder indirekten Koppeln mit dem Stößel (10) an die Stößelstruktur (9, 10) reibschlüssig heranfahrbar oder zum Entkoppeln von dem Stößel (10) von der Stößelstruktur (9, 10) wegfahrbar ausgebildet ist und die zum reibschlüssigen Beschleunigen der Stößelstruktur (9, 10) in Rotation versetzbar sind, eine Vorspanneinrichtung (96), die zum Ausüben einer in Richtung der Stößelstruktur (9, 10) gerichteten und auf zumindest eines der Schwungräder (13) einwirkenden Vorspannkraft eingerichtet ist, und einen Hebelmechanismus (98) aufweist, der eingerichtet ist, die Vorspannkraft von der Vorspanneinrichtung (96) auf das zumindest eine der Schwungräder (13) zu übertragen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsmechanismus zum Antreiben eines mittels eines Setzgeräts in ein Zielobjekt zu setzenden Befestigungselements, ein Setzgerät, eine Setzanordnung und ein Verfahren zum Setzen eines Befestigungselements mittels eines Setzgeräts.
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. Es kann schwierig sein, die Schwungmasse und den Stößel zuverlässig zu koppeln bzw. zu entkoppeln.
EP 2,429,768 offenbart ein Setzgerät zum schlagartigen Setzen von Nägeln, Bolzen oder dergleichen, das einen Schlagkörper 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 Antriebsmechanismus zum Antreiben eines mittels eines Setzgeräts (zum Beispiel eines Nietsetzgeräts) in ein Zielobjekt (zum Beispiel aneinander zu befestigende Metallbleche) zu setzenden Befestigungselements (zum Beispiel eines Niets) geschaffen, wobei der Antriebsmechanismus eine Stößelstruktur (zum Beispiel eine Anordnung aus einem Stößel und einem damit starr gekoppelten Schlagkörper) mit einem Stößel, der zum Ausüben einer Setzkraft auf das Befestigungselement (mittels Schwungrädern) beschleunigbar ist, Schwungräder, von denen zumindest eines selektiv (d. h. wahlweise) zum direkten (d. h. ohne dazwischen angeordnetes anderes Bauteil) oder indirekten (d. h. mittels eines dazwischen angeordneten anderen Bauteils) Koppeln mit dem Stößel an die Stößelstruktur reibschlüssig heranfahrbar ist (d. h. so mit der Stößelstruktur in Kontakt bringbar ist, dass mittels Reibung von den Schwungrädern Bewegungsenergie auf die Stößelstruktur übertragbar ist) oder zum Entkoppeln von dem Stößel von der Stößelstruktur wegfahrbar (insbesondere kontaktfrei) ausgebildet ist und die zum reibschlüssigen Beschleunigen der Stößelstruktur in Rotation versetzbar sind, eine Vorspanneinrichtung, die zum Ausüben einer in Richtung der Stößelstruktur gerichteten und auf zumindest eines der Schwungräder einwirkenden Vorspannkraft eingerichtet ist, und einen Hebelmechanismus (insbesondere eine Anordnung aus einem oder mehreren drehfähig gelagerten Hebelarmen) aufweist, der eingerichtet ist, die Vorspannkraft von der Vorspanneinrichtung auf das zumindest eine der Schwungräder zu übertragen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Setzgerät, insbesondere Nietsetzgerät, zum Setzen eines Befestigungselements in ein Zielobjekt bereitgestellt, wobei das Setzgerät einen Antriebsmechanismus mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Antreiben des Befestigungselements 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.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Setzen eines Befestigungselements in ein Zielobjekt mittels eines Setzgeräts geschaffen, das eine Stößelstruktur mit einem Stößel aufweist, der zum Ausüben einer Setzkraft auf das Befestigungselement beschleunigbar ist, wobei eine Vorspanneinrichtung zum Ausüben einer in Richtung der Stößelstruktur gerichteten und auf zumindest eines der Schwungräder einwirkenden Vorspannkraft vorgesehen ist und ein Hebelmechanismus vorgesehen ist, um die Vorspannkraft von der Vorspanneinrichtung auf das zumindest eine der Schwungräder zu übertragen. Bei dem Verfahren können die Schwungräder in einen von dem Stößel bzw. der Stößelstruktur entkoppelten Zustand eingestellt werden, in dem die Schwungräder von der Stößelstruktur weggefahren (oder davon beabstandet) sind. Die Schwungräder können (insbesondere vor oder nach dem Aktivieren des Antriebs) in Rotation versetzt werden. Die rotierenden Schwungräder können in einen mit dem Stößel bzw. der Stößelstruktur gekoppelten Zustand überführt werden, indem zumindest eines der Schwungräder an die Stößelstruktur herangefahren wird (oder mit dieser in Berührkontakt gebracht wird), um die Stößelstruktur zum Ausüben der Setzkraft auf das Befestigungselement reibschlüssig (d. h. mittels Reibschlusses zwischen der Stößelstruktur und den rotierenden Schwungrädern) zu beschleunigen.
Unter einer „Stößelstruktur” wird im Rahmen dieser Anmeldung ein ein- oder mehrkomponentiger Körper verstanden, der zum Eintreiben 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 den Stößel 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.
Erfindungsgemäß 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 stellt (im Wechselwirkungsfall zwischen Stößel und Schwungrädern) 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 das Zwischenschalten eines 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.
Im Weiteren werden zusätzliche exemplarische Ausführungsbeispiele des Antriebsmechanismus, des Setzgeräts, der Setzanordnung und des Verfahrens beschrieben.
Dasjenige Schwungrad, das gegenüber der Stößelstruktur zum Einstellen des Achsabstands zwischen den Schwungrädern verschiebbar (d. h. von dem anderen Schwungrad wegfahrbar oder zu dem anderen Schwungrad hinfahrbar) gelagert sein kann, kann dasselbe Schwungrad sein, das mittels des Hebelmechanismus mit der Vorspanneinrichtung gekoppelt ist. Ein anderes bzw. das andere Schwungrad kann gegenüber der Stößelstruktur unverschiebbar gelagert sein und kann von einer Kopplung mit der Vorspanneinrichtung mittels des Hebelmechanismus frei sein. Beide Schwungräder sollten allerdings mittels eines Antriebsmotors in Rotation bringbar sein. Somit kann der Aufwand zum Ausbilden des Antriebsmechanismus dadurch gering gehalten werden, dass das eine rotierfähige Schwungrad vorgespannt und translatorisch beweglich gelagert wird und das andere rotierfähige Schwungrad ortsfest und ohne Vorspannung bezüglich der Stößelstruktur gelagert ist, ohne dass die Funktionalität des Antriebsmechanismus beeinträchtigt wird. Alternativ können aber auch beide Schwungräder beweglich und über einen Hebelmechanismus vorgespannt sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorspanneinrichtung eine Federeinrichtung aufweisen. Eine Federeinrichtung ist eine einfache und verschleißarme Möglichkeit, die Vorspannkraft zuverlässig und über viele Zyklen hinweg reproduzierbar aufzubringen. Ist eine solche Federeinrichtung über den Hebelmechanismus, insbesondere eine Wippe, mit einem oder beiden der Schwungräder gekoppelt, kann die Federeinrichtung, die zum Wahrnehmen ihrer Funktion zwischen einem gespannten und einem entspannten Zustand überführt wird und somit einen gewissen Platzbedarf hat, auch unter beengten Umständen (wie in einem als Handgerät ausgebildeten Setzgerät) implementiert werden. Außerdem kann bei Einsatz einer selbst kleinen Feder, die über eine Wippe indirekt eine Kraft auf die Stößelstruktur ausübt, durch Einsatz einer Hebelwirkung eine ausreichend große Kraft auf die Stößelstruktur aufgebracht wird, dass Letztere durch die Schwungräder effizient beschleunigt werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Federeinrichtung ein Tellerfederpaket aufweisen. Tellerfedern sind als Federeinrichtung insbesondere deshalb besonders vorteilhaft, weil sie sich äußerst platzsparend realisieren lassen und dennoch mit einem Federpaket eine kompakte Form mit einer kraftstarken Ausgestaltung bilden. Außerdem kann mittels Auswählens der Anzahl seriell gekoppelter Tellerfedern auch bei engen Platzverhältnissen flexibel die Größe der Vorspannkraft justiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Hebelmechanismus einen Hebelarm aufweisen, der an einer ersten Position ortsfest und drehbar gelagert ist, an einer zweiten Position an das zumindest eine der Schwungräder (insbesondere dasjenige, das verfahrbar ist) verschiebbar und drehbar angekoppelt ist und an einer dritten Position an einen Abschnitt, insbesondere an ein Ende, der Vorspanneinrichtung verschiebbar und drehbar angekoppelt ist. Die Verstellung der Schwungradachsen kann über eine bewegliche Wippe erfolgen. An der ersten Position kann der Hebelarm somit drehfähig aber ortsfest, d. h. gegenüber dem Gehäuse des Setzgeräts unverschiebbar, gelagert sein. Somit stellt die erste Position den Drehpunkt des Hebelarms dar. An der zweiten Position ist der Hebelarm mit dem an die Stößelstruktur heranfahrbaren Schwungrad gekoppelt, so dass ein Drehen um die erste Position herum auch eine Drehung um die zweite Position und eine Längsverschiebung des Schwungrads an der zweiten Position bewirkt. An der dritten Position, die der Ankopplung der Vorspanneinrichtung dient, kann ebenfalls sowohl eine Drehung als auch eine Verschiebung stattfinden. Ein solcher Hebelmechanismus ist kompakt ausbildbar und erlaubt eine platzsparende Kraftübertragung zwischen den einzelnen Komponenten bei wirksamer Ausnutzung von Hebelkräften.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Position zwischen der ersten Position und der dritten Position angeordnet sein. Das Schwungrad ist somit zwischen der ortsfesten Drehlagerung des Hebelarms und der Vorspanneinrichtung zwischengeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Relativposition der drei Positionen so gewählt sein, dass zwischen der ersten und der zweiten bzw. zwischen der zweiten und dritten Position Hebelteilachsen gebildet werden, welche die Kraftübertragungscharakteristik des Hebelarms festlegen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein anderer Abschnitt der Vorspanneinrichtung (gegenüber dem Abschnitt der Vorspanneinrichtung, der mit dem Hebelarm gekoppelt ist), insbesondere ein anderes Ende, mit einem Bolzen gekoppelt oder versehen sein, der in einer (zum Beispiel als Kulissenführung ausgebildeten) Führungsstruktur (insbesondere in einer Führungsstruktur mit einer abgewinkelten Führungsaussparung), derart führbar ist, dass mit Überführen des Bolzens zwischen zwei Positionen (insbesondere zwischen zwei Endpositionen) in der Führungsstruktur der Hebelarm so bewegt wird, dass dadurch das mindestens eine der Schwungräder zwischen der an die Stößelstruktur reibschlüssig herangefahrenen Stellung und der von der Stößelstruktur weggefahrenen Stellung überführt wird. Die Führungsstruktur kann ortsfest (zum Beispiel gegenüber einem Gehäuse des Setzgeräts) ausgebildet sein. Mit einem kooperierenden System aus einem beweglichen Bolzen (allgemeiner einer geführten Struktur) und Führungsstruktur (allgemeiner einer die geführte Struktur führenden Struktur) kann die Bewegungslogik bei der Verschiebung genau vorgegeben werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Antriebsmechanismus eingerichtet sein, dass mittels Ausübens einer Zustellkraft auf die Vorspanneinrichtung (oder auf den Bolzen) der Bolzen in der Führungsstruktur bewegt und infolgedessen die Vorspanneinrichtung verkippt wird, womit mittels des Hebelmechanismus die Schwungräder in einen aneinander herangefahrenen Zustand überführt werden. Die Zustellkraft kann also eine Drehung um den dritten Drehpunkt bewirken, was wiederum eine translationsfreie Drehung des Hebelarms um den ortsfesten ersten Drehpunkt bewirkt. Damit dreht sich der Hebelarm auch um den zweiten Drehpunkt, der gleichzeitig derart verschoben wird, dass sich der Achsabstand zwischen den Schwungrädern verringert. Ein Umkehren der Zustellkraft invertiert dann die beschriebene Bewegungsabfolge, womit das System selbstständig in eine Konfiguration zurückgefahren werden kann, in der die Schwungräder wieder in einen voneinander weiter beabstandeten Zustand (Ausgangszustand) rücküberführt werden. Dieser Mechanismus ist gleichermaßen einfach, zuverlässig und fehlerrobust.
Das Verfahren des Bolzens zwischen zwei stabilen Endstellungen in einer zum Beispiel im Wesentlichen L-förmig abgewinkelten Führungsaussparung ermöglicht eine einfache Steuerung des Hebelmechanismus und gleichzeitig ein präzises Vorgeben der Relativpositionen zwischen den einzelnen Komponenten des Antriebsmechanismus.
Die Funktionen von Bolzen und Kulisse können auch ausgetauscht werden, so dass der Bolzen als Führungsaussparung (allgemeiner als eine die geführte Struktur führende Struktur) und die Führungsaussparung als Bolzen (allgemeiner als eine geführte Struktur) ausgebildet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Antriebsmechanismus eine weitere Vorspanneinrichtung aufweisen, die zwischen der dritten Position und dem Bolzen verspannt sein kann. Mit anderen Worten kann die weitere Vorspanneinrichtung eine Vorspannkraft zwischen dem Bolzen und dem Hebelarm vermitteln. Somit kann bei Überführen des Antriebsmechanismus zwischen Zuständen der Schwungräder mit Stößelstrukturkontakt und ohne Stößelstrukturkontakt ein Spannungszustand der weiteren Vorspanneinrichtung verändert werden, um das System in seine gewünschte Ausgangsstellung zurückzutreiben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die weitere Vorspanneinrichtung eine Drehfeder, insbesondere eine Schenkelfeder, sein.
Das Öffnen der Wippe kann somit über eine Drehfeder erfolgen, die beim Schließen der Schwungräder gespannt wird. Eine Drehfeder, insbesondere eine Schenkelfeder, weist die Fähigkeit auf, bei einer Drehbewegung ihren Spannungszustand zu ändern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die weitere Vorspanneinrichtung derart montiert sein, um bei Überführen des mindestens einen der Schwungräder von der Stellung, in der das mindestens eine der Schwungräder von der Stößelstruktur weggefahren ist, zu der reibschlüssig herangefahrenen Stellung gespannt zu werden (d. h. aus einer Ruhestellung ausgelenkt zu werden) und bei Überführen des mindestens einen der Schwungräder von der reibschlüssig herangefahrenen Stellung zu der von der Stößelstruktur weggefahrenen Stellung entspannt zu werden (d. h. in die Ruhestellung zurückgeführt zu werden). Wenn beim Schließen der Schwungräder die Drehfeder gespannt wird, so kann bei einem nachfolgenden Ausschalten der Kraft, welche das Schließen der Schwungräder bewirkt, der Antriebsmechanismus selbsttätig in seinen Ausgangszustand zurückgeführt werden, in dem die Schwungräder von der Stößelstruktur beabstandet sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die weitere Vorspanneinrichtung derart ausgelegt sein, dass eine Reibkraft zwischen dem Bolzen und der Führungsstruktur (insbesondere einer Kulisse) größer ist als eine Vorspannkraft der weiteren Vorspanneinrichtung in einem gespannten Zustand. Bei dieser Ausgestaltung kann sich der Hebelmechanismus zeitnah öffnen, sobald der Stößel bzw. die Stößelstruktur die Schwungräder passiert hat, da die Schenkelfeder nun keine große Reibkraft zu überwinden hat.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Antriebsmechanismus eingerichtet sein, im aneinander herangefahrenen Zustand der Schwungräder einen Abstand zwischen den Schwungrädern (d. h. einen geringsten Abstand zwischen einander gegenüberliegenden umfänglichen Oberflächen der Schwungräder) kleiner einzustellen als ein Durchmesser (orthogonal zur Bewegungsrichtung der Stößelstruktur) eines Abschnitts der Stößelstruktur, welcher Abschnitt zu Beginn des Setzvorgangs zwischen den Schwungrädern angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung kann sichergestellt werden, dass die Schwungräder eine reibende Druckkraft auf die Stößelstruktur ausüben, die einer effizienten reibschlüssigen Kraftübertragung dient. Mit anderen Worten kann dann sichergestellt werden, dass die kinetische Energie von den rotierenden Schwungrädern wirksam auf den Stößel übertragen wird, wenn die Schwungräder beim Kraftübertragen ausreichend fest und reibschlüssig auf die Stößelstruktur einwirken.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Antriebsmechanismus eingerichtet sein, für ein Zurückfahren des Stößels in einen Ausgangszustand nach dem Setzvorgang die Schwungräder voneinander wegzufahren und im voneinander weggefahrenen Zustand einen Abstand zwischen den Schwungrädern (d. h. einen geringsten Abstand zwischen einander gegenüberliegenden umfänglichen Oberflächen der Schwungräder) größer einzustellen als einen Durchmesser (orthogonal zur Bewegungsrichtung der Stößelstruktur) eines Abschnitts der Stößelstruktur, welcher Abschnitt während des Zurückfahrens den Bereich zwischen den Schwungrädern passiert. Dann ist sichergestellt, dass beim Zurückfahren des Stößels in eine Ausgangsposition keine weitere reibende Kraftübertragung von den Schwungrädern auf die Stößelstruktur oder vice versa erfolgt, was zu einer unerwünschten Wechselwirkung zwischen Schwungrädern und Stößelstruktur führen würde, nachdem der Setzvorgang abgeschlossen ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorspanneinrichtung eingerichtet sein, auf genau ein translatorisch (insbesondere senkrecht zur Bewegungsrichtung der Stößelstruktur translatorisch) bewegliches der rotierfähig gelagerten Schwungräder die Vorspannkraft auszuüben, wobei das mindestens eine andere Schwungrad translatorisch unbeweglich gelagert sein kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel reicht es, ein einziges Schwungrad beweglich vorzusehen, wohingegen das andere bzw. die anderen Schwungräder ortsfest ausgebildet werden kann bzw. können. Die Anzahl der beweglichen Teile kann dadurch gering gehalten werden.
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben.
1 zeigt einen Antriebsmechanismus für ein Befestigungselement eines Setzgeräts zum Setzen des Befestigungselements 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 21 zeigen einen Auslösemechanismus eines Nietsetzgeräts gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
22 bis 38 zeigen unterschiedliche Ansichten eines Antriebsmechanismus zum Antreiben eines mittels des Setzgeräts aus 3 bis 21 zu setzenden Befestigungselements gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
39 und 40 stellen eine Problemstellung dar, die einem erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus zugrunde liegt.
41 bis 43 zeigen unterschiedliche Ansichten eines Antriebsmechanismus zum Antreiben eines mittels eines Setzgeräts in ein Zielobjekt zu setzenden Befestigungselements gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
1 zeigt ein Antriebssystem 94, das in einem Nietsetzgerät implementiert sein kann. Das Antriebssystem 94 ist ausgebildet, einen in 1 nicht gezeigten Niet in aneinander zu befestigende Metallbleche (in 1 nicht gezeigt) oder dergleichen einzutreiben. Hierbei wird der Niet mittels des Antriebssystems 94 eingetrieben.
Ein an einem Schlagkörper 9 starr montierter Stößel 10 ist, wie mit einem horizontalen Doppelpfeil angedeutet, hin und her bewegbar und insbesondere gemäß 1 linksseitig hin beschleunigbar, so dass ein Ende 11 des Stößels 10 auf den in 1 nicht gezeigten Niet beschleunigt werden kann und auf diesen zum Setzen desselben einwirken kann. Der Schlagkörper 9 und der Stößel 10 bilden gemeinsam eine starre Stößelstruktur.
Um den Stößel 10 zum Einwirken auf den Niet zu beschleunigen, sind zwei gemäß 1 beweglich gelagerte Schwungräder 13 in dem Antriebssystem 94 vorgesehen. Deren translatorische Bewegungsrichtung ist mit vertikalen Doppelpfeilen angedeutet. Die Schwungräder 13 sind in einer jeweiligen Drehrichtung, die mit Pfeilen 14 angezeigt wird, gegenläufig rotierbar, so dass dann, wenn die Schwungräder 13 entlang ihrer Mantelfläche rein reibschlüssig auf den Schlagkörper 9 und damit indirekt auf den Stößel 10 einwirken, die Rotationsenergie der Schwungräder 13 in eine longitudinale, gemäß 1 horizontale Bewegung des Schlagkörpers 9 umgewandelt wird. Damit wird der Stößel 10 in Richtung des Niets mitgenommen und beschleunigt. Somit sind die Schwungräder 13 selektiv zum Koppeln mit der Stößelstruktur 9, 10 daran reibschlüssig heranfahrbar oder zum Entkoppeln von der Stößelstruktur 9, 10 davon wegfahrbar ausgebildet. Die Schwungräder 13 sind zum reibschlüssigen Kraftübertragen auf die Stößelstruktur 9, 10 und zum Beschleunigen des Stößels 10 in Rotation versetzbar.
Zwei Vorspannfedern 96 sind derart gelagert, dass diese eine in Richtung der Stößelstruktur 9, 10 orientierte und auf ein jeweiliges der Schwungräder 13 einwirkende Vorspannkraft generieren. Zu diesem Zweck ist für jedes der Schwungräder 13 ein jeweiliger Hebelarm 98 vorgesehen, der die Vorspannkraft von der jeweiligen Vorspannfeder 96 indirekt bzw. gewandelt auf das jeweilige Schwungrad 13 überträgt. Jeder Hebelarm 98 ist an einer jeweiligen ersten Position 100 ortsfest und drehbar gelagert, an einer jeweiligen zweiten Position 102 an das zugehörige Schwungrad 13 verschiebbar und drehbar angekoppelt und an einer jeweiligen dritten Position 104 an einem jeweiligen Ende der jeweiligen Vorspannfeder 96 verschiebbar und drehbar angekoppelt. 1 zeigt, dass die jeweilige zweite Position 102 zwischen der jeweiligen ersten Position 100 und der jeweiligen dritten Position 104 angeordnet ist, so dass zwei Teilhebelarme gebildet sind. Das andere Ende der jeweiligen Vorspannfeder 96 ist gemäß 1 an einen Gehäuseabschnitt 158 des Setzgeräts drehfest und ortsfest angeschlossen. Ein Antriebsmotor 106, zum Beispiel ein oder mehrere Elektromotoren, kann auf die dritte Position 104 des jeweiligen Hebelarms 98 (oder alternativ auf die jeweilige Vorspannfeder 96 oder ein Gehäuse der jeweiligen Vorspannfeder 96) einwirken und zum Beispiel eine Zustellkraft ausüben, um den jeweiligen Hebelarm 98 zu drehen. Eine solche Einwirkung führt der Antriebsmotor 106 durch, wenn ein entsprechendes Steuersignal von einer Steuereinheit 108, zum Beispiel ein Prozessor, bereitgestellt ist. Der Antriebsmotor 106 kann, zum Beispiel gesteuert durch die Steuereinheit 108, auch die Energie bereitstellen, um die Schwungräder 13 in Rotation zu versetzen. Das direkte oder indirekte Ausüben (oder Abschalten) einer jeweiligen Kraft auf die dritte Position 104 des jeweiligen Hebelarms 98 führt zu einer Rotation des jeweiligen Hebelarms 98 und damit zu einem Heranfahren (oder Wegfahren) des jeweiligen Schwungrads 13 an den Schlagkörper 9 des Stößels 10. Dabei ist gegen die Vorspannkraft der jeweiligen Vorspannfeder 96 eine Kraft auszuüben.
Indem die Vorspannkraft der jeweiligen Vorspannfeder 96 zum Drücken des jeweiligen Schwungrads 13 gegen den Schlagkörper 9 und infolgedessen zum Übertragen einer reibschlüssigen Kraft auf den Stößel 10 über einen jeweiligen Hebelarm 98 übertragen werden kann, ist eine Wandlung der Amplitude der Kraft und eine Wandlung der Richtung, in der die jeweilige Vorspannfeder 96 die Kraft ausübt, ermöglicht. Dadurch kann eine platzsparende Konfiguration erreicht werden, da die Vorspannfeder 96 praktisch in jeder freien Nische des Setzgeräts angeordnet werden kann.
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 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 38 zeigen unterschiedliche Ansichten eines Antriebsmechanismus zum Antreiben eines mittels des Setzgeräts aus 3 bis 21 zu setzenden Befestigungselements gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Wie in 22, 23 und 24 gezeigt, können mit einem Räderzustellungsmechanismus Schwungräder 13 (das in 22 obere Schwungrad 13 ist beweglich, das in 22 untere Schwungrad 13 ist fix) geöffnet und geschlossen werden. Das heißt, dass der Achsabstand und somit auch der Abstand zwischen den Mantelflächen der Schwungräder 13 verändert werden kann. Der Achsabstand wird verändert, indem das gemäß 22 obere Schwungrad 13 mittels einer Kulissenführung 120 geschwenkt wird. Der Schwenkvorgang wird ausgelöst, indem ein Stößelschlitten 122 nach vorne (hier nach links) geschoben wird und somit ein bewegliches Joch 124 nach vorne schiebt. Eine Kulissenachse 126 bewegt sich in der Kulissenführung 120 auf die vordere Position. Bei diesem Vorgang wird eine Dreh- oder Schenkelfeder 114 vorgespannt.
Wie in 25 und 26 gezeigt, kann der Stößelschlitten 122 über einen Spindelhub der Spindel 50 bewegt werden. Die Spindel 50 weist am Ende ein aufgeschraubtes Verbindungsstück 130 auf. An diesem sind Schlepphaken 132 befestigt. Die Schlepphaken 132 sind in einem Schlittenhaken 134 eingehängt. Der Schlittenhaken 134 ist wiederum über einen Drehpunkt 136 am Stößelschlitten 122 befestigt. Wird die Spindel 50 nach vorne bewegt (hier nach links), wird der Stößelschlitten 122 nach vorne gezogen. Die Bewegung des Stößelschlittens 122 wird für die Zustellung der Schwungräder 13 eingesetzt.
Anhand 26 und 27 kann eine Stößelzuführung nachvollzogen werden.
Der Stößel 10 (bzw. dessen Schlagkörper 9) steckt in einem Stößelhalter 144. Stößel 10 und Stößelhalter 144 werden mittels einer Abzugverriegelung 140 in der hinteren Position arretiert. Durch eine Relativverschiebung zwischen Stößelhalter 144 und dem Stößelschlitten 122 werden zwei Druckfedern 138 gespannt (in 26 ist nur eine gezeigt, in 4 beide). Gibt die Abzugverriegelung 140 den Stößel 10 frei, werden sich die Druckfedern 138 entspannen. Somit wird der Stößelhalter 144 mit dem Stößel 10 nach vorne (hier nach links) beschleunigt und zwischen die geschlossenen Schwungräder 13 geschoben. Zwischen den Schwungrädern 13 wird der Stößel 10 dann auf die gewünschte Geschwindigkeit beschleunigt.
In 28, 29 und 30 ist gezeigt, wie eine Öffnung der Schwungräder 13 bewerkstelligt werden kann.
Die Schwungräder 13 werden geöffnet, indem der Stößelschlitten 122 schlagartig nach hinten bewegt wird (hier nach rechts). Die Dreh- oder Schenkelfeder 114 kann sich entspannen und drückt das bewegliche Joch 124 mit der Kulissenachse 126 im Gegenuhrzeigersinn entlang der Kulissenführung 120 in die Kulissenanfangsposition. Dabei wird das bewegliche Schwungrad 13 angehoben, womit sich die Schwungräder 13 relativ zueinander öffnen, d. h. der Achsabstand wird größer.
Die Rückstellung des Stößelschlittens 122 wird im Weiteren bezugnehmend auf 31, 32 und 33 beschrieben.
Befindet sich die Spindel 50 in der vorderen Position, ist der Stößelschlitten 122 zum Stößelhalter 144 relativ verschoben worden. Durch die Relativverschiebung werden die Druckfedern 138 zwischen Stößelschlitten 122 und Stößelhalter 144 gespannt. Gleichzeitig wird auch eine Zugfeder 142 gespannt, die später neben den Druckfedern 138 den Stößelschlitten 122 zurückzieht. Der Stößelschlitten 122 wird über die Stößelstruktur 9, 10 durch eine Haltezunge 148 (auch Verriegelungsklinke genannt) gegen die Federkraft zurückgehalten. Unter dem Schlittenhaken 134 befindet sich ein Auslöseblech 146, das etwas in die Setzachse ragt.
Wird die Haltezunge 148 über die Abzugmechanik aus der Vertiefung (auch Verriegelungsaussparung genannt) im Schlagkörper 9 gezogen, schnellt die Stößelhalterung bzw. der Stößelhalter 144 durch die vorher gespannten Druckfedern 138 nach vorne. Der Stößel 10 wird dadurch zwischen die Schwungräder 13 geschoben und wird nach vorne (hier links) beschleunigt. Der Stößelhalter 144 drückt in der vorderen Position das Auslöseblech 146 nach oben, welches wiederum den Schlittenhaken 134 nach oben drückt. Dadurch wird der Stößelschlitten 122 vom Schlepphaken 132 getrennt. Sobald der Schlittenhaken 134 ausgehängt ist, wird der Stößelschlitten 122 durch Federkraft wieder in die Ausgangsposition gebracht (d. h. nach rechts verschoben). Beim Zurückziehen des Stößelschlittens 122 öffnen sich auch die Schwungräder 13, damit der Stößel 10 wieder repetiert werden kann.
Die Stößelbeschleunigung wird im Weiteren bezugnehmend auf 34, 35 und 36 beschrieben.
Der Stößel 10 wird beschleunigt, indem er gemeinsam mit seinem Schlagkörper 9 zwischen die zwei Schwungräder 13 geschoben wird, die mittels als Vorspannfedern 96 dienenden Tellerfedern vorgespannt sind. Der Schlagkörper 9, der mit dem Stößel 10 starr gekoppelt ist, ist breiter als der Abstand der Mantelflächen der Schwungräder 13 und hat somit im geschlossenen Zustand Übermaß. Dieses Übermaß bewirkt, dass der Schlagkörper 9 die Schwungräder 13 auseinander drückt. Wird das bewegliche Schwungrad 13 nach außen gedrückt, spannen sich die Vorspannfedern 96 und erzeugen eine Kraft, die das Schwungrad 13 auf den Schlagkörper 9 presst. Die Federkraft wird über Hebelarm 98 übersetzt. Dies hat den Vorteil, dass die Vorspannfedern 96 nur halb so groß bzw. stark sein müssen wie ohne Übersetzung (bei einer Übersetzung von 1:2). Auch die Kraft am Hebeldrehpunkt (d. h. an der ersten Position 100) ist nur halb so groß (bei einer Hebelübersetzung 1:2). Andere Werte der Hebelübersetzungen sind natürlich möglich. Diese Reduktion der Federstärke bzw. der Kraftamplituden erlaubt es, die ganzen Halterungen der Schwungräder 13 leichter zu gestalten (zum Beispiel als Blechteile), da die Flächenpressungen an den Lagerstellen nicht so groß sind wie ohne die hebelbasierte Übersetzung.
Die Stößelführung wird im Weiteren bezugnehmend auf 37 und 38 beschrieben.
Das bewegliche Schwungrad 13 ist gegenüber dem fixen Schwungrad 13 versetzt (in 37 nach rechts). Dieser Achsversatz (von zum Beispiel 1–10% des Durchmessers der Schwungräder 13) bewirkt, dass der auf dem unteren Schwungrad 13 aufliegende Schlagkörper 9 des Stößels 10 ein Drehmoment 154 (im Uhrzeigersinn) erfährt, wenn das obere Schwungrad 13 mit einer Andruckkraft 152 nach unten gedrückt wird. Das Drehmoment 154 drückt den Schlagkörper 9 auf der rechten Seite auf ein Stützlager 156. Der Stößel 10 samt Schlagkörper 9 ist somit in dieser Ebene in seiner Lage definiert. Die Verdrehung des Stößels 9 in der anderen Ebene wird durch eine Führung 150, zum Beispiel aus Kunststoff, verhindert. Durch den Achsversatz ist es möglich, die Führungskräfte gezielt auf massive Elemente (Schwungrad 13 und Stützlager 156) zu lenken und die restliche Führungsaufgabe der Führung 150 aus Kunststoff zu überlassen, da dort keine großen Kräfte wirken.
Bevor ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 94 bezugnehmend auf 41 bis 43 näher erläutert wird, soll basierend auf 39 und 40 eine dem Antriebssystem 94 zugrunde liegende Problemstellung erläutert werden.
Eine Eintreibvorrichtung eines Nietsetzgeräts verfügt über einen Antrieb, der eine Masse bzw. Stößelstruktur (Stößel 10 und Schlagkörper 9) beschleunigt. Der Stößel 10 wird samt Schlagkörper 9 beschleunigt, indem die Stößelstruktur 9, 10 zwischen sich gegenläufig drehende Schwungräder 13 geschoben wird. Die beschleunigte Masse trifft mit Ende 11 auf den Niet und treibt diesen wie ein Nagel in die Anwendung ein.
Damit eine Beschleunigung stattfindet, soll eine Reibkraft zwischen der Stößelstruktur 9, 10 und der Mantelfläche der Schwungräder 13 aufgebracht werden. Dies wird durch eine Befederung in Form der Vorspannfeder 96 von einem oder beiden Schwungrädern 13 erreicht.
Zusätzlich hat die Stößelstruktur 9, 10, genauer gesagt der Schlagkörper 9, gegenüber einem Abstand A der Mantelflächen der beiden Schwungräder 13 Übermaß aufzuweisen, damit die Vorspannfeder 96 zusammengedrückt wird und die Reibkraft entsteht.
Für die Beschleunigungsphase hat der Abstand A kleiner zu sein als eine Stößeldicke S, genauer gesagt als ein Außendurchmesser des Schlagkörpers 9. Der Abstand A soll während der Beschleunigungsphase nur um Übermaß (S-A) größer werden. Das Übermaß bestimmt dabei den Federweg und somit die Reibkraft auf die Stößelstruktur 9, 10.
Damit die Stößelstruktur 9, 10 nach der Beschleunigungsphase wieder in die Anfangsposition (hier rechts von den Schwungrädern 13) bewegt werden kann, hat der Abstand A größer als das Maß S zu sein.
39 und 40 veranschaulichen somit, dass im aneinander herangefahrenen Zustand ein Abstand A zwischen den Schwungrädern 13 kleiner eingestellt wird als eine Dicke bzw. ein Durchmesser S eines Schlagkörpers 9 des Stößels 10, welcher Schlagkörper 9 zu Beginn des Setzvorgangs zwischen den Schwungrädern 13 angeordnet ist. Für ein Zurückfahren des Stößels 10 samt Schlagkörper 9 in einen Ausgangszustand nach dem Setzvorgang werden die Schwungräder 13 voneinander weggefahren. Im voneinander weggefahrenen Zustand ist ein Abstand A zwischen den Schwungrädern 13 größer einzustellen als ein Durchmesser S des Schlagkörpers 9 des Stößels 10, welcher Schlagkörper 9 während des Zurückfahrens den Bereich zwischen den Schwungrädern 13 passiert.
Ausgehend von diesen Vorüberlegungen basierend auf 40 und 41 sollen die Achsen zweier Schwungräder 13 blockierbar/verstellbar gestaltet werden. 41 bis 43 zeigen unterschiedliche Ansichten eines Antriebssystems 94 zum Antreiben eines mittels eines Setzgeräts in ein Zielobjekt zu setzenden Befestigungselements gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das die genannten Anforderungen erfüllt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wie in 41 gezeigt, die Reibkraft durch ein vorgespanntes Tellerfederpaket einer Vorspanneinrichtung 96 aufgebracht. Die Vorspanneinrichtung 96 wird aber anders als in 40 nicht direkt an das bewegliche Schwungrad 13 angebracht, sondern indirekt mittels eines Hebelarms 98. Damit die Federdimensionen trotz großer erforderlicher Kraft F_1 klein bleiben, wird die Kraft über den als Wippe ausgestalteten Hebelarm 98 übersetzt.
Für die an der Vorspanneinrichtung 96 wirkende Kraft F_2 gilt: F_2 = F_1·L_1/L_2 wobei L_1 ein Abstand zwischen den Positionen 100 und 102 und L_2 ein Abstand zwischen den Positionen 102 und 104 ist, welche Positionen 100, 102, 104 Drehlagern des Hebelarms 98 entsprechen.
Die Verstellung des Achsabstandes zwischen einander gegenüberliegenden Abschnitten der Mantelflächen der Schwungräder 13 erfolgt über eine Kulisse 112, wie in 42 gezeigt. Eine Zustellkraft 160, die auf einen Bügel 118 der Vorspanneinrichtung 96 einwirkt, bewegt einen Bolzen 110 am Ende des Bügels 118 in einer abgewinkelten Führungsöffnung 116 der Kulisse 112 nach unten, wie in 43. Die Wippe in Form des Hebelarms 98 dreht sich um die erste Position 100 als Wippendrehpunkt, eine Schenkelfeder 114 wird gespannt, und die Achsen der Schwungräder 13 rücken näher zusammen.
Verschwindet die Zustellkraft 160, wird die Wippe über die sich nun entspannende, zuvor gespannte Schenkelfeder 114 und die Kulisse 112 geöffnet. Das hat zur Folge, dass der Achsabstand zwischen den Schwungrädern 13 wieder größer ist. Der Stößel 10 kann sofort zurückgezogen werden.
Während der Stößel 10 sich samt Schlagkörper 9 zwischen den Schwungrädern 13 befindet, kann die Zustellkraft 160 auf den Bügel 118 verschwinden, ohne dass sich die Wippe öffnet. In diesem Zustand ist die Wippe verspannt, da die Stößelstruktur 9, 10 Übermaß aufweist und die Tellerfedern zusammendrückt.
Die Schenkelfeder 114 soll so ausgelegt sein, dass die Reibkraft zwischen Bolzen 110 und Kulisse 112 (während der Verspannung) größer ist als die Kraft der Schenkelfeder 114.
Sobald die Stößelstruktur 9, 10 die Schwungräder 13 passiert hat, öffnet sich die Wippe augenblicklich, da die Schenkelfeder 114 nun keine große Reibkraft zu überwinden hat.
41 bis 43 zeigen, dass der Hebelarm 98 eine Wippe als Hebelmechanismus bereitstellt. Aufgrund dieser Anordnung ist mehr Platz für die vielen Tellerfedern der Vorspanneinrichtung 96 bereitgestellt. Auf die Achsen und Komponenten wirkende Kräfte verringern sich aufgrund des Zwischenschaltens des Hebelarms 98 gegenüber einer Ausführungsform, bei der die Vorspanneinrichtung 96 direkt auf die Achsen und Komponenten einwirken würde. 41 bis 43 zeigen ferner, dass das Ende der Vorspanneinrichtung 96, das der dritten Position 104 gegenüberliegt, an den Bolzen 110 angekoppelt ist. Dieser ist von der Kulisse 112 derart führbar, dass mit Überführen des Bolzens 110 zwischen zwei Positionen in der Kulisse 112 der Hebelarm 98 so bewegt wird, dass dadurch das bewegliche Schwungrad 13 zwischen der reibschlüssigen herangefahrenen Stellung und der von dem Schlagkörper 9 weggefahrenen Stellung überführt wird. 41 bis 43 zeigen darüber hinaus die Schenkelfeder 114 als weitere Vorspanneinrichtung, die zwischen der dritten Position 104 und dem Bolzen 110 verspannt ist. Die Schenkelfeder 114 ist montiert, bei Überführen des beweglichen Schwungrads 13 von der von dem Schlagkörper 9 weggefahrenen Stellung zu der reibschlüssig herangefahrenen Stellung gespannt zu werden und bei Überführen des beweglichen Schwungrads 13 von der reibschlüssig herangefahrenen Stellung zu der von dem Schlagkörper 9 weggefahrenen Stellung wieder entspannt zu werden.
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
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2429768 [0004]

Claims

Antriebsmechanismus (94) zum Antreiben eines mittels eines Setzgeräts (30) in ein Zielobjekt (62, 64) zu setzenden Befestigungselements (66), wobei der Antriebsmechanismus (94) aufweist: eine Stößelstruktur (9, 10) mit einem Stößel (10), der zum Ausüben einer Setzkraft auf das Befestigungselement (66) beschleunigbar ist; Schwungräder (13), von denen zumindest eines selektiv zum direkten oder indirekten Koppeln mit dem Stößel (10) an die Stößelstruktur (9, 10) reibschlüssig heranfahrbar oder zum Entkoppeln von dem Stößel (10) von der Stößelstruktur (9, 10) wegfahrbar ausgebildet ist und die zum reibschlüssigen Beschleunigen der Stößelstruktur (9, 10) in Rotation versetzbar sind; eine Vorspanneinrichtung (96), die zum Ausüben einer in Richtung der Stößelstruktur (9, 10) gerichteten und auf zumindest eines der Schwungräder (13) einwirkenden Vorspannkraft eingerichtet ist; einen Hebelmechanismus (98), der eingerichtet ist, die Vorspannkraft von der Vorspanneinrichtung (96) auf das zumindest eine der Schwungräder (13) zu übertragen.
Antriebsmechanismus (94) gemäß Anspruch 1, wobei die Vorspanneinrichtung (96) eine Federeinrichtung aufweist.
Antriebsmechanismus (94) gemäß Anspruch 2, wobei die Federeinrichtung ein Tellerfederpaket aufweist.
Antriebsmechanismus (94) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Hebelmechanismus (98) einen Hebelarm aufweist, der an einer ersten Position (100) ortsfest und drehbar gelagert ist, an einer zweiten Position (102) an das zumindest eine der Schwungräder (13) verschiebbar und drehbar angekoppelt ist und an einer dritten Position (104) an einen Abschnitt, insbesondere an ein Ende, der Vorspanneinrichtung (96) verschiebbar und drehbar angekoppelt ist.
Antriebsmechanismus (94) gemäß Anspruch 4, wobei die zweite Position (102) zwischen der ersten Position (100) und der dritten Position (104) angeordnet ist.
Antriebsmechanismus (94) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei ein anderer Abschnitt, insbesondere ein anderes Ende, der Vorspanneinrichtung (96) mit einem Bolzen (110) gekoppelt ist, der in einer Führungsstruktur (112), insbesondere in einer Führungsstruktur (112) mit einer abgewinkelten Führungsaussparung, derart führbar ist, dass mit Überführen des Bolzens (110) zwischen zwei Positionen, insbesondere zwischen zwei Endpositionen, in der Führungsstruktur (112) der Hebelarm (98) so bewegt wird, dass dadurch das mindestens eine der Schwungräder (13) zwischen der an die Stößelstruktur (9, 10) reibschlüssig herangefahrenen Stellung und der von der Stößelstruktur (9, 10) weggefahrenen Stellung überführt wird.
Antriebsmechanismus (94) gemäß Anspruch 6, wobei der Antriebsmechanismus (94) eingerichtet ist, dass mittels Ausübens einer Zustellkraft auf die Vorspanneinrichtung (96) oder den Bolzen (110) der Bolzen (110) in der Führungsstruktur (112) bewegt und infolgedessen die Vorspanneinrichtung (96) verkippt wird, womit mittels des Hebelmechanismus (98) die Schwungräder (13) in einen aneinander herangefahrenen Zustand überführt werden.
Antriebsmechanismus (94) gemäß Anspruch 6 oder 7, aufweisend eine weitere Vorspanneinrichtung (114), die zwischen der dritten Position (104) des Hebelarms (98) und dem Bolzen (110) verspannt ist.
Antriebsmechanismus (94) gemäß Anspruch 8, wobei die weitere Vorspanneinrichtung (114) eine Drehfeder, insbesondere eine Schenkelfeder, ist.
Antriebsmechanismus (94) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die weitere Vorspanneinrichtung (114) montiert ist, bei Überführen des mindestens einen der Schwungräder (13) von der von der Stößelstruktur (9, 10) weggefahrenen Stellung zu der reibschlüssig herangefahrenen Stellung gespannt zu werden und bei Überführen des mindestens einen der Schwungräder (13) von der reibschlüssig herangefahrenen Stellung zu der von der Stößelstruktur (9, 10) weggefahrenen Stellung entspannt zu werden.
Antriebsmechanismus (94) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die weitere Vorspanneinrichtung (114) derart eingerichtet ist, dass eine Reibkraft zwischen dem Bolzen (110) und der Führungsstruktur (112) größer ist als eine Vorspannkraft der weiteren Vorspanneinrichtung (114) in einem gespannten Zustand.
Antriebsmechanismus (94) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, der eingerichtet ist, im aneinander herangefahrenen Zustand einen Abstand (A) zwischen den Schwungrädern (13) kleiner einzustellen als ein Durchmesser (S) eines Abschnitts (9) der Stößelstruktur (9, 10), welcher Abschnitt (9) zu Beginn des Setzvorgangs zwischen den Schwungrädern (13) angeordnet ist.
Antriebsmechanismus (94) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, der eingerichtet ist, für ein Zurückfahren des Stößels (10) in einen Ausgangszustand nach dem Setzvorgang die Schwungräder (13) voneinander wegzufahren und im voneinander weggefahrenen Zustand einen Abstand (A) zwischen den Schwungrädern (13) größer einzustellen als ein Durchmesser (S) eines Abschnitts (9) der Stößelstruktur (9, 10), welcher Abschnitt (9) während des Zurückfahrens den Bereich zwischen den Schwungrädern (13) passiert.
Antriebsmechanismus (94) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Vorspanneinrichtung (96) eingerichtet ist, auf genau ein translatorisch bewegliches, der rotierfähig gelagerten Schwungräder (13) die Vorspannkraft auszuüben, wobei mindestens ein anderes Schwungrad (13) translatorisch unbeweglich gelagert ist.
Setzgerät (30), insbesondere Nietsetzgerät (30), zum Setzen eines Befestigungselements (66) in ein Zielobjekt (62, 64), wobei das Setzgerät (30) einen Antriebsmechanismus (94) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Antreiben des Befestigungselements (66) aufweist.
Setzanordnung, aufweisend: ein Setzgerät (30) gemäß Anspruch 15 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 eines Setzgeräts (30), das eine Stößelstruktur (9, 10) mit einem Stößel (10) aufweist, der zum Ausüben einer Setzkraft auf das Befestigungselement (66) beschleunigbar ist, wobei eine Vorspanneinrichtung (96) zum Ausüben einer in Richtung der Stößelstruktur (9, 10) gerichteten und auf zumindest eines von Schwungrädern (13) einwirkenden Vorspannkraft vorgesehen ist und ein Hebelmechanismus (98) vorgesehen ist, um die Vorspannkraft von der Vorspanneinrichtung (96) auf das zumindest eine der Schwungräder (13) zu übertragen, wobei das Verfahren aufweist: Einstellen der Schwungräder (13) in einen von dem Stößel (10) entkoppelten Zustand, in dem die Schwungräder (13) von der Stößelstruktur (9, 10) weggefahren sind; Versetzen der Schwungräder (13) in Rotation; Überführen der rotierenden Schwungräder (13) in einen mit der Stößelstruktur (9, 10) gekoppelten Zustand, indem zumindest eines der Schwungräder (13) an die Stößelstruktur (9, 10) herangefahren wird, um die Stößelstruktur (9, 10) zum Ausüben der Setzkraft auf das Befestigungselement (66) reibschlüssig zu beschleunigen.