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Vorrichtung zum Eintreiben von Nägeln in Platten oder dergl.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum flächenbündigen Eintreiben
von Nägeln in bruchempfindliche Platten oder dergl., bestehend aus einem dem eigentlichen
Nagler folgenden Nachschlaggerät mit einem Eintreibwerkzeug.
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Bei den herkömmlichen Naglern, die zumeist mit einem Pneumatik-Zylinder
arbeiten, werden die Nägel aus einem Magazin entsprechend der Taktfolge dem Eintreibwerkzeug
zugeführt.
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Da der Kopf des Nagels dicker ist als sein Stift, kann der Nagel nicht
an dem Stift geführt werden. Eine Führung am Kopf ist gleichfalls unmöglich, weil
dieser nicht die hierfür erforderliche Länge besitzt. Sobald die Spitze des Nagels
in
das ielgut eindringt, ist zwar eine gewisse Führung vorhanden,
doch ist diese weder exakt noch reproduzierbar, da die Spitze des Nagels im allgemeinen
ungenau geschnitten ist.
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Im übrigen weicht diese Spitze beim Eindringen in das Nagelgut dann
aus, wenn dessen Härte mit der Tiefe wechselt, z.B.
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bei einer Holzmaserung.
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Aus diesen Gründen kann sich der Nagel beim Eintreiben in der Führung
schräg stellen, weshalb die Führung im allgemeinen mit einer größeren Toleranz gearbeitet
sein muß, damit sich der Nagel beim Einschlagen und Schrägstellen nicht in der Führung
verklemmt. Dadurch kommen naturgemäß weitere Abweichungen zustande, die insbesondere
dazu führen, daß die Achse des Eintreibwerkzeugs nicht-mit der Stiftachse zusammenfällt.
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Die Folge ist also, daß praktisch jeder Nagel in irgendeine Richtung
geneigt eingeschlagen wird. Entsprechend schräg liegt dann der Nagelkopf an der
Oberfläche des Nagelgutes. Sofern das Nagel gut sehr weich ist, dringt der Nagelkopf
in dieser Schräglage in das Nagelgut ein, ist demzufolge also nicht flächenbündig
eingeschlagen.
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Um diesen Nachteil zu beheben, wird der von einem Nagler eingetriebene
Nagel häufig maschinell oder manuell nachgeschlagen. Ein manuelles Nachschlagen
ist bei einer Serienproduktion aus wirtschaftlichen Gründen kaum vertretbar und
führt im übrigen gleichfalls zu ungenauen Ergebnissen. Beim maschinellen Nachschlagen
muß die Kraft des Nachschlags so bemessen sein, daß der Nagelkopf in jedem Fall
flächenbündig abschließt.
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Um das Material selbst nicht zu sehr zu gefährden, weisen diese maschinellen
Nachschlaggeräte ein Eintreibwerkzeug mit sehr großer Schlagfläche auf, damit die
um den Nagelkopf herum vorhandene Oberfläche des Nagel gutes die beim Eintreiben
abzubremsende überschüssige Kraft des Hammers abfängt. Da die
Größe
der Nachschlagkraft von den unterschiedlichen Ausgangspositionen, in denen sich
der Nagel befindet, von den Materialwiderständen und der unterschiedlichen Dämpfung
durch Schwingungen im Nagel gut abhängt, läßt sich diese Kraft praktisch nicht genau
vorher bestimmen. Der ungedämpfte Schlag führt bei empfindlichem Nagelgut zu Brüchen,
Eindrückungen oder kleinsten Rissen. So wurde beispielsweise bei Gipskarton-Platten
festgestellt, daß sie zwar eine gute statische Druckfestigkeit aufweisen, jedoch
überaus empfindlich gegen dynamische Druckkräfte sind, wie sie beim Nageln auftreten.
Diese Kräfte führen nämlich zu großen bis kleinsten Haarrissen im Gipskern der Platte.
Dadurch ist die Festigkeit der Platte gerade im Bereich der Verbindung empfindlich
beeinträchtigt. Dies umsomehr als die Haarrisse, wie angedeutet, zumeist im Gipskern
auftreten und deshalb von außen nicht feststellbar sind.
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Aus diesen Gründen läßt sich empfindliches Nagel gut mit den herkömmlichen
Vorrichtungen gar nicht oder nur mit kaum vertretbarem Kostenaufwand nageln.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
geschilderten Gattung so auszubilden, daß Nägel mit guter Genauigkeit und Reproduzierbarkeit
flächenbündig in schlag- und bruchempfindliche Platten, z. B. Gipskarton-Platten
oder dergl., eingetrieben werden können.
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Die Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich aus durch eine den Eintreibweg
oder die Eintreibkraft des Werkzeugs auflösende Steuerung mit einem auf den Sollwert
der Eintreibtiefe eingestellten oder einem den Ist-Wert bzw. dessen Abweichung vom
Sollwert abtastenden Steuerglied.
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Während bei den herkömmlichen Nachschlaggeräten sowohl die Schlagkraft
als auch der Schlaghub konstant sind, werden diese Betriebsgrößen gemäß der Erfindung
in kleinere Werte
aufgelöst, die sich sowohl steuerungstechnisch
als auch dämpfungstechnisch leichter beherrschen lassen. Für den Fall der Auflösung
des Eintreibwegs führt das Eintreibwerkzeug mehrere Schläge aus, bis der Nagel schließlich
den Sollwert erreicht hat und flächenbündig im Nagelgut sitzt. Im Falle der Auflösung
der Eintreibkraft wird diese durch das Ausgangssignal des Steuergliedes über die
Steuerung so bemessen, daß ihr Wert der bis zum flächenbündigen Einschlagen erforderlichen
Kraft entspricht. Damit können Nägel sehr genau und insbesondere auch reproduzierbar
eingeschlagen werden, ohne daß auf das Nagelgut zu große Kräfte wirken.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich durch einen das
Eintreibwerkzeug oszillierend führenden Antrieb und einen diesen bei Erreichen des
Sollwertes abschaltenden Entschalter als Steuerglied aus. Damit ist eine wegabhängige
Steuerung geschaffen, bei der sich das Eintreibwerkzeug bei einer vergleichsweise
geringen Eintreibkraft allmählich dem Sollwert nähert.
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Der Endschalter kann beispielsweise an einer mit dem starr angeordneten
Gehäuse federnd verbundenen, auf dem Nagelgut aufliegenden Fühlerplatte befestigt
sein, wobei ein mit dem Endschalter zusammenwirkender, einstellbarer Abschaltanschlag
von dem Eintreibwerkzeug mitgeführt wird. Der Abschaltanschlag wird vor Aufnahme
des Betriebs bei auf dem Nagelgut aufgesetztem Eintreibwerkzeug eingestellt. Die
federnde Verbindung zwischen dem Gehäuse des Nachschlaggerätes und der dem Nagelgut
aufliegenden Fühlerplatte gewährleistet deren flächenbündige Anlage.
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Bei einer Ausführungsform gemäß der zweiten Alternative der Erfindung
ist vorgesehen, daß das Steuerglied ein die Abweichung
des Istwertes
des vorangehenden Nagels vom Sollwert feststellender Fühler ist und die Steuerung
ein die Eintreibkraft in Abhängigkeit vom Ausgangsimpuls des Fühlers einstellendes
Regelglied aufweist, wobei das Gehäuse des Nachschlaggerätes auf dem Plattenniveau
arretiert ist.
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Das Nachschlaggerät wird also zunächst auf das Nagelgut aufgesetzt
und arretiert. Der Fühler folgt dem Nachschlaggerät im Abstand der Nägel, so daß
es stets den vorangehend eingeschlagenen Nagel abtastet. Ist dieser nicht tief genug
eingeschlagen worden, so war demgemäß die Eintreibkraft zu gering. Die Abweichung
ergibt über einen Prozeßrechner eine entsprechende Erhöhung der Schlagkraft beim
Eintreiben des nächsten Nagels, so daß dessen Stellung beim Abschalten dem Sollwert
entspricht bzw.
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zumindest stärker angenähert ist. Er wird mit Sicherheit nach einigen
wenigen Arbeitstakten erreicht. Solange der Fühler keine Abweichung feststellt,
bleibt die Schlagkraft konstant. Praktische Versuche haben gezeigt, daß eine Auflösung
des Arbeits-Luftdrucks zum Nageln bis zumindest 0,2 at, die heute technisch ohne
weiteres erreichbar ist, den Anforderungen im allgemeinen genügt.
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Selbstverständlich ist die Erfindung auch bei solchen Vorrichtungen
anwendbar, bei denen der eigentliche Arbeitsnagler den Nachschlag durchführt bzw.
sie läßt sich auch in den eigentlichen Arbeitsnagler integrieren.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus folgender Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen, die in den
Figuren 1 und 2 in schematischem Schnitt dargestellt sind, wobei auf die Wiedergabe
der elektronischen und pneumatischen Steuerung verzichtet worden ist, da deren Aufbau
dem Fachmann durchaus geläufig ist.
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Bei der in Pigur 1 dargestellten Ausführungsform findet eine Auflösung
des Eintreibwegs statt. In das Nagelgut 1 wird der Nagel 2 mittels eines insgesamt
mit 3 bezeichneten Nachschlaggerätes
eingetrieben, nachdem er zuvor
durch den eigentlichen Nagler die größere Strecke eingetrieben worden ist. Das Gehäuse
4 des Nachschlaggerätes 3 ist bei dieser Ausführungsform gegenüber dem Nagelgut
1 starr befestigt. In dem Gehäuse läuft ein Kolben 5 oszillierend auf und ab. Der
Kolben 5 ist durch eine Kolbenstange 6 verlängert, an deren Ende sich das eigentliche
Eintreibwerkzeug 7 in Form eines Hammers befindet.
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Dieser weist eine gegenüber dem Nagelkopf 8 erheblich größere, ballige
Fläche auf.
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An dem Gehäuse 4 des Nachschlaggerätes 3 ist eine Fühlerplatte 9 über
Federn 10 angebracht. Beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sind diese Federn
als Schraubenfedern dargestellt, doch kann es sich hierbei auch um Luftfedern, Federkörper
oder dergl. handeln. Die Fühlerplatte 9 wird unter Wirkung der Feder 10 an das Nagelgut
1 flächenbündig angedrückt.
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An der Fühlerplatte 9 sitzt ein Steuerglied 11 in Form eines Endschalters,
dessen Anschluß 12 zur Steuerung für den Antrieb des oszillierenden Kolbens 5 führt.
An der Kolbenstange 6 ist ein mit dem Endschalter 11 zusammenwirkender Abschaltanschlag
13 in Form einer Platte angebrachtF Dieser Abschaltanschlag 13 kann auf der Kolbenstange
6 verstellt werden, wodurch dich die Eintreibtiefe ändern läßt.
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Der Antrieb wird in dem Augenblick abgeschaltet, in welchem die Abschaltplatte
13 das Niveau x erreicht. Der Abstand a des Abschaltniveaus x vom Niveau des Nagelgutes
1 entspricht dem Abstand b der Abschaltplatte 13 vom Kopf des Eintreibwerkzeugs
7, Das Eintreibwerkzeug erreicht demzufolge das Niveau des Nagelgutes 1 in dem Augenblick,
wo die Abschaltplatte 13 das Abschaltniveau x erreicht. Diese Ausführungsform hat
einen weiteren Vorteil dann, wenn der Nagel beispielsweise etwas schräg eingeschlagen
worden ist bzw. beim Nachschlagen
schräg verläuft. In diesem Fall
wirkt das-Eintreibwerkzeug mehrfach praktisch ausschließlich auf die höchste Stelle
des Nagelkopfs, so daß dieser allmählich gerade geschlagen wird.
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Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist das Gehäuse 21
des Nachschlaggerätes 3 auf die Oberfläche des Nagelgutes 1 aufgesetzt und in dieser
Stellung ametiert. In dem Gehäuse 21 läuft wiederum ein Kolben 22, der beispielsweise
in seiner Endlage gegen eine ihrer Größe nach bekannten Dämpfung 23 anläuft. An
dem Kolben 22 sitzt eine Kolbenstange 24, die an ihrem Ende das eigentliche Eintreibwerkzeug
25 trägt. Dieses ist ebenso gestaltet wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform.
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In Arbeitsrichtung wird dem Nachschlaggerät 3 ein Fühler 26 nachgeführt,
der die Stellung des vor dem Nagel 2 eingetriebenen Nagels 2' abtastet. Dieser Fühler
ermittelt entweder den Istwert oder aber dessen Abweichung vom Sollwert und wirkt
mit seinem Ausgangssignal auf die nicht dargestellte Steuerung des Luftdrucks für
den Kolben 22.
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Die innere Dämpfung des Nachschlaggerätes 3 ist bekannt und im wesentlichen
konstant, sofern man von kleinen Veränderungen durch die allmähliche Erhöhung der
Betriebstemperatur absieht. Ebenso sind die Dämpfung und Widerstände innerhalb des
Nagelgutes 1 im allgemeinen bekannt und konstant, verändern sich zumindest nicht
schlagartig. Im übrigen treten diese kaum in Erscheinung, wenn die Nagelgeschwindigkeit
sehr hoch gewählt wird. Durch diese Umstände läßt sich der auf den Kolben 22 aufzubringende
Luftdruck entsprechend dem Ausgangssignal des Fühlers 26 und in Anpassung an die
zuvor genannten Größen recht genau regeln. Die Kraft ist so belassen, daß sie durch
die innere und äußere Dämpfung dann verbraucht
ist, wenn der Nagel
das Sollniveau erreicht hat. Diese Ausführungsform ermöglicht als besonderen Vorteil
eine sehr schnelle Taktfolge.