DE2513932A1

DE2513932A1 - Mit hoher geschwindigkeit arbeitendes nietensetzgeraet

Info

Publication number: DE2513932A1
Application number: DE19752513932
Authority: DE
Inventors: Franklin S Briles
Original assignee: VSI Corp
Current assignee: Shared Technologies Fairchild Telecom Inc
Priority date: 1974-03-28
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1975-10-02
Also published as: US3933025A; FR2274376A1

Description

1 BERLIN 33 8MÜNCHEN BO

Augusts-Viktoria-Straße 86 _ ηΜΟΛΜί/Γ ο DADTKICD PienzenauerstraBe 2

Pat.-Anw. Dr. ing. Ruschke Uf. KUOOrIrVt Ot rAKIINtK Pat-An* Dipl Ing

SSf R»*£ ^Wn"· PATENTANWÄLTE ^ΗβηβΕ· "»«*£ _m

Telefon: 030/ §» *}* BERLIN - MÖNCHEN Telefon: 089Zg₈₇₂₅₈

Telegramm-Adresse: Telegramm-Adresse:

Quadratur Berlin Qudadratur München TELEX: 183786 TELEX: 522767

Y 248

VSI Corporation, 600 F. Rosemead Boulevard, Pasadena/California

(V₀St.v.A.)

Mit hoher Geschwindigkeit arbeitendes üfietensetzgerät

Die Erfindung betrifft allgemein liietensetzvorrichtungen oder -geräte und insbesondere eine Nietensetzausstattung, die ein rascheres und wirksames Setzen von Rieten bei einer wesentlichen Verminderung des Lärmpegels ermöglicht.

Zurzeit bestehen bei dem Zusammennieten von Platten, beispielsweise bei der Herstellung von Flugzeugen viele Schwierigkeiten. Sine dieser Schwierigkeiten ist darin zu sehen, dass von einer Nietpistole auf den Nietenkopf eine große Anzahl von Schlagen oder Stoßen ausgeübt werden muss, um das Schaftende der Mete nach und nach aufzustauchen, wobei eine sogenannte schwere Masse oder ein Gegenhalter gegen das Schaftende gehalten wird, um die

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Aufstauchung zu "bewirken. Dieses Verfahren is.t nicht nur außerordentlich geräuschvoll, sondern es werden hierbei auch rasche Schwingungen der Niete in der Plattenbohrung während des Setzens der Niete erzeugt, so dass die Bohrung gescheuert und die Eloxierung auf dem Nietenschaft bei dem Reibungskontakt des Schaftes mit der Bohrung entfernt wird. Weiterhin werden die Stöße über den Hietenkopf wiederholt auf die Werkstoffplatten übertragen, die die Platten an der Zwischenfläche von einander etwas zu trennen suchen, so' dass eine unerwünscht lockere Nietverbindung hergestellt und/oder ein Aufwölben einer oder beider Platten in vielen Fällen verursacht wird« Als weitere Schwierigkeiten sind anzusehen eine unerwünschte Abplattung oder ein Heißen der Nietenköpfe, ein Zerschrammen der Platten, ein Verschieben der Stauchung und ein Ankippen oder Abscheren des getriebenen Kopfes.

Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Befestigen einer metallischen Niete an einem mit einer durchgehenden Bohrung versehenen Werkstück vor, welche Niete an der einen Seite des Werkstückes einen Kopf und einen sich durch die Bohrung erstreckenden Schaft aufweist, dessen Ende an der entgegengesetzten Seite des Werkstückes vorsteht, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass auf den Nietenkopf eine Abstützungskraft ausgeübt wird, die den Kopf in Richtung zum Werkstück zu bewegen sucht, dass auf das Nietenschaftende ein Schlag in einer Richtung ausgeführt wird, der das Nietenende in Richtung zur Bohrung zu bewegen sucht, welcher Schlag mit einer ausreichenden Geschwindigkeit ausgeführt wird, so dass die Masse des Schaftendes radial expandiert und axial verkürzt wird, wobei eine Aufstauchung erzeugt wird, die an der entgegengesetzten Seite des Werkstückes abliegt, während

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der Metenkopf an der genannten einen Seite des Werkstückes anliegend verbleibt.

Die Erfindung sieht ferner eine Einrichtung zum Befestigen einer metallischen Niete an einem Werkstück mit einer durchgehenden Bohrung vor, welche Mete einen Kopf an der einen Seite des Werkstückes und einen sich durch die Bohrung hindurch erstreckenden Schaft aufweist, dessen Ende an der entgegengesetzten Seite des Werkstückes vorsteht, welche Einrichtung gekennzeichnet ist durch ein erstes Mittel an der genannten einen Seite des Werkstückes, das auf den Metenkopf eine Abstützkraft ausübt, die den Metenkopf, gegen das Werkstück zu drücken sucht, durch ein zweites Mittel an der entgegengesetzten Seite des Werkstückes, das auf das Schaftende der Mete einen Schlag ausübt in einer Richtung, bei der das Schaftende in Richtung zur genannten Bohrung gepresst wird, welcher Schlag mit einer ausreichenden Geschwindigkeit ausgeführt wird, so dass die Masse des Schaftendes radial expandiert und axial verkürzt wird, wobei eine AufStauchung erzeugt wird, die an der entgegengesetzten Seite des Werkstückes anliegt, während der Nietenkopf an der genannten einen Seite des Werkstückes anliegt.

Die Erfindung sieht ferner ein pistolenartiges Werkzeug zum Aufstauchen des Schaftendes einer sich durch ein Werkstück hindureherstreckenden Niete vor, die einen vom genannten Ende entfernt gelegenen Kopf aufweist, welches Werkzeug gekennzeichnet ist durch eine Anordnung mit einem Kolben, der angetrieben wird zum Übertragen einer Stauchkraft auf das Schaftende, Mittel zum Vorwärtstreiben des Kolbens, nachdem auf den ITietenkopf eine Abstützkraft ausgeübt worden ist, eine Kammer zum Speichern eines

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■unter Druck stehenden Arbeitsmittels, ein Steuerventil, und ein durch einen Auslöser betätigtes Ventil, das den Durchfluss des unter Druck stehenden Arbeitsmittels zwo. Betätigen d@s Kolbens freisetzt.

Ein weiterer Erfindungsgegenstand "besteht aus einem pistolenartigen Gerät zum Aufstauchen des gehaftendes einer- sieh durch ei] Werkstück hindurcherstreckenden Miete _s die einen vom SGhaftende entfernt gelegenen Kopf aufweist₉ welches Gerät gekennzeichnet ist •''■arch einen Pistolenlauf und eines in dieses vorwärtsgetriebenen Kolben_s und durch einen im Pistolsnlauf gelag®r-t©n Imboss, der voia Kolben vorwärtsgetrieben uiz-d_& welches ikiboss eise allgemein kegelstumpf fernige Vertiefung aufweist, die sieii m&ch. vorn öffnet %m<d. des, Stoß oder Sealag auf Si® Mitt© &gs lieteaeades TJas^er Ί des Auf Stauchens koassafeios?« ₅ uetei ©ias izcsrs^elierte lssansion aes Hietesseliaftes lsi WeAstück erfolgt_o

Bsi gewissen Torrichtnngea iiaä. Geraten wird auf den, lieten-I⁷TODi' eisie ^bs-üiitskrafti siiiegeilbt ₅ die 4£e Miete im Werkstück vollständig eingesetzt au halten sucht, ^obei der Efietenkopf gegen das Werkstück gedrückt wird₉ während bei anderen derartigen Geräten auf das Torstehende Ende des Uietenschaftes sin Schlag oder Stoß in einer !Richtung ausgeübt wird, der das Schaftende in Sichtung zur Bohrung am Werkstück zn treiben sucht, weicher Schlai oder StcB mit einer 30 hohen Geschwindigkeit ausgeübt ^Tsird₃ dass die ^masse des Sciiaftendes radial expandiert nsad axial Tsrltürsst "iird, T?obei eine Sufstauchong sriseugt ^ird, &i3 an der svm Hietsn· kops entgegengesetzten Seite des Werkstückes azilisg-s-j wührsnd d®2? ais Werkstück anliegend

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Wie später noch, beschrieben wird, verhindert eine Sicherheitsvorrichtung ein Arbeiten der Nietpistole, bis der Gegenhalter an das Werkstück angesetzt worden iste Dementsprechend wird die Hauptstoßkraft auf das Werkstück nicht über den Nietenkopf übertragen sondern dient vielmehr zum direkten Formen der Stauchung mit einer so hohen Geschwindigkeit, dass der Nietenkopf in bezug auf das Werkstück nicht in unerwünschter Weise seitlich versetzt wird. Me Stauchung wird vorzugsweise in erster Linie durch einen einzelnen Stoß oder Schlag erzeugt, wobei der Lärmpegel auf einen ISindestwert herabgesetzt wird, während andererseits rasche Schwingungen der iliete in deren Längserstreckung im Werkstück während des Stauchens vermieden werden. Ferner wird die Anfangskraft (Vor den Schlag oder Stoß) auf das Werkstück an dessen entgegengesetzten Seiten ausgeübt, um eine Trennung der Werkstückplatten oder -bleche während des Stauchens von einander zu vermeiden·

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die

Fig«1 eine Seitenansicht einer Nietvorrichtung nach der Erfindung,

Fig»2 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete Seitenansicht des vorderen Teiles der Nietpistole nach der Fig.1 vor dem Einsetzen einer Niete in eine Werkstückbohrung,

Fig.3 ein Schnitt nach der Linie 3-3 in der Fig.2,

Fig,4 ein vergrößert gezeichneter senkrechter Schnitt, der das Ansetzen der Vorrichtung nach der Fig.1 an eine in eine Werkstückbohrung eingesetzte Niete zeigt,

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Figo 5 eine der Pig.2 ähnliche Darstellung der Bauteile der Nietpistole während der Ausübung der Kraft auf die Niete,

Figoö eine vergrößert gezeichnete Darstellung, der Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor dem Stauchen der Mete,

!ig_e7 eine der Fig,6 ähnliche Darstellung, die das Ansetzen der Bauteile der Nietvorrichtung an die Niete und das Werkstück vor dem Verformen der Niete zeigt,

Fig·8 eine der Pig·? ähnliche Darstellung der Bauteile der Nietvorrichtung während des Verformens der Niete und die

Fig a 9 " 12 je eine Darstellung von Abwandlungen der Nietvorrichtung.

Die Zeichnungen zeigen das Werkstück in Form von zwei Platten oder Blechen 10 und 11, die durch eine oder mehrere Nieten 12 mit einander verbunden werden sollen; jedoch kann das Werkstück auch aus anderen Bauteilen bestehen. Die Darstellungen zeigen die Niete in eine Bohrung 13 eingesetzt, die sich durch beide Bleche hindurcherstreckt, wobei der Nietenkopf 14 sich an der einen Seite des Werkstückes befindet· Der Nietenschaft 15 weist auf einen sich in der Bohrung befindenden Teil 15a, einen aus der Bohrung an der entgegengesetzten Seite des Werkstückes vorstehenden End-Teil 15b und eine Spitze 15£.Je nach Wunschtkann zwischen der Niete und der Bohrung ein loser Sitz, ein Gleitsitz oder ein anderer Sitz bestehen.

Die Vorrichtung zum Befestigen einer Niete am Werkstück weist erste Mittel an einer (der rechten) Seite des Werkstückes auf, die auf den Nietenkopf eine Abstützkraft ausüben, die den ifietenkcpf gegen das Werkstück zu drücken sucht« Die genannten

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ersten Mittel können "beispielsweise aus einem sogenannten Niederoder Gegenhalter 16 bestehen_s der eine schwere metallische Masse oder Körperteile 16a_ und einen Endteil 16b aufweist, der mit einer Konkaven Vertiefung 16CJ ausgestaltet ist, die sich an den gewölbten Nietenkopf anpasst· Die auf den Gegenhalter ausgeübte Kraft (Pfeil 17) wird auf den Kopf 14 und dann auf die Werkstückplatte 11 übertragen, wobei die Innenseite 14a des Kopfes an der Seite 11a dieser Platte anliegend gehalten wird. Diese Kraft kann beispielsweise weniger als 22,5 kg betragen.

Die Vorrichtung weist ferner zweite Mittel an der entgegengesetzten (linken) Seite des Werkstückes auf, die auf das Schaftende 15b in dessen Längserstreckung (Pfeil 18) einen Stoß oder Schlag ausüben, der auf das Ende in Richtung zur Bohrung 13 einwirkt, wobei die ßtoßgeschwindigkeit genügend groß ist, um die Masse des Schaftendes radial zu expandieren und axial zu verkürzen, wobei eine AufStauchung erzeugt wird (wie bei 15b¹ in den Figuren 5 und 8 dargestellt), die an der entgegengesetzten Seite Des Werkstückes anliegt (wie in den Figuren 5 und 8 bei 19 dargestellt, während der Nietenkopf 14 an der einen Seite des Werkstückes (an der Seite 11a) anliegend verbleibt. Die Aufstauchung wird vorzugsweise von nur einem einzelnen Stoß oder Schlag erzeugt, so dass die Niete in der Bohrung 13 nicht hin- und hersohwingt, wodurch die zum Stauchen erforderliche Zeit auf einen Mindestwert verkürzt wird.

Ferner wird die Stoßkraft benutzt zum Formen der Aufstauchung und nicht im wesentlichen verbraucht bei einer Übertragung auf das Werkstück über den Nietenkopf, wie dies bisher der Fall war. iis wird darauf hingewiesen, dass die Seite 14a des Nietenkopfes

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während der vollständigen Formung der AufStauchung an der Werkstückfläche 11a anliegend verbleibt, so dass mit Sicherheit eine festsitzende Nietverbindung hergestellt wird« Blase Bedingungen können erfüllt werden, wenn die StoßgeschwindigLreit ungefähr 24Ö - 300 a/seo übersteigt· Lediglich als Beispiel -wird angeführt, dass die Eiete und die Blech© aus Aluminium, Alioi&iiusilegieruzigen, Titan, Titanlegierungenι eisenhaltigen und nicht eisenhaltigen Metallen und Legierungen bestehen können.

Die genannten zweiten kitt el können vorzugsweise aus einem pietslenföraigen Gerät 22 bestehen^ das einen an adle Spitze 15£ des Nietsch&fts-ndee anzusetsanden Asiiboss 20 und s:La,ss, Stößel 21 de? auf di® Innenseite 20ji des Amboss@o sit hoher Se-.gksii einen Stoß ausübt, der auf den lliö'äGnfeirpf übertragen

3&B darf as seilte pistol<snförsiige Werksaug 22 "^s-ist einen HSr-esi 23 us.d swsi Handgriff« 2M- msA 25 auf, di© ^ώσϊ »iaea Eand-'fe2?i"i litt l^iilsii Häsdsn S2?fs.ssa ^isrdsa® Ss ist CL,;*:3 ^ae^iisatische ϊίΐ-ΐ eines Solsszs. "^rgeitoiissi, dar des. £-jÜä«1 antreibt, Sf- ksjm υΐζΐδ Frsiäsluft^aelle 2? nacä, Cjj^ l^igal Torgei 3.U.S dsr dl* feessluft mber die Lei'^:2« 2S₄ d*n Luft-4l§ Htinigungs- und. Schmiervorrichtria« 29 ucd über £.i» Leitung i; :and ?iurch dezi Handgriff 2¹*· der Ni*^-cpi*-5Ole 22 augefühPti wifffi* Ia Eandgriff 2l· etrÖmt die 'Luft S;^*.£ dsn Xanal 31 i« ein» I^tkaauis^ 34, Aue dieser Kammer eträr.^ ':,s ^v ^t -^rc-h.

Kaaal 35 «u eine» Siaherheitsventil, da* :^E ;, l·*-* Jis^¹; >»£ wATgeetellt ist äM in geöffnete» iüatand da.« ^;i.-:., ss-'Ζσ,κ:. -L-$2 iisluft durci «inen Kanal 57 in #In« lafticajt».*:- ^ .' ..,aläisi-Mittel« $iae* vozl aiae» Au*ldi#i?

wird "bei Betätigung die Pressluft in der Kammer 38 freigesetzt und strömt in den Hauptzylinder oder in die Bohrung 40, wobei der Kolben 41 vorwärtsgetrieben wird· Mit der Mitte des Kolbens ist ein langgestreckter Stößel 21 mit einem verbreiterten Abschnitt 21b mittels einer Schraube 42 und einer Mitter 41a verbunden.

Das Sicherheitsventil 36 kann zum Einlassen der Pressluft in die Kammer 38 nur geöffnet werden, wenn die Nietpistile an das Werkstück angesetzt wird, beispielsweise bei einer Vorwärtsbewegung des Pistolenkörpers 23 in bezug auf eine vom Körpergetragene äußere Hülse 43 mit den Abschnitten 43a und 43b, die bei 44 mit einander verschraubt sind, welches Zusammensetzen von einer inneren Hülse 44a begrenzt wird. Der Abschnitt 43b kann in der Bohrung 45 des vorderen Abschnittes 46 des Körpers eine geführte und begrenzte axiale Bewegung ausführen, wobei ein Flansch 47 an diesem Abschnitt abwechselnd mit der Schulter 43 am vorderen Abschnitt 46 und mit einer Schulter 49 an einem Adapterblock 50 in Eingriff gelangt, wodurch diese Bewegung begrenzt wird· Eine Druckfeder 51 drückt normalerweise den Lauf 43 in bezug auf den Körper nach vorn, wie aus der Fig·2 zu ersehen ist, so dass der Rohrventilkolben 52 von einer Feder nach unten in die Schließstellung gedrückt wird, wobei eine große Kugel 53 eine mechanische Kupplung herstellt zwischen diesem Kolben und der Steuerfläche 54 am rückwärtigen Flansch 47 des Pistolenlaufes,

Der Rohrventilkolben wirkt in einem Zylinder 551 wobei die Verbindung zwischen den Kanälen 35 und 37 geöffnet oder geschlossen wird und zwar über einen Seitenkanal.56 im Ventilzylinder 55 und über einen Eilfskanal 57 im Block 50, wie aus der Fig.3 zu

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ersehen ist* Der Zylinder 55 wird bei 58 nachhaltig gegen den Anschlag 59 gedrückt, und der auf den Kohrventilkopf 158 einwirkende Luftdruck drückt normalerweise den Kolben 52 gegen die Kugel 53* Wird das vordere Ende 60 des Laufabschnittes 43a an die flache 10a eines Werkstückes angelegt, und wird der Pistolenkörper 22 gegen das Werkstück und in bezug auf den Lauf 4-3 bewegt _s gjo irer-sstzt der rückwärtige Flansch 47 die Kugel 53 radial nach auBeSj wobei auch der Kolben 52 nach, bewegt und das Sicherheitsventil dadursii geöffnet wird_§ dass der Ventilkopf 158 sich vom Sits abhebt: Der Flansch 4"7 ist in einer Bohrung 50a im Block wir-ks£fat Die Pressluft kaim daher nur dann in die Kammer 38 strömen ₅ nachdem die Nietpistole an das Werkstück angesetzt worden ist«

Der Pistolenlauf 43 kann als ein Element eines rohrförmigen Mittels angesehen werden? das vom Körper nach vorn vorstehend getragen wird und ferner den Amboss 20 aufweist, der den Stößel 21 aufnimmt. Der Amboss ist in der Bohrung 62 des vorderen Laufabsohnittes 43a gleitbar gelagert und wird von einer Druckfeder 63 nach vorn gedrückt, so dass ein Ambossflansch 64 normalerweise an einer Schulterstufe 65 anliegt, die am Lauf abschnitt 43a vorgesehen ist» Das entgegengesetzte Ende der Feder 63 liegt am Flansch 64 und an einem im Block 50 gelagerten Ring 69 an, an dem auch das eine Ende der Feder 51 anliegt, wie dargestellte

Die Erfindung sieht ferner ein Mittel vor, das die radiale Expansion der Spitze 15c, des Niedenendes begrenzt, während die Masse des Endes 15b bei dem Aufstauehen expandiert wird, wobei eine Zentrierungsanzeige an der Spitze der Niete geformt wird, wie in der Fig*8 bei 15c.' dargestellt· Bei einem Blick auf die Zentrierungsmarke 15c¹ kann leicht

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ermittelt werden, ob diese Markierung konzentriecli zur expandierten Auf Stauchung 15b¹ gelegen ist. Trifft dies zu, so ist die Aufatauolrung ordnungsgemäß erzeugt, während anderenfalls (bei z_#B. oraler form) die AufStauchung unrund ist und in bezug auf die Markierung 15c¹ seitlich verschoben ist, welche Markierung immer zentriert bleibt.

Zu diesem Zweck ist an der Endwandung 20b de3 Ambosses eine eingekittete Vertiefung 2Oo vorgesehen» die die Metenapitze 15£ aufnimmt und einschließt, während der Nietstoß über dies« Spitz« auf den Nietenendteil 15b ausgeübt wird, wobei der Nietenendteil 15b radial expandiert und axial zusammengepresst wird·Sine ringförmige und schräg verlaufende Wandung 2Od der Vertiefung verhindert eine radiale Expansion der Spitze während des Aufstauchen«·

Die Vertiefung 20c, kann Bit der Spitze 15<j im Eingriff und in bezug auf diese zentriert gehalten werden auf eine ungewöhnlich vorteilhaft« und einfach« Weis«, wie nachstehend beschrieben wird. Zuerst einmal wird der Amboss auf die Nietensohaftsplts« unter Mitwirkung der Druckfeder 63 aufgesetzt, die den Amboss gegen die Niete drückt. Hi«rb«i wirkt das End« d«r F«der 6J auf den Ambossflansch 64 ein, d«r von d«r Wandung 66 «in«r Gegenbohrung im rohrförmigen Teil des Pistolenlaufe 4Ja axial bewegbar geführt wird, und ferner liegt dl« Ambossohürs« 6? axial f«führt an der Bohrungswandung 62 im T«il 4Ja sum Zw«ok« «in«r Zentrierung an· Die Vertiefung 20£ am Amboss nimmt dah«r anfange die Nietenspits« 15£ *uf, wob«i d«r Pistol«nlauf 4J auf dl« Viet« •ingemittet wird, w«nn das Sud« 60 d«w Laufes kräftig an dl« Fläche 10a dta Werkstückes angedrückt wird.

Dieser Zustand wird danach während der Irseugung d«r

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AufStauchung 15b' aufrechterhalten, wobei die zwischen dem Ende 60 und der Wandung 10a übertragene Kraft eine Reibung erzeugt, die eine seitliche Versetzung des Pistolenlaufs, des Ambosses und dem Nietenende während der Erzeugung der Aufs tauchung im wesentlichen verhindert, und weiterhin wird die Aufrechterhaltung der Einkittung ermöglicht, wie beschrieben· Dementsprechend werden Schwierigkeiten als Folge einer Fehlausgestaltung der Aufstauchung vermieden oder gering gehalten*

Es ist ein Mittel vorgesehen, das die Ausübung eines so starken Arbeitsmitteldruckes auf den Kolben 41 bewirkt, dass der Stößel 21 in einem Hub nach vorn getrieben wird, derart, dass das Metenschaftende im wesentlichen vollständig aufgestaucht wird. Dieses Mittel besteht aus einem Auslöser 70, bei dessen Betätigung das Yentil 39 geöffnet wird und die Pressluft aus der Leitung 71 durch den Kanal 72 im Körper 23 in den Kanal 73 in diesem Körper leitet« Unter der Einwirkung dieses Druckes werden die Ventilelemente 74* imd 75 nach links verschoben, wobei die Pressluft aus der Kammer 38 zum Hauptzylinder oder zur Bohrung 40 strömen kann und den Kolben 41 nach vorn antreibt· Die Versorgung der Leitung 71 ^it Pressluft, z.B« aus der Quelle 76» kann unter der Kontrolle eines Ventils bei 77 an &^&? Seite der zusammenzunietenden Platten gegenüber der Metpistole 22 und dem Stößel 21 erfolgen, so dass die den Gegenhalter 16 ansetzende Person die Ausübung des Schlages auf die Mete bestimmen kann, wodurch die unbeabsichtigte Ausübung eines solchen Schlages auf die Niete verhindert wird, bevor der Gegenhalter 16 auf den Nietenkopf aufgesetzt ist, während anderenfalls die Mete aus dem Werkstück herausgeschossen würde und andere Personen verletzen

könnte»

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Das Ventil 77 kann im Handgriff 78 eines G-egenhalterwerkzeuges 79 angeordnet werden. Ein am Handgriff 78 "bei 81 verschwenkbar angebrachter und mit dem Daumen zu betätigender Auslöser 80 betätigt das Ventil 77.

Schließlich ist ein äiittel vorgesehen, mit dem der wirksame Hub des Stößels 21 bei dessen Bewegung gegen den Amboss reguliert werden kann, so dass das Kietenende in dem gewünschten Ausmaß aufgestaucht werden kann. Infolgedessen kann die ^lötpistole 22 zum Formen von verschieden großen Aufatsuchungen und aus verschiedenen Materialien bei Werkstücken benutzt werden, wobei die Bohrungen gleichfalls verschieden weit sein können.

Die zu diesem Zweck vorgesehenen Mittel halten die Laufabschnitte 43a. und 43b (an der teleskopartigen Übergangsstelle 44) in einer gewählten Einstellung fest, die einer gewählten Gesamtlänge der Abschnitte 43a_ und 43b entspricht. Hierdurch wird der Abstand zwischen dem vorderen Ende des (auf den Amboss schlagenden) Stößels und dem elastomeren Kissen 82 bestimmt, das von dem Kolben am .Ende des Hubes zusammengepresst wird,

wie aus den Figuren 2 und 5 zu ersehen ist, ist auf dem Laufabschnitt 43b ein Schutzring 100 verschiebbar gelagert, dessen Keile 101 in Keilnuten 102 sitzen und eine Drehung des Ringes verhindern. Eine Feder 103 drückt den Ring 100 nach vorn, so dass Zähne 104 in am Umfang in Abständen vorgesehene Schlitze 105 an dem verbreiterten linken Ende des Abschnittes 43a eindringen können und eine Drehung der Abschnitte 43a und 43b in bezug auf einander verhindern. Zum Einstellen der Gesamtlänge dieser Abschnitte kann eine solche relative Drehung ausgeführt werden, nachdem der Ring 100 gegen die Kraft der Feder 103 nach rückwärts

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verschoben worden ist, so dass die Zähne 1CW- aus den Schlitzen herausgezogen wurden, wonach die Zähne in andere Schlitze wieder eingerückt werden_o Die Zurückhalteringe 120 und 121 wirken in der dargestellten Weise.

Die Fig, 9 zeigt eine andere Ausführung eines Pistolenlaufs 130 mit einem nach vorn bewegbaren Stößel 151a Am vorderen Ende des Laufes ist ein elastomeres Mittel, beispielsweise ein Gummiring 132 angeordnet, der an der Werkstückplatte anliegt und einer seitlichen verschiebung des Laufes an den Werkstückplatten 113 und 134- während der Vorwärtsbewegung des Stößels einen Widerstand entgegensetzt» Der Stößel weist eine im wesentlichen ebene Stirnfläche 131a auf, die auf das Ende des Metenschaftes stößt und die Aufatcuhung 135 erzeugt. Der Kopf 136 der Niete 137 wird von einem Gegenhalter 138 an der Fläche 139 der Werkstückplatte 134-anliegend gehalten. Ea wird darauf hingewiesen, dass in geringem Ausmaß eine Expansion des Metenschaftes 140 erfolgt und damit eine entsprechende Ausweitung der Werkstückbohrung 14-1, wobei eine radiale Kompression und umfangsmäßig eine Spannung erzeugt wird, wie dies erwünscht ist»

Eine Ausweitung der Bohrung in einem größeren Ausmaß kann bei Benutzung der zuvor beschriebenen Ambosses 20 erreicht werden. Wie sich gezeigt hat, kann das Ausmaß dieser Expansion bestimmt werden durch Bestimmen des konischen Winkels α der Ambossfläche 2Od, wie in den Figuren 7 und 10 dargestellt, dotu, je spitzer der Winkel bemessen wird, umso größer wird die Expansion der Werkstückbohrung, wie in der Fig.10 bei 14-1 dargestellt.

Mit einer solchen Winkelbemessung kann die Konzentration mindestens eines Teiles des Schlages auf den Mittelteil des

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Schaftendes 15b (Fig.10) während des Stauchens beeinflusst werden, so dass auf die Miete in der Bohrung eine genügend starke Kraft übertragen wird, bei der der Metenschaft in der Bohrung in kontrolliertem Ausmaß expandiert wird. Der in der Fig·10 dargestellte abgeänderte Amboss weist außerdem eine kegelstumpfförmige Ausnehmung 143 auf, die tiefer ist als die von der Fläche 2Od begrenzte kegelstumpfförmige Ausnehmung, wobei der Winkel /3 der Wandung 144 normalerweise kleiner ist als der Winkel or .

Diese Ausnehmung und die Wandung 144 im Verein mit der Fläche 2Od fördern und kontrollieren die Expansion des JSietenschaftes in der Bohrung während des Stauchens· ZeB. kann eine bestimmte Lochexpansion zwischen 0,05 und 0,25 nun. des Gesamtdurchmessers erhalten werden, wenn eine Hiete aus einem Metall verwendet wird, das weicher ist als das Metallmaterial der Werkstückplatten (z.B. eine 33.000 ksi-Niete bei einer 72.000 ksi-Platte).

Die Fig»11 zsigt eine andere Ausführung des Ambosses 20a nach der Fig.,10. Der Winkel cc umfasst 30 - 80°, während der Winkel A 5 - 50° umfasst. Ferner umfasst der Winkel 0 25 - 75°, wobei die schräge Linie 150 die Punkte I5I und 152 an den am weitesten innen und am weitesten außen gelegenen Kanten der Ausnehmung verbindet. Bei einem Nietendurchmesser von 1,6 - 10,32 mm beträgt die Abmessung " K " 0,635 bis 5 mm.

Die gekrümmten und unterbrochenen Linien 15^ "und 155 zeigen mögliche Innen- und Außenwandungen der Ausnehmung an, wobei der Eadius E^. der sphärischen Wandung 154 ungefähr gleich dem halben Nietendurehoesser ist, und wobei der Eadius der gekrümmten ringförmigen Fläche 155 i&it R₂ "bezeichnet ist. Die Fläche 154

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ist in der Vorwärtsrichtung konkav und die Fläche 155 ia der
Vorwärtsrichtung konvex ausgestaltet.

Die Fig. 12 zeigt eine typische Niete nach dem Formen durch
die Ambosse nach den Figuren 10 und 11. Es wird darauf hingewieser dass die Flächen 201 und 202 der Auf Stauchung 200 von den Ambossflächen 2Od bezw· 144 geformt wurden. Die Kegelstumpfflache 202
läuft daher spitzer zu als die Fläche 201. Die Konzentration der in den Nietenschaft 215 hinein übertragenen Kraft bei der Erzeugung der Stauchung 200 führt daher zu einer Expansion der Schaftes und zur Bildung einer Einschnürung bei 216, die die Niete in der Platte 210 zu verriegeln sieht. Die Einschnürung 216 weitet sich in Richtung zur Auf Stauchung 200 auf. Besteht die Platte 211
aus einem genügend weichen Material, so bildet sich eine örtlich begrenzte Einschnürung 217 nahe am Kopf 218, wobei die Mete mit der Platte 211 verriegelt wird. Für Nieten typische Materialien
sind Aluminium, Monel, nichtrostender Stahl, Kupfer und Messing.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

.' 1. J Verfahren zum Befestigen einer metallischen Mete an einem mit einer Durchbohrung versehenen Werkstück, welche Mete einen an der einen Seite des Werkstückes gelegenen Kopf und einen sich axial durch die Durchbohrung erstreckenden Schaft aufweist, dessen Ende an der entgegengesetzten Seite des Werkstückes vorsteht, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Nietenkopf eine Abstützkraft ausgeübt wird, die den Nietenkopf gegen das Werkstück zu drücken sucht, und dass auf das Hietensehaftende ein Schlag in einer Richtung ausgeführt wird, bei der das Hietenschaftende in Richtung zur Durchbohrung gedrückt wird, welcher Schlag jedoch mit einer Geschwindigkeit ausgeführt wird, bei der die Masse des Schaftendes radial expandiert und axial verkürzt wird, wobei an der genannten entgegengesetzten Seite des Werkstückes eine an dieser anliegende AufStauchung erzeugt wird, während der Jüietenkopf an der genannten einen Seite des Werkstückes anliegend verbleibt.

2* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlaggeschwindigkeit in bezug auf die Stärke der Abstützkraft genügend hoch ist, um die genannte AufStauchung erzeuge^ zu können, während der Hietenkopf an der genannten einen Seite des Werkstückes anliegend gehalten wird.

3>. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Expansion der Spitze des Schaftendes verhindert wird, während die Masse des Schaftendes radial

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expandiert TBireI, wobei an der Spitze der Auf Stauchung eine Zentrierungsmarkierung geformt wird.

4, . Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der einen Seite des Werkstückes die Ausübung des Schlages an der entgegengesetzten Seite des Werkstückes so reguliert wird, dass die genannte Abstützkraft mit Sicherheit ausgeübt wird, bevor der genannte Schlag ausgeführt wird.

5» Verfahren nach Anspruch 1,2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet» dass mindestens ein Teil des ausgeführten Schlages auf den Mittelteil des Schaftendes während des Stauchens konzentriert wircU

6, Einrichtung zum Befestigen einer metallischen Mete an einem mit einer JDure&bohrung versehenen Werkstück, welche Mete einen an der einen Seite des Werkstückes gelegenen Metenkopf und einen sich axial durch die Durchbohrung erstreckenden Eietenschaft aufweist, wobei das Schaftende an der entgegengesetzten Seite des Werkstückes vorsteht, gekennzeichnet durch ein erstes Mittel an der genannten einen Seite des Werkstückes, das auf den Kietenkopf eine Abstützkraft ausübt, die den. Kietenkopf gegen das Werkstück zu drücken sucht, und durch ein zweites Mittel an der entgegengesetzten Seite des Werkstückes, das auf das Nietenschaftende einen Schlag in einer Kichtung ausführt, in der das Schaftende in Richtung zur Bohrung getrieben wird, welcher Schlag mit einer Geschwindigkeit ausgeführt wird derart, dass die Masse des Schaftendes radial expandiert und axial verkürzt wird, wobei eine an der genannten entgegengesetzten Seite des Werkstückes anliegende Aufstauchung erzeugt wird, während der

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Nietenkopf an der genannten einen Seite des Werkstückes anliegend verbleibt.

7* Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte zweite Mittel ein Element aufweist, das die Spitze des Schaftendes einschließt und eine radiale Expansion während des Stauchens verhindert,

8. Einrichtung nach Anspruch 7> gekennzeichnet durch einen langgestreckten rohrförmigen Teil, der sich um das genannte Element herum erstreckt, am Werkstück anliegt und eine Kraft auf das Werkstück überträgt, wobei eine Reibungskraft erzeugt wird, die einer seitlichen Versetzung des Elementes und des Schaftendes während der Ausführung des Schlages einen Widerstand entgegensetzte

9· Einrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte zweite Mittel besteht aus einer Kietpistole mit einem Stößel, der den genannten Schlag ausführt, einen den Stößel antreibenden Kolben und eine Quelle eines unter Druck stehenden Arbeitsmittels, das den Kolben und den Stößel ün Richtung zum Metenkopf mit einer Seschwindigkeit von mindestens ungefähr 240 - 300 m/sec antreibt, so dass zum Erzeugen der Aufstauchung auf das llietenschaftende nur ein einzelner Schlag ausgeführt wird·

10. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass das genannte erste Mittel aus einem Gegenhalter mit einem Element besteht, das sich an den Nietenkopf anlegt und während

des Aufstauchens '■ des Schaftendes auf den Nietenkopf eine

Absti;tzkraft ausübt, dass Steuermittel vorgesehen sind, die

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die die Nietpistole und die Einrichtung mit einander verbinden und verhindern» dass der Stößel den Amboss antreibt, bevor das Gerät an den Nietenkopf angesetzt worden ist, welche Steuermittel von Hand zu betätigende Elemente an der Metpistole und am Gerät einschließen.

11, Metpistole zum Aufstauchen des sich durch ein Werkstück hindurcherstreckenden Schaftendes einer metallischen Hiete, die einen vom Schaftende entfernt gelegenen Kopf aufweist, gekennzeichnet durch einen Stößel, der in Yorwartsrichtung angetrieben wird und auf das Metenschaftende eine Stauchkraft überträgt, Mittel mit einem Kolben, der den Stößel in der Vorwärtsrichtung antreibt, nachdem auf den Hletenkopf eine Abstützkraft ausgeübt worden ist, dowie durch eine Kammer zum Speichern eines unter Druck stehenden Arbeitsmittels, durch ein Steuerventil und durch ein von einem Auslöser zu betätigendes Ventil, durch das das unter Druckstehende Steuermittel strömt und das Steuerventil betätigt, wobei das unter Druck stehende Arbeitsmittel zum Betätigen des Kolbens freigesetzt wird»

12· Metpistole nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen sich nach vorn erstreckenden Lauf, durch ein Ambosselement, das in bezug auf den Lauf zwischen dem Stößel und dem Metenschaftende bewegbar gelagert ist, die Stauehkraft aufnimmt und auf das Schaftende überträgt.

15· Metpistole nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ambosselement mit einer Ausnehmung versehen ist, die die Spitze des Schaftendes aufnimmt und eine radiale Expansion während des Stauchens verhindert.

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14-, Metpistole nach. Anspruch 12 oder 13» gekennzeichnet durch eine Quelle für ein unter Druckstehendes Steuermittel, durch ein von Hand zu betätigendes Ventil, das das genannte unter-Druck stehende Steuermittel dem durch einen Auslöser zu betätigende Ventil zuführt, und durch eine Vorrichtung mit einem Gegenhalter, der das von Hand zu betätigende Ventil trägt, das nur dann betätigt werden kann, wenn die Abstützkraft auf den Efietenkopf vom Gegenhalter ausgeübt wird«

15· Nietpistole nach Anspruch 12, 13 oa.es 14, gekennzeichnet durch einen Körper, der den Pistolenlauf so trägt, dass der Körper in begrenztem Ausmaß in bezug auf den Lauf axial vorwärtsbewegbar ist, wenn das vordere Ende des Laufes an einem Werkstück anliegt, und durch ein Sicherheitsventil, das in geöffnetem Zustand das unter Druck stehende pneumatische Arbeitsmittel zu einer Kältekammer im genannten Körper leitet, wenn dieser die relative Vorwärtsbewegung ausführt»

16, Nietpistole nach Anspruch 15» gekennzeichnet durch einen das genannte Sicherheitsventil enthaltenden Block mit einer Bohrung, die das rückwärtige Ende des Pistolenlaufes relativ bewegbar aufnimmt, und durch eine mechanische Kupplung zwischen dem Sicherheitsventil und dem rückwärtigen Ende des Laufes zum Cffneu des Sicherheitsventils, wenn der Block sich in bezug auf des Lauf nach vorn bewegt, während das Sicherheitsventil geschlossen wird, wenn der Block sich in bezug auf den Lauf nach rückwärts bewegt, und durch Mittel, die den Lauf in bezug auf den Block nach vorwärts zu bewegen suchen·

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17· Nietpistole zum Aufatauchen des Schaffendes einer sich durch ein Werkstück hindurcherstreckenden metallischen Niete, die einen vom Schaftende entfernt gelegenen Kopf aufweist, gekennzeichnet durch einen Pistolenlauf und einen in diesem angetriebenen Stößel, und durch einen im Pistolenlauf gelagerten Amboss, der vom Stößel angetrieben wird, welcher Amboss eine allgemein kegelstumpfförmige Ausnehmung aufweist, die sich nach vorn öffnet und den Schlag auf die Mitte des Nietenschaftendes während des Stauchens konzentriert, wobei eine kontrollierbare Expansion des Nietenschaftes im Werkstück bewirkt wird»

18· Sietpistole nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, dass die kegelstumpfförmige Ausnehmung erste und zweite konische Vertiefungen aufweist, dass die erste konische Ausnehmung

zwischen dem zweiten und dem vorderen Ende des Ambosses gelegen ist, dass die ersten und zweiten Vertiefungen konische Winkel ο und / bilden, wobei der Winkel ο größer ist als der Winkel / .

19· Nietpistole nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Ausnehmung erste und aweite Vertiefungen aufweist, die von ringförmigen !lachen begrenzt werden, dass die erste Vertiefung zwischen der zweiten Vertiefung und dem vorderen Ende des Ambosses gelegen ist, dass die erste Fläche in der Vorwärtsrichtung konvex ausgestaltet ist, und dass die zweite lläche in der Vorwärtsrichtung konkav ausgestaltet ist.

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