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Verfahren zum elektrischen Nieten. Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum elektrischen Nieten, wobei der Niet in bekannter Weise
.elektrisch erweicht Lind dann zwecks Bildung des Kopfes gestaucht wird. Die Neuerung
besteht darin, daß in einem selbsttätigen Arbeitsvorgang beim Vorgehen des einen
der beiden Nietwerkzeuge .der Erhitzungsstromkreis geschlossen, dann der Niet bis
zu einem gewissen Grade gestaucht, beim weiteren Vorgehen des Nietwerkzeuges der
Erhitzungsstroinkreis wieder ausgeschaltet und schließlich der Nietkopf vollständig
ausgebildet wird.
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Die zur Ausführung dieses Verfahrens dienende Vorrichtung ist auf
der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Abb. i und 2 sind eine Seiten- und eine Vorderansicht der Vorrichtung.
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Abb. 3 ist eine hintere Ansicht, bei der der Umformer sowie die elektrischen
Anschlüsse weggelassen sind.
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Abb. 4 ist eine schaubildliche Darstellung der hinteren Stirnseite
der Vorrichtung, aus der die Verbindungen zwischen den einzelnen Schaltern zu ersehen
sind.
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Abb. 5 bis i i sind schematische Darstellungen, die die aufeinanderfolgenden
Arbeitsstufen der Vorrichtung veranschaulichen.
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Abb.12 ist eine vergrößerte Einzeldarstellung der Elektroden im Zusammengriff
mit dem fertigen Werkstück.
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In der Abb. 12 ist das Annieten eines Metallstreifens i an eine Porzellanplatte
2 veranschaulicht. Der Kopf 4 des Niets 3 ist durch eine Elektrode 5 auf den Streifen
i niedergedrückt, der Nietschaft liegt in öffnungen des Streifens und der Porzellanplatte
und zeigt eine gegen die Unterseite der Porzellanplatte gestauchte Schulter 5, an
der ein Vorsprung 7 belassen ist, der für einen elektrischen Kontakt nutzbar gemacht
werden kann. Das Nietende ist hohl und wird mittels einer beweglichen Elektrode
8 gestaucht, die so ausgebildet ist, daß sie das Nietende umfaßt und ihm die gewünschte
Form gibt. Gemäß Abb. 1, 2 und 3 ist die obere Elektrode 5 an der Unterseite eines
Querhauptes 9 befestigt, das an Stützen io auf dem oberen Ende der Maschine angeordnet
ist, und die untere Elektrode 8 sitzt auf einem Block i i, der von einem beweglichen
Querhaupt 12 getragen wird. Dieses letztere ruht auf Stangen 13, 14, die in Führungen
gleiten und durch Federn 15 nach unten gezogen werden. Die Federn sind an den unteren
Enden der Stangen und am Gestell der Vorrichtung angeschlossen. Bei der Arbeit wird
das Werkstück zwischen die beiden Elektroden eingeführt, wobei die Elektrode 5 auf
dem Kopf des Niets ruht. Die Elektrode 8 wird dann mit dem unteren Ende des Niets
in Berührung gebracht, und wenn dieses durch den hindurchgehenden iStroni weichgemacht
ist, nach oben bewegt, wobei der Niet gestaucht wird.
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Uni die Teile vor ihrem Nieten in gehöriger Lage zu halten, wird ein
Halter verwendet, der aus einem Ring 16 aus Fiber oder ähnlichem Material besteht,
die untere Elektrode umgibt und durch eine mit ihrem unteren Ende auf dem Block
i i ruhende Feder 1 7 nach oben gedrückt wird. Hierdurch werden die Teile in der
Lage nach Abb. 5 gehalten, wobei der Ring 16 gegen die Platte :2 anliegt, während
die Elektrode 8 in die Ausnehinung 18 in der Unterseite der Platte eingetreten und
die Elektrode 5 auf den Kopf 4 des Niets aufgesetzt ist. Der Arbeiter braucht dann
nur den Handschalter 28 zu betätigen, der die Vorrichtung steuert, worauf diese
selbsttätig in genauer Folge die genannten Arbeitsvorgänge ausführt, d. h. die untere
Elektrode gegen das Ende des Niets drückt, den Stromkreis über die Elektroden und
den i Niet schließt, um den letzteren so weich zu machen, daß er durch den Aufwärtsdruck
der unteren Elektrode gestaucht wird, den Stromkreis über den Niet unterbricht,
die Bewegung der unteren Elektrode anhält und die letztere schließlich zurückzieht.
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Die Druckeinrichtung für die untere Elektrode besteht aus einem Solenoid
2o, das an der Unterseite des Kopfes 21 der Vorrichtung angeordnet und zwischen
den Seitenrahmen 22 derselben befestigt ist. Dieses Soleiloid zo besitzt einen Kern
23, dessen unteres Ende an einem Quersteg 24 angeschraubt ist. Die Enden des Steges
sind an den unteren Enden der Gleitstangen 13, 14 festgelegt, so daß der bei Erregung
des Solenoids hochgehende Kern die untere Elektrode entsprechend aufwärts treibt.
Auf einer Platte 25, die an dem Magnetgestell der Vorrichtung aufgehängt ist, ist
ein Gehäuse angeoränet, das einen Dämpfer 26 mit einem Kolben 27 trägt, der in dem
Dämpfer arbeitet. Dieser ist mit einem Entlastungsventil 270' zur Begrenzung
seiner Geschwindigkeit bei der Aufwärtsbewegung
versehen, das aber
seine freie BeNvegung nach unten ermöglicht. Der Quersteg 24b sitzt an einer Stange
24`, an deren Obererle Ende der Kolben 27 vorgesehen ist. Das untere Ende des Kernes
23 ist so angeurdnet, claß es beim Tiefstand der Elektrode auf einem Vorsprung 24`t
an dem oberen Ende des Gehäuses 35 ruht. Bei Nichtgebrauch der Vorrichtung ziehen
die Federn 15 die Flektrode sowie den Solenoidkern 23 nach unten, bis der letztere
auf den Anschlag 24" trifft. Wenn die Elektrode nach oben gedrückt wird, «-ird ihre
Bewegung durch den Dämpfer verzögert, dessen Kolben durch die Stange z4' sowie die
beschriebenen Verbindungen an :lie Elektrode angeschlossen ist.
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An der Seite der Vorrichtung ist der Handschalter 28 (Abb. 2) angeordnet.
Der Strom zur Steuerung der verschiedenen Arbeitsvorrichtungen kann Wechsel- oder
Gleichstrom sein. Er tritt durch den Draht 29 (Abb. 5 ) in das Drucksoleno"d 2o
ein und durch den Handschalter über irgendeinen der beiden Wege in den Draht 30.
Wenn der Schalter _8 nach rechts gestellt wird, d. h. aus der Lage nach Abb.5 in
diejenige nach Abb.6, so fließt der Strom durch einen Draht 31 und einen
selbsttätigen Schalter 32. Wird der Handschalter nach links gestellt, so fließt
der Strom durch einen Draht 33 und einen selbsttätigen Schalter 34. Bei den abwechselnden
Arbeitsvorgängen der Vorrichtung wird der Schalter nach rechts oder nach links gestellt.
Angenommen, er sei nach rechts in die Lage nach Abb. 6 eingestellt, so ist der Stromkreis
über das Drucksolenoid geschlossen, die anderen Arbeitsvorgänge finden in genauer
Folge statt und der Schalter 32 wird schließlich geöffnet (Abb. i i), wobei die
Arbeit unterbrochen und der Schalter 34 geschlossen wird, so daß die Vorrichtung
für die nächste Arbeit eingestellt ist, die ein Umstellen des Handschalters nach
links erforderlich macht.
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Die Schalter 32 und 34 sind in Abb. 3 in Rückansicht und in Abb. 4
in schaubildlicher Darstellung gezeigt. Das Gehäuse 35 (Abb. i und 2) enthält an
seinem vorderen Ende, wie schon gesagt, den Dämpfer 26 und an seinem hinteren Ende
ein Steuersoleno,id 36, das in Abb. i in punktierten Linien angegeben ist. Der Kern
37 des Solenoids greift an den wagerechten Arm 38 eines Winkelhebels an, dessen
senkrechter Arm 39 mit der Lenkstange 4o verbunden ist, die an einem Arm 41 angelenkt
ist, der an seinem oberen Ende Kontakte 58, 59 trägt und an seinem unteren Ende
mit einer sich auf einer Welle q-2 drehenden Nabe versehen ist (Abb. 4). Die Nabe
des Armes 4i trägt eine Platte 43 mit einer Federklinke 44, die in ein Schaltrad
45 auf der Welle 42 eingreift, so daß bei jeder Detätigung des Steuersolenoids 36,
37 die '\@"elle 42 um eine Stufe gedreht wird.
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Die Welle 42 trägt aii ihren Enden zwei Unrundscheiben 46, 47. Die
Unrundscheibe 46 wirkt auf eine Rolle im Arm 48 des Schalterarms 32, während die
Unrundscheibe 47 auf einem gleichen Arm 49 des Schalterarmes 34 wirkt. Kontakte
5o, 5 i sind, wie aus Abb. 5 zu ersehen, in den Stromkreis eingeschaltet und liegen
den Srhaitermeasern 3a und 34 gegenüber. Die Unrundscheiben 46 und 47 sind so versetzt
zueinander, daß bei jeder Bewegung der Welle.¢2 einer der Schalter 32, 34
geschlossen und der andere geöffnet wird, wobei ihre Wirkung mit jeder Arbeit der
Vorrichtung abwechselt. Außer der Beeinflussung der Schalter 32 und 34, die den
Stromkreis über das Drucksolenoid 2o schließen und dadurch die untere Elektrode
gegen .den Niet drücken, schließt das Steuersolenoid 36, 37 den Erhitzungsstromkreis
über die Elektroden und den Niet. Dieser Stromkreis ist in Abb. 5 angegeben, wo
die Drähte 52 und 53 von einer Wechselstromquelle nach der Primärspule 54 eines
Umformers führen, dessen Sekundärspule 55 an ihren gegenüberliegenden Polen mit
.den Elektroden 5 und 8 verbunden ist, so daß, wenn der Primärstromkreis geschlossen
ist, ein Strom von geringer Volt- und hoher Amperezahl durch den Niet fließt und
ihn schnell erweicht. In dem Draht 52 befindet sich ein Unterbrecher mit
Polstücken 56, 57, die dem Schalter mit den Kontakten 58, 59, z. B. an dem oberen
Ende der Arme 4i sitzenden Rollen, gegenüberliegen (Abb. .4), zwischen die die Platten
56 und 57 gedrückt werden können, wenn der Arm 41 durch das Steuersolenoid nach
innen gezogen wird.
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Gemäß Abb. i ist der Winkelhebel, der durch das Solenoid 36 unmittelbar
betätigt wird, mit einem nach unten gerichteten Arm 6o versehen, der durch eine
Feder 61 nach rechts gezogen wird, wenn der Strom von dem Solenoid abgeschaltet
ist und den Arm 4 1 so einstellt, daß der Erhitzungsstromkreis geöffnet wird. Die
Arme 32 und 34 werden ebenfalls durch Federn 63 und 62 in die Offenlage gedrückt,
wenn eine Vertiefung der entsprechenden Unrundscheiben 46 bnv. 47 zur Wirkung kommt.
Es öffnet und schliefst somit der Steuermagnet '(Solenoid) 36 die Schalter des Druckmagneten
2o, der die Elektrode bewegt, und außerdem .den Erhitzungsstromkreis. Das Offnen
und Schließen des Stromkreises durch den Steuermagnet wird durch die folgende Einrichtung
bewirkt.
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Der Steuermagnet (Solenoid) 36 ist an einem Ende mit dem Draht 3o
und an seinem anderen Ende mit dem Draht 29 des Steuerstromes über ein paar Schalter
verbunden, die
aus Armen 64 und 65 bestehen, welche durch einen
Draht 66 in Verbindung stehen und mit Kontakten 67 und 68 zusammenwirken.
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Die Vorrichtung zur Bewegung der Schalter 64. und 65 ist in Abb. 1,
3 und 4 veranschaulicht. Die Seitenstangen 13 und 14 sind in Abb. 2 und 3 der unteren
Lage vor Beginn einer Nietarbeit veranschaulicht. Wenn sich die Stange 13 (Abb.
i) nach aufwärts bewegt, so nimmt sie das vordere Ende eines Hebels 69 mit, der
bei 7o an dem Gestell der Vorrichtung angelenkt ist und einen Mitnehmer 71 trägt,
der in dein Hebel eingeschraubt ist und auf diese Weise sehr leicht eingest--llt
werden kann. Der Mitnehmer bewegt sich nach unten und trifft an einer genau bestimmten
Stelle der Aufwärtsbewegung der Stange 13 und der Elektrode 8 gegen das vordere
Ende einer Sperrklinke 72, die an der Seite der Vorrichtung drehbar ist, wodurch
die Klinke gehoben wird und einen Arm ; 3 freigibt, der auf einer kurzen Welle 74
sitzt, die einen anderen Arm 75 trägt, welcher mit einer Feder 76 verbunden ist,
die das Bestreben hat, den Arm nach unten zu ziehen und die Welle 74 entsprechend
zu drehen. An ihrem inneren Ende (Abb. 3 und 4.) trägt die Welle 74 den Schalterarm
64, der dem Schalter 64 des Schaltungsschemas entspricht. Wenn daher die Elektrode
sich bis zu der gewünschten Grenze nach aufwärts bewegt hat, wird die Feder 76 den
Schalter 64 öffnen. Der Arni 75 trägt einen Stift 77, der in einem Schlitz einer
am hinteren Ende des Hebels 69 hängenden Stange 78 spielt. Hierdurch wird die Abwärtsbewegung
des Armes 75 und der Betrag begrenzt, um welchen der Schalter weggezogen wird. Ebenfalls
wird, wenn die Stange 13 sich nach unten bewegt, die Gelenkstange 78 gehoben, wobei
sie den Arm 75 hebt, der Schalter geschlossen und der Arm 73 von der Klinke 72 erfaßt
wird, bereit für den nächsten Arbeitsvorgang.
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Auf der gegenüberliegenden Seite der @-orrichtung betätigt die Gleitstange
14 in g10icher Weise den bei 8o drehbaren Hebel 79,
der einen einstellbaren
Mitnehmer 81 trägt, welcher den hinteren "heil eines Hakens 82 berührt, um ihn von
einem Arm 83 einer Querwelle 84 zu heben, die den Umschalter 65 trägt. Diese Weile
ist mit einem Arm 85 versehen, der durch eine Feder 86 nach unten gezogen wird und
einen Stift 87 trägt., der in einem Schlitz einer am hinteren Ende des Hebels 79
hängenden Lenkstange 88 arbeitet.
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Der Schalterarm 64 ist nach oben und der Schalterarm 65 nach unten
gerichtet. Die Gleitstangen 13 und 14 bewegen sich zusammen nach oben und unten.
Infolgedessen geben sie beide ihre Wellen- und Schalterarme 64 und 65 bei der Aufwärtsbewegung
und in Zwischenräumen frei, die durch die Einstellung der Mitnehmer 71 und 81 bestimmt
sind. Die Freigabe des Schalters 6.1. v eranlaßt seine Feder, ihn zu öffnen, während
die Auslösung des Schalters 65 seine Feder veranlaßt, ihn zu schließen. Bei der
Aufwärtsbewegung der Elektrode hat die Zurückbringung der Teile wie inAbb. i das
Schließen des Schalters 64 und das Öffnen des Schalters 65 zur Folge.
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Die Aufeinanderfolge der Arbeitsvorgänge wird aus Abb. 5 bis i i klar.
Bei Beginn wird das Werkstück, wie in Abb. 5 gezeigt, so gehalten, daß die untere
Elektrode gerade unter dem Ende des Niets liegt. Durch Verschiebung des Handschalters
28 (Abb. 6) wird ein Stromkreis über das Haupt- oder Drucksolenoid 2o geschlossen,
wodurch die untere Elektrode etwas nach oben bewegt wird. Der Mitnehmer 81 (-AM.
4) ist so eingestellt, daß diese Anfangsbewegung den Schalter 65 freigibt, der durch
seine Feder geschlossen wird, wobei die Teile in die Lage nach Abb. 7 gebracht werden
und der Strom gezwungen wird, durch den Steuermagnet 36 zu fließen.
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Die erste Funktion des Steuermagnets 36 (Abb. i) besteht .darin, .den
Schalterarm 41, der die Kontakte 58 und 59 trägt, zu be-,vegen, wodurch der Schweißstromkreis
geschlossen und Stromfluß durch den Niet ceranlaßt wird (Abb. 8). Diese Bewegung
des Schalterarmes 41 um die Welle 42 (Abb. 4) zieht lediglich die Klinke 44 zurück,
d. h. sie hat keine Wirkung auf die Welle 42.
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Infolge des Durchflusses des Stromes wird der Niet erweicht, wodurch
der unteren Elektrode ermöglicht wird, sich unter dem fortgesetzten Druck des Solenoids
2o weiter nach oben zu bewegen. Der Mitnehmer 71 ist so eingerichtet, daß er bei
dieser fortgesetzten Aufwärtsbewegung an einer bestimmten Stelle die Welle 74 auslöst
oder freigibt und ein Auswärtsschwingen des Schalterarmes 64 ermöglicht (Abb. 9),
wodurch der Stromkreis durch den Steuermagnet 36 unterbrochen wird. Hierdurch wird
auch der Kreis des Schweißstromes unterbrochen (Abb. io) und die Aufwärtsbewegung
der Elektrode durch die Abkühlung des Niets angehalten. Die Klinke .1..1. dreht
ebenfalls ihr Schaltrad sowie die Welle 42 um eine Stufe (Abb. 4), wodurch die beiden
Schalterarme 32 und 34 so verschoben werden, daß der eine (34), der offen war, geschlossen
und -der andere (32), der geschlossen war, geöffnet wird, so daß die Stromkreise
in die Lage für den nächsten Arbeitsvorgang eingestellt werden (Abb. io).
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Sobald der das Drucksolenoid durchfließende Strom abgeschaltet ist,
wird die Elektrode durch ihre Federn - nach unten gezogen und die Stangen 13 und
1.4 bringen die
Schalter 6.4 und 65 in ihre Anfangslagen nach Abb.
i i zurück. Auf diese Weise kommen die Teile wieder in dieselbe Lage wie nach Abb.
i mit der Ausnahme, daß die Schalter 32 und 34. umgekehrt stehen und der Handschalter
28 an der geöffneten Leitung liegt, bereit, um für den nächsten Arbeitsvorgang den
Stromkreis in dem Hauptmagnet 2o zu schließen und eine neue Folge von Arbeitsvorgängen
beginnen zu lassen.
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Es ist richtig, für den Erhitzungsstromkreis Wechselstrom zu gebrauchen,
um so eine große Strommenge bei geringer Voltzahl zu entwickeln, was für diese Arbeit
das zweckmäßigste ist; für die Steuerungsstromkreise kann aber Gleichstrom benutzt
werden, was wirtschaftlicher ist.
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Es können verschiedene Motore oder Antriebsvorrichtungen anstatt der
Solenoide 2o und 36 zur Betätigung der Elektrode und zur Regelung des Erhitzungsstromes
verwendet werden.
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Die Stauchelektrode bewegt sich leicht über eine gewisse Entfernung,
während der Niet durch den Durchfluß des Stromes weich gemacht wird, und der Druck
auf die Elektrode wird fortgesetzt, nachdem der erweichende Strom abgeschaltet ist,
so daß sich die Elektrode über eine weitere Entfernung bewegt, die durch die Dicke
der Platte und durch die graduelle Erhärtung des Niets bestimmt ist. Auf diese Weise
wird das gestauchte Metall des Niets dazu gebracht - praktisch genommen -, mit seiner
ganzen Fläche gegen die Fläche der Platte zu greifen, und zwar ungeachtet ihrer
Unregelmäßigkeiten. Die Fortsetzung des Druckes nach Abschalten des erweichenden
Stromes ist vorteilhaft, als dadurch der Niet, wenn er abkühlt, in seiner fertigen
Form gehalten wird, wodurch die Tendenz des Niets, sich selbst .durch Kontraktion
zu spalten, beseitigt wird, eine Tendenz, die besonders bei röhrenförmigen oder
Hohlnieten bemerkbar ist, wo der Druck nach dem Abschalten des Erhitzungsstromes
zu schnell aufhört.
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Dabei faßt der verhältnismäßig kleine Haltering 16 das Porzellan unmittelbar
um den Niet herum, ungeachtet irgendeiner zufälligen oder beabsichtigten Unebenheit
an dieser Fläche der Platte. Der Ring 16, der stark gegen das Porzellan gedrückt
wird, besteht zweckmäßig aus nachgiebigem Material, damit er sich so der Unebenheit
des Porzellans anpassen kann und Beschädigungen an demselben vermieden werden.