-
Vorrichtung zum Ausüben einer Druck- oder Zugwirkung unter Kraftvergrößerung,
z. B. für Nietmaschinen Die Erfindung betrifft eine allgemein zur Kraft-, Druck-,
Zugleistung einzeln oder gemeinsam anwendbare Maschine.
-
Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf kleine, tragbare, von
Hand geführte Miaschinen, insbesondere Nietmaschinen, die bei geringem Gewicht geringe
Abmessungen haben, aber eine starke Kraftentfaltung ermöglichen. ' Es sind Nietmaschinen
bekannt, bei ,denen der auf das Werkstück einwirkende Teil beim Inbetriebsetzen
-des Antriebsmotors zunächst schnell dem Werkstück genähert wird, worauf eine langsamere
Bewegung, aber unter großer Kraftentfaltung, erfolgt.
-
Bei den bekannten Vorrichtungen werden in der Regel zum Übertragen
der Kraft auf dass Werkstück Kniehebelgetriebe oder Kurvenschubgetriebe benutzt.
Derartige Getriebe haben den Mangel eines verwickelten Aufbaues und einer kostspieligen
Herstellung.
-
Zweck der Erfindung ist, eine Vorrichtung der :angegebenen Art zu
schaffen, die im Aufbau und in der Wirkung einfach ist, leicht zusammengebaut und
mit geringen Kosten hergestellt werden kann. Ferner soll durch die Eifindung erreicht
werden, derartige Werkzeuge mit möglichst wenig bewegten Teilen herzustellen.
-
Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, daß zwischen denn vom
Druckmittel beaufschlagten Kraftkolben und. dem das Werkzeug enthaltenden Arbeitskolben
ein Hebel angeordnet ist, der die Antriebsverbindung zwischen beiden Kolben herstellt
und der sich gegenüber dem Maschinenrahmen über einen, an diesem angeordneten, zwei
im Winkel zueinander liegende Führungsflächen tragenden Führungsblock derart frei
bewegt, daß zunächst beim Bewegen des Hebels über die Führungsfläche einerster Teil
der Bewegung herbeigeführt wird, wobei der Arbeitskolben schnell bis zur Anlage
an das Werkstück verschoben wird, und draß während der Bewegung des Hebels über
die andere Führungsfläche ein zweiter Teil der Berwegung herbeigeführt wird, woben
der Arbeitskolben sich langsamer, aber mit zunehmender Kraftwirkung bewegt.
-
Erfindungsgemäß ist der Arbeitskolben im wesentlichen parallel zum
Kraftkolben angeordnet, wobei der die Führungsflächen tragende Führungsblock unterhalb
der beiden Kolben liegt.
Erfindungsgemäß hat der die beiden Kolben
verbindende Hebel die Form eines Dreiecks, dessen Spitze um Arbeitskolben anliegt
und dessen aridere Ecken ein drehbares Widerl:ager und ein Gelenk zur Verbindung
des Hebels mit dein Kraftkolben enthalten.
-
Um in besonderen Fällen bei der Bewegung des Arbeitskolbens Stillstandspausen
eintreten zu lassen, ist ein Teil der Führungsfläche am Führungsblock im rechten
Winkel zur Bewegungsrichtung des Kraftkolbens angeordnet.
-
Um die Vorrichtung nach der Erfindung im weitesten Umfange für die
verschiedensten Arbeiten anwendbar zu machen, kann erfindungsgemäß der die Führungsfläche
tragende Block gegen einen anderen Block mit anders angeordneten Führungsflächen
ausgetauscht werden.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Hebel zum Bewegen
des die Druckmittelzufuhr zum Kraftkolben in bekannter Weise regelnden Einlaßventils
an einem Umsteuerventil angelenkt und mit einer Stütze versehen, die sich gegen
die Führung des Ennlaßventils legt, so daß beim Niederdrücken des Hebels zunächst
das Einlaßventil und dann durch Bewegen des Hebels um den Schaft .des Einlaßventils
als Drehpunkt das Umsteuerventil bewegt wird.
-
Auf den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
-
Fig. i ist ein Längsmittelschnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung,
die in Anwendung auf eine Drucknietmaschine dargestellt ist. Der Kolben zur Erzeugung
der Hauptkraft befindet sich in eingezogener Stellung.
-
Fig.2 ist eine ähnliche Darstellung derselben Maschine wie Fig. i
mit einer abgeänderten Form des Führungsblockes. Der Kolben zur Erzeugung der Hauptkraft
befindet sich in ausgezogener Stellung.
-
Fig.3 ist eine Teilidarstellung und zeigt eine weitere abgeänderte
Ausführungsform des Führungsteiles zum Erzeugen einer gleichmäßigen Bewegung des
Arbeitskolbens.
-
Fig. q. ist eine Teildarstellung und zeigt ebenfalls eine -abgeänderte
Ausführungsform, die es ermöglicht, den Arbeitskolben in beiden Richtungen arbeiten
zu lassen.
-
Fig. 5 zeigt ebenfalls eine andere Ausführungsform einer Führung,
bei der eine Stillstandspause während der Vorwärtsbewegung des Arbeitskolbens erzeugt
wird.
-
Die in Fig. i dargestellte Maschine dient zur Bildung des Schließkopfes
kalter Niete aus legiertem Stahl oder Duraluminium, wofür .ein sehr hoher Druck
erforderlich ist, um die Metallbleche oder -platten sicher-miteinander zu verbinden
und einen guten Schließkopf zu bilden. Das dargestellte Nietwerkzeug ist ein mit
der Hand geführtes Kleinwerkzeug mit Handgriffen 6 und 7, einem Bügel 8 zur Aufnahme
des Arbeite-stückes mit einem Amböß 9 und einem diesem genau gegenüberliegenden
Arbeitskolben i o, der in einer Büchsen im Bügel hin und her bewegbar isst. Der
Arbeitskolben io trägt ein auswechselbares Wi@derlager, z. B. einen Nietenzieher,
einen Durchschlag oder ein anderes Arbeitewerkzeug 12.
-
Zum Erzeugen der Hauptkraft kann ein beliebiger Motor dienen: Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Motor ein Druckmittelmotor gewählt, der
mit Druckluft getrieben -wird, die durch den Handgriff 6 zuströmt und einem. Kolben
13 hin und her bewegt, der eine Packung i¢ hat und in einem Zylinder 15
arbeitet, von dem aus ein Handgriff 7 sich erstreckt. In dien Kolbenkammer des Zylinders
15 kann eine auswechselbare Büchse oder ein Futter i 5a vorgesehen sein.
Der Kolben 13 hat eine Kolbenstange U a, die sich über den Zylinder
15 hinaus erstreckt und sieh mit dem Kolben 13 in axialer Richtung auf denn
Bügel 8 und von ihm fort hin und her bewegt. Der Arbeeitskolben, io steht in Abhängigkeit
von; der Kolbenstange 13 a und kann im Winkel zu ihr angeordnet sein, ist aber beim
dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zu ihr angeordnet.
-
Die getriebliche Verbindung zwischen der Kolbenstange i3 a und dem
Arbeitskolben io besteht aus einem Hebel 16, der, wie dargestellt, im wesentlichen
dreieckige Gestalt hat. Die Spitze des Hebels 16 steht in Berührung mit dem Arbeitskolben
io und trägt ein auswechselbares Lager 17, das in unmittelbarer Berührung mit denn
Arbeitskolben io steht. Der Kolben io steht unter elastischer Wirkung, z. B. unter
der Wirkung einer Feder 18, die ihn nachgiebig in zurückgezogener Stellung in Berührung
mit dem Lager 17 hält. Das eine Ende der Grundlinie des Hebel& 16 ist mit dem
äußeren Ende der Kolbenstange 13 durch einen Gelenkzapfen i9 verbunden. Das andere
Ende der Grundlinie des Hebels. 16 hat .ein reibungsfreies Lager 2o, das eine Walze
21 trägt, die sich gegen einen Führungsblock 22 legt, der am Zylinder 15 angkeordnet
ist.
-
Die Ausbildung der Flächen des Führungsblockes. 22, die von der Walze
2i berührt werden, bestimmt die Art der Bewegung des Arbeitskolbens, io und das
Maß der wirksamen, dadurch aurf den Arbeitskolben io ausgeübten Kranft.
-
Bei der in Fig. i dargestellten Ausführungsform hat der Block 22 eine
Führungsfläche 22a, die im wesentlichen parallel zu der Kolbenstange i 3a .angeordnet
ist, und eine zweite Führungsfläche 22b im rechten Winkel
dazu.
Die Fläche 22a bewirkt eine schnelle Vorwärtsbewegung des Arbeitskolbens io, denn
sobald das Druckmittel .auf die Hinterseite des zur Erzeugung der Hauptkraft dienenden
Kolbens 13 geleitet wird, bewegt sich der Kolben 13 mit der Kolbenstango i 3a und
der Hebel 16 vorwärts, da die Walze 21 :dann entlang der waagerechten Führungsfläche
22a geführt wird und letztere parallel zur Mittellinie der Bewegungsbiahn der Kolbenstange
13a ist. Daher bewegen sich diese Teile mit derselben Geschwindigkeit wie der Kolben
13. Durch diese Bewegung wind das Widerlager 12 in Berührung mit dem Werkstück gebracht.
Die Walze 2i hat dann den Punkt 22c erreicht, und sobald die Walze sich auf der
Fläche 22b entlang zu bewegen beginnt, schwingt der Hebel 16 um den Zapfen i9 und
erzeugt eine keilartige Wirkung zwischen dem Arbeitskolben i o und der Führungsfläche
22b, wobei ständig das Hebelverhältnis vergrößert und die Kraft erhöht wird, bis,
die Walze 21 die Mittellinie oder die Achse des Arbeitskolbens i o erreicht.
-
Wird die Bewegung des Druclunittelmotors umgekehrt, dann bewegt sich
der Kolben 13 und die Kolbenstange 13a rückwärts, wobei die Walze 21 sich ebenfalls
entlang der Führungsfläche 22b, um die Ecke 22c und dann entlang der Führungsfläche
22a zurückbewegt, bis sie die mit vollen Linien ausgezogene Stellung erreicht. Der
Arbeitskolben io ist inzwischen ebenfalls zurückgezogen worden und durch die Feder
18 in Berührung mit dem Lager 17 gehalten worden. Infolge dieser Anordnung erfolgt
die Vorwärtsbewegung des Arbeitskolbens, die ihn in Berührung mit dem Werkzeug bringt,
rasch, ohne daß dabei die Kranft vergrößert wird. Hierbei wird nur ein Teil der
Bewegung dies zum Erzeugen der Hauptkraft dienenden Kolbens 13 benötigt, wie aus
den aufeinanderfolgenden Stellungsangaben in der Zeichnung deutlich ersichtlich
ist. Während der quergerichteten Bewegung der Walze 21 entlang der Führungsfläche
22b erfolgt die Bewegung des Kolbens io weit langsamer, aber dabei vergrößert sich
die Kraft infolge der oben angegebenen Keilwirkung.
-
Fig. 2 zeigt eine Drucknietmaschine, die vollkommen der -in Fig. i
dargestellten entspricht und ähnliche Teile hat, die, mit Ausnahme des Führungsblockes
23, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Führungsblock hat imWinkel
zueinander stehendeFührungsflächen 23a und 23b, die im spitzen Winkel zueinander
angeordnet sind, während die Führungsflächen 22a und 22b des Führungsblockes nach
Fig. i im rechten Winkel zueinander stehen. Die Führungsflächen 23' und 22b
stehen je schräg zur Längsachse und zur Querachse des Werkzeuges. Diese AnOrdnung
der Führung hat nur die Wirkung, daß der Arbeitskolben io eine längere Bewegung
ausführt, als dieses bei der Führungsanordnung nach Fig. i möglich ist, und daß
beide Stufen bei der Bewegung - sowohl die Bewegungsstufe ohne Kraftvergrößerung
als auch die mit Kranvergrößerung - größer sind als bei der Anordnung nach Fig.
i.
-
Um das .in Fsg. i und 2 dargestellte Werkzeug Werkstücken veränderlicher
Dicke anzupassen; sind .mehrere auswechselbare Widerlager, Nietenzieher oder andere
Werkzeuge 12, 12a und 12b vorgesehen, denen Köpfe verschiedene Dicke haben (Fig.2).
-
In der in Fig..3 @dargiestellten Ausführungsform der Erfindung ist
die Bewegung des Arbeitskolbens i o sehr kurz gehalten und erfolgt in einander gleichen
Stufen. In diesem Falle hat der Führungsblock 24 eine -die Bewegung einleitende
kurvenförmige Führungsfläche 24a, die mit der konkaven Seite mach dem Arheitskolben
io zeigt und mit sanftem Bogen in eine gerade Führungsfläche 24b übergeht, die quer
zur Achse des. Werkzeuges liegt.
-
Die in Fig. 4 dargestellte Maschine hat eine Führungsvorrichtung,
durch die :eine Arbeit des Werkzeuges in beiden Bewegungsrichtungen des Arbeitskolbens.
ioa ermöglicht wird. In diesern Falle ist der Arbeitskolben mittels einer Lasche
1 ob unmittelbar mit dem Hebel 16a verbunden. Der Führungsblock 25 hat eine Nut
oder einen Schlitz 25a; der ,die Walze 21 aufnimmt. Soll ein Druck ausgeübt werden,
wie es z. B. bei Nietarbeit erforderlich ist, dann arbeiten die Führungsflächen
25b und 25c der Nut 25a, während in Fällen, in denen ein Zug ausgeübt werden soll,
wie es z. B. beim Herausziehen von Schienennägeln aus Eisenbahnschwellen erforderlich
ist, zur Führung die Führungsflächen 25d und 25e der Nut 2.5a dienen. Die durch
die Nut 25a gebildeten, einander gegenüberliegenden Führungsflächen brauchen nicht
einander parallel zu sein, aber sie sind so gestaltet und geneigt, daß die verlangte
Bewegung des Arbeitskolbens ioa erzeugt wind. Bei der Arbeit dieser Maschine wird,
wenn Nietarbeit geleistet werden soll, der Arbeitskolben io so bewegt wie der Kolben
i o der in den Fig. i und 2 dia.rgestellten Maschine, d. h. es erfolgt ein schnelles
Vorschieben ohne Druckvergrößerung und dann eine weit langsamere Bewegung, während
der die Kraft ständig wächst. Wird die Maschine für Zieharbeiten benutzt, dann erfolgt
zunächst die langsame Bewegung mit starker Kraftvervielfachung durch die Führungsfläche
25a, dann nimmt die Kraft ab und die Geschwindigkeit-der Bewegung zu, bis der Schienennagel
oder das andere Befestigungsmittel gelöst ist. Da die Führungswalze 2i
in
Berührung mit der Führungsfläche 25d schwingt, erfolgt die Ausziehbewegung sehr
rasch.
-
Bei der in- Fig. 5 dargestellten Ausführungs.form der Erfindung ist
die Führungsvorrichtung so angeordnet, daß zwei oder mehrere geschlossene Arbeitsgänge
jeder der obererwähnten Vorrichtung erfolgen mit dazwischenliegenden Pausen, ohne
den Zustrom des die Hauptkraft erzeugenden Druckmittels abzusperren. Aus diesem
Grunde ist der Führungsblock 26 mit Führungsflächen zum schnellen Bewegen und zum
Bewegen unter Kraftentfaltung versehen, die mehrfach vorhanden sind. An d!ie Führungsflächen
legt sich die Walze 21 des Hebels 16 nacheinander an. Bei der Anfangsbe-,vegung
unter schnelle. Vorrücken bewegt sich die Führungswalze 2i entlang der Führungsfläche
26; und dann dreht sie sich entlrang der Führungsfläche 26b um einen Winkel, um
die Bewegung unter Kraftentfaltung erfolgen zu lassen. Beim Punkt 26e e=ntsteht
eine Stillstandspause. Dann legt sich die Walze 21 an die Führungsfläche 26d, um
zum zweiten Male eine schnelle Verschiebebewegung zuerzeugen, und ischwingt dann
einwärts entlang der zur Kraftentfaltung erforderlichen Führungsfläche 26e, worauf
eine zweite Phase der Kraftentfaltung erfolgt. Es können so viel Paare von Fü jrungsflächen
angeordnet werden, wie erforderlich sind, und gemäß der Darstellung in Eig. 5 kann
die Ausgestaltung und die Neigung der Führungsflächen gegentinan@der und gegen die
Längte- und Querachse des Werkzeuges entsprechend der verlangten Wirkung geändert
werden, um die verlangte Wirkung zu erzeugen. Diese Anordnung läßt .auch erkennen,
wie der Arbeitskolben i oa angehalten und wieder bewegt werden kann, ohne die Vorrichtung
zum Erzeugen der Hauptkraft stillzu'setzen. Die so erhaltenen Stillstandspausen
sind wichtig, wenn zu einer beistimmten Zeit während der Arbeit ein Sicherungsstift
herausgezogen oder ein Teil eingesetzt werden soll. Wie hei a11 den vorbeschrieben@en
Ausführungsformen, bewirkt jede Änderung der Führungsflächen der Walze 21 eine entsprechende
Änderung der Bewegung das Arbeitskolbens.
-
Die Erfindung betrifft weiter eine neuartige Steuerung für die Vorrichtung
zum Erzeugen der Hauptkraft. Wie die Fig. i und 2 zeigen, ist ein einziger von Hand
bedienbarer Steuerhebel 3o vorgesehen, der sowohl das Hauptsteuerventil
31 als auch das Uunsteuerventil 32 bewegt. Wenn ein Elektromotor zur Erzeugung
der Hauptantriebskraft benutzt wird, werden die Steuerkörper. 31 und 32 durch Schalter
ersetzt. Da aber der dargestellte Motor ein Druckmittelmotor ist, besteht der Steuerkörper
31 aus ernenn Einlaßventil 31a, das durch eine Feder 3q b nachgiebig auf
seinen Sitz gedrückt wird, während der zur Umsteuerung dienende Steuerkörper 32
aus einem in einer Büchse 32a hin und her beweglichen Ventil besteht und ,an seinem
äußeren Ende mit einer Nut 32b versehen ist. Das Ventil 32 hat eine axiale Bohrung
32c, die mit An:bohrungen 32d und 32e versehen ist, die nacheinander mit einer in
den hinteren Zylinderraum führenden Bohrung 15 b und mit dem in den vorderen Zylinderraum
mündenden Kanal 15e zur Deckung gebriacht werden können. Eine Schraubenfeder 32f,
die -sich gegen die Büchse 32a legt, stützt sich gegen einen auf das Ventil 36 aufgeschraubten
Ring 32g, um das Ventil .nachgiebig in der in Fig. i gezeigten unteren Stellung
zu halten. Der Hebel 3o ist am Ventil 32 mittels eines Zapfens 3oa angel.enkt und
hat einen als Stütze dienenden Teil 30b, der sich gegen eine Scheibe 33 legt, die
auf dem Kopf der Führungsbüchse 3 z c für das Einliaßventil 3 i angeordnet ist.
-
Im Ruhezustand befinden sich der Steuerhebel und die Ventile in der
in Fig. i gezeigten Lage, wobei das Einlaßventil 3,a geschlossen ist und die Nut
3.2b eine Verbindung zwischen einem der Abzweigkanäle des E.inlaßkanals 34 und dem
zum vorderen Zylinderraum führenden Kanal i5a herstellt. Der hintere Zylinderraum
.ist durch Kanäle i 5a und 32d und die Entlüftungsbohrung 32e entlüftet. Zum Bedienen
des Steuerventils zwecks Vorwärtsbewegens das Kolbens 13 drückt der Bedienungsmann
fest auf den Hebel 30, wodurch das Einlaßventil31a geöffnet und der als Stütze
dienende Tei13ob des Hebels gegen die Scheibe 33 gelegt wird, worauf der Gelenkzapfen
3oa das zur Umsteuerung dienende Ventil 3:2 in die in Fig. 2 dargestellte
Lage anhebt, so daß der obere Zweig des Einlaßkanals 34 durch die Ringnut 32b rillt
der in dem hinteren Zylinderraum mündenden Bohrung i 5b verbunden ist. Der vordere
Zyli.nderraurn ist durch den Kanal i 5c, Bohrung 32e und Entlüftungsbohrung 32c
mit :der Atmosphäre verbunden. Soll die Bewegung des Kolbens, 13 umgekehrt
werden, dann verringert der Bedienungsmann den Drück auf den Hebel so weit, bis
die Feder ,32f das Ventil 32 in die in Fig. i gezeigte untere Lage bringt, hält
aber dabei den Druck auf den Hebel in genügendem Maße aufrecht, um den stützenden
Teil 30b in Berührung mit der Scheibe 33 zu halten; da in dieser Stellung das Einlaßventil
3J offengehalten ist. Hört der Druck auf den Hebel 30 ganz auf, dann schließt die
Feder 3;ib das Einlaßventil 3ia und bringt alle Teile in die in Fig. i gezeigte
Lage zurück. .
Die beschriebene Erfindung ist zum Herstellen von
Schließköpfen bei Kaltnietung beim Zusammenbau von Flugzeugen, Kraftwagen und Maschinenteilen
und für zahlreiche andere-Arbeiten von besonderer, praktischer Bedeutung, vor allem
wegen der im Kreislauf erfolgenden Arbeitsgänge und der Leichtigkeit, mit der das
Maß und die Größe der Bewegung und der erzeugten Endkraft geändert werden können.
Beim Einziehen kalter Niete ist der vom Niet entgegengesetzte Widerstand nicht gleichmäßig.
Beire Beginn ist kein solch hoher Druck erforderlich, um das Niet zu stauchen, aber
sobald das Niet gestaucht ist, ist zum Ausfüllen des Nietloches und zum Zusammendrücken
der Platten durch das Niet ein ständig zunehmender Druck aufzuwenden. Die Notwendigkeit
einer fortwährenden Vergrößerung des ausgeübten Druckes erklärt sich daraus, daß,
wenn reit einer Nietmaschine versucht wird, ein Niet einzuziehen, das ein wenig
stärker ist, als der Leistung der Nietmaschine entspricht, das Niet zwar gestaucht
und ein Schließkopf zwar gebildet, aber die Platten nicht aufeinandergepreßt werden.
-
Durch die Erfindung ist eine Nietmaschine geschaffen, die diesen zunehmenden
Druck in denn Maße und in der Art erzeugt, wie es für die Ausführung der Arbeit
erforderlich ist, ohne daß es nötig wäre, die bisher übliche (schwierig herzustellende)
N ockenführung zu benutzen oder verwickelt aufgebaute Kniehebelgetriebe. Die hier
beschriebenen Führungsflächen an den Führungsblöcken können leicht hergestellt werden,
ohne Spezialmaschinen benutzen zu müssen, und man kann die Führungsblöcke so anordnen,
daß sie leicht auswechselbar sind, um die Nietmaschine der besonderen Art der Arbeit
anzupassen. Werden die Führungsflächen, wie in Fig. i und 2 dargestellt, angeordnet,
dann wird nur ein Teil der Bewegung der Vorrichtung zum Erzeugen der Hauptantriebskraft
(2o % oder weniger) dazu benutzt, um das Arbeitswerkzeug in Berührung mit
dem Werkstück zu bringen, und die restlichen So °/o oder mehr sind dann für die
eigentliche Arbeit selbst verfügbar, wobei eine fortlaufende Vergrößerung der Kraft,
wie gewünscht, erreicht ist. Die große Einfachheit der Führungsvorrichtung hat zur
Folge, daß man mit wenig Teilen auskommt, die widerstandsfähig ausgeführt werden
können und deshalb der Maschine eine große Betriebssicherheit und lange Lebensdauer
verleihen.