DE68917118T2 - Riveting process and device. - Google Patents
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren zum Einsetzen von Nieten und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens, die insbesondere - jedoch nicht ausschließlich - für Nieten ohne Nietkopf bestimmt sind (siehe hierzu zum Beispiel die Patente US-A-4 048 708 und FR-A-1 580 439, die jeweils den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 entsprechen).The subject of the present invention is a method for inserting rivets and a device for carrying out this method, which are particularly - but not exclusively - intended for rivets without a rivet head (see, for example, patents US-A-4 048 708 and FR-A-1 580 439, which correspond respectively to the preambles of claims 1 and 2).
Das Vernieten ist als Technik zum Zusammenfügen von Teilen schon seit längerer Zeit bekannt. Diese Technik besteht darin, daß man in eine zwei Teilen gemeinsame Ausnehmung eine Niete einfügt, die einen Kopf und einen Schaft umfaßt, und daß man dann jenes Ende des Schafts, das dem Kopf gegenüberliegt, mit einem Druck beaufschlagt, der zum Anstauchen dieses Endes und anschließend zur Bildung eines zweiten Kopfs führt. Die beiden miteinander verbundenen Teile sind auf diese Weise zwischen den beiden Köpfen aufgenommen. Man konnte feststellen, daß die auf diese Art entstehende Verbindung dann verstärkt wird, wenn das gesamte Volumen der den beiden Teilen gemeinsamen Ausnehmung durch das Material ausgefüllt wird, aus dem die Niete besteht.Riveting has been known for a long time as a technique for joining parts. This technique consists in inserting a rivet comprising a head and a shank into a cavity shared by two parts and then applying pressure to the end of the shank opposite the head, which causes this end to be upset and then a second head to be formed. The two parts joined together are thus held between the two heads. It has been found that the connection created in this way is strengthened when the entire volume of the cavity shared by the two parts is filled with the material of which the rivet is made.
Aus diesem Grunde wurde vor längerer Zeit schon vorgeschlagen, Nieten ohne Kopf einzusetzen, also Nieten, die in Form eines zylinderförmigen Schafts vorliegen, und zunächst den Kopf einer der Seiten der Niete dadurch zu erhalten, daß man die Niete und das Teil auf einer Halterung festhielt, die als Amboß diente; nach Abschluß dieses Vorgangs wurde dann der zweite Kopf dadurch geschaffen, daß man auf der gegenüberliegenden Seite der Niete eine Stauchkraft einwirken ließ, wobei der erste Kopf durch den Amboß gehalten wurde, der für die erforderliche Gegenkraft sorgte.For this reason, it was proposed some time ago to use rivets without a head, i.e. rivets in the form of a cylindrical shaft, and firstly, the head of one of the sides of the rivet was obtained by holding the rivet and the part on a support which acted as an anvil; then, after this operation had been completed, the second head was created by applying a crushing force to the opposite side of the rivet, the first head being held by the anvil which provided the necessary counterforce.
Leider führen diese verschiedenen Stauchkräfte meistens zu einer Verlagerung der miteinander zu verbindenden Teile, und die erhaltene Verbindung weist keine gute Qualität auf.Unfortunately, these different compression forces usually lead to a displacement of the parts to be joined and the resulting joint is not of good quality.
Das US-Patent 4 101 064 beschreibt eine Nietvorrichtung für Nieten ohne Kopf. Der Rohling der Niete wird in die Ausnehmung durch ein oberes Schließkopfgesenk eingeführt und hierbei durch einen elastischen Ring in seiner Lage gehalten. Das untere Schließkopfgesenk bleibt jedoch unbeweglich stehen, wobei ein unterer Blechhalter eine Bewegung nach unten anläßlich der Ausformung der Köpfe vornimmt. Diese Formgebung beruht auf einer einzigen Kraft, die von oben nach unten wirkt.US Patent 4,101,064 describes a riveting device for rivets without heads. The blank of the rivet is introduced into the recess through an upper closing head die and is held in position by an elastic ring. The lower closing head die, however, remains stationary, with a lower sheet holder making a movement downwards when the heads are formed. This shaping is based on a single force that acts from top to bottom.
Das US-Patent 4 048 708 beschreibt ein Vernietungsverfahren, bei dem mindestens ein Kopf der Niete innerhalb der Ausnehmung eines gefrästen Lochs entsteht. Ein zylinderförmiger Rohling wird in das Loch eingeschoben und in Längs- und Radialrichtung symmetrisch verformt. Die überschüssigen Teile der Köpfe werden anschließend durch Abfeilen beseitigt.US Patent 4,048,708 describes a riveting process in which at least one head of the rivet is created within the recess of a milled hole. A cylindrical blank is inserted into the hole and deformed symmetrically in the longitudinal and radial directions. The excess parts of the heads are then removed by filing.
Das US-Patent 4 133 096 beschreibt ein Vernietungsverfahren und eine Nietvorrichtung, wobei die Druckverformung der Köpfe der Nieten durch eine Verlagerung der beiden Ambosse zueinander erhalten wird. Die miteinander zu verbindenden Teile werden jedoch in Bezug auf ein feststehendes Werkzeug beweglich montiert, so daß sie sich zusammen mit dem sich bewegenden Werkzeug ihrerseits verlagern.US Patent 4 133 096 describes a riveting process and a riveting device, the compression deformation of the heads of the rivets being obtained by a displacement of the two anvils relative to each other. However, the parts to be joined together are mounted so as to be movable with respect to a fixed tool, so that they in turn move together with the moving tool.
Bei der Erfindung nach der US-A-4 192 058 werden die Teile während der einzelnen Vorgänge verschoben. Zunächst wird der untere Kopf vorbearbeitet, anschließend wird die Niete endgültig geformt.In the invention according to US-A-4 192 058, the parts are moved during the individual processes. First, the lower head is pre-machined, then the rivet is finally formed.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Vorstellung, daß zum Erhalten einer wirksamen Nietverbindung, deren Festigkeit über einen längeren Zeitraum optimal ist, die Teile sich während der Herstellung der Niete nicht bewegen dürfen. Durch eine geeignete Positionierung des Rohlings, also des Schafts der Niete, erhält man die Ausformung der Köpfe durch gleiche und simultan einwirkende Stauchkräfte der beiden Schließkopfgesenke, so daß sich die gesamte Gruppe anläßlich der Formgebung der Köpfe in einem vollkommenen Gleichgewicht befindet; dadurch ist der Einsatz mechanischer Führungen entbehrlich, wie sie im bisherigen Stand der Technik beschrieben wurden. Die Bewegung der Schließkopfgesenke erfolgt ohne irgendeine Verlagerung der miteinander zu vernietenden Teile und wird mit Hilfe eines Manometers überwacht.The present invention is based on the idea that in order to obtain an effective rivet connection whose strength is optimal over a longer period of time, the parts must not move during the manufacture of the rivet. By appropriately positioning the blank, i.e. the shaft of the rivet, the heads are formed by equal and simultaneous compression forces from the two closing head dies, so that the entire group is in perfect equilibrium when the heads are formed; this eliminates the need for mechanical guides as described in the previous state of the art. The movement of the closing head dies takes place without any displacement of the parts to be riveted together and is monitored using a pressure gauge.
Die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu überwinden und eine mechanisch optimale Fixierung der beiden Teile durch Vernieten zu ermöglichen.The aim of the present invention is to overcome the disadvantages of the known devices and to enable a mechanically optimal fixation of the two parts by riveting.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren zum Vernieten von mindestens zwei Teilen durch Druckverformung bzw. Anstauchen der Enden eines zylindrischen Rohlings zwischen zwei Schließkopfgesenken, die senkrecht zur Bezugsebene beweglich angeordnet und durch Zylinder geführt sind, folgende Schritte:According to the present invention, the method for riveting at least two parts by compressing or upsetting the ends of a cylindrical blank between two closing head dies which are arranged so as to be movable perpendicular to the reference plane and guided by cylinders comprises the following steps:
- Gegenseitiges Anpressen der Teile in der Bezugsebene;- Mutual pressing of the parts in the reference plane;
- Herstellung einer Ausnehmung (Bohrung), deren Durchmesser exakt dem Durchmesser des Rohlings entspricht;- Production of a recess (bore) whose diameter corresponds exactly to the diameter of the blank;
- Einführen des Rohlings in die Ausnehmung, wobei der Rohling zunächst symmetrisch im Hinblick auf die Bezugsebene positioniert und durch Kontakt innerhalb der Ausnehmung festgehalten wird und die beiden Schließkopfgesenke mit den Enden des Rohlings in Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, daß:- Inserting the blank into the recess, whereby the blank is initially positioned symmetrically with respect to the reference plane and held by contact within the recess and the two closing head dies are in contact with the ends of the blank, characterized in that:
- zunächst durch gleichzeitige Beaufschlagung mit hydraulischem Druck auf die Schließkopfgesenke zwei gleich große, jedoch entgegengesetzt sowie auf die miteinander zu verbindenden Teile gerichtete Kräfte aufgebracht werden, daß während des Stauchvorganges das Gleichgewicht zwischen den oberen und unteren Zylindern (11, 12) aufrechterhalten wird und daß die Bezugsebene während des Anstauchens der Nietenden unverändert bleibt.- initially, by simultaneously applying hydraulic pressure to the closing head dies, two forces of equal magnitude but opposite to each other and directed at the parts to be joined together are applied, so that during the upsetting process the equilibrium between the upper and lower cylinders (11, 12) is maintained and the reference plane remains unchanged during the upsetting of the rivet ends.
So ist zunächst eine Phase mit begrenzter Druckkraft dazu bestimmt, die Niete innerhalb der durch das Loch gebildeten Ausnehmung zu verformen. Das Aufbringen einer Axialkraft führt aufgrund der Gegenkraft, welche die andere Seite der Niete ausübt, zu einer radialen Ausdehnung der Niete, welche die äußere Fläche der Niete fest gegen die innere Wand der Ausnehmung andrückt. Anschließend erfolgt während einer zweiten Phase das Anstauchen (Formen) der Köpfe durch gleichzeitiges Aufbringen von gleichhohen und in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Druckkräften, die an den Enden der Niete angreifen, damit auf diese Weise die Köpfe gebildet werden. Auf diese Art und Weise werden die beiden Teile miteinander verbunden, jedoch nicht nur durch das Vorhandensein der Köpfe, sondern ebenfalls durch eine enge Berührung zwischen der äußeren seitlichen Wand der Niete und der inneren Fläche der Ausnehmung.Thus, an initial phase of limited compression force is designed to deform the rivet within the recess formed by the hole. The application of an axial force leads to a radial expansion due to the counterforce exerted by the other side of the rivet of the rivet, which presses the external face of the rivet firmly against the internal wall of the recess. Then, during a second phase, the heads are formed by simultaneously applying equal and opposite compressive forces to the ends of the rivet, thus forming the heads. In this way, the two parts are joined together, not only by the presence of the heads, but also by a close contact between the external lateral wall of the rivet and the internal face of the recess.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Nietmaschine, die zum Durchführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens entwickelt wurde und einen C-förmigen Rahmen sowie zwei Haupt-Hydraulikzylinder umfaßt, welche koaxial, aber einander entgegengerichtet angeordnet sind. Diese Nietmaschine ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinder über zwei Zweige einer Druckleitung mittels einer Pumpe antreibbar sind, wobei jeweils ein gleichhoher Druck, der durch einen Druckbegrenzer kontrolliert wird, an den beiden Zylindern anliegt und die Stauchkraft für die Druckverformung erzeugt und in der Druckleitung durch ein Manometer gemessen wird, wobei ein erster Blechhalter fest mit dem Rahmen verbunden und ein zweiter Blechhalter am Schließkopfgesenk des unteren Zylinders über einen Hilfszylinder angebracht ist sowie ein Stufenventil in der erwähnten Druckleitung zwischen den Hauptzylindern eingeschaltet ist.The present invention also relates to a riveting machine which has been developed to carry out the method described above and which comprises a C-shaped frame and two main hydraulic cylinders which are arranged coaxially but opposite to one another. This riveting machine is characterized in that the two cylinders can be driven by a pump via two branches of a pressure line, whereby an equal pressure, which is controlled by a pressure limiter, is applied to the two cylinders and the compression force for the compression deformation is generated and measured in the pressure line by a manometer, whereby a first sheet holder is firmly connected to the frame and a second sheet holder is attached to the closing head die of the lower cylinder via an auxiliary cylinder and a step valve is connected in the aforementioned pressure line between the main cylinders.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zuge der folgenden Beschreibung einer speziellen Ausführungsform, die jedoch ausschließlich als Beispiel gedacht ist und keine Beschränkung darstellt, anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. In schematischen Ansichten zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a specific Embodiment, which is intended solely as an example and not restrictive, is explained with reference to the accompanying drawings. In schematic views:
- Die Figuren 1 bis 7 verschiedene Phasen der Herstellung einer Niete nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;- Figures 1 to 7 show different phases of the production of a rivet according to the method according to the invention;
- Fig. 8 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Nietmaschine;- Fig. 8 is a schematic view of a riveting machine according to the invention;
- Fig. 9 ein den Verlauf der Stauchkräfte während eines Nietvorgangs darstellendes Diagramm.- Fig. 9 is a diagram showing the progression of the compression forces during a riveting process.
Die Figuren 1 bis 7 zeigen zwei miteinander zu verbindende Teile A und B. Diese Teile werden zunächst durch einen Blechhalter zusammengehalten, der eine obere Spannbacke 1 und eine untere Spannbacke 2 umfaßt. Eine dieser beiden Spannbacken (1 oder 2) ist feststehend ausgebildet (in der Zeichnung die Spannbacke 1), während die andere Spannbacke 2 durch einen Druckluftzylinder oder durch ein beliebiges anderes gleichwertiges Hilfsmittel betätigt wird. Es ist ersichtlich, daß die Teile A und B mittels der beweglichen Spannbacke 2 eingespannt werden, wobei die Gegenkraft von der feststehenden Spannbacke 1 aufgebracht wird. Im unteren Teil von Fig. 1 ist ein Schließkopfgesenk 3 dargestellt, das sich in einer unteren Position befindet. Die Einwirkung des Druckluftzylinders deutet der Pfeil FS symbolisch an.Figures 1 to 7 show two parts A and B to be connected to one another. These parts are initially held together by a sheet metal holder which comprises an upper clamping jaw 1 and a lower clamping jaw 2. One of these two clamping jaws (1 or 2) is fixed (in the drawing, clamping jaw 1), while the other clamping jaw 2 is actuated by a pneumatic cylinder or by any other equivalent means. It can be seen that parts A and B are clamped by means of the movable clamping jaw 2, with the counterforce being applied by the fixed clamping jaw 1. In the lower part of Fig. 1, a closing head die 3 is shown which is in a lower position. The effect of the pneumatic cylinder is symbolically indicated by the arrow FS.
Wie in Figur 2 ersichtlich, besteht der nachfolgende Arbeitsschritt im Durchbohren der Teile A und B mittels eines Bohrers 4, wobei in diesen Teilen eine zylindrische Ausnehmung 5 erzeugt wird. Anschließend führt eine Zange 6 den Rohling 7 der Niete heran und in die Ausnehmung 5 ein. Sofern der Durchmesser des Rohlings etwas kleiner ist als der Durchmesser des Bohrers, ist der Rohling innerhalb der Ausnehmung 5 frei verschiebbar, bis das untere Ende des Rohlings auf dem unteren Schließkopfgesenk 3 aufsteht, wie Fig. 4 zeigt.As can be seen in Figure 2, the next step consists in drilling through parts A and B using a drill 4, whereby a cylindrical hole is drilled into these parts. Recess 5 is created. A pair of pliers 6 then guides the blank 7 of the rivet into the recess 5. If the diameter of the blank is slightly smaller than the diameter of the drill, the blank can be moved freely within the recess 5 until the lower end of the blank rests on the lower closing head die 3, as shown in Fig. 4.
Der Ausdruck "unteres Ende / unteres Schließkopfgesenk" bezieht sich hierbei jeweils auf die beigefügten Zeichnungen. Obgleich die Teile A und B in waagerechter Stellung dargestellt sind, ist ersichtlich, daß das Verfahren unabhängig von der jeweiligen Position der verschiedenen Organe eingesetzt werden kann, die an diesem Vorgang beteiligt sind.The term "lower end / lower closing head die" in this context refers to the accompanying drawings. Although parts A and B are shown in a horizontal position, it is clear that the process can be used regardless of the respective positions of the various organs involved in this process.
Nach dem Aufstehen des in der Ausnehmung 5 eingeführten Rohlings 7 auf dem unteren Schließkopfgesenk 3 wird die Zange 6 zurückgezogen und das obere Schließkopfgesenk 9, das an einem Schaft 8 eines oberen Zylinders 10 einstellbar aufgenommen und geführt ist, geht nieder - bzw. allgemeiner: es fährt vor - in eine durch den Abstand von der Oberfläche des Teils A bestimmte Position. Zu diesem Zeitpunkt steht das untere Schließkopfgesenk 3 in einer Position, die durch einen Abstand x&sub2; von der unteren Fläche des Teils B bestimmt ist.After the blank 7 introduced into the recess 5 has been placed on the lower closing head die 3, the pliers 6 are retracted and the upper closing head die 9, which is adjustably mounted and guided on a shaft 8 of an upper cylinder 10, goes down - or more generally: it moves forward - to a position determined by the distance from the surface of part A. At this point in time, the lower closing head die 3 is in a position determined by a distance x2 from the lower surface of part B.
Wie Fig. 4 zeigt, steht der Rohling 7 der Niete mit seinem unteren Ende auf der oberen Fläche des Schließkopfgesenks 3 auf. Eine erste Verlagerung des Schließkopfgesenks 3 führt zum Anheben des Rohlings 7 so, daß dessen oberes Ende auf das Schließkopfgesenk 9 trifft, das im Abstand x&sub1; von der Oberseite des Teils A steht. Die Maßangabe x&sub1; ermöglicht eine korrekte Aufteilung des Nietmaterials auf beiden Seiten der miteinander zu verbindenden Teile und damit eine ordnungsgemäße Dimensionierung der Nietköpfe. Anschließend wird eine durch einen Pfeil symbolisierte Stauchkraft F&sub1; auf das untere Ende der Niete aufgebracht, wobei das Schließkopfgesenk 9 als Amboß dient. Diese Stauchkraft bewirkt eine radiale Ausdehnung des Nietschaftes und damit das Verfüllen der Ausnehmung 5. Dadurch wird das freie Spiel unterbunden und die mechanische Qualität der gesamten Gruppe verbessert.As shown in Fig. 4, the blank 7 of the rivet rests with its lower end on the upper surface of the closing head die 3. A first displacement of the closing head die 3 leads to the lifting of the blank 7 so that its upper end meets the closing head die 9, which is at a distance x₁ from the upper surface of the part A. The The dimension x₁ allows the rivet material to be correctly distributed on both sides of the parts to be joined and thus the rivet heads to be correctly dimensioned. A compression force F₁, symbolized by an arrow, is then applied to the lower end of the rivet, with the closing head die 9 acting as an anvil. This compression force causes a radial expansion of the rivet shank and thus the filling of the recess 5. This eliminates free play and improves the mechanical quality of the entire group.
Wenn der Querschnitt des Nietschafts geringfügig größer ist als der Querschnitt der Ausnehmung, kann die oben beschriebene erste Phase durch die nachfolgend erläuterte Phase ersetzt werden, um auf diese Weise eine Manschettenverbindung zu erhalten. Nach der Positionierung des Rohlings mittels der Zange 6 und nach dem Zurückziehen der Zange wird der Rohling 7 durch das Einwirken des Schließkopfgesenks 9 mit Kraft in die Ausnehmung 5 eingeführt. Die für dieses Einführen erforderliche Kraft wird durch den Blechhalter 2 aufgenommen, damit die Teile A und 8 keinerlei vertikale Belastung erfahren. Die Kraft des oberen Schließkopfgesenks wird solange beibehalten, bis der untere Teil des Rohlings kräftig gegen das Schließkopfgesenk 3 stößt. Es hat sich herausgestellt, daß durch dieses stoßartige Aufsetzen Spannungen beseitigt werden, die sich aus dem Einführen des Rohlings unter Zwang ergeben.If the cross-section of the rivet shank is slightly larger than the cross-section of the recess, the first phase described above can be replaced by the phase explained below in order to obtain a sleeve connection. After positioning the blank using the pliers 6 and after retracting the pliers, the blank 7 is forcibly inserted into the recess 5 by the action of the closing head die 9. The force required for this insertion is absorbed by the sheet holder 2 so that the parts A and 8 do not experience any vertical stress. The force of the upper closing head die is maintained until the lower part of the blank strikes forcefully against the closing head die 3. It has been found that this impact-like seating eliminates stresses resulting from the forced insertion of the blank.
Die abschließende Phase, die in der Formgebung der Nietköpfe besteht, ist in Fig. 7 dargestellt. Erfindungsgemäß wird die gleiche Kraft F&sub2; an den beiden Schließkopfgesenken 3 und 9 eingesetzt. Dadurch wird vermieden, daß an den Teilen A und B unerwünschte Belastungen auftreten. Auf diese Art und Weise ist es möglich, eine Beherrschung des Wertes zu erreichen, der im Hinblick auf die Druckverformung der Niete zum Einsatz kommt. Die Formgebung der Köpfe auf beiden Seiten der miteinander zu verbindenden Teile wird entsprechend einem Merkmal der Erfindung durch die untereinander gleichen und einstellbaren Druckkräfte der Zylinder erhalten, deren Kolben jeweils fest mit den Schließkopfgesenken 3 und 9 verbunden sind. Diese beiden Systeme sind mechanisch voneinander unabhängig. Die Teile A und B bilden die feste Bezugsebene im Hinblick auf die beiden Zylinder, die ihrerseits die antreibenden Elemente darstellen.The final phase, which consists in shaping the rivet heads, is shown in Fig. 7. According to the invention, the same force F₂ is applied to the two closing head dies 3 and 9. This avoids parts A and B. In this way, it is possible to control the value used for the compression deformation of the rivet. The shaping of the heads on both sides of the parts to be joined is obtained, according to a feature of the invention, by the equal and adjustable compression forces of the cylinders, the pistons of which are respectively integral with the closing head dies 3 and 9. These two systems are mechanically independent of each other. Parts A and B form the fixed reference plane with respect to the two cylinders, which in turn constitute the driving elements.
Figur 8 zeigt eine Nietmaschine, die eine Umsetzung dieses Verfahrens ermöglicht. Diese Figur zeigt die oben erwähnten Elemente, wie zum Beispiel die Blechhalter 1 und 2, die miteinander zu verbindenden Teile A und B, das untere Schließkopfgesenk 3 und das obere Schließkopfgesenk 9. Die Schließkopfgesenke sind zur Einfachheit in Form von Kolben 11 und 12 zweier gegeneinander wirkender Zylinder dargestellt, die ihrerseits fest mit einem Rahmen 13 verbunden sind. Die Betätigung der beiden Zylinder 11 und 12 erfolgt durch eine Pumpe 14, die von einem Motor 15 angetrieben wird. Die Pumpe 14 ist mit einem Tank 16 verbunden. Sie beaufschlagt über einen Verteiler 17 und die Leitung 18 zunächst den Zylinder 11. Dadurch wird das Schließkopfgesenk 3 in die Stellung x&sub2; betätigt, wie Figur 4 zeigt. In der Leitung 18 befindet sich ferner ein Stufenventil 19, dessen Ausgangsleitung 20 mit dem Zylinder 12 verbunden ist. An den Ausgängen 22 und 23 der Zylinder 12 und 11 sind Manometer 21 angeordnet. Nach dem Öffnen des Stufenventils 19 werden die Zylinder 11 und 12 versorgt. Dadurch erfahren die Zylinder 11 und 12 während des Anstauchens der Nietköpfe, was die abschließende Phase des Verfahrens bildet und auf beiden Seiten der miteinander zu verbindenden Teile stattfindet, jeweils eine identische Druckbeaufschlagung. In der Ausgangsleitung 22 des Zylinders 12 befindet sich ein Druckbegrenzungsventil 24, welches den Maximaldruck festlegt, der von den Zylindern erzeugt werden kann. Zwischen dem Druckbegrenzungsventil 24 und dem Ausgang des Zylinders 12 ist ein Druckregelventil 25 angeordnet. Dieses Druckregelventil 25 ermöglicht eine Veränderung der vom oberen Zylinder 12 erzeugten Stauchkraft, damit während der Phase der Druckverformung der Nietköpfe das Gleichgewicht zwischen der Stauchkraft des Zylinders 11 und der Stauchkraft des Zylinders 12 stets aufrechterhalten bleibt. Ein an die Leitung 20 angeschlossenes Verteilerventil 26 ermöglicht die Verlagerung des Kolbens des Zylinders 12 nach oben, wenn der Nietvorgang abgeschlossen ist. Wie oben schon ausgeführt, unterliegt der Blechhalter 2 der Einwirkung eines Druckluftzylinders 28, der mit dem Kolben des Zylinders 11 fest verbunden ist, um zu große Bewegungen des Blechhalters 2 zu vermeiden. Eine Leitung 27 schließlich verbindet den Ausgang 23 des Zylinders 11 mit dem Verteilerventil 17, um die Rückstellung des Schließkopfgesenks 3 zu ermöglichen.Figure 8 shows a riveting machine which enables this method to be implemented. This figure shows the above-mentioned elements, such as the sheet metal holders 1 and 2, the parts A and B to be joined together, the lower closing head die 3 and the upper closing head die 9. For simplicity, the closing head dies are shown in the form of pistons 11 and 12 of two counteracting cylinders which in turn are firmly connected to a frame 13. The two cylinders 11 and 12 are actuated by a pump 14 which is driven by a motor 15. The pump 14 is connected to a tank 16. It initially pressurizes the cylinder 11 via a distributor 17 and the line 18. This actuates the closing head die 3 into the position x₂, as shown in Figure 4. In the line 18 there is also a step valve 19 whose output line 20 is connected to the cylinder 12. Pressure gauges 21 are arranged at the outlets 22 and 23 of the cylinders 12 and 11. After opening the step valve 19, the cylinders 11 and 12. As a result, during the upsetting of the rivet heads, which is the final phase of the process and takes place on both sides of the parts to be joined, the cylinders 11 and 12 each experience an identical pressurization. In the outlet line 22 of the cylinder 12 there is a pressure relief valve 24 which sets the maximum pressure that the cylinders can generate. Between the pressure relief valve 24 and the outlet of the cylinder 12 there is a pressure regulating valve 25. This pressure regulating valve 25 makes it possible to vary the upsetting force generated by the upper cylinder 12 so that during the compression deformation phase of the rivet heads the balance between the upsetting force of the cylinder 11 and the upsetting force of the cylinder 12 is always maintained. A distributor valve 26 connected to the line 20 makes it possible to move the piston of the cylinder 12 upwards when the riveting process is complete. As already explained above, the sheet holder 2 is subject to the action of a pneumatic cylinder 28 which is firmly connected to the piston of the cylinder 11 in order to avoid excessive movements of the sheet holder 2. Finally, a line 27 connects the outlet 23 of the cylinder 11 to the distributor valve 17 in order to enable the closing head die 3 to be reset.
Die Vorrichtung weist folgende Funktionsweise auf:The device functions as follows:
Nach dem Durchbohren der beiden miteinander zu verbindenden Blechteile A und B wird der Nietrohling, wie oben bereits erläutert, in die Ausnehmung 5 eingeführt. Der Motor 15 treibt die Pumpe 14 an, die über die Leitung 18 den Zylinder 11 beaufschlagt und dadurch das fest mit dem Kolben dieses Zylinders verbundene Schließkopfgesenk 3 nach oben führt, und zwar bis zur Position x&sub2;, wie in Figur 4 dargestellt ist. Das Schließkopfgesenk 9 und der Kolben des Zylinders 12 befinden sich dann in einer stationären Position im Punkt x&sub1;, der zuvor entsprechend dem Durchmesser der Ausnehmung 5 und des Rohlings 7 festgelegt wurde. Danach erfährt der Nietrohling eine Druckverformung durch das Schließkopfgesenk 3, wobei das Schließkopfgesenk 9 als Amboß dient und der mittlere Teil, der sich innerhalb der Ausnehmung 5 befindet, radial aufgeweitet wird. Wenn der Druck einen Wert P&sub1; erreicht hat, wie in Figur 9 dargestellt, öffnet das Druckregelventil 19 und der Druck P&sub1; wirkt dadurch augenblicklich über die Leitung 20 auf den Kolben des Zylinders 12. Der Druck steigt dann im wesentlichen linear an. Es handelt sich dabei um den gleichen Druck, der an den Kolben der Zylinder und mithin auf die zugehörigen Schließkopfgesenke 3 und 9 wirkt. Während des weiteren Druckanstiegs bewegen sich die Kolben der Zylinder aufeinander zu und dadurch werden die Nietköpfe erzeugt, wie in Figur 7 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Form der Nietköpfe, die im allgemeinen flach oder gewölbt ausgebildet werden, vom nicht dargestellten Innenprofil des Schließkopfgesenks abhängig ist. Der Druck, der an den beiden entgegengesetzt wirkenden Zylindern anliegt, wird durch das Druckbegrenzungsventil 24 auf einen vorher eingestellten Wert P&sub2; von beispielsweise 7 Tonnen begrenzt. Die Kontrolle der Übereinstimmung dieser beiden Drücke erfolgt durch zwei Manometer 21, die das Druckbegrenzungsventil 25 ansteuern können. Die Gleichheit der Drücke, die auf beiden Seiten zur Anwendung kommen, ist die notwendige Bedingung für eine einwandfreie Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das durch das Vermeiden jeglicher Verformung der miteinander zu verbindenden Teile A und B gekennzeichnet ist.After drilling through the two sheet metal parts A and B to be joined together, the rivet blank is inserted into the recess 5, as already explained above. The motor 15 drives the pump 14, which pressurizes the cylinder 11 via the line 18 and thereby presses the piston of this cylinder upwards to position x₂ as shown in Figure 4. The closing head die 9 and the piston of the cylinder 12 are then in a stationary position at point x₁ previously determined according to the diameter of the recess 5 and of the blank 7. The rivet blank then undergoes compression deformation by the closing head die 3, the closing head die 9 serving as an anvil and the central part located inside the recess 5 being radially expanded. When the pressure has reached a value P₁ as shown in Figure 9, the pressure regulating valve 19 opens and the pressure P₁ thereby acts instantaneously on the piston of the cylinder 12 via the line 20. The pressure then increases substantially linearly. This is the same pressure that acts on the pistons of the cylinders and therefore on the associated closing head dies 3 and 9. As the pressure continues to rise, the pistons of the cylinders move towards each other and the rivet heads are thereby produced, as shown in Figure 7. It can be seen that the shape of the rivet heads, which are generally flat or curved, depends on the internal profile of the closing head die (not shown). The pressure applied to the two opposing cylinders is limited by the pressure limiting valve 24 to a previously set value P₂ of, for example, 7 tonnes. The control of the correspondence between these two pressures is carried out by two manometers 21 which can control the pressure limiting valve 25. The equality of the pressures applied on both sides is the necessary condition for the correct implementation of the method according to the invention, which is made possible by the Avoid any deformation of the parts A and B to be joined together.
Wenn das Anstauchen der Nietköpfe beendet ist, steuern sich die Ventile 17 und 26 um und die Schließkopfgesenke 3 und 9 der Zylinder fahren zurück. Die Freigabe der - miteinander verbundenen - Teile erfolgt durch das Zurückfahren des Kolbens des Zylinders 11 und des Blechhalters 2. Ferner führt auch der Druckluftzylinder 28 eine Rückfahrbewegung aus. Dadurch entsteht eine Relativbewegung zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Teilen A und B einerseits und der im Rahmen aufgenommenen Nietmaschine andererseits.When the rivet heads have been upset, the valves 17 and 26 are reversed and the closing head dies 3 and 9 of the cylinders move back. The parts that are connected to one another are released by the piston of the cylinder 11 and the sheet metal holder 2 moving back. The pneumatic cylinder 28 also performs a return movement. This creates a relative movement between the two parts A and B that are to be connected to one another on the one hand and the riveting machine housed in the frame on the other.
Für das Aufbringen großer Druckkräfte, wie sie vor allem für die Herstellung von Nietköpfen erforderlich sind, waren bisher Maschinen mit erheblichen Abmessungen und großen Querschnitten erforderlich, um durch die Beaufschlagung mit großen Druckkräften verursachte Durchbiegungen zu vermeiden. Angesichts des Gleichgewichts der zur Anwendung kommenden Kräfte ermöglicht es die vorliegende Erfindung hingegen, eine Maschine mit relativ geringen Abmessungen zu schaffen, sofern es sich um eine mobile Maschine handelt oder bei einer feststehend ausgebildeten Maschine eine Reduzierung der tragenden Querschnitte.To apply large compressive forces, such as those required in particular for the manufacture of rivet heads, machines with considerable dimensions and large cross-sections were previously required in order to avoid deflections caused by the application of large compressive forces. In view of the balance of the forces used, however, the present invention makes it possible to create a machine with relatively small dimensions if it is a mobile machine or, in the case of a fixed machine, to reduce the load-bearing cross-sections.
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