DE69412411T2

DE69412411T2 - Methode und Gerät zum Formen eines Kopfes an einem Befestigungselement

Info

Publication number: DE69412411T2
Application number: DE69412411T
Authority: DE
Inventors: John Morton Grove Illinois Binder; William Barrington Illinois Gabriel; Henry Niles Illinois Schniedermeier; Lawrence Morton Grove Illinois Shelton; Henry Arlington Heights Illinois Sygnator
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1994-10-05
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: CA2131566C; US5533379B1; CA2131566A1; BR9403699A; ES2119090T3; DE69412411D1; US5533379A; US5476351B1; US5476351A; ATE169531T1; EP0648558B1; JP3618126B2; JPH07178504A; EP0648558A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und ein Gerät zum Formen eines Kopfes für ein Befestigungselement, und insbesondere auf ein Verfahren und ein Gerät zum axialen Zusammendrücken eines Endbereiches eines Drahtes, um zum Gestalten des Kopfes an dem Draht eine vorbestimmte Menge an Drahtmaterial nach außen zu erweitern.
Typischerweise wird zum Gestalten eines Befestigungselementes, wie z. B. eines Nagels, ein Endbereich eines Drahtes axial mittels eines Stempels oder dergleichen mit hinreichender Kraft zusammengedrückt, daß der Endbereich des Drahtes nach außen erweitert wird, um an ihm einen Kopf zu gestalten. Das gegenüberliegende Ende des Drahtes wird dann zu einer Spitze gestaltet, um so den fertigen Nagel zu schaffen.
Während des axialen Zusammendrückens des Drahtes neigt das Drahtmaterial dazu, sich unkontrolliert nach außen zu erweitern. Dieses beliebige Erweitern führt typischerweise zu einem Nagelkopf, welcher leicht unrund und/oder bezüglich der Mittelachse des Drahtschaftes außermittig ist, wie in Figur 6 dargestellt. Solch ein Nagel kann bei Verwendung in einem elektrisch angetriebenem Nagelgerät ein Problem darstellen, da er die sich darin befindlichen Nägel durcheinanderbringt oder einklemmt.
Aus der FR-A-2403844 sind ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4 bekannt.
Nach einem ersten Aspekt dieser Erfindung enthält ein Verfahren zum Gestalten eines Kopfes an einem länglichen Glied die Merkmale des Anspruchs 1.
Nach einem zweiten Aspekt dieser Erfindung enthält ein Gerät zum Gestalten eines Kopfes an einem länglichen Glied die Merkmale des Anspruchs 4.
Besondere Beispiele eines Verfahrens, Gerätes und daraus resultierender Befestigungselemente werden im folgenden beschrieben und dem Stand der Technik unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen gegenübergestellt, wobei:
FIG. 1 eine perspektivische Ansicht, im Teilschnitt, eines erfindungsgemäßen kopfformenden Stempels und eines Endbereiches eines Drahtes vor dem Stauchen ist;
FIG. 2 eine perspektivische Ansicht, im Teilschnitt, eines erfindungsgemäßen kopfformenden Stempels nach dem Stauchvorgang, welche einen an dem Draht geformten Kopf veranschaulicht, ist;
FIG. 3 eine vergrößerte Seitenansicht eines Endes eines Drahtes ist, welches in einem Haltegesenk gefangen ist, dargestellt in einem Teilschnitt vor dem Stauchen mit dem erfindungsgemäßen Stempel;
FIG. 4 eine Draufsicht des Endbereiches des Drahtes und des Gesenks entlang Linie 4-4 von FIG. 3 ist, welche eine Rippe aus Material veranschaulicht, welche typischerweise an dem Ende des Drahtes vor dem Stauchen vorhanden ist;
FIG. 5 eine Draufsicht des kopfformenden Stempels entlang Linie 5-5 von FIG. 3 ist, welche dessen Fließsteuerungskanäle veranschaulicht, wobei der Endbereich des Drahtes in gestrichelter Umrißlinie dargestellt ist, wodurch die Lage des Drahtes bezüglich des Stempels vor dem Stauchen veranschaulicht ist;
FIG. 6 eine Draufsicht eines Nagels nach dem Stand der Technik mit einem Kopf, der ohne Steuerung des Drahtmaterialflusses gestaltet wurde, ist;
FIG. 7 eine Draufsicht eines Nagels ist, welcher mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und Gerätes gestaltet wurde, wodurch der im Wesentlichen kreisförmige und mittige Kopf veranschaulicht; und
FIG. 8 eine Seitenansicht, im Teilschnitt, des Nagels von FIG. 7 ist; und,
FIG. 9 eine Ansicht eines Nagelkopfes von unten ist, welcher mittels eines anderen Ausführungsbeispiels des Verfahrens der Erfindung hergestellt worden ist, welches Fließsteuerungsrippen auf der Unterseite des Nagelkopfes hat.
Gemäß FIG. 2 ist das erfindungsgemäße Gerät allgemein mit dem Bezugszeichen 10 dargestellt. Das Gerät 10 gestaltet vorzugsweise einen Kopf 12 an einem Draht 14 mit einem kopfformenden Stempel 16, und wird typischerweise bei der Herstellung von Befestigungselementen, wie z. B. Nägeln oder dergleichen, verwendet.
Kurzgesagt wird, wie FIG. 2 und 3 veranschaulichen, zum Gestalten eines Nagels der Draht 14 aus einem Vorrat vorgesehen und typischerweise zwischen einem Paar Haltegesenke 18 und 20 in einem Endbereich 22 des Drahtes 14, welcher von diesem wegragt, eingefangen. Der Stempel 16 liegt benachbart zu dem Endbereich 22, um den Endbereich 22 zu berühren und axial zusammenzudrücken, so daß der Kopf 12 durch Erzwingen einer radialen Erweiterung des Materials des Drahtes 14 nach außen gestaltet wird.
Um einen Schaft 24 an dem Nagel vorzusehen, wird der Draht 14 mit einem (nicht gezeigten) Schneidewerkzeug geschnitten, welches sich auf der Seite der Gesenke 18 und 20 gegenüber dem Stempel 16 befindet. Das Schneidewerkzeug schneidet und bildet ein (nicht gezeigtes) spitzes Ende an dem Ende des jetzt geschnittenen Drahtsegmentes gegenüber dem Kopf 12, um den Nagelgestaltungsvorgang zu vervollständigen.
Bei der Gestaltung in dieser Weise ist ein Stutzen oder eine Rippe 26 aus Drahtmaterial an dem Endbereich 22 des Drahtes 14, wie in FIG. 3 dargestellt, vorgesehen, erstreckt sich im Wesentlichen über die ganze Breite oder den ganzen Durchmesser des Drahtes 14 und bildet darauf eine Kante. Die Größe und Gestalt der Rippe 26 sind abhängig davon, welche Art Schneidewerkzeug verwendet wurde. Wie in FIG. 7 dargestellt, ist der typischerweise von dem erfindungsgemäßen Verfahren und Gerät geformte Kopf im Wesentlichen kreisförmig mit einer vorbestimmten Dicke, und ist bezüglich der Mittelachse des Drahtes 14 zentriert. Hierbei sei bemerkt, daß die besondere Gestalt und die Abmessungen des Kopfes 12 variieren können.
Der Kopf 12 enthält ebenfalls vorzugsweise eine Mehrzahl von Rippen 28, welche mittels des Stempels 16, wie unten im Einzelnen beschrieben, gestaltet werden. Wie FIG. 7 und 8 zeigen, sind die Rippen 28 langgestreckt, haben eine im Wesentlichen halbkreisförmige äußere Oberfläche und erstrecken sich über den gesamten Durchmesser des Kopfes 12. Vorzugsweise haben die Rippen 28 eine Höhe, welche zwischen .001 bis .015 inches (0,0254 bis 0,381mm) variieren kann, und liegen ungefähr 0.065 inches (1,651 mm) auseinander. Es sei jedoch bemerkt, daß die besondere Geometrie und der Abstand der Rippen 28 variieren können.
Der Draht 14 ist vorzugsweise aus Stahl oder einem anderen Metall hergestellt, ist im Durchmesser im Wesentlichen kreisförmig und kann zwecks Korrosionsbeständigkeit vorzugsweise mit Zink beschichtet sein. Die besondere Materialgestalt, Größe und Beschichtung des Drahtes 14 können jedoch variieren.
Wie FIG. 1 darstellt, enthält der Stempel 16 eine Mehrzahl von Fließsteuerungskanälen 30, um den Fluß des Drahtmateriales während des axialen Zusammendrückens nach außen zu steuern und zu lenken. Die Kanäle 30 sind vorzugsweise halbkreisförmig im Querschnitt und erstrecken sich in eine Fläche 32 des Stempels 16 in einer vorbesimmten Entfernung, welche variieren kann.
Obwohl die gewünschte Fließsteuerung durch lediglich einen Fließsteuerungskanal 30 erreicht werden kann, werden vorzugsweise drei Fließsteuerungskanäle verwendet, welche im Wesentlichen parallel zueinander liegen und sich über die gesamte Breite der Fläche 32 erstrecken. Während drei Kanäle 30 dargestellt sind, kann die Anzahl, Größe und Form der Kanäle 30 variieren.
Wie in FIG. 2 dargestellt, berührt und drückt der Stempel 16 den Draht 14 axial in Richtung des Pfeils "A" zusammen. Die Größe des Kopfes 12 kann variieren und hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, wie z. B. unter anderem von dem Ausmaß, in welchem der Endbereich 22 aus den Haltegesenken 18 und 20 herausragt, der Geschwindigkeit und der Kraft des Stempels 16 sowie von dem Material des Drahtes 14.
Wie FIG. 5 darstellt, sind die Kanäle 30 des Stempels 16 während des Zusammendrückens vorzugsweise parallel zu dem Endbereich 2 und der Rippe 26 angeordnet, welche gepunktet dargestellt sind. Die Kanäle 30 können auch bezüglich der Rippe 26 in einem Winkel zwischen 0º bis 90º positioniert sein, solange die hier erwähnten gewünschten Ergebnisse erzielt werden.
Wie in FIG. 3 dargestellt, berührt während des Betriebes der Stempel 16 die Endbereiche 22 des Drahtes 14 axial mit einer vorbestimmten Kraft. Der Stempel 16 drückt den Endbereich 22 axial zusammen und zwingt so ein radiales Erweitern des Endbereiches 22 des Drahtes 14 zum Gestalten eines Kopfes 12 nach außen, wie in FIG. 2 dargestellt.
Während der Gestaltung des Kopfes 12 wird Material des Drahtes 14 entlang den Fließsteuerungskanälen 30 des Stempels 16 geführt, was zu einer vorbestimmtem gleichförmigen Gestalt führt, wobei der Kopf 12 mit Bezug auf die Längsachse des Drahtes 14 im Wesentlichen mittig ist. Der Kopf 12 und danach der Schaft 24 werden aus dem übrig gebliebenen Teil des Drahtes 14 geschnitten, um ein Befestigungselement zu gestalten.
Wie FIG. 4 zeigt, werden die Abmessungen des Drahtes 14 und der Haltegesenke 18 und 20 vorzugsweise so ausgewählt, daß sie eine enge Paßform zwischen den Gesenken 18 und 20 ergeben und entlang einer Schnittfläche 36 in Berührung kommen. Die Haltegesenke 18 und 20 können eine Art Greifzähne (nicht gezeigt) enthalten, welche leichte Markierungen auf den Nägeln vorsehen können. Die Greif zähne haben jedoch keinerlei Einfluß auf das Gestalten oder die Ausführung der Nägel.
Vorzugsweise wird der Stempel 16 in Eingriff mit dem stationären Endbereich 22 bewegt. Der Stempel 16 kann jedoch stationär sein, und der Endbereich 22 kann - falls erwünscht - in Eingriff mit dem Stempel 16 bewegt werden.
FIG. 9 stellt einen weiteren mit der erfindungsgemäßen Methode hergestellten Nagel 10b dar, wobei ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind gerade Rippen 28b an der Unterseite des Kopfes 12 ähnlich den Rippen 28 vorgesehen. Die Rippen 28b sind von den Gesenken 18 und 20, welche entsprechende (nicht gezeigte) Fließsteuerungskanäle enthalten, vorgesehen.
In jedem Fall können die Anzahl, Gestalt und Abmessungen der Rippen 28a oder 28b je nach Wunsch variieren, um an unterschiedliche Kopf- und Schaftdurchmessern angepaßt zu sein.

Claims

1. Verfahren zum Formen eines Kopfes (12) an einem länglichen Glied (14), indem das längliche Glied (14) in einer vorbestimmten Position gehalten und ein Endbereich (22, 26) des längliches Gliedes (14) axial zusammengedrückt wird, um den Endbereich (22, 26) mittels eines Stempels (16) gegen ein Gesenk (18, 20) radial nach außen zu erweitern, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich (22, 26) anfänglich eine erhabene Rippe aus Material (26) aufweist, wobei wenigstens der Stempel (16) oder das Gesenk (18, 20) einen linearen Kanal (30) enthält, welcher die Menge und die Fließrichtung des Materials des länglichen Gliedes (14) steuert und welcher in einem vorbestimmten Winkel relativ zu der erhabenen Rippe aus Material (26) angeordnet ist, um den Kopf (12) zu gestalten, welcher im Wesentlichen auf der Längsachse des länglichen Gliedes (14) zentriert ist und eine kreisförmige Gestalt aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem wenigstens der genannte Stempel (16) oder das Gesenk (18, 20) eine Mehrzahl von im Allgemeinen parallelen linearen Kanälen (30) enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem während des axialen Zusammendrückens der oder jeder lineale Kanal (30) im Allgemeinen parallel zu der Rippe (26) angeordnet ist.

4. Gerät zum Formen eines Kopfes (12) an einem länglichen Glied (14), mit Haltemitteln zum Halten des länglichen Gliedes (14) in einer vobestimmten Position, einem Stempel (16) für das axiale Zusammendrücken eines Endbereiches (22, 26) des länglichen Gliedes (14), um den Endbereich (22, 26) radial nach außen zu erweitern, und einem Gesenk (18, 20), gegen welches der erweiterte Endbereich (22, 26) gedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät weiterhin einen Schneider zum Schneiden des länglichen Gliedes (14) und zum Formen einer erhabenen Rippe (26) an dem Schnittende enthält, und dadurch, daß wenigstens der Stempel (16) oder das Gesenk (18, 20) einen linearen Kanal (30) zum Steuern der Menge und der Fließrichtung des Materials des länglichen Gliedes (14) enthält, um den Kopf (12) im Wesentlichen zentriert zu der Längsachse des länglichen Gliedes (14) und mit kreisförmiger Gestalt zu bilden, wobei wenigstens der Stempel (16) oder das Gesenk (18, 20) so angeordnet ist, daß sich der lineare Kanal (30) in einem vorbestimmten Winkel bezüglich der auf dem länglichen Glied (14) gestalteten erhabenen Rippe (26) befindet.

5. Gerät nach Anspruch 4, bei welchem wenigstens der Stempel (16) oder das Gesenk (18, 20) eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen Kanälen (30) enthält.