-
Steuereinrichtung für ein durch ein Druckmittel betriebenes Nietgerät
mit elektrischer Nieterwärmung Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für
ein Nietgerät, bei dem der zu stauchende Niet nach Einführung in das Nietloch durch
elektrischen Strom erwärmt wird, wonach ein durch ein Druckmittel, z. B. Druckluft
bewegter Stempel den Schließkopf des Nietes formt.
-
Sie geht dabei von einer Steuereinrichtung mit einem in der Druckmittelzuleitung
liegenden Steuerventil aus, bei dessen Öffnen das Druckmittel einerseits zu dem
den Nietstempel betätigenden Druckzylinder und andererseits zu einem Betätigungszylinder
für den Heizstromschalter gelangt.
-
Der Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, den Nietvorgang
nach Bedienung eines Handschalters durch den Ausführenden selbsttätig ablaufen zu
lassen, um dadurch einen raschen und stets gleichmäßigen Arbeitsablauf zu erzielen.
-
Hierdurch wird erstens eine wichtige Forderung in der Großserienfabrikation
erfüllt, und zweitens werden die Nietverbindungen gleichmäßig, d.li. die Sorgfalt
bzw. (Güte der Verbindungen ist nicht mehr in so hohem Maße wie früher vom Geschick
und der Aufmerksamkeit des Ausführenden abhängig.
-
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, den Ablauf der einzelnen
Nietoperationen zeitlich zu regeln. Um gute und beanspruchungsgerechte Nietverbindungen
herzustellen, ist es erforderlich, den Druck zum Formen des Schließkopfes nach dem
Abschalten des Stromes noch eine
Zeitlang auf den geformten Schließkopf
einwirken zu lassen. Diese bekannte Maßnahme, wie sie vornehmlich bei größeren Nieten
ratsam ist, macht die während der Erwärmung stattgefundene Ausdehnung des Nietschaftes
wenigstens teilweise wieder rückgängig.
-
Weitere Merkmale sowie Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nun
folgenden Beschreibung und Zeichnung hervor. Es stellt dar Fig. i einen Längsschnitt
durch das Nietgerät gemäß Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 eine Aufsicht auf das Nietgerät
oberhalb der Linie II-II der Fig. i, Fig. 3, eine Vorderansicht, Fig. 4 einen Grundriß
und Fig. 5 bis 7 Schnitte durch die zur Steuerung dienenden Vorrichtungen nach den
Linien V-V, VI-VI und VII-VII,der Fig. 3.
-
Das Nietgerät besteht aus einem bügelförmigen Rahmen i. Dieser trägt
den fest darin isoliert gelagerten, gekühlten und mit der einen Heizstromzuleitung
26 verbundenen Stempel 18 und den beweglichen Stempel 28, der mittels Kniegelenkübersetzung
von einem in einem schwingbar gelagerten Zylinder 32 verschiebbaren Kolben 35 bewegt
wird. Boden und Deckel des Zylinders sind mit "Bohrungen 38 und 39, versehen, an
welche die das Druckmittel zu- und abführenden Rohre anschließen. Der Tragbügel
i ist mit einem Handgriff 4o ausgestattet, mit Hilfe dessen das Nietgerät in die
gewünschte Lage gerückt werden kann. Ein Hebel 41 ist an dieser Handhabe drehbar
so angeordnet, daß ihn die Finger der auf dem Griff 40 liegenden Hand des das Nietgerät
Bedienenden erreichen können. Beim Aniiehen des Hebels 41 wird ein Schalter 42 umgestellt
und dadurch ein Stromkreis geschlossen, der die Umstellung der Steuerventile für
das Druckmittel veranlaßt und den Nietvorgang einleitet.
-
Das Werkstück wird unter Vermittlung eines die vorgeformten Köpfe
der Nieten in Aussparungen aufnehmenden, elektrisch leitenden Blokkes 6 von einer
mit der anderen Heizstromzuleitung verbundenen, gekühlten Kupferplatte 5 gestützt,
die von einem ortsfesten Gerüst 2, 3 unter Zwischenlage einer Isolierschicht 4 getragen
wird. Das bewegliche Nietgerät wird nun unter Ergreifung der Handhabe 40 so eingestallt,
d.aß der zu stauchende Niet 8 mit den Nietstempeln gleicha'chsig zu liegen kommt.
Der beim Einschalten des Druckmittels vorgeschobene Kolben 35 wirkt nun auf den
beweglichen Stempel 28; dieser legt sich gegen das feste Widerlager 2 mit ,der Wirkung,
daß das ganze Nietgerät mit seinem festen Stempel 18 gegen das aus dem Werkstück
herausstehende Ende des Nietbolzens 8 gedrückt wird. Dabei schließt sich der Heizstrom,
der Bolzen erwärmt sich und gibt dem noch auf ihm lastenden Stempeldruck nach, der
Nietkopf wird geformt.
-
Die Steuerung des beschriebenen Nietgerätes geschieht durch die den
Gegenstand der Erfindung bildende, in den Fig. 3 bis 7 dargestellte Einrichtung.
, Diese weist zunächst ein elektromagnetisches Relais 43 auf, dessen Stromkreis
durch den Sehalter 42 (Fig. i) geöffnet und geschlossen werden kann. An dem Anker
des Elektromagneten 43 ist eine Stange 44 angebracht, die gelenkig mit einem doppelarmigen
Hebel 45 verbunden ist. Durch den Hebel 45 wird ein Ventil 47 betätigt, das den
Zustrom eines Druckmittels, insbesondere von Druckluft, zu dem rückwärtigen Teil
des Zylinders 32 (Fig. i) freigibt oder absperrt. Die Ausführung des Ventils 47
ist im einzelnen aus Fig. 5 ersichtlich. Es besteht aus einem Zylinder 48, auf dem
ein Gehäuse 49. aufgeschraubt ist, das durch eine öffnung 5o mit der Druckmittelzuleitung
in Verbindung steht. Der Zylinder 48 weist an seinem oberen Ende einen Kugelsitz
51 auf, gegen den eine Kugel 52 von einer im Gehäuse 49 angeordneten Feder 53: gedrückt
wird. Die Kugel 52 wird bei einer Drehung des Hebels 45 im Uhrzeigersinn (Fig. 3)
durch einen auf dem Hebel ruhenden- Steuerschieber 54 abgehoben, der in seinem unteren
Teil in den Zylinder 48 dicht eingepaßt ist.
-
'An seinem oberen Teil 55 ist der Steuerschieber 54 abgesetzt, so
daß zwischen der Wandung des Zylinders und dem Teil 55 ein ringförmiger Raum 56
gebildet wird. Dieser Raum 56 steht über eine Bohrung 57 (Fig. 5) und Rohransatz
57d (Fig. 3) über eine strichpunktiert angedeutete Leitung (Fig. 3) mit der Bohrung
38 des Zylinders 32 in Verbindung. Beim Anheben der Kugel 52 kann also das
Druckmittel in den Zylinder 32 (Fig. i) auf die Rückseite' des Kolbens 35 gelangen
und letzteren nach vorn bewegen, wobei der Kniehebel 29, 3ü in die gestreckte Lage
bewegt wird. Der Zylinder 48 weist ferner dicht oberhalb der Stelle, an der sich
der .,Absatz des Steuerschiebers 54 befindet, wenn die Kugel 52, auf ihrem
Sitz ruht, einen ins Freie führenden Auslaß 58 auf, durch den bei geschlossenem
Kugelventil 52 das Druckmittel beim Rückgang des Kolbens 35 entweichen kann. Beim
Anheben der Kugel 52 durch die Stange 54 wird die Öffnung 58 sofort verschlossen.
-
In der Wandung des Zylinders 48 ist ferner eine Bohrung 59 vorgesehen,
die in der Offenstellung des Ventils 52 durch eine Ringnut 6o, eine axiale Bohrung
6r und zwei radiale Bohrungen 62 und 63 mit dem Ringraum 56 in Verbindung steht.
Die Bohrung 59 steht über die Leitung 78 mit einem Reduzierventil 77 und weiter
über Leitung 8o mit dem in Fig.6 in größerem Maßstab im Schnitt dargestellten Zylinder
64 in Verbindung. In diesem Zylinder kann sich ein Kolben 65 bewegen, der auf seiner
dem Druckmitteleinlaß 66 gegenüberliegenden Seite eine Stange 70 trägt, die
in einem den Zylinder 64 abschließenden Stopfen 68 geführt ist. Eine Feder 69 sowie
die in dem oberen Teil des Zylinders eingeschlossene Luft sind bestrebt, den Kolben
65 entgegen der Wirkung des Druckmittels 'nach unten zu drücken. Die Stange
70 ist an ihrem 'oberen Ende mit einem Isolierstück 70a versehen, mit dem
sie auf ein Kontaktstück 71 einwirken kann (Fig. 3), das durch eine federnd ausgebildete
Leitung
72 mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden ist. Dem Kontaktstück 71
gegenüber ist ein von einer Feder 75 belastetes Kontaktstück 73. in einem Halter
74 verschiebbar angebracht, das mit dem anderen Pol der Stromquelle durch eine Leitung
76 über ein nicht dargestelltes Relais zum Einschalten des Heizstromes für das Nietgerät
in Verbindung steht.
-
In die von der Bohrung 59 des Zylinders 4.8 zu der Bohrung 66 des
Zylinders 64 führende Leitung ist bei der dargestellten Ausführungsform ein in Fig.
7 im Schnitt gezeigtes' Reduzierventil 77 eingeschaltet, durch das der Druckmittelzufluß
aus dem Zylinder 48 in den Zylinder 64 geregelt werden kann. Es weist zwischen einem
mit der Bohrung 59 durch die Leitung 78 (Fig. 3) in Verbindung stehenden Raum 79
(Fig. 7) und einem durch die Leitung 8o (Fig. 3) mit der Bohrung 66 (Fig. 6) im
Zylinder 64 in Verbindung stehenden Raum 8i eine Bohrung 82 auf, die durch das schwach
konisch zulaufende Ende 83 einer in dem Ventilkörper geführten Schraube 84 mehr
oder weniger verschlossen werden kann.
-
Die Feder 69, die den Kolben 65 belastet (Fig. 6), ist so stark gewählt,
daß der Druck des Druckmediums auf den Kolben 65 so lange nicht zu seiner Verschiebung
ausreicht, als der Kolben 35 im Zylinder 32 (Fig. i) sich merklich bewegt und das
Druckmittel daher Gelegenheit hat, in den Zylinder einzuströmen.
-
Die Einrichtung muß so getroffen werden, daß bei der Schließung des
Kugelventils 51, 52 (Fig. 5) der Kontakt zwischen den Kontaktstücken 71 und 73 (Fig.
3) möglichst sofort und jedenfalls eher unterbrochen wird, als der Kolben 35 (Fig.
i) sich zurückzubewegen beginnt. Dem in dem Zylinder 64 eingeschlossenen Druckmittel
muß daher Gelegenheit gegeben werden, aus ihm möglichst ungehindert auszutreten.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist zu diesem Zweck von der Bohrung 59 in
dem Zylinder 48' eine Zweigleitung 85 (Fig.5) abgezweigt, die in der in Fig. 5 dargestellten
tiefsten Lage des Steuerschiebers 5-1, eine Verbindung mit einer zweiten Ringnut
86 herstellt, die in dem Steuerschieber 54 vorgesehen ist und durch eine axiale
Bohrung87 und radiale Bohrungen 88 und 89 mit dem Außenraum in Verbindung steht.
Die Querschnitte dieser Verbindungsleitung sind so zu wählen, daß das Druckmittel
möglichst ungehindert abfließen kann. Gegebenenfalls kann auch an dem Zylinder 64
selbst ein Auslaßventil vorgesehen sein, das beim Offnen des Schalters 42 geöffnet
wird.
-
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Nachdem das Werkstück,
in das vorher die Nietbolzen 8 eingesetzt wurden, derart gelagert ist, daß die vorgeformten
Köpfe 8a der Bolzen iii die ,Aushöhlungen des Blockes 6 zu liegen kommen, bringt
der Arbeiter das Nietgerät in eine solche Lage, daß die Achsen des zu nietenden
Bolzens, der Elektrode 18 und des Druckstempels 28 zusammenfallen. Der Druckstempel
28 befindet sich dabei in seiner tiefsten Lage, in der der Kolben 35 an der hinteren
Wand des Zylinders 32 anliegt. Durch Umlegen des Schalters 42 mittels des Hebels
.41t wird der Stromkreis des Relais 43 geschlossen, der Anker 4.4. angezogen und
der Hebel 45 im L'hrzeigersinn gedreht. Dabei wird der Steuerschieber 54 des Ventils
47 nach oben bewegt und auf diese Weise das Kugelventil 51, 52 geöffnet. Gleichzeitig
wird die Bohrung 58: des Zylinders 48 geschlossen und die Verbindung des Zylinders
64 (Fig. 6) mit der Außenluft über die Zweigleitung 85 und die Ringnut 86 unterbrochen,
während die Ringnut 6o in die gleiche Höhe wie die Bohrung 59 gelangt ist. Das Druckmittel
kann also jetzt aus dem Ringraum 56 durch die Bohrungen 57 und 38 und die sie verbindende
Leitung in den Zylinder 32 gelangen und den Kolben 35 in Bewegung setzen, durch
den über die Stange 37 der Kniehebel -a9, 30 durchgedrückt wird, so daß sich der
Stempel 28 relativ zum Rahmen 16 nach oben bewegt. Letzterer wird dabei nach unten
gezogen, sobald die Spitze des Stempels 28 mit dem als Widerlager dienenden Rahmen
3 in Berührung kommt. Wenn der Einsatz 24 auf das Ende des Nietbolzens 8 trifft,
kann sich der Kolben 35 nicht weiter bewegen, da der Druck nicht ausreicht, den
kalten Nietbolzen zu verformen; der Druck in dem Ringraum 56 steigt daher an, und
das Druckmittel, das durch die Bohrungen 63, 61 und 62, den Räum 6o, die Bohrung
59, die Leitung 78, das Reduzierventil 77, die Leitung 8o.und die Bohrung 66 in
den Zylinder 64 gelangt ist, ist jetzt imstande, den Kolben 65 nach oben zu drücken,
so daß die Kontaktstücke 71 und 73 in Berührung kommen. Dadurch wird ein Stromkreis
geschlossen, der ein Relais betätigt, welches den Primärstromkreis eines Transformators
schließt, der den zur Erwärmung des Nietes nötigen Heizstrom liefert. Dieser wird
dem Nietbolzen einerseits durch die Leituitg 12, die Platte 5 und den Block 6 und
andererseits durch die Leitung i9, die Elektrode 18 und den Einsatz 24 zugeführt.
Durch dein Strom wird der Bolzen 8 so weit erwärmt, daß der von dem Druckmittel
in dem Zylinder 32 auf den Kolben 35 ausgeübte und durch den Kniehebbl 29, 3o auf
den Stempel 28 übertragene Druck genügt, den oberen Nietkopf in der Aushöhlung
25 des Einsatzes 24 zu formen. Wenn dieser Vorgang beendet ist, läßt der Arbeiter
den Hebel 41 los, so daß der Schalter q.2 geöffnet wird. Die Unterbrechung des Stromkreises
kann jedoch auch selbsttätig geschehen, wenn der Stempel 28 eine bestimmte, von
der Länge des Nietbolzens 8 abhängige und regelbare Stellung erreicht.
-
Die Einrichtung muß so getroffen sein, daß der Strom zur Erwärmung
des Nietbolzens eher ausgeschaltet wird, als der Nietdruck nachläßt. Dies könnte
dadurch bewirkt werden, daß durch den Schalter 42 nicht nur der Stromkreis des Elektromagneten
43, sondern auch der durch das Relais für die Einschaltung des Heizstromes fließende
Strom unterbrochen wird. Der Nietdruck wird solange aufrechterhalten, als sich der
Kolben 35 in der vorderen Endlage in dem Zylinder 32 befindet.
Die
Rückführung des Kolbens 35 könnte durch eine auf seiner Vorderseite angeordnete,
sich gegen die Vorderwand 36 des Zylinders 32 abstützende Feder geschehen, die den
Kolben-35 zurückdrückt, wenn nach dem Abfallen des Ankers von dem Relais 43: der
Steuerschieber 54 in die in Fig. 5 gezeigte Lage zurückgeht und die Auslaßöffnung
58 freigegeben wird.
-
Bei der dargestellten Ausführungsform geschieht jedoch die Rückführung
des Kolbens 35 ebenfalls durch Druckluft. Zu diesem Zwecke ist die Druckluftleitung
über ein weiteres Ventil go (Fig. 3) mit einer nicht dargestellten, zu der auf der
Vorder-*seite des Zylinders 3.2 angebrachten Öffnung 39 führenden Leitung verbunden.
Das Ventil go ist ähnlich ausgeführt wie das Ventil 47. Es weist ebenfalls eine
federbelastete Kugel auf, die von ihrem Sitz durch die ;Anhebung eines Steuerschiebers
gii abgehoben werden kann, der auf dem Arm 45a des Hebels 45 aufliegt. Ferner sind
den Bohrungen 57 und 58 des Ventils 47 entsprechende Bohrungen vorgesehen, von denen
die erstere zum Anschluß der zu der Bohrung 39. führenden Leitung und die letztere
als Auslaß dient. Die weiteren Bohrungen 59 und 85 im Zylinder 48 sowie die axialen
und radialen Bohrungen und die Ringnuten des Steuerschiebers 54 haben kein Gegenstück
bei dem Ventil go..
-
Im Rühezustande befindet sich das Ventil 47 und die Stange 45 in der
in Fig. 3 und 5 dargestellten Lage. Die Kugel 52 des Ventils 47 verhindert den Eintritt
von Druckmittel, und die zur Bohrung 38 des Zylinders 32 führende Leitung ist über
oder Anschlußöffnung 57 und Bohrung 58 mit der Außenluft verbunden.
-
Die Kugel des Ventils go@ aber ist durch den Arm 45a angehoben, wodurch
die zur Bohrung 39 des Zylinders 32 führende Leitung unter Druck steht. Infolgedessen
ist der Kolben 35 ganz nach rechts verschoben, und der Stempel 2'81 befindet sich
in seiner tiefsten Stellung.
-
Beim Schließen des Schalters 42 werden durch den Hebel 45 die Kugel
des Ventils 47 angehoben und hierdurch die oben beschriebenen Vorgänge eingeleitet,
während die Kugel des Ventils go den Zutritt von Druckmittel . verhindert. Das auf
der linken Seite des Kolbens 35 befindliche Druckmittel kann dabei über die Bohrung
39 und eine Leitung zu Ventil go durch eine Öffnung entweichen. Diese Öffnung entspricht
der- Bohrung 58 des Ventils 47. Wird nach beendeter Nietung der Schalter 42 geöffnet,
der Stromkreis des Elektromagneten also unterbrochen, so fällt der Anker mit der
an ihm angebrachten Stange 44 ab, und der Hebel 45 dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn.
Dadurch verhindert die Kugel des Ventils 47 die Druckmittelzufuhr, und die Kugel
des Ventils go hebt sich von ihrem Sitz.
-
Infolgedessen wird Druck auf die Vorderseite des Kolbens 3.5 ausgeübt
und dieser zurückbewegt, wobei das Druckmittel, das sich auf der Rückseite des Kolbens
35 befindet, durch die Öffnung 58 des Ventils 47 ins Freie entweichen kann. Beim
Zurückgehen in die in Fig. 5 dargestellte Lage der Kugel 52 bzw. des im Zylinder
48 verschiebbaren Steuerschiebers 54 wird gleichzeitig die Verbindung des Zylinders
64 mit demRingraum 56 unterbrochen und dafür über die Leitung 85 der Ringraum 86
und die radialen bzw. axialen Bohrungen 88, 87 und 89@eine Verbindung mit derAtmosphäre
hergestellt. Das 'Druckmittel kann infolgedessen aus dem Zylinder 64 entweichen
und der Kolben 65 unter dem Einfluß der Feder 69 zurückgehen, so daß die Kontaktstücke
71 und 73- getrennt werden und der Stromkreis des den Heizstrom steuernden
Relais unterbrochen wird. Wie schon erwähnt, ist die Feder 69 so stark ausgebildet,
daß schon bei einem geringen Nachlassen des Druckes in dem Zylinder 64 die Unterbrechung
des Relaisstromkreises stattfindet, damit der Heizstrom abgeschaltet ist, ehe der
Nietdruck merklich nachläßt.