EP1169152A1 - Vorrichtung zur verarbeitung von schliessringbolzen - Google Patents

Vorrichtung zur verarbeitung von schliessringbolzen

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EP1169152A1
EP1169152A1 EP01911422A EP01911422A EP1169152A1 EP 1169152 A1 EP1169152 A1 EP 1169152A1 EP 01911422 A EP01911422 A EP 01911422A EP 01911422 A EP01911422 A EP 01911422A EP 1169152 A1 EP1169152 A1 EP 1169152A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
anvil
bolt
locking ring
processing
sleeve
Prior art date
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Application number
EP01911422A
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English (en)
French (fr)
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EP1169152B1 (de
Inventor
Thomas Hagedorn
Thorsten Gand
Harald Knoblauch
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Stanley Engineered Fastening Industrial Deutschland GmbH
Original Assignee
Avdel Verbindungselemente GmbH
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Filing date
Publication date
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B21J15/022—Setting rivets by means of swaged-on locking collars, e.g. lockbolts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53709—Overedge assembling means
    • Y10T29/53717—Annular work
    • Y10T29/53726—Annular work with second workpiece inside annular work one workpiece moved to shape the other
    • Y10T29/5373—Annular work with second workpiece inside annular work one workpiece moved to shape the other comprising driver for snap-off-mandrel fastener; e.g., Pop [TM] riveter
    • Y10T29/53735—Annular work with second workpiece inside annular work one workpiece moved to shape the other comprising driver for snap-off-mandrel fastener; e.g., Pop [TM] riveter including near side fastener shaping tool

Definitions

  • the present invention relates to a device for processing locking bolts with gripping jaws for tightening. of the bolt and a sleeve with anvil for cold working of the closure.
  • the bolt is inserted into a borehole which extends through two or more flat workpieces to be connected, for example metal sheets, and the locking ring is pushed onto the bolt.
  • the bolt is then tightened by the device for processing the locking bolts and the workpieces to be connected are thereby pressed firmly onto one another.
  • the locking grooves of the bolt are formed, a Kal deformation taking place, in which the locking ring is simultaneously cold-formed in the sleeve with the anvil.
  • the object according to the invention is achieved by such a device for processing locking bolts: in which a supporting device is arranged next to the anvil, which protrudes beyond the anvil and against the force of a spring element parallel to the longitudinal direction of the pin on the device is too agile.
  • the support device is designed as a sleeve arranged concentrically around the anvil.
  • the spring element can preferably be designed as a metallic coil spring or as a rubber or polyurethane spring element.
  • a rubber or polyurethane spring can preferably be formed as a rubber sleeve arranged concentrically with the anvil. It is further preferred that the spring element is surrounded by a concentric sleeve which also serves as a guide for the support device. This simultaneously protects the spring element from environmental influences and eliminates the risk of injury from being trapped in a metallic coil spring.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for processing Schileßringool zen
  • Fig. 2 is a more detailed representation of the device according to the invention of Fig. 1;
  • the present invention is based on a prior art, in which the devices for processing locking pin systems were very complex and heavy hydro-pneumatic devices which had to be equipped with a special hydro-pneumatic reset device in order to process the locking device , which has mostly been caulked in the anvil, after the processing operation has been released from the 2_mboss, so that the processing device could be removed again.
  • the present invention offers a new solution in which the processing of locking bolts is considerably simplified and the processing can be carried out with much lighter and simpler devices.
  • devices for processing mandrel rivet blind rivets which are very widespread and are available at a significantly lower price, can be converted for processing locking ring bolt systems.
  • the present invention solves this problem by increasing the restoring force.
  • FIG. 3 shows two sheets 20, 22 to be connected. These are provided with a borehole that runs through both sheets. a locking bolt 24 is inserted into this borehole.
  • the locking ring bolt 24 has a head 26, which can be designed like a screw head.
  • the bolt 24 is pushed through the bore with its end facing away from the head 26.
  • a predetermined breaking point 30 further away from the head 26.
  • This is followed by the gripping section 32. This is provided on its surface with grooves 34 which enable the corresponding tensile force to be transmitted to the bolt.
  • the head 26 of the bolt 24 comes into contact with the workpiece on the head side, and at the same time the locking ring comes into contact with the opposite workpiece.
  • the gripper jaws 5 move further away from the workpieces and the anvil 2 towards the workpieces, the workpieces now become 20, 22. Pressed firmly against one another, if these lie completely against one another, the locking ring 40 is now pushed through the ambo 2 cold-formed.
  • the locking ring 40 is molded into the locking grooves 28 of the bolt 24.
  • the locking ring 40 is also cold formed on the outside by the anvil 2. As a result of this process, the locking ring 40 is caulked in the anvil 2.
  • the processing device for locking ring bolts according to the invention is derived from a mandrel broken blind riveting device, since these devices are particularly light, simple and inexpensive to manufacture in large series.
  • the embodiment shown is a device driven by compressed air. The invention can of course be applied to all other types of drives.
  • the device has the usual gripping jaws 5, which normally grip the mandrel of the broken mandrel rivet.
  • the mouthpiece instead of the mouthpiece, another construction is provided for processing the locking ring bolts, which is placed on the processing device with the union nut 6 like a mandrel rivet blind rivet mouthpiece.
  • the device according to the invention for processing locking ring bolts then has a sleeve which is arranged concentrically around the gripping jaws 5 in a manner similar to the mandrel rupture blind rivet mouthpiece.
  • This sleeve opens into the anvil 2, which is used for cold forming the locking ring.
  • a holder 7 can be provided for the locking rings if these are to be plugged on directly with the setting tool.
  • An abutment ring 4 is arranged directly in front of the union nut 6, which also carries a concentric guide sleeve 8 and at the same time serves as an abutment for a likewise concentrically arranged spring element 3.
  • This spring element 3 can be designed as a sleeve-shaped rubber or polyurethane spring or as a metallic coil spring.
  • a further sleeve is attached, which surrounds the anvil 2 concentrically, and beyond this forward, that is to the riveted work protruding pieces.
  • This sleeve is guided in the sleeve 8 such that it can be moved in the axial direction against the force of the spring element parallel to the longitudinal direction of the bolt to the rear.
  • This sleeve serves as a support device 1 and can be moved backwards until it closes with the anvil 2.
  • this support device 1 When using the device according to the invention for processing locking ring bolts, this support device 1 is placed on the workpiece 22 in the state of FIG. 3. If, as shown in Fig. 4, the anvil 2 is moved towards the workpiece, the support device 1 is guided backwards in the sleeve 8, i.e. into the processing device, the spring element 3 being compressed.
  • the force of the spring element is selected so that the cold deformation of the locking ring is not yet hindered, but after the locking ring bolt has been torn off at the predetermined breaking point 30, sufficient force is available to remove the anvil 2 from the locking ring 40 with the aid of the spring element 3 to release stored force.
  • This force of the spring element 3 is advantageously 1.5 to 3 kN.
  • the support device 1 does of course not have to be designed as a concentric sleeve. Likewise, for example, polygonal cross sections or an openwork shape are conceivable, in which the support is carried out only on a few points on the workpiece 22.
  • locking ring bolt systems can be processed on the much simpler, lighter and cheaper mandrel break riveting device.
  • the processing speed can be increased by a third compared to the prior art.
  • Locking bolts can be reduced by more than half with the device according to the invention.
  • the processing of the locking bolt systems and the manufacture of the processing device become more cost-effective.

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Description

Vorrichtung zur Verarbeitung von Schließringbolzen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ver- aroeitung von Schließrmgbolzen mit Greifbacken zum Anzieher. des Bolzens und einer Hülse mit Amboß zum Kaltverformen des Schließπngs .
Solche Vorner.uungen zur Verarbeitung von Schließrmgbolzen gemäß dem Stand der Technik arbeiten folgendermaßen:
Der Bolzen w rd ein Bohrloch eingeführt, welches sich durch zwei oder mehr zu verbindende flächige Werkstücke, beispielsweise Bleche, erstreckt und der Schließring wird auf den Bolzen au geschoben. Sodann wird der Bolzen durch die Vorrichtung zur Verarbeitung der Schließrmgbolzen angezogen und die zu verbindenden Werkstücke werden damit fest aufeinander gepreßt. Bei der weiteren Bewegung wird der Schließring die Schließrillen des Bolzens eingeformt, dabei erfolgt, eine Kal verformung, bei der der Schließring gleichzeitig m der Hülse mit Amboß kalt umgeformt wird. Dabei entsteht das Problem, daß nach dem Abschluß des Verarbeitungsvorgangs der Schließring ιr_ dem Amboß so stark verstemmt ist, daß eine Ruckstellkraft von ca. 2 kN erforderlich ist, um den ver- stemmten Schließring aus dem Amboß zu lösen, und dann mit dem Werkzeug den nächsten Schließrmgbolzen verarbeiten zu können.
Diese recht große Ruckstellkraft konnte bisher nur mittels eines recht aufwendigen Gerätes nydropneumatisch zur Verfügung gestellt werden. Ein solches Gerät ist jedoch sehr schwer und unhandlicn.
Es ist daher Aufgaoe der vorliegenden Erfindung, eine Vor- richtung zur Verarbeitung von Schließrmgbolzen der genannten Art zu schaffen, bei der der verstemmte Schließring aus dem Amboß einfach und ohne großen technischen Aufwand gelöst werden kann. Dadurch soll die Verarbeitungsvorrichtung aucn erheblich leichter ausgebildet werden können.
D e erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine solche Vorrichtung zur Verarbeitung von Schließrmgbolzen gelöst:, bei der neben dem Amboß eine Abstützvorrichtung angeordnet ist, die über den Amboß hinaus aus der Vorrichtung vorsteht und gegen die Kraft eines Federelements parallel zu der Längsrichtung des Bolzens auf die Vorrichtung zu beweglich ist.
Besonders bevorzugt ist es dabei, daß die Abstützvorrichtung als konzentrisch um den Amboß angeordnete Hülse ausgebildet ist.
Das Federelement kann vorzugsweise als metallische Schraubenfeder oder als Gummi- oder Polyuretnanfederelement ausgebildet sein.
Eine Gummi- oder Polyurethanfeder kann vorzugsweise als konzentrisch zu dem Amboß angeordnete Gummihülse ausgebildet werden. Weiter ist es bevorzugt, daß das Federelement von einer konzentrischen Hülse umgeoen ist, die gleichzeitig als Fuhrung für die Abstutzvorπcr ung dient. Dadurch wird gleichzeitig das Federelement vor Umwelteinflüssen geschützt bzw. die Ver- letzmgsgefahr durch Einklemmen m einer metallischen Schraubenfeder ausgeschlossen.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand des m den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels naher beschrieben. Es zeigt:
Fig 1 eine erf dungsgemaße Vorrichtung zur Verarbeitung von Schileßringool zen;
Fig. 2 eine detailliertere Darstellung der erf dungsgemaßen Vorrichtung der Fig. 1; und
Fig 3 - 5 den Veraroeitungsvorgang von Schließπngbolzen- Systemen gemäß dem Stand der Technik.
Die vorliegende Erfindung geht von einem Stand der TechniK aus, bei dem die Vorrichtungen zur Verarbeitung von Schließ- r gbolzen-Systemen sehr aufwendige und schwere hydro- pneumatische Gerate waren, die mit einer speziellen hydro- pneumatischen Rückstellvorπchtung ausgerüstet sein mußten, um den verarbeiteten Schließrmg, der sich meist im Amboß verstemmt hat, nach Anschluß des Verarbeitungsvorganges aus dem 2_mboß zu losen, damit die Verarbeitungsvorrichtung wieder entfernt werden konnte.
Demgegenüber bietet die vorliegende Erfindung eine neue Losung, bei der die Verarbeitung von Schließrmgbolzen erheblich vereinfacht wird und die Verarbeitung mit wesentlich leichteren und einfacheren Geräten durchgeführt werden kann. Insbesondere können erfindungsgemäß Geräte zur Verarbeitung von Dornbruchblindnieten, die sehr weit verbreitet sind, und wesentlich preisgünstiger erhältlich sind, für die Verarbeitung von Schließringbolzen-Systε en umgerüstet werden.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein solches erfindungsgemäß für die Verarbeitung von Schließringbolzen-Systemen umgerüstetes Dor bruchblindnietgerät .
Bei solchen Dornbruchblindnietgeräten besteht bei der Verarbeitung von Schließringbolzen-Systerr.en das Problem, daß diese Verarbeitungsgeräte zwar über eine Setzkraft von 17 kN verfügen, die Rückstellkraft aber nur 53 N beträgt. Dies ist bei der Verarbeitung von Dornbruchblindnieten natürlich unproble- atisch. Bei Schließringbolzen-Systemen verstemmt sich jedoch häufig der Schließring so stark im Amboß, daß eine Rückstell - raft von etwa 2 kN erforderlich ist, um den verstemmten Schließring aus dem Amboß auszulösen.
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem dadurch, daß die Rückstellkraft erhöht wird.
Zur näheren Erläuterung der Funktion der Erfindung wird nun zuerst anhand der Fig. 3 - 5 erläutert, wie die Verarbeitung von Schließringbolzen-Systemen gemäß dem Stand der Technik erfolgt .
Fig. 3 zeigt zwei zu verbindende Bleche 20, 22. Diese sind mit einem durch beide Bleche durchgehenden Bohrloch versehen. in dieses Bohrloch ist ein Schließrmgbolzen 24 eingesetzt. Der Schließringbolzen 24 weist einen Kopf 26 auf, der ähnlich einem Schraubenkopf ausgebildet sein kann. Der Bolzen 24 wird mit seinem dem Kopf 26 abgewandten Ende durch die Bohrung durchgesteckt. An dem dem Kopf 25 abgewandten Ende verfügt der Bolzen 24 über Schließrillen 23, die vorzugsweise nach Art eines Gewindes geformt sind. An diese schließt sich weiter von dem Kopf 26 entfernt eine Sollbruchstelle 30 an. An diese schließt sich der Greifabschnitt 32 an. Dieser ist an seiner Oberfläche mit Rillen 34 versehen, die die Übertragung der entsprechenden Zugkraft auf den Bolzen ermöglichen.
Nach dem Einsetzen des Bolzens in die Bohrung durch die "Werkstücke kann nun entweder der Schließring 40 aufgesetzt wer- den, oder der Schließring 40 wird bereits am Amboß der Verarbeitungsvorrichtung gehalten, und mit der Verarbeitungsein- richtung auf das freie Ende des Bolzens 24 aufgesetzt. Diese Situation ist in Fig. 3 dargestellt. Der Verbindungsvorgang erfolgt nun dadurch, daß sich die Greifbacken 5 der Verarbei- tungsvorrichtung von den Werkstücken wegbewegen, während der Amboß 2 festgehalten wird. Die Greifbacken 5 schließen sich dadurch, wie in Fig. 4 dargestellt, der Kopf 26 des Bolzens 24 kommt mit dem kopfseitigen Werkstück in Anlage, gleichzeitig kommt der Schließring mit dem gegenüberliegenden Werk- stück in Anlage. Bei weiterer Bewegung der Greifbacken 5 von den Werkstücken weg und des Ambosses 2 auf die Werkstücke zu, werden nun die Werkstücke 20, 22 fest aufeinandergepresst . Wenn diese ganz aneinanderliegen wird nun der Schließring 40 durch den Amboß 2 kaltverformt . Der Schließring 40 wird dabei in die Schließrillen 28 des Bolzens 24 eingeformt. Gleichzeitig wird der Schließring 40 auf seiner Außenseite durch den Amboß 2 ebenfalls kalt umgeformt. Durch diesen Vorgang verstemmt sich der Schließring 40 in dem Amboß 2. Wenn der Amboß 2 an dem Werkstück 22 anliegt, ist die Verformung des Schließrings 40 abgeschlossen, die Zugkraft steigt weiter an, so daß der Bolzen 24 an der Sollbruchstelle 30 abreißt. Nun besteht aber noch das Problem, daß der Amboß 2 wieder vom Schließring 40 abgezogen werden muß, damit der in Fig. 5 dargestellte Endzustand des Schließringbolzen-Verbindungs- elements erreicht wird. Zu diesem Zweck ist nun die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verarbeitungsvorrichtung vorgesehen. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist die erfindungsgemäße Verarbeitungsvorrichtung für Schließringbolzen aus einem Dornbruchblindnietgerät abgeleitet, da diese Geräte besonders leicht, einfach aufgebaut und dank Herstellung in großen Serien preisgünstig sind. Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich um ein mit Druckluft angetriebenes Gerät. Die Erfindung läßt sich aber selbstverständlich auf alle anderen Antriebsarten übertragen. Das Gerät weist die üblichen Greifbacken 5 auf, die normalerweise den Dorn des Dornbruchblind- niets greifen. Anstelle des Mundstücks ist jedoch zur Verarbeitung der Schließringbolzen eine andere Konstruktion vorgesehen, die mit der Überwurfmutter 6 wie ein Dornbruchblind- niet-Mundstück auf dem Verarbeitungsgerät aufgesetzt ist.
Die erfindungsgεmäße Vorrichtung zur Verarbeitung von Schließringbolzen weist daran anschließend eine Hülse auf, die konzentrisch um die Greifbacken 5 ähnlich wie das Dorn- bruchblindniet-Mundstück angeordnet ist. Diese Hülse mündet in den Amboß 2, der der Kaltumformung des Schließrings dient. Vor diesem Amboß 2 kann eine Halterung 7 für die Schließringe vorgesehen sein, wenn diese direkt mit dem Setzgerät aufgesteckt werden sollen.
Direkt vor der Überwurfmutter 6 ist ein Widerlagerring 4 angeordnet, der eine ebenfalls konzentrische Führungshülse 8 trägt und gleichzeitig für ein ebenfalls konzentrisch angeordnetes Federelement 3 als Widerlager dient. Dieses Fe- derele ent 3 kann als hülsenförmige Gummi- oder Polyurethanfeder oder als metallische Schraubenfeder ausgebildet sein. An dem anderen Ende des Federele ents ist eine weitere Hülse angebracht, die den Amboß 2 konzentrisch umgibt, und über diesen hinaus nach vorne, also auf die zu vernietenden Werk- stücke hin vorsteht. Diese Hülse ist in der Hülse 8 derart geführt, daß sie sich in Axialrichtung gegen die Kraft des Federelements parallel zu der Längsrichtung des Bolzens nach hinten bewegen läßt. Diese Hülse dient dabei als Abstützvor- richtung 1, und läßt sich soweit nach hinten verschieben, bis sie mit dem Amboß 2 abschließt.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verarbeitung von Schließringbolzen wird diese Abstü zvorrichtung 1 auf das Werkstück 22 in dem Zustand der Fig. 3 aufgesetzt. Wenn, wie in Fig. 4 dargestellt, der Amboß 2 auf das Werkstück zubewegt wird, weicht die Abstützvorrichtung 1 geführt in der Hülse 8 nach hinten, d.h. in die Verarbeitungsvorrich- tung hinein, aus, wobei das Federelement 3 komprimiert wird. Die Kraft des Fedεrelements ist dabei so gewählt, daß das Kaltverformen des Schließrings noch nicht behindert wird, aber nach dem Abreißen des Schließringbolzens an der Soll- bruchstelle 30 genügend Kraft zur Verfügung steht, um den Amboß 2 vom Schließring 40 mit Hilfe der im Federelement 3 gε- speicherten Kraft zu lösen. Vorteilhafterweise beträgt diese Kraft des Federelements 3 1,5 bis 3 kN.
Die Abstützvorrichtung 1 muß natürlich nicht als konzentri- schε Hülse ausgebildet sein. Ebenfalls sind beispielsweise vielεckigε Querschnitte oder eine durchbrochene Form denkbar, bei der die Abstützung nur auf einigen Punkten auf dem Werkstück 22 erfolgt.
Mit der erfindungsgεmäßεn Vorrichtung können also Schließ- ringbolzen- Systeme auf dem wesentlich einfacheren, leichteren und billigeren Dornbruch-Nietgerätεn verarbeitet werden. Gleichzeitig kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit gegenüber dem Stand der Technik um ein Drittel erhöht werden. Im Vergleich zu den bisher bekannten Vorrichtungen zum Verarbeiten von Schließringbolzen kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Gewichtsrεduktion um mehr als die Hälfte erzielt werden. Des wεiteren wird die Verarbeitung der Schließringbolzen-Systeme und die Herstεllung dεr Verarbeitungsvorrich- tung kostengünstiger.

Claims

SCHUTZANSPRUCHE
1. Vorrichtung zur Verarbeitung von Schließringbolzen mit Greifbacken (5) zum Anziehen des Bolzens und einer Hülse mit Amboß (2) zum Kaltverformen des Schließrings , dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Amboß (2) eine Abstützvorrichtung (1) angeordnet ist, die über den Amboß (2) hinaus aus der Vorrichtung vorsteht und gegen die Kraft eines Federelements (3) parallel zu der Längsrichtung des Bolzens auf die Vorrichtung zu beweglich ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützvorrichtung (1) als konzentrisch um den Amboß (2) angeordnete Hülse ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, daß das Federelεment (3) als metallische Schraubenfeder ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (3) als Gummifeder ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummifeder als konzentrisch zu dem Amboß (2) angeordnεte Gummihülse ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (3) von einer konzentri- schεn Hülse (8) umgebεn ist, die gleichzeitig als Führung für die Abstützvorrichtung (1) dient.
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