DE10342143A1

DE10342143A1 - Setzgerät für Blindnietmuttern

Info

Publication number: DE10342143A1
Application number: DE10342143A
Authority: DE
Inventors: Lorenz Stoeger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-09-13
Also published as: ATE367244T1; DE502004004342D1; DE10342143B4; US20050055816A1; US7346970B2; DK1514646T3; EP1514646B1; EP1514646A1

Abstract

Das Setzgerät für Blindnietmuttern ist gekennzeichnet durch einen Elektromotor mit einer Antriebswelle, die in einem ersten Gehäuseteil angeordnet ist, und über eine Getriebeeinrichtung mit einem parallel zu der Antriebswelle angeordneten Werkzeuggehäuseteil verbunden ist, eine in dem Werkzeuggehäuseteil angeordnete Werkzeugwelle, mit der ein Werkzeug drehfest verbunden ist, eine Verriegelungseinrichtung, mit der das Werkzeuggehäuseteil und die Werkzeugwelle drehfest miteinander koppelbar sind, eine Verdrehsicherungseinrichtung, mit der die Werkzeugwelle gegen Drehung blockierbar ist, und eine Spindeleinrichtung, die bei gegen Drehung blockierter Werkzeugwelle eine relative Axialbewegung zwischen der Werkzeugwelle und dem Werkzeuggehäuseteil hervorruft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Setzgerät für Blindnietmuttern. Derartige Blindnietmuttern werden in Löcher bevorzugt dünnwandiger Werkstücke gesteckt, die nicht mit einem Gewinde versehen werden können, woraufhin die mit einem Flansch an das Werkstück angedrückten Blindnietmuttern so gezogen werden, daß sich an einer Sollverformungsstelle an der von dem Flansch abgewandten Seite des Werkstücks eine Wulst der Blindnietmuttern bildet, so daß die Blindnietmuttern verdrehsicher an dem Werkstück befestigt sind. Somit können bei nachfolgenden Montagevorgängen Schrauben in die Blindnietmuttern eingedreht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes Setzgerät für Blindnietmuttern anzugeben, mit dem die Blindnietmuttern sicher in Löchern dünnwandiger Werkstücke zu befestigen sind und mit dem diese sichere Befestigung überprüfbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Setzgerät hat einen einzigen Elektromotor mit einer Antriebswelle, die sich in einem ersten Gehäuseteil befindet und über ein Getriebe mit einem seitlich versetzt zu der Antriebswelle angeordneten, parallel zu der Antriebswelle verlaufenden Werkzeuggehäuseteil verbunden ist, eine in dem Werkzeuggehäuseteil angeordnete Werkzeugwelle, mit der ein schraubenförmiges Werkzeug drehfest verbunden ist, das aus dem vorderen Ende des Werkzeuggehäuseteils herausragt, eine Verriegelungseinrichtung, mit der das Werkzeuggehäuseteil und die Werkzeugwelle drehfest miteinander koppelbar oder aber entkoppelbar sind, eine Verdrehsicherungseinrichtung, mit der die Werkzeugwelle gegen Drehung blockierbar oder zur Drehung freizugeben ist, und eine Spindeleinrichtung, die eine relative Axialbewegung zwischen der Werkzeugwelle mit dem Werkzeug und dem Werkzeuggehäuseteil hervorruft, wenn die Werkzeugwelle gegen Drehung blockiert ist.

Außerdem ist mit Vorzug vorgesehen, daß das Werkzeuggehäuseteil mittels einer Kolben/Zylindereinrichtung axial gegenüber dem ersten Gehäuseteil bewegbar ist. Diese Kolben/Zylindereinrichtung weist bevorzugt zwei pneumatische Kolben/Zylindereinheiten auf, deren Kolben in entgegengesetzten Richtungen bewegbar sind, um den Werkzeuggehäuseteil mit der Werkzeugwelle und dem Werkzeug axial in Richtung des Werkstücks vorzuschieben oder aber von dem Werkstück zurückzuziehen.

Diese Ausbildung hat zur Folge, daß das erste Gehäuseteil, an dem der Elektromotor befestigt ist, beim Setzen der Blindnietmuttern stets stationär verbleiben kann, so daß nur das verhältnismäßig leichte Werkzeuggehäuseteil bewegt werden muß. Die Kolben/Zylindereinrichtung ermöglicht ein langsames, geregeltes Einführen der Blindnietmutter in das hierzu vorgesehene Loch des Werkstücks, wobei ein Hub von etwa 30 mm vorgesehen ist. Während die eine Kolben/Zylindereinheit das Werkzeuggehäuseteil, das darin befindliche Schraubenwerkzeug und die darauf aufgenommene Blindnietmutter so in Richtung des Werkstücks vorschiebt, daß die Blindnietmutter in das Loch eingesetzt wird, wird die andere Kolben/Zylindereinheit tätig, um diese gesamte Anordnung wieder anzuheben, wenn beispielsweise das Loch in dem Werkstück verfehlt worden ist.

Die Getriebeeinrichtung, mit der die Drehung der Antriebswelle des Elektromotors auf das Werkzeuggehäuseteil übertragen wird, enthält bevorzugt ein erstes Riemenrad, das drehfest auf der Antriebswelle sitzt, ein mit dem Werkzeuggehäuseteil drehfest verbundenes zweites Riemenrad, das auch dadurch gebildet sein kann, daß ein Abschnitt des Umfangs des Werkzeuggehäuseteils einstückig mit Zähnen versehen sein kann, und einen Zahnriemen, der die Drehkraft von dem ersten Riemenrad auf das zweite Riemenrad überträgt. Dabei ist mit großem Vorteil vorgesehen, daß das erste Riemenrad auf der Antriebswelle axial verschieblich gelagert ist, so daß das ganze Getriebe zusammen mit dem Werkzeuggehäuseteil hin- und herbeweglich ist.

Die Verriegelungseinrichtung, mit der das Werkzeuggehäuseteil mit der Werkzeugwelle zur gemeinsamen Drehung verriegelbar ist, enthält bevorzugt eine das Werkzeuggehäuseteil umgebende Verriegelungshülse, die durch eine Betätigungseinrichtung zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung axial entlang des Werkzeuggehäuseteils hin- und herbeweglich ist, sowie mehrere Kugeln, die jeweils mit einem Kugelabschnitt in Ausschnitten in der Wand des Werkzeuggehäuseteils sitzen und mit dem übrigen Kugelabschnitt entweder radial innen in Taschen der Werkzeugwelle eingreifen oder aber radial nach außen ragen. Wenn die Kugeln teilweise in den Fenstern der Wand des Werkzeuggehäuseteils und zum übrigen Teil in den Taschen der Werkzeugwelle sitzen und in dieser Position durch die die Fenster radial außen überdeckende Verriegelungshülse gehalten sind, dreht sich die Werkzeugwelle und damit das Schraubenwerkzeug gemeinsam mit dem Werkzeuggehäuseteil. Wenn die Verriegelungshülse von der Betätigungseinrichtung, vorzugsweise dem Kolben einer pneumatischen Kolben/Zylindereinrichtung so zurückgezogen wird, daß der vordere Endabschnitt der Verriegelungshülse, der einen radialen Zwischenraum zwischen der Außenwand des Werkzeuggehäuseteils freiläßt, an den Fenstern angeordnet ist, werden die Kugeln bevorzugt durch seitliche Schrägen der Taschen der Werkzeugwelle radial nach außen und außer Eingriff mit der Werkzeugwelle gedrückt, so daß das Werkzeuggehäuseteil gegenüber der Werkzeugwelle frei drehbar ist.

Außerdem ist eine Verdrehsicherungseinrichtung für die Werkzeugwelle vorgesehen, die bevorzugt axial hinter der Werkzeugwelle sitzt und auf einen Mehrkant, beispielsweise Vierkant der Werkzeugwelle so einwirken kann, daß die Werkzeugwelle blockiert ist.

In diesem Zustand wird die zwischen dem Werkzeuggehäuseteil und der Werkzeugwelle wirkende Spindeleinrichtung wirksam, die eine relative Axialbewegung zwischen dem Werkzeuggehäuseteil und der Werkzeugwelle hervorruft. Diese Spindeleinrichtung besteht bevorzugt aus einer Kugelrollmutter, die fest mit dem Werkzeuggehäuseteil verbunden ist, und einer Kugelrollspindel, die fester Bestandteil der Werkzeugwelle ist. Zwischen der Kugelrollmutter und der Kugelrollspindel sind mehrere Kugeln angeordnet.

Außerdem ist vorgesehen, daß am Kopfende des Werkzeuggehäuseteils eine frei drehbare Stützhülse bzw. ein frei drehbarer Stützring gelagert ist, aus dem das Werkzeug herausragt.

Das erfindungsgemäße Setzgerät arbeitet folgendermaßen: Zunächst wird eine Blindnietmutter auf das Schraubwerkzeug aufgeschraubt, indem der Elektromotor das Werkzeuggehäuseteil und das damit drehfest gekoppelte Schraubwerkzeug dreht. Dieses „Aufschrauben" der Blindnietmutter endet dann, wenn der Flansch der Blindnietmutter die frei drehbare Stützhülse am Kopfende des Werkzeuggehäuseteils erreicht, wobei die freie Drehbarkeit der Stützhülse verhindert, daß die Blindnietmutter mit großer Kraft an die Stützhülse angepreßt wird.

Es folgt der Hub der Werkzeuggehäuseteils, bei dem die Blindnietmutter in das Loch des Werkstücks eingeführt wird, bis ihr Flansch fest an dem Werkstück anliegt.

Anschließend wird die drehfeste Kopplung zwischen dem Werkzeuggehäuseteil und der Werkzeugwelle freigegeben, indem die Verriegelungshülse pneumatisch zurückgezogen wird, so daß die Kugeln aus den Taschen der Werkzeugwelle austreten können. Die Verdrehsicherungseinrichtung wird wirksam, indem ihr Zylinder ausgefahren wird, und den Vierkant der Werkzeugwelle übergreift, so daß die Welle nicht mehr drehbar ist. Wenn der Elektromotor nun die Kugelrollmutter des Werkzeuggehäuseteils dreht, wird die Werkzeugwelle mit dem Schraubenwerkzeug axial von dem Werkstück zurückbewegt, wodurch sich an der Sollverformungsstelle der Blindnietmutter die gewünschte Wulst bildet und die Blindnietmutter zugfest und verdrehfest an dem Werkstück befestigt wird.

Dabei kann das aufgebrachte Drehmoment erfaßt und daraus die Ziehkraft errechnet werden, mit der die Blindnietmutter in dem Loch verankert wurde. Über den Winkel, um den die Kugelrollmutter gedreht wurde, kann der Ziehweg bestimmt werden.

Es muß nun noch überprüft werden, ob die Blindnietmutter drehfest in dem Werkstück sitzt. Dies erfolgt über eine Drehmomentprüfung, bei der wiederum das Werkzeuggehäuseteil mit der Werkzeugwelle drehfest verriegelt wird, so daß sich diese beiden Teile gemeinsam drehen. Bei diesem Test wird ein bestimmtes Drehmoment ausgeübt, beispielsweise 15 Nm, und wenn sich dabei die Blindnietmutter nicht dreht, ist sie korrekt an dem Werkstück befestigt. Bei dieser Drehmomentüberprüfung ist die Verdrehsicherungseinrichtung der Werkzeugwelle natürlich freigegeben, und es erfolgt keine relative axiale Bewegung zwischen dem Werkzeuggehäuseteil und dem Schraubenwerkzeug.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Setzgerätes sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen auf weitgehend schematische Weise:
1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Setzgerätes;
2 eine Seitenansicht des Kopfendes des Gerätes in einem Zustand, in dem eine Blindnietmutter befestigt ist;
3A und 3B die Verriegelungseinrichtung des Setzgerätes im freien und verriegelten Zustand in einem Längsschnitt.
Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen. In einem ersten Gehäuseteil 1 ist eine Antriebswelle 2 eines in der Figur nicht dargestellten Elektromotors drehbar gelagert. Der Elektromotor ist an dem in der Figur linken Ende der Antriebswelle 2 angeordnet und an dem Gehäuseteil 1 befestigt.
Die Antriebswelle 2 hat einen Abschnitt 3, der beispielsweise die Querschnittsform eines Vielecks hat. Auf diesem Abschnitt 3 sitzt ein erstes Riemenrad 4, dessen Bohrung eine mit der Außenkontur des Abschnitts 3 übereinstimmende Innenkontur hat, so daß das Riemenrad 4 drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden, aber auf ihrem Abschnitt 3 längsverschieblich sitzt.
Seitlich neben dem ersten Gehäuseteil 1 sitzt ein weiteres Gehäuseteil 5, das mit der Kolbenstange 6 eines in einem Zylinder 7 sitzenden pneumatischen Kolbens 8 zusammen mit dem ersten Riemenrad 4 in Längsrichtung der Antriebswelle 2 hin- und herbewegbar ist.
In dem zweiten Gehäuseteil 5 ist ein Werkzeuggehäuseteil 9 drehbar gelagert, mit dem ein zweites Riemenrad drehfest verbunden ist. Ein Zahnriemen 10 überträgt die Drehbewegung der Antriebswelle 2 von dem Riemenrad 4 auf das Riemenrad des Werkzeuggehäuseteils 9.
Innerhalb des Werkzeuggehäuseteils 9 sitzt konzentrisch eine Werkzeugwelle 11, die an ihrem in der Figur rechten Ende mit einem Schraubenwerkzeug 12 drehfest verbunden ist. Das Werkzeuggehäuseteil 9 und die Werkzeugwelle 11 sind durch Kugeln 13 drehfest miteinander koppelbar, wenn diese Kugeln 13 mit jeweils einem Kugelabschnitt in seitliche Taschen 14 der Werkzeugwelle 11 eingreifen, wie dies in den 1 und 3B dargestellt ist.
Die Kugeln 13 sitzen sowohl in dem zur gemeinsamen Drehung des Werkzeuggehäuseteils 9 mit der Werkzeugwelle 11 verriegelten Zustand als auch in dem in 3A darstellten entriegelten Zustand teilweise in Fenstern 15 in der Wand des Werkzeuggehäuseteils 9.
Der Bereich der Schlitze bzw. Fenster 15 wird von einer Verriegelungshülse 16 radial außen überdeckt, die an ihrem in der Figur rechten Endabschnitt infolge einer Abstufung 17 einen Abschnitt 18 mit einem größeren Innendurchmesser aufweist, so daß zwischen der Innenwand des Abschnitts 18 und der Außenwand des Werkzeuggehäuseteils 9 ein Zwischenraum verbleibt.
Die Verriegelungshülse 16 hat einen angeformten äußeren Ringkolben 19, der in einer pneumatischen Zylinderkammer 20 sitzt, so daß der Kolben 19 mit der Verriegelungshülse 16 auf dem Werkzeuggehäuseteil 9 axial bewegbar ist. Wenn dabei die Verriegelungshülse 16 aus der in 3A dargestellten, zurückgezogenen axialen Lage nach rechts vorgeschoben wird, werden die Kugeln 13 an den Schrägen 17 der Verriegelungshülse 16 radial nach innen in Eingriff mit den Taschen 14 gedrückt und durch die Innenfläche der nun vorgeschobenen Verriegelungshülse 16 in dieser in 3B dargestellten Lage gehalten, wodurch die Drehung des Werkzeuggehäuseteils 9 auf die Werkzeugwelle 11 übertragen wird.
Wenn die Verriegelungshülse 16 wieder in die in 3A dargestellte Position zurückgezogen wird, werden die Kugeln 13 durch schräge Seitenflächen der Taschen 14 in die Entriegelungsstellung herausgedrückt.
Das Werkzeuggehäuseteil 9 ist drehfest mit einer Kugelrollmutter 21 verbunden, in der konzentrisch eine einstückig mit der Werkzeugwelle 11 ausgebildete oder mit dieser drehfest verbundene Kugelrollspindel 22 sitzt. An ihrem in der 1 linken Ende ist die Werkzeugwelle 11 drehfest mit einem Vierkant 23 zu ihrer Verdrehsicherung verbunden, zu dessen Blockierung ein Zylinder 24 am linken Ende des Gehäuses 5 vorgesehen ist, in dem ein ein- bzw. ausfahrbarer Kolben 25 angeordnet ist, der gegen die Kraft einer Schraubenfeder 26 pneumatisch in Eingriff mit dem Vierkant 23 gebracht werden kann. In diesem Zustand ist die Drehung der Werkzeugwelle 11 blockiert, so daß bei sich drehender Kugelrollmutter über die Kugelrollspindel eine axiale Bewegung der Werkzeugwelle 9 mit dem Schraubenwerkzeug 12 gegenüber dem Werkzeuggehäuseteil 9 erfolgt.
An dem in der Figur rechten, vorderen Ende des Werkzeuggehäuseteils 9 ist über ein Axiallager 27 eine Stützhülse 28 gelagert, die ein Flansch 29 einer Blindnietmutter 30 berührt, wenn diese Blindnietmutter 30 in einem Zustand des Setzgerätes auf das Schraubenwerkzeug 12 aufgeschraubt wird, in dem sich das Werkzeuggehäuseteil 9 gemeinsam mit der Werkzeugwelle 11 und dem Schraubenwerkzeug 12 drehen.
Wenn anschließend die Verriegelungshülse 16 so (in der Darstellung der 1) nach links bewegt wird, daß die Kugeln 13 in den in 3A dargestellten Zustand gelangen, und der Kolben 25 ausgefahren wird und den Vierkant 23 nichtdrehbar hält, wird bei laufender Antriebswelle 2 die Werkzeugwelle 11 mit dem Schraubenwerkzeug 12 (in der Darstellung der 1) nach links gezogen, wodurch die Blindnietmutter 30 so am Rand des Lochs 31 des Werkstücks 32 gestaucht wird, daß sich eine Wulst 32 bildet. Das Werkstück 32 ist damit so zwischen dem Flansch 30 und der Wulst 32 eingeklemmt, daß die Blindnietmutter 30 drehfest in dem Loch 31 sitzt.

Claims

Setzgerät für Blindnietmuttern, gekennzeichnet durch einen Elektromotor mit einer Antriebswelle (2), die in einem ersten Gehäuseteil (1) angeordnet ist und über eine Getriebeeinrichtung (4,10) mit einem parallel zu der Antriebswelle (2) angeordneten Werkzeuggehäuseteil (9) verbunden ist, eine in dem Werkzeuggehäuseteil (9) angeordnete Werkzeugwelle (11), mit der ein Schraubenwerkzeug (12) drehfest verbunden ist, eine Verriegelungseinrichtung (13,16), mit der das Werkzeuggehäuseteil (9) und die Werkzeugwelle (11) drehfest miteinander koppelbar sind, eine Verdrehsicherungseinrichtung (23,25), mit der die Werkzeugwelle (11) gegen Drehung blockierbar ist und eine Spindeleinrichtung (21,22), die bei gegen Drehung blockierter Werkzeugwelle (11) eine relative Axialbewegung zwischen der Werkzeugwelle (11) und dem Werkzeuggehäuseteil (9) hervorruft.
Setzgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kolben/Zylindereinrichtung (7,8), mit der das Werkzeuggehäuseteil (9) axial gegenüber dem ersten Gehäuseteil (1) bewegbar ist.
Setzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeeinrichtung ein erstes Riemenrad (4) aufweist, das über einen Zahnriemen (10) mit einem mit dem Werkzeuggehäuseteil (9) verbundenen zweiten Riemenrand verbunden ist.
Setzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Riemenrad (4) auf einem Abschnitt (3) der Antriebswelle (2) axial verschieblich angeordnet ist.
Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung eine das Werkzeuggehäuseteil (9) umgebende Verriegelungshülse (16), die durch eine Betätigungseinrichtung zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung axial verschiebbar ist, und Kugeln (13) aufweist, die mit einem Kugelabschnitt in Fenstern (15) in der Wand des Werkzeuggehäuseteils (9) sitzen und mit dem übrigen Kugelabschnitt entweder radial innen in Taschen (14) der Werkzeugwelle (11) eingreifen oder radial nach außen ragen.
Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeleinrichtung eine Kugelrollmutter (21) und eine Kugelrollspindel (22) aufweist.
Setzgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrollmutter (21) fest mit dem Werkzeuggehäuseteil (9) verbunden ist, während die Werkzeugwelle (11) die Kugelrollspindel (22) aufweist.
Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherungseinrichtung eine Kolben-/Zylindereinrichtung (24,25) ist, mit der ein Mehrkant (23) der Werkzeugwelle gegen Drehung blockierbar ist.
Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine am Kopfende des Werkzeuggehäuseteils (9) frei drehbar gelagerte Stützhülse (28), aus der das Schraubenwerkzeug (12) herausragt.
Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehmomentprüfung mittels des einen Elektromotors durchführbar ist.