EP1294505B1

EP1294505B1 - Nietgerät sowie verfahren zum vernieten

Info

Publication number: EP1294505B1
Application number: EP01967111A
Authority: EP
Inventors: Egbert Frenken
Original assignee: Gustav Klauke GmbH
Current assignee: Gustav Klauke GmbH
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: WO2002000368A3; ES2243546T3; ATE301516T1; DE10031073A1; US20020148089A1; EP1294505A2; WO2002000368A2; DE10031073B4; US6862793B2; DE50107058D1

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Nietgerät mit einem Niederhalter und einem Nietstempel, wobei der Niederhalter und der Nietstempel hydraulisch mittels eines Niederhalterkolbens und eines Stempelkolbens antreibbar sind.

Nietgeräte der in Rede stehenden Art sind bekannt und dienen zur Verbindung zweier in der Regel flächiger Elemente beispielsweise Bleche mittels eines Niets. Die zu verbindenden Element werden mittels eines Niederhalters fixiert, wonach eine Vernietung der Elemente mittels des Nietstempels erfolgt.

Im Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Technik wird eine technische Problematik der Erfindung darin gesehen, ein Nietgerät der in Rede stehenden Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden.

Diese Problematik ist beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass der Niederhalterkolben und der Stempelkolben durch denselben Hydraulikdruck beaufschlagt sind, wobei die wirksame Kolbenfläche des Niederhalterkolbens kleiner ausgebildet ist als die wirksame Kolbenfläche des Stempelkolbens. Zufolge dieser Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Nietgerät in vorteilhafter Weise mit nur einem Hydraulikkolben zur Verlagerung sowohl des Niederhalterkolbens als auch des Stempelkolbens betreibbar. So kann beispielsweise ein elektromotorisch betriebenes, hydraulisches Gerät zur Hydraulikbeaufschlagung der Niederhalter- und Stempelkolben eingesetzt werden. Ein derartiges Gerät ist beispielsweise DE-Pat. -Anm 198 25 160 bekannt. In vorteilhafter Weise können die, die Nietfunktion betreffenden Bauteile, wie beispielsweise der Niederhalterkolben und der Stempelkolben in einem Halterungskopf zum Ansetzen an ein, wie vorbeschrieben ausgestaltetes Gerät angeordnet sein, durch die unterschiedlich großen, wirksamen Kolbenflächen von Niederhalterkolben und Stempelkolben ist eine getrennte Verlagerung von Niederhalterkolben und Stempelkolben durch denselben Hydraulikdruck erreichbar. Durch Erhöhung des Druckes vor dem Kolben, d. h. bei Inbetriebnahme des Nietgerätes, wird zunächst der Niederhalterkolben - ggf. unter gleichzeitiger Mitnahme des Stempelkolbens - vorbewegt, bis der Niederhalter eine, die zu verbindenden Elemente einklemmende Position erreicht. Die hiernach weiter gegen die Kolben wirkende Druckbeaufschlagung bewirkt eine Vorverlagerung des stempelkolbens relativ zu dem Niederhalterkolben, zur Durchführung des Nietvorganges. In einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, dass der Niederhalterkolben innerhalb des als Kreisringkolben ausgebildeten Stempelkolbens angeordnet ist und der Niederhalterkolben mittels radialem Durchgriff durch den Stempelkolben mit dem Niederhalter gekoppelt ist. Zufolge dieser Ausgestaltung sind der Niederhalterkolben und der Stempelkolben konzentrisch zueinander angeordnet, wobei durch die gewählte Anordnung die wirksame Kolbenfläche des Niederhalterkolbens etwa dem Kreisringkolben-Innendurchmesser entsprechend kleiner ausgebildet ist als die wirksame Kolbenfläche des Stempelkolbens. Der Nietbereich, d. h. der von dem Nietstempel zu durchsetzende Bereich ist zentral angeordnet, wobei der Niederhalter konzentrisch diesen Bereich umgibt. Es ist somit bezüglich des Niederhalters ein Wechsel von innen liegendem Niederhalterkolben zu dem außen liegendem Niederhalter und ein Wechsel von dem außen liegendem Stempelkolben zu dem innen liegendem Nietstempel realisiert. Dies ist durch den angegebenen, radialen Durchgriff des Niederhalterkolbens durch den Stempelkolben nach außen zur Ankopplung an den Niederhalter geschaffen. So kann beispielsweise der Niederhalterkolben mit einem quer zur Bewegungsrichtung desselben sich erstreckenden Mitnahmestift versehen sein, welcher, beispielsweise Langlöcher des Stempelkolbens durchsetzendend, in entsprechende Bohrungen des Niederhalters beidseitig endseitig eingreift. Diese Kopplung erfolgt bevorzugt in einem nicht von einem Hydrauliköl oder einem ähnlichen Medium durchsetzten Bereich, so dass sich hier entsprechend keine Dichtprobleme einstellen. Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Niederhalterkolben und der Stempelkolben jeweils mittels einer Feder in ihre Ausgangsstellung vorgespannt sind, wobei die Feder des Stempelkolbens stärker eingestellt ist, als die Feder des Niederhalterkolbens. Bevorzugt erfolgt eine Rückverlagerung von Niederhalter und Nietstempel in umgekehrter Reihenfolge. Diese Rückverlagerung erfolgt beispielsweise bei einer Anordnung an einem elektromotorisch betriebenem, hydraulischem Gerät der erwähnten Art sobald ein Rücklaufventil in dem Gerät aufgrund des Überschreitens eines vorbestimmten Maximaldruckes öffnet und hiernach die Rückstellkräfte der Federn von Niederhalterkolben und Stempelkolben größer sind als der die entsprechenden Kolbenflächen beaufschlagende Hydraulikdruck. Diesbezüglich wird weiter vorgeschlagen, dass die Federn konzentrisch zueinander angeordnet sind. Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Stempelkolben einen zentralen Zylinder ausbildet, in welchen der Niederhalterkolben angeordnet ist, wobei weiter die Rückstellfeder des Niederhalterkolbens sich gegen eine im Eingangsbereich des Zylinder angeordnete, einen Durchlass belassende Druckscheibe abstützt. Bevorzugt liegt der Niederhalterkolben in der federunterstützten Ausgangsstellung anschlagbegrenzt in dem Stempelkolben ein, was die Mitnahme des Stempelkolbens im Zuge der Vorverlagerung des Niederhalterkolbens in Richtung auf die Einspannstellung der zu verbindenden Element unterstützt. Auch wird vorgeschlagen, dass der Niederhalter und der Nietstempel über einen Teilbereich ihrer Länge als konzentrisch zueinander angeordnete und axial gegeneinander verschiebbare Hülsenkörper ausgebildet sind. Wie erwähnt, wird der Eingangsbereich des Zylinders mit einer, einen Durchlass belassenden Druckscheibe versehen sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Zylinder, in welchem der Niederhalterkolben geführt ist, ein nach außen, mittels, bevorzugt druckabhängig schaltender Ventile abgesperrtes Hydraulikvolumen aufweist. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Maximaldruckes auf den Niederhalterkolben öffnet ein entsprechend ausgelegtes Ventil, durch welches das zuvor abgesperrte Hydraulikvolumen zur Relativverlagerung des, den Zylinder aufweisenden Stempelkolbens gegenüber dem Niederhalterkolben austreten lässt. Bevorzugt ist hierbei, dass in der Stellung, in welcher der Nietvorgang gänzlich abgeschlossen ist, das Hydraulikvolumen in dem Zylinder nahezu vollständig über das Ventil abgelassen ist. Bei einer hiernach erfolgenden Rückverlagerung des Systems aufgrund des absinkenden Hydraulikdruckes vor dem Kolben wird durch federunterstützte Relativverlagerung des Stempelkolbens gegenüber dem Niederbalterkolben über ein zweites Ventil das zuvor abgelassene Hydraulikvolumen wieder in den Zylinder vor dem Niederhalterkolben eingesogen. Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass mittels der Ventile eine bis zur Durchführung der Vernietung gleichmäßige Niederhalterkraft eingestellt ist. Die zu verpressenden Niete können sowohl einzeln als auch aus einem Magazin oder Nietgurt heraus zugeführt werden. Soweit das Nietgerät beispielsweise an einem Roboter zur Anwendung kommt, kann hinsichtlich der Nietzuführung auch auf bekannte Schlauch-Blaszuführungen zurückgegriffen werden. Als besonders vorteilhaft erweist sich hierbei, dass die Elemente im Verfügungsbereich in eine radial öffenbare Nietambossöffnung eingepresst werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich mehrere Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Nietgeräts in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2: eine perspektivische Teildarstellung des Nietgerätes, den Bereich eines Niethalterungskopfes betreffend;
Fig. 3: eine partiell geschnittene Ansicht des Nietgerätes;
Fig. 4: den partiell geschnittenen Niethalterungskopf mit strichpunktierter Linienart wiedergegebener Aufnahme des Nietgerätes;
Fig. 5: die partiell geschnittene Draufsicht zu Fig. 4, das Nietgerät in der unbelasteten Grundstellung betreffend;
Fig. 6: eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung, jedoch die vorverlagerte Stellung eines Niederhalters vor Festlegung zweier zu verbindender Elemente darstellend;
Fig. 7: eine Folgedarstellung der Fig. 6 im Zuge der Vorwärtsverlagerung eines Nietstempels;
Fig. 8: die Herausvergrößerung des Bereiches VIII-VIII in Fig. 7;
Fig. 9: eine Folgedarstellung der Fig. 7, bei Anlage des durch den Nietstempel mitgeschleppten Niets an den zu verbindenden Elementen;
Fig. 10: die Herausvergrößerung des Bereiches X-X in Fig. 9;
Fig. 11: eine weitere Folgedarstellung, den Nietvorgang bei vollständig vorverlagertem Nietstempel betreffend;
Fig. 12: die Herausvergrößerung des Bereichs XII-XII in Fig. 11;
Fig. 13: eine perspektivische Einzeldarstellung eines, den Niederhalter und den Nietstempel aufweisenden Elementes;
Fig. 14: eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung jedoch die Grundstellung eines erfindungsgemäßen Nietgerätes in einer zweiten Ausführungsform betreffend;
Fig. 15: die Herausvergrößerung des Bereiches XIV-XIV in Fig. 14;
Fig. 16: eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung, jedoch die Ausführungsform gemäß Fig. 14 betreffend;
Fig. 17: eine der Fig. 9 entsprechende Darstellung ebenfalls die zweite Ausführungsform betreffend;
Fig. 18: die Nietstellung gemäß Fig. 11 in der zweiten Ausführungsform;
Fig. 19: ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit von Niederhalterkraft und Nietstempelkraft in Abhängigkeit vom Verlagerungsweg des Niederhalters bzw. Nietstempels;
Fig. 20: die Ansicht gegen ein Nietgerät in einer dritten Ausführungsform, partiell geschnitten;
Fig. 21: eine weitere der Fig. 4 entsprechende Darstellung, jedoch die Ausführungsform gemäß Fig. 20 betreffend;
Fig. 22: eine Folgedarstellung der Fig. 21, die Nietstellung betreffend,
Fig. 23: eine der Fig. 20 entsprechende Darstellung, jedoch eine vierte Ausführungsform betreffend;
Fig. 24: eine der Fig. 21 entsprechende Darstellung, jedoch die Ausführungsform gemäß Fig. 23 betreffend;
Fig. 25: die Niet- bzw. Fügestellung in einer Darstellung gemäß Fig. 24;
Fig. 26: den vergrößerten Bereich XXVI-XXVI in Fig. 25.

Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu Fig. 1 ein Nietgerät 1, bestehend im Wesentlichen aus einem elektromotorisch angetriebenen, hydraulischen Arbeitsgerät 2 und einem, im Wesentlichen einen Niederhalter 3 und einen Nietstempel 4 aufweisenden Halterungskopf 5.

In dem Arbeitsgerät 2 ist ein Elektromotor angeordnet. Der Antrieb diese Elektromotors erfolgt über einen, in einem Handgriff 6 integrierten Akkumulator 7. Bei Betätigung eines fingerbetätigbaren Schalters wird aus einem Vorratsraum Öl in einen Druckraum gepumpt, wodurch ein nicht näher dargestellter Hydraulikzylinder entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder in Richtung seiner Arbeits-Endstellung bewegt wird.

Die Zurückbewegung des Hydraulikzylinders erfolgt über eine Rückstellfeder, sobald ein Rücklaufventil aufgrund des Überschreitens eines vorbestimmten Maximaldruckes öffnet.

Alternativ zu dem in Fig. 1 dargestellten Arbeitsgerät kann auch ein handbetätigbares Arbeitsgerät Anwendung finden, wobei zum Aufbau des benötigenden Druckes die Verlagerung des Hydraulikzylinders nicht elektromotorisch, sondern handbetätigt über einem Pumphebel aufgebaut wird.

Unabhängig von der Ausbildung des Arbeitsgerätes 2 weist dieses einen, den Hydraulikzylinder umschließenden Hals 8 auf, auf welchen der Halterungskopf 5 anordbar ist. Die Anordnung des Halterungskopfes 5 ist bevorzugt so gewählt, dass eine Verdrehung desselben auf dem Hals 8 gewährleistet ist.

Der Halterungskopf 5 ist im Wesentlichen C-förmig ausgebildet, wobei die C-Öffnung den Nietarbeitsbereich bildet. Ein C-Schenkel ist zur Anordnung des Halterungskopfes 5 an dem Hals 8 topfartig mit kreisrundem Querschnitt ausgeformt und bildet somit eine Aufnahme 9 aus, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Halses 8 angepasst ist.

Der der Aufnahme 9 gegenüberliegende C-Schenkel des Halterungskopfes 5 trägt einen, bevorzugt auswechselbaren, eine Matrize bildenden Nietamboss 10, dessen Körperachse in Verlängerung der Achse der Aufnahme 9 verläuft.

Weiter sind entlang der Aufnahmeachse X-X der Niederhalter 3 und der Nietstempel 4 in der Aufnahme 9 verschiebbar gehaltert, wozu die Aufnahme 9 eine axiale Durchbrechung 11 aufweist.

Der Niederhalter 3 und der Nietstempel 4 werden durch denselben, mittels des in dem Arbeitsgerät angetriebenen Hydraulikzylinders aufgebauten Drucks beaufschlagt, wozu der Niederhalter 3 einen Niederhalterkolben 12 und der Nietstempel 4 einen Stempelkolben 13 aufweist.

Der Stempelkolben 13 besitzt hierbei einen, dem Halsinnendurchmesser angepassten Außendurchmesser, wobei eine Kolbenringdichtung 14 den dichtenden Abschluss des vor dem Stempelkolben 13 gebildeten, durch den Hydraulikzylinder des Arbeitsgerätes 2 zu beaufschlagenden Druckraumes 15 in dem Hals 8 gewährleistet.

Auf der der Kolbenfläche 16 abgewandten Seite setzt sich der Stempelkolben 13 in einem durchmesserverringerten Kolbenabschnitt 17 fort, an welchem sich ein weiterer querschnittsverringerter Abschnitt 18, welcher die Aufnahme 9 im Bereich deren Durchbrechung 11 durchsetzt, anschließt.

In axialer Verlängerung des zweiten Abschnittes 18 ist an diesem der, in Richtung auf den Nietamboss 10 weisende Nietstempel 4 befestigt, beispielsweise schraubangebunden.

Der Nietstempel 4 und der Stempelkolben 13 sind mittels einer den ersten Abschnitt 17 und den zweiten Abschnitt 18 umfassenden Druckfeder 19 in die Ausgangsstellung gemäß den Fig. 4 und 5 vorgespannt, welche Feder 19 sich einerends rückseitig des Stempelkolbens 13 und anderends bodenseitig einer innenliegenden Ringstufe 20 nahe der Durchbrechung 11 der Aufnahme 9 abstützt.

Der Stempelkolben 13 bzw. dessen Abschnitte 17 und 18 sind als ein Hülsenkörper 21 ausgeformt, wodurch ein zentraler, mit einer Ringstufe 22 versehener Zylinder 23 gebildet ist. In diesem Zylinder 23 ist der Niederhalterkolben 12 in Axialrichtung verschiebbar gelagert, dies bei konzentrischer Anordnung von Niederhalterkolben 12 und Stempelkolben 13. Der mit einer Kolbenringdichtung 24 versehene Niederhalterkolben 12 liegt in einem, den Bereich des Stempelkolbens 13 und den Bereich des ersten Abschnitts des Stempelkolbens 13 durchsetzenden, querschnittsgrößerem Abschnitt 25 ein und stützt sich in der Ausgangsstellung gemäß den Fig. 4 und 5 an der zwischen diesem Zylinderabschnitt 25 und dem anschließenden, querschnittsverringerten Abschnitt 26 gebildeten Ringstufe 22 ab. In diesen querschnittsverringerten Zylinderabschnitt 26 im Bereich des zweiten Stempelkolbenabschnittes 18 ragt der Kolbenschaft 27 des Niederhalterkolbens 12 ein, wobei dessen Länge etwa der halben Axiallänge des Zylinderabschnittes 26 entspricht.

In der Ausgangsstellung gemäß den Fig. 4 und 5 ist der Niederhalterkolben 12 mittels einer Druckfeder 28 gegen die Ringstufe 22 vorgespannt, welche Druckfeder 28 sich einerends bodenseitig einer zentralen Niederhalterkolben-Bohrung 29 und anderends an einer, den im Bereich des Zylinderabschnittes 25 vor dem Niederhalterkolben 12 gebildeten Druckraum 30 abdeckenden, jedoch einen zentralen Durchlass 31 belassenden Druckscheibe 32 abstützt.

Der Niederhalter 3 ist als ein, den zweiten Abschnitt 18 des Stempelkolbens 13 umfassende Hülsenkörper 33 gebildet, mit einem Außendurchmesser, welcher dem Durchmesser der Durchbrechung 11 der Aufnahme 9 angepasst ist. Hierdurch ist eine sichere Axialführung des Hülsenkörpers 33 bzw. des Niederhalters 3 in der Aufnahme 9 und darüber hinaus eine sichere Axialführung des querschnittsangepassten zweiten Abschnittes 18 des Stempelkolbens 13 in dem Hülsenkörper 33 bzw. dem Niederhalter 3 gewährleistet.

Der Niederhalter 3 bzw. der diesen bildende Hülsenkörper 33 ist über einen quer, zur Gesamtachse x-x ausgerichteten Mitnahmebolzen 34 mit dem Niederhalterkolben 12 mitnahmeverbunden, welcher Mitnahmebolzen 34 den Kolbenschaft 27 des Niederhalterkolbens 12 durchsetzend mit seinen freien Enden in entsprechend ausgebildeten Mitnahmebohrungen des Hülsenkörpers 33 eingreift. Der Hülsenkörper 21 des Stempelkolbens 13 wird durch den Mitnahmebolzen 34 im Bereich zweier entsprechend angeordneter Langlochbohrungen 35 durchsetzt.

Zufolge dieser Ausgestaltung ist der zentral den Niederhalter 3 durchsetzende und somit innenliegende Nietstempel 4 mit einem außenliegenden Stempelkolben 13 und der außenliegende Niederhalter 3 mit einem innen liegenden Niederhalterstempel 12 gekoppelt. Hieraus ergibt sich, dass die wirksame Kolbenfläche 16 des Stempelkolbens 13 größer ausgebildet ist als die wirksame Kolbenfläche 36 des Niederhalterkolbens 12.

Des Weiteren ist die Feder 19 des Stempelkolbens 13 stärker eingestellt als die Feder 28 des Niederhalterkolbens 12, dies bei konzentrischer Anordnung der beiden Feder 19 und 28 zueinander.

Durch die gewählte Anordnung sind der Niederhalter 3 und der Nietstempel 4 bzw. deren Hülsenkörper 21 und 33 über ein Teilbereich ihrer Länge konzentrisch zueinander angeordnet und axial gegeneinander verschiebbar.

An dem Niederhalter 3 ist im Bereich seines freien, dem Nietamboss 10 zugewandten Ende eine Vorrichtung 37 befestigt, welche Vorrichtung 37 der Zufuhr von zu verarbeitenden Nieten 38 dient. Letztere sind in einem Nietgurt 39 aus einem Kunststoffmaterial gehaltert. Der Nietgurt 39 durchsetzt die Vorrichtung 37 quer zur Bewegungsrichtung r des Niederhalters 3 bzw. des Nietstempels 4 einen im Bereich eines, zwischen einer topfartigen, das freie Ende des Niederhalters 3 übergreifenden Aufnahme 40 und einem, dem Nietamboss 10 zugewandten Niederhalterkopfes 41 ausgebildeten Schlitz 42.

Die Vorrichtung 37 ist mittels einer Schraube 43, welche die Aufnahme 40 durchsetzt an den Niederhalter 3 bzw. an dem Hülsenkörper 33 festgelegt. Der Niederhalterkopf 41 ist mit einer zentralen Nietdurchführöffnung 44 versehen.

In der Ausgangsstellung gemäß den Fig. 4 und 5 ragt der Nietstempel 4 in den Bereich der Vorrichtungsaufnahme 40 ein, unter Belassung eines Abstandes zwischen der Nietstempelstirnfläche und dem in einer Bereitschaftsstellung liegenden, zu verarbeitenden Niet 38.

Zur Zuführung der Niete 38, d. h. zur Verlagerung eines zu verarbeitenden Niets 38 in die Axialposition zu dem Nietstempel 4 ist in der Vorrichtung 37 eine, um eine Achse 45 schwenkbare Vorschubklinke 46 vorgesehen, welche an ihrem freien Ende, dem Nietgurt 39 zugewandt eine Vorschubspitze 47 aufweist.

Die Vorschubklinke 46 ist an einem in der Vorrichtung 37 schiebeverlagerbaren Vorschubschlitten 48 drehbar befestigt, welcher Vorschubschlitten 48 mittels einer Druckfeder 49 in ihre Ausgangsstellung gemäß den Fig. 4 und 5 vorgespannt ist. Die Bewegungsrichtung des Vorschubschlittens 48 bzw. der Vorschubklinke 46 entgegen der Federkraft ist mit dem Pfeil t gekennzeichnet.

Der Vorschubschlitten 48 weist eine Steuerfläche 50 auf, welche etwa in der Winkelhalbierenden zwischen der Bewegungsrichtung r des Nietstempels 4 und der Bewegungsrichtung t des Vorschubschlittens 48 verläuft. Diese Steuerfläche 50 wirkt zusammen mit einen stiftartigen Ausrückelement 51 des Nietstempels 4 bzw. dessen Hülsenkörper 21, wozu das radial von dem Nietstempel 4 bzw. dem Hülsenkörper 21 abragende Ausrückelement 51 eine randoffene Schlitzöffnung 52 des Niederhalter-Hülsenkörpers 33 und einen entsprechend angeordneten Schlitz 53 der Vorrichtungsaufnahme 40 durchsetzt. Gleichfalls durchgreift der Vorschubschlitten 48 zumindest teilweise mit seiner Steuerfläche 50 die vorgenannten Schlitze 52, 53, womit die Steuerfläche 50 in der Bewegungsrichtung r des Ausrückelementes 51 liegt.

Darüber hinaus weist der Vorschubschlitten 48 eine Handhabe 54 zur Handausrückung desselben auf.

Die Funktionsweise des in den Fig. 1 bis 13 dargestellten Nietgeräts 1 der ersten Ausführungsform ist wie folgt:

Durch Schalterbetätigung an dem Arbeitsgerät 2 wird der Hydraulikzylinder in dem Arbeitsgerät 2 in Richtung auf seine Arbeits-Endstellung bewegt, was einen Druckanstieg in dem Druckraum 15 zufolge hat. Infolge dessen wird der die kleinere wirksame Kolbenfläche 36 aufweisende Niederhalterkolben 12 in Bewegungsrichtung r bewegt, dies unter Mitnahme des Stempelkolbens 13 über die Ringstufe 22. Entsprechend bewegen sich der Niederhalter 3 und der Nietstempel 4 sowie die an dem Niederhalter 3 angeordnete Nietzufuhr-Vorrichtung 37 gleichmäßig in Richtung auf den Nietamboss 10, bis in eine Position gemäß Fig. 6, in welcher der Niederhalter 3 bzw. der Niederhalterkopf 41 der Vorrichtung 37 unter Zwischenlage der zu verbindenden Elemente 55, beispielsweise Bleche, gegen den Nietamboss 10 anschlägt. Diese Vorverlagerung der Niederhalter-/Nietstempel-Einheit E, welche in der Fig. 13 in einer Einzeldarstellung gezeigt ist, erfolgt gegen die Kraft der, den Stempelkolben 13 beaufschlagenden Feder 19.

Der weiter ansteigende Druck in dem Druckraum 15 bewirkt aus der, die Elemente 55 festlegenden Stellung gemäß Fig. 6 eine Relativverlagerung des Stempelkolbens 13 zum Niederhalterkolben 12 (vgl. Fig. 7 und 8). Diese Relativverlagerung erfolgt entgegen der, den Niederhalterkolben 12 beaufschlagenden Kraft der Feder 28.

Im Zuge dieser weiteren Vorverlagerung des Nietstempels 4 drückt dieser den zu bearbeitenden Niet 38 aus dem Nietgurt 39 heraus und führt diesen durch die Nietdurchführöffnung 44 des Niederhalterkopfes 41 der Vorrichtung 37 in Richtung auf die zu verbindenden Elemente 55, wobei im Zuge dieser Vorwärtsverlagerung weiter das Ausrückelement 51 entlang der Steuerfläche 50 des Vorschubschlittens 48 läuft.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Zwischenstellung, in welcher der Niet 38 unmittelbar vor den zu verbindenden Elementen 55 liegt und der Vorschubschlitten 48 mittels des Ausrückelement 51 entgegen der Kraft der Feder 49 teilweise rückverlagert ist. Dies unter Mitschleppen der Vorschubklinke 46.

Eine weitere Vorverlagerung des Nietstempels 4 bewirkt das Durchstoßen der Elemente 55 mittels des zu verarbeitenden Niets 38, welcher hierbei rückwärtig durch den, eine Matrize bildenden Nietamboss 10 zur Bildung der Nietverbindung gekröpft wird. Gleichzeitig ist eine weitere Rückverlagerung des Vorschubschlittens 48 und somit der Vorschubklinke 46 erfolgt, bis in eine Position, in welcher die Vorschubspitze 47 der Vorschubwinkel 46 hinter einem, als nächstes zu verarbeitenden Niet 38 liegt.

Nach erfolgter Vernietung übersteigt der Druck in dem Druckraum 15 einen vorbestimmten Wert, was das Öffnen eines Rücklaufventils in dem Arbeitsgerät 2 zufolge hat. Hierdurch bedingt bewegt sich der Hydraulikzylinder des Arbeitsgerätes 2 zurück, was aufgrund der Federvorspannung eine gleichzeitige Rückverlagerung von Niederhalter 3 und Nietstempel 4 bzw. Niederhalterkolben 12 und Stempelkolben 13 zur Folge hat. Im Zuge dieser Rückverlagerung bewegt sich auch der Vorschubschlitten 48 aufgrund der fehlenden Abstützung durch das Ausrückelement 41 wieder in Richtung auf seine Ausgangsstellung zurück, dies unter Vorverlagerung des als nächstes zu verarbeitenden Niets 38 in dem Nietgurt 39 über die diesen weiterrückende Vorschubklinke 46 in die axiale Arbeitsposition gemäß Fig. 5. In dieser Position schlägt die Vorschubklinke 46 an dem Nietstempel 4 anschlagbegrenzt an. Da der Nietstempelquerschnitt dem des Nietkopfes stets angepasst ist, können durch dieselbe Vorschubvorrichtung 37 Nietgurte 39 mit unterschiedlich großen Nieten 38 verarbeitet werden.

Die Fig. 14 bis 18 zeigen eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietgeräts, bei welchem der Zylinder 23, in welchem der Niederhalterkolben 12 geführt ist, ein nach außen, d. h. in Richtung auf den Druckraum 15, mittels druckabhängig schaltenden Ventilen 56, 57 abgesperrtes Hydraulikvolumen 58 aufweist. Diese Ventile 56, 57 sind im Wesentlichen gebildet aus jeweils einer Ventilkugel 59, welche eine Durchtrittsöffnung 60 verschließen, dies unter Vorspannung der Kugeln 59 in die Verschluss-Stellung mittels rückseitig diese beaufschlagenden Druckfedern 61.

Ein Nietvorgang wird bei dieser Ausführungsform dadurch ausgelöst, dass durch den auf die wirksame Kolbenfläche 16 des Stempelkolbens 13 einwirkende Kraft die Nietstempel-/Niederhalter-Einheit E gleichmäßig, d. h. ohne Relativverlagerung von Niethalter 3 und Nietstempel 4 zueinander in Richtung auf den Nietamboss 10 vorverlagert wird, bis in eine Stellung, in welcher die zu verbindenden Elemente 55 zwischen dem Niederhalterkopf 41 der Vorrichtung 37 und dem Nietamboss 10 eingespannt sind. Die hiernach weiter ansteigende Druckbeaufschlagung der Stempelkolbenfläche 16 bewirkt über den sich nunmehr abstützenden Niederhalter 3 eine Drucksteigerung des zwischen den Ventilen 56, 57 und dem Niederhalterkolben 12 zunächst abgesperrten Hydraulikvolumens 58. Übersteigt dieser Druck ein voreingestelltes Maß, so öffnet das ein Überdruckventil bildende Auslassventil 57 durch Verlagerung dessen Kugel 59 entgegen der Kraft der Druckfeder 61, wonach die Hydraulikflüssigkeit in Richtung auf den Druckraum 15 austreten kann. Demzufolge ist eine Relativverlagerung des Stempelkolbens 13 gegenüber dem Niederhalterkolben 12 gewährleistet, zur Durchführung der Vernietung.

Im Zuge der Vorverlagerung des Nietstempels 4 bzw. im Zuge der Vernietung wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel über die Vorrichtung 37 mittels der Vorschubklinke 46 ein nächster Niet 38 in eine Bereitschaftsposition verbracht.

Im Zuge der Rücklaufbewegung, welche durch den Druckabfall im Druckraum 15 bewirkt wird, wird über die mittels der Feder 28 unterstützte Rückverlagerung des Niederhalterkolbens 12 im Bereich zwischen diesen und den Ventilen 56, 57 ein Unterdruck erzeugt, welcher ein Öffnen des ein Rückschlagventil bildenden Einlassventils 56 zum Wiedereintritt der Hydraulikflüssigkeit bewirkt.

In vorteilhafter Weise werden bei dieser Ausführungsform höhere Niederhalterkräfte erreicht. Wie aus dem Kraftdiagramm in Fig. 19 zu erkennen, wird im Zuge des Nietvorganges die Niederhalterkraft H in Abhängigkeit von der Nietstempelkraft N, jedoch in einem geringeren Ausmaß gesteigert, wobei weiter die Niederhalterkraft H ausgehend von einem, die Nietstempelkraft N zunächst übersteigenden Niveau gesteigert wird. Es ist zu erkennen, dass die Niederhalterkraft H über eine Strecke S1 bis zum Erreichen der Anlagestellung gemäß Fig. 16 stetig zunimmt, wobei die Niederhalterkraft N über den gleichen Weg nahe Null verbleibt. Auf der hiernach zurückzulegenden Strecke bis S2, in welcher der Nietstempel 4 mit dem mitgeschleppten Niet 38 auf die Elemente 55 aufsetzt, bleibt die Niederhalterkraft H im Wesentlichen gleich groß, auch hier bei einer Niederbalterkraft nahe Null. Erst bei durchdrücken eines Niets 38 durch die Elemente 55 (Strecke S2-S3) steigt die Nietstempelkraft N nahezu schlagartig an, dies bei gemäßigtem Anstieg der Niederhalterkraft H.

Die Fig. 20 bis 22 zeigen eine dritte Ausführungsform, bei welcher zwei Elemente 55 bereits mit einem durchgestreckten Niet 38 versehen mittels Vernietung miteinander befestigt werden. Hierzu weist der Nietamboss 10 eine entsprechende Form zur Aufnahme des Nietkopfes auf. Entsprechend besitzt auch der Nietstempel 4 eine stirnseitige Negativform, zur Umformung des freien Nietschaftendes. In vorteilhafter Weise kann hierzu ein Nietgerät 1 gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform genutzt werden, bei welchen die Vorrichtung zur Nietzufuhr entfernt wurde, wonach das freie Ende des Niederhalters 3 auch sogleich den Niederhalterkopf 41 bildet. Des Weiteren ist der Nietstempel 4, welcher in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen stirnseitig glattflächig ausgebildet ist gegen einen die Niethohlform aufweisenden Nietstempel 4 gewechselt.

Schließlich ist in den Fig. 23 bis 26 eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei welcher ohne Verwendung eines Niets nur durch Verformung mittels des Nietstempels 4 eine Verfügung der Elemente 55 durchgeführt wird. Gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel bildet hierbei auch das freie Ende des Niederhalters 3 den Niederhalterkopf 41 auf, wobei in der Ausgangsstellung gemäß den Fig. 23 und 24 die glattflächige Stirnfläche des Nietstempels 4 mit der Stirnfläche des Niederhalterkopfes 41 fluchtet.

Der Nietamboss 10 weist zwei gegensinnig zueinander bewegbare Fügeflügel 62 auf, welche unter Belassung eines dem Durchmesser des Nietstempels 4 entsprechenden Abstandes a den Nietamboss 10 teilweise übergreifen.

Die zwischen den Fügeflügeln 62 belassene Nietambossöffnung ist mit der Bezugsziffer 64 versehen.

Die Fügeflügel 62 sind um Achsen 63 quer zur Bewegungsrichtung r des Nietstempels 4 an dem Nietamboss 10 bewegbar gelagert, wobei die Achsen 63 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen, die Fügeflügel 62 in die Ausgangsstellung gemäß Fig. 24 beaufschlagenden Federring gebildet sind.

Nach Anlage des Niederhalters 3 an den Elementen 55 geht der Nietstempel nieder, wobei die Fügeflügel 62 mittels des, durch den Nietstempel 4 seitlich verdrängten Materials der miteinander zu verbindenden Elemente 55 unter Vergrößerung ihres gegenseitigen Abstandes a verlagert werden. Hierbei graben sich die Fügeflügel 62 im Zuge der Verlagerung teilweise entgegen der Bewegung des Nietstempels 4 in das Material der zu verbindenden Elemente 55 ein, wonach eine Verfügung, insbesondere Durchsetzfügung zwischen den Elementen 55 erreicht ist.

Claims

Nietgerät (1) mit einem Niederhalter (3) und einem Nietstempel (4), wobei der Niederhalter (3) und der Nietstempel (4) hydraulisch mittels eines Niederhalterkolbens (12) und eines Stempelkolbens (13) antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederthalterkolben (12) und der Stempelkolben (13) durch denselben Hydraulikdruck beaufschlagt sind, wobei die wirksame Kolbenfläche (36) des Niederhalterkolbens (12) kleiner ausgebildet ist als die wirksame Kolbenfläche (14) des Stempelkolbens (13).
Nietgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalterkolben (12) innerhalb des als Kreisringkolben ausgebildeten Stempelkolbens (13) angeordnet ist und der Niederhalterkolben (12) mittels radialem Durchgriff durch den Stempelkolben (13) mit dem Niederhalter (3) gekoppelt ist.
Nietgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalterkolben (12) und der Stempelkolben (13) jeweils mittels einer Feder (19, 28) in ihrer Ausgangsstellung vorgespannt sind, wobei die Feder (19) des Stempelkolbens (13) stärker eingestellt ist als die Feder (28) des Niederhalterkolbens (12).
Nietgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (19, 28) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Nietgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubklinke (46) an einem Vorschubschlitten (48) befestigt ist und dass der Vorschubschlitten (48) im wesentlichen rechtwinklig zu dem Nietstempel (4) bewegbar ist.
Nietgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschubschlitten (48) eine Steuerfläche (50) aufweist, gegen welche ein Ausrückelement (51) zum Ausrücken des Vorschubschlittens (48) angreift.
Nietgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerfläche (50) in der Winkelhalbierenden zwischen der Bewegungsrichtung (r) des Nietstempels (4) und der Bewegungsrichtung (t) des Vorschubschlittens (48) verläuft.
Nietgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (21), in welchem der Niederhalterkolben (12) geführt ist, ein nach außen, mittels Ventilen (56, 57) abgesperrtes Hydraulikvolumen (58) aufweist.
Nietgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Ventile (56,57) eine bis zur Durchführung der Vernietung gleichmäßige Niederhalterkraft (H) eingestellt ist.