EP2650061A2 - Verfahren zum Betreiben eines Nietsetzgeräts - Google Patents

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EP2650061A2
EP2650061A2 EP20130163505 EP13163505A EP2650061A2 EP 2650061 A2 EP2650061 A2 EP 2650061A2 EP 20130163505 EP20130163505 EP 20130163505 EP 13163505 A EP13163505 A EP 13163505A EP 2650061 A2 EP2650061 A2 EP 2650061A2
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EP
European Patent Office
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motor
power
rivet setting
phase
power consumption
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20130163505
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Nolte
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honsel Umformtechnik GmbH
Original Assignee
Honsel Umformtechnik GmbH
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Publication date
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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
    • B21J15/04—Riveting hollow rivets mechanically
    • B21J15/043—Riveting hollow rivets mechanically by pulling a mandrel
    • 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
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/105—Portable riveters
    • 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
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/16—Drives for riveting machines; Transmission means therefor
    • B21J15/26—Drives for riveting machines; Transmission means therefor operated by rotary drive, e.g. by electric motor

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a Nietsetzêts.
  • a corresponding Nietsetz Meeting is disclosed.
  • This comprises a drive motor and a rivet setting device driven by the drive motor.
  • a rechargeable battery is provided for powering the drive motor.
  • the motor is controlled by a power MOSFET. About such a transistor, the motor current can be limited in a start-up phase of the motor. If a lower motor power is required in an application, then the power consumption of the motor can be reduced by means of a pulse width modulation via the motor control.
  • the core of the invention is in particular that using the pulse width modulation, the power consumption during the startup process continuously increases, in particular ramps increases.
  • the start-up phase essentially both the beginning of an acceleration process and the beginning of a braking process are designated.
  • the brush fire can be drastically reduced.
  • the DC motor is quickly brought to the desired level of performance even in the start-up phase.
  • the fundamental frequency for the pulse width modulation is preferably a frequency of more than 30 kHz used.
  • the fundamental frequency describes the reciprocal of the minimum switch-on or switch-off, which can be realized by the pulse width modulation. At such frequencies there is no additional heating of the engine, which could lead to power losses.
  • the DC motor behaves at such a fundamental frequency as if the control with a constantly applied, ie unpulsed voltage.
  • the beneficial effect in this continuous increase in power relates both to the start-up phase for building up the maximum acceleration power and the start-up phase to build up the maximum braking power.
  • the average supply voltage which rises steadily during the startup phase, can be increased by pulse width modulation.
  • this supply voltage is also reduced continuously.
  • the power reduction of the motor via the PowerMosFet transistors and there is a quasi-reducing braking resistor connected in parallel to the motor.
  • an active braking energy can be applied, for example, by reversing the polarity of the supply voltage, thereby generating an opposite current flow in the DC motor.
  • the construction of the middle reversed supply voltage then follows in turn ramped analogous to the start-up phase to build up the maximum acceleration power.
  • the start-up phase lasts less than 50ms. Due to the PWM fundamental frequency, in particular minimum switching times of less than 200 ns or preferably not more than 100 ns are to be aimed for.
  • the minimum switching time means the duration of the smallest possible switch-on or switch-off time.
  • Fig. 1 the Rivet setting device 1 according to the invention is shown in a sectional view.
  • the Nietsetz réelle 1 has an electric motor 2, a transmission 3, a crank mechanism 4 and a Nietsetz driving 5.
  • the electric motor 2, the transmission 3, the crank mechanism 4 and the Nietsetz driving 5 are arranged in a housing 6 of the Nietsetz advocatess 1.
  • the electric motor 2 is a DC motor which has a drive pinion 7 on the side facing the crank mechanism 4.
  • the electric motor 2 is fastened to the housing 6 via a screw connection 8.
  • the drive pinion 7 is rotatably mounted on a motor shaft 9 of the electric motor 2, which is led out of the electric motor 2 on the side facing the crank mechanism 4 side of the electric motor.
  • a flywheel 10 is rotatably mounted on the side facing away from the crank gear of the electric motor 2.
  • the transmission 3 comprises a transmission shaft 11 which is rotatably supported in the housing 6 in two bearing points 12 and 13.
  • the bearings 12 and 13 each have ball bearings.
  • a gear 14 is arranged, which meshes with the drive pinion 7 and a worm wheel 15.
  • the worm wheel 15 meshes with a gear 16 of the crank mechanism 4.
  • the crank mechanism 4 is formed by the gear 16, which is rotatably mounted on an axis 17, which in turn is mounted in the housing 6. How out Fig. 1 shows, the gear 16 has an eccentric 18, on which a crank rod 19 is rotatably mounted. Between eccentric 18 and an opening 20 in the connecting rod 19 is a ball bearing 21.
  • the connecting rod 19 has a pin 22 which is pivotally connected to the Nietsetz Anlagen 5.
  • the crank mechanism is in one of its dead centers.
  • the crank mechanism is in its front dead center; when the axis 17 between the eccentric 18 and pin 22 is arranged, the crank mechanism is in its rear dead center.
  • an opening 23 is provided into which a blind rivet 24 with a rivet pin 25 can be inserted in a known manner. Since the operation of such a Nietsetz Anlagen is well known, this is shown only schematically.
  • a setting process is carried out in which a linear movement of a pulling means 26 of the riveting device is carried out in the direction of the crank mechanism. This pull movement is commonly referred to as a set stroke.
  • the Nietsetz nerve is designed so that during the movement of the crank mechanism from its rear dead center to its front dead center a Leerhub is performed and only when the crank mechanism moves from its front dead center to its rear dead center, the setting stroke is performed.
  • the rivet setting apparatus 1 is provided with a battery case 27 detachably attached to the case 6, in which rechargeable batteries are disposed.
  • the battery housing 27 has a pin-shaped projection 28 which is received in a receptacle 29 of the housing, as shown in FIG Fig. 1 is shown.
  • a switch 30, which can be actuated by an actuating device 31.
  • This actuator 31 is an ordinary pusher which depresses the switch 30 by depression.
  • the housing 6 is formed in the region of the actuating device 31 and between the electric motor 2 and the battery housing 27 as a handle 32.
  • the Nietsetz réelle 1 can be held on the handle 32 by an operator, the fingers of the operator's hand can operate the actuator 31.
  • contact tongues 34 are in turn connected to switch 30 and the electric motor 2 via cables not shown together and with a circuit, also not shown in connection.
  • Fig. 1 the rivet setting device is shown when the crank mechanism is in its forward dead center, ie at the beginning of the set stroke.
  • a particularly large torque, or a particularly large tractive force can be applied, in particular at the beginning of the setting stroke. At the beginning of the setting stroke the occurring force is greatest. Due to the idle stroke on the way from the rear dead center to the front dead center, the flywheel can be brought to speed accordingly.
  • the electric motor is not acted upon by the rivet setting tool at the beginning of the start-up phase; However, the flywheel is directly at the beginning of the start-up phase as a load on the electric motor.
  • a power ramp in FIG. 3 is shown.
  • an acceleration ramp can be seen.
  • the braking ramp is shown, in which the supply power is continuously reduced from 100% to 0%. The actual braking takes place via the parallel connection of a braking resistor to the motor.
  • the motor control is carried out via a plurality of transistors, which are preferably combined in a four-quadrant circuit.
  • a circuit is known per se in FIG. 2 shown. This includes an H-bridge with four transistors 41. With this circuit, the supply voltage U B can be applied to the motor 2 variable in time and possibly also reversed. By applying a control current to the control line 42 of a transistor, the respective transistor is switched through.
  • the Steuerieitungen are connected to a control unit, not shown.
  • the conversion of the rotational movement of the motor toward the lateral movement of the riveting device can also be realized in particular by a spindle drive, in particular a ball screw.
  • a spindle drive When using a spindle drive, the motor is immediately loaded by the rivet setting device when starting the riveting operation.
  • the method described herein is equally suitable for a rivet setting device with such a transmission.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)
  • Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Nietsetzgerätes (1), umfassend einen Gleichstrommotor (2), der einen Kommutator mit einer Anzahl von Schleifkontakten aufweist, eine Nietsetzeinrichtung (5) zum Setzen von Nieten, welches durch den Gleichstrommotor (2) angetrieben wird, wobei die Leistungsaufnahme des Gleichstrommotors (2) mittels Pulsweitenmodulation gesteuert wird, wobei die Leistungsaufnahme zur Beschleunigung der Nietsetzeinrichtung (5) und/oder zur Abbremsung der Nietsetzeinrichtung (5) derart mittels der Pulsweitenmodulation angesteuert wird, dass die Leistungsaufnahme während einer Anlaufphase (A, B) zum Aufbau der maximalen Beschleunigungsleistung bzw. Bremsleistung kontinuierlich zunimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Nietsetzgeräts.
  • In der DE 198 18 755 A1 ist ein entsprechendes Nietsetzgerät offenbart. Dies umfasst einen Antriebsmotor und eine vom Antriebsmotor angetriebene Nietsetzeinrichtung. Eine wiederaufladbare Batterie ist zur Stromversorgung des Antriebsmotors vorgesehen. Mit der Nietsetzeinrichtung kann insbesondere auf einen Blindniet eine Betätigungskraft ausgeübt werden, wodurch der Nietsetzvorgang vollzogen wird. Dabei erfolgt die Motoransteuerung über einen Power-MOSFET. Über einen solchen Transistor kann der Motorstrom in einer Anlaufphase des Motors begrenzt werden. Wenn in einem Anwendungsfall eine geringere Motorleistung benötigt wird, so kann über die Motoransteuerung die Leistungsaufnahme des Motors mittels einer Pulsweitenmodulation reduziert werden.
  • Wenn bei solchen Nietsetzgeräten Gleichstrommotoren zum Einsatz kommen besteht die Gefahr, dass durch das Auftreten von Bürstenfeuer der Kollektor und die Kohlebürsten des Gleichstrommotors schnell verschleißen, wodurch die Funktion des Nietsetzgeräts beeinträchtigt wird. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn der Motor in der Anlaufphase direkt mit der vollen Versorgungsspannung und damit mit einer Leistungsaufnahme von 100% oder nahe 100% angesteuert wird. Wenn andererseits, wie in der DE 198 18755 A1 in der Anlaufphase der Motorstrom durch den Transistor begrenzt wird, hat dies zur Folge, dass eben genau in dieser Anlaufphase nicht die volle Leistung zum Beschleunigen des Gleichstrommotors und der daran angeschlossenen Teile, wie des Nietwerkzeugs oder gegebenenfalls eines Schwungrads, zur Verfügung steht. Die Bereitstellung einer großen Antriebsleistung direkt von Beginn an ist aber wichtig, da der gesamte Nietsetzprozess nur sehr kurz andauert und im Wesentlichen die volle Leistung recht rasch benötigt wird.
  • Es ist zwar möglich, größer dimensionierte Motoren zu verwenden, die für größere Ströme ausgelegt sind; andererseits könnten auch bürstenlose Motoren zum Einsatz kommen. Beide Alternativen sind allerdings mit hohen Kosten verbunden.
  • Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Verschleiß des Gleichstrommotors bedingt durch das Bürstenfeuer durch möglichst kostengünstige Maßnahmen zu reduzieren. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch ein Nietsetzgerät nach Anspruch 5. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Der Kern der Erfindung liegt insbesondere darin, dass mithilfe der Pulsweitenmodulation die Leistungsaufnahme während des Anlaufvorgangs kontinuierlich zunimmt, insbesondere rampenförmig zunimmt. Unter der Anlaufphase dabei wird im Wesentlichen sowohl der Beginn eines Beschleunigungsvorgangs als auch der Beginn eines Bremsvorgangs bezeichnet.
  • Es hat sich gezeigt, dass sich durch die kontinuierliche Steigerung der Leistungszufuhr auf den Elektromotor das Bürstenfeuer drastisch reduzieren lässt. Dabei bleibt zugleich aber sichergestellt, dass auch in der Anlaufphase der Gleichstrommotor zügig auf das gewünschte Leistungsniveau gebracht wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Leistungsaufnahme in der Anlaufphase rampenförmig ist und dabei vorzugsweise linear von 0% auf 100% der maximalen Beschleunigungsleistung bzw. Bremsleistung ansteigt. Als Grundfrequenz für die Pulsweitenmodulation kommt dabei vorzugsweise eine Frequenz von mehr als 30 kHz zur Anwendung. Die Grundfrequenz beschreibt den Kehrwert der minimalen Einschalt- bzw. Ausschaltzeiten, die durch die Pulsweitenmodulation realisierbar ist. Bei solchen Frequenzen erfolgt keine zusätzliche Erwärmung des Motors, welche zu Leistungsverlusten führen könnte. Ferner verhält sich der Gleichstrommotor bei einer derartigen Grundfrequenz so, als würde die Ansteuerung mit einer konstant anliegenden, also ungepulsten Spannung erfolgen.
  • Der vorteilhafte Effekt in dieser kontinuierlichen Steigerung der Leistung betrifft sowohl den Anlaufphase zum Aufbau der maximalen Beschleunigungsleistung als auch die Anlaufphase zum Aufbau der maximalen Bremsleistung. Zum Aufbau der Beschleunigungsleistung kann dabei die während der Anlaufphase stetig ansteigende mittlere Versorgungsspannung durch Pulsweitenmodulation erhöht werden. Während der Anlaufphase zum Aufbau der Bremsleistung kann vorgesehen sein, dass diese Versorgungsspannung ebenso kontinuierlich wieder abgebaut wird. Hierbei erfolgt der Leistungsabbau des Motors über die PowerMosFet Transistoren und es wird quasi ein sich reduzierender Bremswiderstand parallel zum Motor geschaltet. Alternativ kann auch eine aktive Bremsenergie aufgebracht werden, indem beispielsweise die Versorgungsspannung umgepolt wird, wodurch ein gegenläufiger Stromfluss im Gleichstrommotor generiert wird. Der Aufbau der mittleren umgepolten Versorgungsspannung folgt dann auch wiederum rampenförmig analog zur Anlaufphase zum Aufbau der maximalen Beschleunigungsleistung.
  • Es hat sich gezeigt, dass im Gegensatz zu einer stufenförmigen Anlaufphase, bei der die Beschleunigungsleistung bzw. Bremsleistung stufenförmig direkt von 0% auf 100% erhöht wurde, sich lediglich eine zu vernachlässigende Verlängerung der Beschleunigungs- bzw. Bremszeit ergibt, das Bürstenfeuer im Gleichstrommotor aber nahezu vollständig oder zumindest ausreichend eliminiert wurde.
  • Dabei ist es bevorzugt, dass die Anlaufphase weniger als 50ms andauert. Auf Grund der PWM Grundfrequenz sind insbesondere minimale Schaltzeiten von weniger als 200 ns bzw. bevorzugt nicht länger als 100 ns anzustreben. Unter der minimalen Schaltzeit ist die Dauer der kleinst möglichen Einschalt bzw. Ausschaltzeit zu verstehen.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert. Hierin zeigt:
    • Figur 1
    ein Nietsetzgerät Schnittdarstellung, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren gestartet wird;
    Figur 2
    die Darstellung eines Vierquadrantenstellers zur Ansteuerung des Gleichstrommotors des Nietsetzgeräts;
    Figur 3
    schematisch der Verlauf der Versorgungsspannung für den Gleichstrommotor sowie der daraus entstehenden Beschleunigungs- bzw. Bremsrampe.
  • In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Nietsetzgerät 1 in einer Schnittansicht dargestellt. Das Nietsetzgerät 1 weist einen Elektromotor 2, ein Getriebe 3, einen Kurbeltrieb 4 und eine Nietsetzeinrichtung 5 auf. Der Elektromotor 2, das Getriebe 3, der Kurbeltrieb 4 und die Nietsetzeinrichtung 5 sind in einem Gehäuse 6 des Nietsetzgerätes 1 angeordnet.
  • Der Elektromotor 2 ist ein Gleichstrommotor, der auf der dem Kurbeltrieb 4 zugewandten Seite ein Antriebsritzel 7 aufweist. Der Elektromotor 2 ist über eine Schraubverbindung 8 am Gehäuse 6 befestigt. Das Antriebsritzel 7 ist auf einer Motorwelle 9 des Elektromotors 2 drehfest befestigt, die auf der dem Kurbeltrieb 4 zugewandten Seite des Elektromotors aus dem Elektromotor 2 herausgeführt ist. Auf der Motorwelle 9 ist auf der dem Kurbeltrieb abgewandten Seite des Elektromotors 2 ein Schwungrad 10 drehfest montiert.
  • Das Getriebe 3 umfasst eine Getriebewelle 11, die in zwei Lagerstellen 12 und 13 drehbar im Gehäuse 6 gelagert ist. Die Lagerstellen 12 und 13 weisen jeweils Kugellager auf. Auf der Getriebewelle 11 ist drehfeste ein Zahnrad 14 angeordnet, welches mit dem Antriebsritzel 7 sowie einem Schneckenrad 15 kämmt. Das Schneckenrad 15 kämmt mit einem Zahnrad 16 des Kurbeltriebes 4. Der Kurbeltrieb 4 wird gebildet durch das Zahnrad 16, welches drehbar auf einer Achse 17 gelagert ist, die wiederum im Gehäuse 6 gelagert ist. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist das Zahnrad 16 einen Exzenter 18 auf, auf dem drehbar eine Kurbelstange 19 gelagert ist. Zwischen Exzenter 18 und einer Öffnung 20 in der Kurbelstange 19 befindet sich eine Kugellagerung 21. Die Kurbelstange 19 weist einen Zapfen 22 auf, der mit der Nietsetzeinrichtung 5 gelenkig verbunden ist. Wenn die Drehachsen der Achse 17, des Exzenter 18 und des Zapfens 22 in einer Linie angeordnet sind, befindet sich der Kurbeltrieb in einem seiner Totpunkte. Wenn der Exzenter 18 zwischen der Achse 17 und dem Zapfen 22 angeordnet ist, befindet sich der Kurbeltrieb in seinem vorderen Totpunkt; wenn die Achse 17 zwischen Exzenter 18 und Zapfen 22 angeordnet ist, befindet sich der Kurbeltrieb in seinem hinteren Totpunkt.
  • An dem vorderen Ende des Nietsetzgeräts 1 ist eine Öffnung 23 vorgesehen, in die ein Blindniet 24 mit einem Nietstift 25 in bekannter Weise einsteckbar ist. Da die Funktionsweise einer solchen Nietsetzeinrichtung allgemein bekannt ist, ist diese nur schematisch dargestellt. Prinzipiell wird ein Setzvorgang durchgeführt, in dem eine Linearbewegung eines Zugmittels 26 der Nietsetzeinrichtung in Richtung zum Kurbeltrieb durchgeführt wird. Diese Zugbewegung wird üblicherweise als Setzhub bezeichnet. Die Nietsetzeinrichtung ist dabei so gestaltet, dass bei der Bewegung des Kurbeltriebs von seinem hinteren Totpunkt zu seinem vorderen Totpunkt ein Leerhub durchgeführt wird und erst dann, wenn sich der Kurbeltrieb von seinem vorderen Totpunkt zu seinem hinteren Totpunkt bewegt, der Setzhub durchgeführt wird.
  • Darüber hinaus ist das Nietsetzgerät 1 mit einem abnehmbar am Gehäuse 6 angebrachten Batteriegehäuse 27 versehen, in dem wiederaufladbare Batterien angeordnet sind. Das Batteriegehäuse 27 weist einen zapfenförmigen Vorsprung 28 auf, der in einer Aufnahme 29 des Gehäuses aufgenommen ist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
  • Im Inneren des Gehäuses 6 befindet sich ein Schalter 30, der durch eine Betätigungseinrichtung 31 betätigbar ist. Bei dieser Betätigungseinrichtung 31 handelt es sich um einen gewöhnlichen Drücker, der durch Niederdrücken den Schalter 30 betätigt. Das Gehäuse 6 ist im Bereich der Betätigungseinrichtung 31 und zwischen Elektromotor 2 und Batteriegehäuse 27 als Griff 32 ausgebildet. Das Nietsetzgerät 1 kann am Griff 32 von einer Bedienperson gehalten werden, wobei die Finger der Hand der Bedienperson die Betätigungseinrichtung 31 betätigen können.
  • Aus dem Batteriegehäuse 27 ragende Kontakte 33 stehen mit Kontaktzungen 34 in Verbindung. Diese Kontaktzungen 34 stehen wiederum mit Schalter 30 und dem Elektromotor 2 über nicht dargestellte Kabel miteinander und mit einer ebenfalls nicht dargestellten Schaltung in Verbindung.
  • Nachfolgend wird die Wirkungs- und Funktionsweise der Erfindung näher erläutert: Eine Bedienperson wird zunächst das Batteriegehäuse 27 mit den darin angeordneten, aufgeladenen wiederaufladbaren Batterien in bekannter Weise am Nietsetzgerät 1 anbringen. Dazu wird das Batteriegehäuse 27 mit seinem Vorsprung 28 in die Aufnahme 29 des Nietsetzgerätes 1 eingesteckt, wobei die Kontakte 33 mit den Kontaktzungen 34 in Eingriff gelangen und eine Stromversorgung der Schaltung 45 möglich ist. Die Bedienperson nimmt dann das Nietsetzgerät 1 an Griff 32 in die Hand, wobei ein Finger der Hand die Betätigungseinrichtung 31 in bekannter Weise bedienen kann. Anschließend wird ein Blindniet 24 mit seinem Nietstift 25 in die Nietsetzeinrichtung 5 in bekannter Weise eingesetzt.
  • Wenn die Bedienperson die Betätigungseinrichtung 31 in das Gehäuse 6 hinein drückt, wird der Schalter 30 betätigt. Hierdurch wird die Stromversorgung zum Elektromotor 2 über die in Figur 2 noch zu erläuternde Schaltung hergestellt. Der mit Strom beaufschlagte Elektromotor 2 überträgt sein Drehmoment nun über das Zahnrad 14 auf die Getriebewelle 11 und dadurch gleichzeitig auch auf das Schneckenrad 15. Dieses kämmt in einem Zahnrad 16 und dreht den Exzenter 18. In der Ausgangsstellung des Nietsetzgerätes 1 befinden sich die Drehachsen der Achse 17, des Exzenters 18 und des Zapfens 22 in einer Linie, wobei sich der Kurbeltrieb in seinem hinteren Totpunkt befindet.
  • Durch Beaufschlagen des Elektromotors 2 mit Strom läuft dieser an, so dass sich der Kurbeltrieb von seinem hinteren Totpunkt zu seinem vorderen Totpunkt bewegt. Da die Nietsetzeinrichtung derart gestaltet ist, dass sie während dieser Anfangsbewegung des Kurbeltriebes einen Leerhub durchführt, läuft der Antriebsmotor an, ohne dass dieser bereits mit Zugkräften durch die Nietsetzeinrichtung beaufschlagt wird. Wenn der Kurbeltrieb seinen vorderen Totpunkt erreicht hat, beginnt der Antriebsmotor über den Kurbeltrieb 4 eine Zugkraft auf das Zugmittel 26 der Nietsetzeinrichtung 5 aufzubringen. Durch diese Zugkraft wird nun ein Nietsetzvorgang in bekannter Weise durchgeführt. Der Nietsetzvorgang ist beendet, wenn sich der Kurbeltrieb wieder in seinem hinteren Totpunkt, d. h. seiner Ausgangsstellung befindet.
  • In Fig. 1 ist die Nietsetzvorrichtung dargestellt, wenn sich der Kurbeltrieb in seinem vorderen Totpunkt befindet, d. h. bei Beginn des Setzhubs.
  • Durch das mit dem Antriebsmotor verbundene Schwungrad lässt sich insbesondere bei Beginn des Setzhubes ein besonders großes Drehmoment, bzw. eine besonders große Zugkraft aufbringen. Beim Beginn des Setzhubes ist die auftretende Kraft am größten. Aufgrund des Leerhubes auf dem Weg vom hinteren Totpunkt zum vorderen Totpunkt kann das Schwungrad entsprechend auf Drehzahl gebracht werden. Insofern wird zwar der Elektromotor zu Beginn der Anlaufphase nicht durch das Nietsetzwerkzeug beaufschlagt; Das Schwungrad liegt aber unmittelbar zu Beginn der Anlaufphase als Last an dem Elektromotor an.
  • Das bedeutet also, dass zwar zu Beginn der Arbeit des Antriebsmotors keine Zugkraft auf die Nietsetzeinrichtung übertragen wird; vielmehr wird die gesamte Antriebsleistung zu Beginn auf das Schwungrad übertragen. Um das Schwungrad aber möglichst schnell zu beschleunigen, sollte direkt zu Beginn der Arbeit des Antriebsmotors eine möglichst große Leistung von diesem bereitgestellt werden.
  • Um nun das Auftreten des Bürstenfeuers auszuschließen oder auf akzeptables Niveau zu reduzieren und zugleich den Antriebsmotor möglichst schnell auf die volle Antriebsleistung anzufahren wird während einer Anlaufphase von etwa 50ms eine Leistungsrampe vollzogen, die in Figur 3 dargestellt ist. Im linken Abschnitt A des nicht maßstabsgetreuen Diagramms ist eine Beschleunigungsrampe zu erkennen. Dabei wird mithilfe der Pulsweitenmodulation Spannung an den Antriebsmotor angelegt, wobei die Einschaltzeiten (U=Umax) während der Anlaufphase kontinuierlich erhöht werden und die Ausschaltzeiten (U=0) entsprechend kontinuierlich verringert werden. Im rechten Abschnitt B ist die Bremsrampe gezeigt, bei der die Versorgungsleistung kontinuierlich von 100% auf 0% reduziert wird. Das eigentliche Bremsen erfolgt über die Parallelschaltung eines Bremswiderstandes zum Motor.
  • Die Motoransteuerung erfolgt über mehrere Transistoren, die bevorzugt in einer Vierquadrantenschaltung zusammengefasst sind. Eine solche an sich bekannte Schaltung ist in Figur 2 dargestellt. Diese umfasst eine H-Brücke mit vier Transistoren 41. Mit dieser Schaltung kann die Versorgungsspannung UB zeitlich variabel an den Motor 2 angelegt werden und ggf. auch umgepolt werden. Durch Aufbringen eines Steuerstroms auf die Steuerleitung 42 eines Transistors wird der jeweilige Transistor durchleitend geschaltet. Die Steuerieitungen sind an eine nicht dargestellte Steuerungseinheit angeschlossen.
  • Der gleiche Effekt tritt auch bei Nietsetzgeräten mit anderen Arten von Getrieben auf. So kann alternativ zu dem dargestellten Getriebe die Umwandlung der rotatorischen Bewegung des Motors hin zur lateralen Bewegung der Nietsetzeinrichtung auch insbesondere durch einen Spindeltrieb, insbesondere eine Kugelumlaufspindel, realisiert werden. Bei Verwendung eines Spindeltriebs wird der Motor beim Starten des Nietsetzvorgangs sofort durch die Nietzsetzeinrichtung belastet. Insofern ist das hierin beschriebene Verfahren gleichermaßen für ein Nietsetzgerät mit einem solchen Getriebe geeignet.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Nietsetzgerätes (1), wobei das Nietsetzgerät (1) umfasst:
    einen Gleichstrommotor (2), der einen Kommutator mit einer Anzahl von Schleifkontakten aufweist, und
    eine Nietsetzeinrichtung (5) zum Setzen von Nieten, welche durch den Gleichstrommotor (2) angetrieben wird,
    wobei die Leistungsaufnahme des Gleichstrommotors (2) mittels Pulsweitenmodulation gesteuert wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Leistungsaufnahme zur Beschleunigung der Nietsetzeinrichtung (5) und/oder zur Abbremsung der Nietsetzeinrichtung (5) derart mittels der Pulsweitenmodulation angesteuert wird, dass die Leistungsaufnahme während einer Anlaufphase (A, B) zum Aufbau der maximalen Beschleunigungsleistung bzw. Bremsleistung kontinuierlich zunimmt.
  2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Leistungsaufnahme in der Anlaufphase rampenförmig ist und dabei insbesondere linear von 0% auf 100% der maximalen Beschleunigungsleistung bzw. Bremsleistung ansteigt.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass für die Pulsweitenmodulation eine Grundfrequenz von mehr als 20kHz insbesondere nicht weniger als 30kHz verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Anlaufphase weniger als 50ms andauert.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die minimale Schaltzeit weniger als 200ns beträgt, vorzugsweise nicht mehr als 100ns beträgt.
  6. Nietsetzgerät (1), umfassend
    eine Nietsetzeinrichtung (5),
    einen Gleichstrommotor (2), der einen Kommutator mit einer Anzahl von Schleifkontakten aufweist,
    wobei der Gleichstrommotor (2) Nietsetzeinrichtung (5) antreibt und/oder abbremst,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Nietsetzgerät (1) durch ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche angesteuert wird.
EP20130163505 2012-04-12 2013-04-12 Verfahren zum Betreiben eines Nietsetzgeräts Withdrawn EP2650061A2 (de)

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