APPARATUS FOR DAMPING THE RECOIL AND THE VIBRATION IN PERCUSSIVE RIVETING PROCESSES

Abstract: 1. Apparatus for damping the recoil and the vibration of the dolly in percussive riveting processes using a recoildamped dolly with a houeing with a emooth innerside, with head piece, centre piece, lower part, setscrews to secure the head piece and the lower part and with an inpactabsorbing part arranged inside the housing, characterized in thay the impact-absorbing part is screwed into the centre piece (2) as a hydraulic shock absorber (5), and the housing (4) consists of an aluminium body with a contraction tube, and that the interchangeable head piece (10) is screwed with an upper part (1), and the hydraulic shock absorber (5) with the upper part (1) and with the Gentre piece (2), and that a pin (6) and a plurality of screws (7) are arranged on the lower part (3) as protection against torsion.

Description: Die Verbesserung der Arbeitswelt stellt eine Aufgabe von hoher,volkswirtschaftlicher und medizinischer Bedeutung dar. Sofern Arbeitsplätze Schwingungen als periodische Impulse auf den menschlichen Körper übertragen,entwickeln sich daraus in vielen Fällen körperliche Dauerschäden. Derartige Schadensrisiken können besonders auch bei Nietarbeiten auftreten.Dies ist dann der Fall,wenn die Übertragung der Schlagenergie als Stosskraft mit pneumatischen Niethämmern erfolgt,und die Niete mit Gegenhaltern bis zu ihrer Befestigung gehalten werden müssen. Solche Arbeitsvorgänge treten in der Technik häufig auf,insbesondere im Fahrzeugbau,in der Flugzeugindustrie und in der Behälter-Herstellung. Beim Nieten nach dem Stand der Technik schlägt der mit Druckluft getriebene Kolben gegen den Nietkopf.Der Niet wird am anderen Ende der zu befestigenden Teile mit dem Gegenhalter bis zu seiner Befestigung gehalten. Bei dieser Arbeitsweise werden mit hohen Schlagfrequenzen starke periodische SchlBge in der Minute ausgeführt.Es wird dadurch der Gegenhalter hoher Vibration ausgesetzt.Diese unerwünschten Schwingungen der Stosskräfte übertragen sich auf den menschlichen Körper. Dies ist unmittelbar für die menschliche Hand der Fall,welche diesen Gegenhalter während des Arbeitsvorganges hält. Es ist eine Aufgabe des Verfahrens der Erfindung,diese Nachteile zu vermeiden. Dazu gehört auch die Beseitigung der Lärmbelästigung bzw.deren erhebliche Verminderung. Es ist Aufgabe der Erfindung,den Rückschlag und die Vibration derartiger Gegenhalter zu vermindern oder praktisch zu beseitigen. Diese Aufgabe der Erfindung ist im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definiert. Die Lösung dieser Aufgabe des Verfahrens der Erfindung erfolgt dadurch,dass die zur Verformungsarbeit bei der Vernietung überschüssige Stosskraft über den Niet auf den Kopf der Gegenhaltung geleitet wird. Dieser adsorbiert diese überschüssige Energie durch einen im Innern der Gegenhaltung und mit dem Kopf verbundene Stossdämpfung. Diese verbraucht die überschüssige Stosskraft und vermeidet dadurch die Übertragung auf die Masse der Gegenhaltung und auf deren Oberfläche. Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 definiert. Die Massnahmen der Unteransprüche stellen eine bevorzugte, alternative Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung dar. Das Verfahren der Erfindung löst die Aufgabe der Erfindung durch die Kombination einer nicht kompakten, leichteren Gegenhaltung mit einer hydraulischen rtossdämfulo.. Gegen diese Lösung der Aufgabe der Erfindung bestand bisher ein erhebliches Vorurteil der Technik.Es wurde in der Fachwelt für notwendig gehalten,dass die Geoenhaltung in Form des Geqenhalters möglichst schwer ist.Darin liegt auch der erhebliche,weitere Nachteil,dass für das manuelle Halten beträchtliche Muskelarbeit erforderlich ist,die in der Praxis zur Ermüdung bei dem Arbeitsvorgang und damit zwangsläufig zu längeren Arbeitspausen führen muss.Dies bedeutet eine verringerte Durchsatzkapazität bei der Arbeitsleistung in der Zeiteinheit. Auch diese Nachteile werden durch das Verfahren der Erfindung vermieden. Es war nämlich die Auffassung der Fachwelt, dass die überschüssigen Stosskräfte nur durch eine grosse Masse des Gegenhalters als Werkzeug aufgenommen werden können. Dieser technische Effekt der Aufnahme der Stosskraft durch hohe Trägheitskräfte ist an sich eine richtige Überlegung.Es würde theoretisch ein "unendlich grosser",d.h. praktisch ein überdimensionierter Gegenhalter wegen seiner Massenträgheit diese, die Verformungsenergie übersteigenden Stosskräfte,als mathematische Ableitung der Kraftimpulse aufnehmen.Derartige Gegenhalter mit so erheblichen Dimensionen und mit solchen Metallgewichten sind jedoch nicht zu handhaben. Die Technik musste sich deshalb bisher mit einem som,oron,lss behalten. Dieser Kompromiss besteht darin,dass der Gegenhalter ein solches Gewicht erhält, dass dieser gerade noch von -der menschlichen Hand gehalten werden kann,um den Arbeitsvorgang der Nietung periodisch ausführen zu können. Durch diesen Nachteil des überhöhten Gewichtes gegenüber dem zum Gegenhalten an sich ausreichenden Gewichtes,wurde in der Technik eine gewisse Verminderung der auf die Hand und damit auf den Körper übertragenen Schwingungen erreicht. Diese Verminderung der nach aussen auf die Oberfläche des Gegenhalters übertragenen Schwingungsenergie reicht bei einer gewerblichen Berufsarbeit jedoch nicht-aus,um körperliche Schaaensrisiken zu verhindern. Dieses Vorurteil der Technik,welches also theoretischen Überlegungen entspringt, wurde durch das Verfahren der Erfindung mit der Vorrichtung zu seiner Durchführung endlich überwunden. Der technische Effekt des Verfahrens der Erfindung zur rückschlagsfreien und vibrationsfreien Gegenhaltung gestattet dagegen gerade die Verminderung des Gewichtes bei der Gegenhaltung mittels des Gegenhalters der Erfindung,indem die überschüssige Stosskraft durch einen Stossdämpfer adsorbiert wird. Dieser technische Effekt des Verfahrens der Erfindung der Adsorption überschüs sinter Stosskraft durch deren Verbrauch als Kompressionsenergie in der Arbeitsvorrichtung wurde offenbar auch deshalb nicht als möglich angesehen,weil dazu die konstruktive Vereinigung des Gegenhalters als technische Vorrichtung mit der Teilvorrichtung der Stossdämpfung in Form eines hydraulischen Stossdämpfers notwendig ist. Es wurde von der Fachwelt nicht für möglich gehalten,in einem,in seinem Umfang begrenzten Gegenhalter als Arbeitswerkzeug eine Stossdämpfer anzuordnen,der mit dem Gegenhalter in dessen Innenraum fest verbunden ist.Es ist in der Technik so,dass an sich bekannte hydraulische Stossdämpfer frei im Raum angeordnet sind.Der erfinderische Gedanke,derartige hydraulische Stossdämpfer fest und umfassend in einem Gegenstand konstruktiv anzuordnen,um die Aufgabe der Erfindung zu lösen,stellte somit ein weiteres Vorurteil der Fachwelt dar'die deshalb der Lösung dieser Aufgabe auch nicht nähergetreten ist. Das Verfahren der Erfindung gestattet unter Ausnutzung des technischen Effektes der Erfindung, den Gegenhalter als Vorrichtung der Erfindung in verschiedener Weise konstruktiv auszuführen. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung in Form des Gegenhalters ist im Patentanspruch 9 definiert. Der technische Effekt zur Lösung der Aufgabe der Erfindung der Dämpfung des Rückschlages und der Vibration bei schlagenden Nietvorgängen durch einen Gegenhalter gemäss der Erfindung basiert auf der Kombination des Grundkörpers mit dem auswechselbaren Werkzeugkopf mit dem im Innern des Grundkörpers konstruktiv verbundenen hydraulischen Stossdämpfers. Die Unteransprüche betreffen die alternative,bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung gemäss der Erfindung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung.Nr.10 bis 14. Sofern dieser Lösungsweg der Aufgabe der Erfindung unter Verwendung dieses technischen Effektes konstruktiv abgeändert wird,fallen derartige Ausführungen ebenfalls unter den Schutzumfang. Die Vorrichtung gemäss der Erfindung ist figürlich dargestellt und wird durch die folgende Aufstellung der Einzelvorrichtungen als Einzelteile erläutert. Teile-Nummer Teile-Bezeichnung 1 Oberteil 2 Mittelstück 3 Unterteil 4 Gehäuse 5 Stossdämpfer 6 Stift 7 Madenschraube 8 Schrauben 9 Madenschraube 10 Kopfstück 11 Innenspeicher 12 Rückholfeder 13 Einstellring Figur 1 stellt den Längsschnitt durch den zusammengesetzten Gegenhalter gemäss der Erfindung dar. Figur 2 stellt die nicht verbundenen Einzelteile des Gegenhalters gemäss der Erfindung dar. Figur 3 stellt einen Typ des hydraulischen Stossdämpfers (5) dar und zeigt in der Längsaufsicht den Innenspeicher (ll),die Rückholfeder (12) und den Einstellring (13),mit dem die Bremswirkung eingestellt wird. Unter "Nietdöpper" wird das Werkzeug verstanden,dass den Niet während des Nietvorganges schlägt. Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung in Form des rückschlagsgedämpften Gegenhalters hat folgende Daten: Type ASM 3/8 x 1 (25,4 Hub) Energieaufnahme pro Hub maximal 35 Nm Energieaufnahmepro h 46.000 Nm Auforallgeschwindigkeit minimal o,3 m/sec Maximal 3,0m/sec Hubkraft der Federrückstellung mimimal 20 N maximal 40 N Dämpfbare Masse maximal 250 kg Kolbenrückstellung etwa 0,04 sec Hydrauliköl Viskosität 460 St/40 C Wenn beispielsweise 100 Al-Niete mit einem Durchmesser von 4,8 mm fortlaufend,periodisch genietet werden,ergibt sich eine kaum bemerkbare Erwärmung.Erst bei höherer Stundenleistung ist kurzfristig eine stärkere Erwärmung zu 0 erwarten,die bis etwa 90 C betragen kann. Allerdings ist in einem solchen Fall eine Unterbrechung oder der Einsatz eines anderen Gegenhalters vorzuziehen,um einen gewissen Abfall der Leistung in der Dämmwirkung zu vermeiden. Die Vorrichtung gemäss der Erfindung in Form des rückschlagsgedämpften Gegenhalters bei Nietvorgängen wird für den fortlaufenden,periodischen Einsatz bei der Nietung mit einem solchen Dämpfungsbereich des hydraulischen Stossdämpfers eingesetzt,dass die zu adsorbierende Stosskraft praktisch möglichst vollständig resorbiert wird. Es kann die Form,d.h.die Länge und die Dicke des Nietes eine Änderung der Stosskraft und der Frequenz erfordern. Dieser unterschiedliche Energiebedarf des Nietvorganges kann die Grösse des auswechselbaren Nietkopfes,die Grösse, d.h.die Masse des rückschlagsgedämpften Gegenhalters g emäss der Erfindung und die Energieaufnahme des hydraulischen Stossdämpfers beeinflussen. In der Praxis stehen deshalb Gegenhalter definierter Grössen mit eingestelltem Dämpfungsbereich zur Verfügung,die variabel jedem Nietvorgang angepasst werden können.Nachdem die Lehre des Verfahrens der Erfindung mit dem Gegenhalter zu seiner Durchführung erfunden ist,besteht in der Praxis die Möglichkeit in jedem Fall der Nietung den optimal richtigen rückschlagsgedämpften Gegenhalter gemäss der Erfindung einzusetzen. Durch den äusseren,isolierenden Handschutz der Vorrichtung gemäss der Erfindung wird die Ubertragung auf die Hand bei manueller Verwendung vermieden. Im Extremfall hat es sich als vorteilhaft erwiesen,den Gegenhalter der Erfindung at der Luft abzukühlen und gegebenenfalls in der Zwischenzeit ein weiteres Gerät zur Aufrechterhaltung der Kontinuität des Arbeitsablaufes einzusetzen. Unter der "Adsorption" der überschüssigen Stossenergie durch die Stossdämpfung wird erfindungsgemäss als Regel zum technischen Handeln die "Aufnahme" dieser Stosskraft und deren Transformation im Sinne einer Umwandlung der mechanischen Energie in Wärmeenergie verstanden. Der Begriff "Adsorption" wird also nicht im chemisch-physikalischen Sinn verstanden. In diesem Sinn wäre die Adsorption ein reversibler Prozess,der zur Desorption führen kann. Es wird unter dem gewählten und definierten Begriff auch nicht die "Absorption" verstanden, die zu einer chemischen Aufnahme eines Stoffes in der Phase eines anderen Stoffes führt,wobei die Möglichkeit besteht,diesen Vorgang im Sinne eines Gleichgewichtes umzukehren,oder aber diese Absorption stellt eine Stoffumsetzung dar, Im Sinne der Lehre der Erfindung wird unter der "Adsorption" die Aufnahme der Kompressionsenergie und deren Umwandlung in Enthalpie vortanon,d.h.in nicht umkehrbare Wärmeenergie. Beim Nietvorgang schlägt der Sietdöcer des Niethammers gegen den Nietkopf. Während des Nietvorganges wird der Niet an seinem unteren Ende durch den Gegenhalter gemäss der Erfindung gehalten. Bei der Nietung wird die beschäftigte Person beispielsweise 10 msec der Frequenz der Vibration von 25 kHz ausgesetzt,danach erfolgt eine kurze Unterbrechung von etwa 30 sec, und danach die periodische Wiederho.lung des Nietvorganges.Die Nietdauer beträgt etwa 16 sec. Nach der Vernietung wird ein neues Nietstück in das dafür vorbereitete Loch eingesteckt,und es erfolgt die nächste Nietung.Es werden beispielsweise 1590 Niete in 430 min vernietet. Die effektive Frequenz der Beschleunigung des Niethammers und des Gegenhalters gemäss der Erfindung kann im Bereich von etwa 1 bis 40 kHz liegen. Die Beschleunigung des Niethammers kann beispielsweise etwa 2000 m/sec2 und die des Gegenhalters gemäss der Erfindung kann bis zu 4000 m/sec2 betragen. Das Verfahren der Erfindung mit der Vorrichtung zu seiner Durchführung bietet den Vorteil gegenüber dem Stand der Technik,dass körperliche Schäden bei der Handhabung im Hand-Arm-Bereich praktisch vermieden werden. Dies liegt daran,dass der Gegenhalter nach dem Verfahren der Erfindung rückschlagsfrei und praktisch ohne Vibration arbeitet. Dieser bietet aber auch den arbeitsmedizinischen Vorteil,dass durch die bessere Führung des Gegenhalters bei der Nietung der Schall-und Lärmpegel wesentlich vermindert wird. Durch die bessere Führung des Gegenhalters gemäss der Erfindung wird aber auch der technische Nietvorgang sicherer und kann deshalb rascher durchgeführt werden,d.h.unter optimaler Zeitausnutzung; Eine gewisse Abweichung in der Richtung des Auf schlages wie von etwa 30 in Richtung der Achse des hydraulischen Stossdämpfers kann den Nietvorgang nicht nachteilig beeinflussen. Der rückschlagsgedämpfte Gegenhalter gemäss der Erfindung bietet insbesondere den Vorteil der variablen Anpassung an den technischen Vorgang.Diese Anpassung besteht in der Wahl der Dimension des Gegenhalters , in der Auswechselbarkeit des Kopfes des Gegenhalters und in der Wahl des hydraulischen Stossdämpfers sowie in der Einstellbarkeit der langsameren oder rascheren Dämpfung.

Claims: Patentansprüche l.Verfahren zur Dämpfung des Rückschlages und der Vibration der Gegenhaltung bei schlagenden Nietvorgängen, dadurch gekennzeichnet,dass der auf den zu schlagenden Niet periodisch mit hoher Schlagfrequenz wirkende Impuls (m.c.= p) als Stosskraft (p = dp/dt) die Verformungsarbeit (AF) bei der Nietung leistet, der Niet die überschüssige Stosskraft auf die Gegenhaltung leitet,und diese die Kompressionsenergie (AK) durch eine mit dem Kopf der Gegenhaltung verbundene, sich im Innern des Gegenhalters befind liche Stossdämpfung, asorbiert'und dadurch die Übertragung der überschüssigen Stoss kraft als Energie auf die Masse der Gegen haltung und auf deren Oberfläche praktisch vermieden wird. 2.Verfahren nach Anspruch l,dadurch gekennzeichnet,dass die Schlagfrequenz bei der Nietung etwa 1500 bis 4000 Schläge/min beträgt. 3.Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,dass bei schlagender Nietung die Gegenhaltung manuell oder durch eine Haltevorrichtung, insbesondere durch Roboter,erfolgt. 4.Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekenn zeichnet,dass die schlagende Nietung im Fahrzeugbau, im Flugzeugbau,im Behälterbau erfolgt. 5.Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekenn zeichnet,dass die Nietung mit einem solchen Dämpfungsbereich erfolgt,dass die zu adsorbierende Stosskraft prak tisch vollständig resorbiert wird. 6.Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekenn zeichnet,dass die Bremswirkung der hydraulischen Stossdämpfung auf eine langsame oder eine schnelle Wirkung eingestellt wird. 7.Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekenn zeichnet,dass die Rückstellung der Stossdämpfung in den Ausgangszustand mittels Federrückstellung oder Luft rückstellung oder in der Kombination erfolgt. 8.Verfahren nach eine: oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,dadurch gekenn zeichnet,dass die Stossdämpfung der zu dämpfenden Masse (kg) angepasst wird. 9.Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8 in Form des rückschlags gedämPften Geqenhalters bei Niet vorgängen,dadurch gekennzeichnet, dass diese aus dem Gehäuse (4) als Aluminium (Al)-Körper mit Schrumpf schlauch und glatter Innenseite'sowie aus dem darin einschiebbaren Mittel stück (2) mit Innengewinde,aus dem Oberteil (1) mit Innengewinde,aus dem aufschraubbaren Kopfstück (10) mit glatter Oberfläche besteht,und der laydraulische Stossdämpfer (5) in das Mittelstück (2) eingeschraubt und auf das übertehende Gewinde des Stossdämpfers (5) das Oberteil (1) aufgeschraubt und in dieses das auswech- selbare Kopfstück (10) engeschraubt und gegebenenfalls seitlich mit der Madenschraube (',) arretiert ist,und die verschraubten Teile (10,1,2,5) in das Gehäuse (4) eingesetzt sind und mittels des Stiftes (6) der durch die Madenschraube (7) gesichert ist,mit dem glatten, eingesteckten Unterteil (3) verschraubtsind,und das Unterteil (3) mittels mehrerer Schrauben (8,a,b,c) gegen Verdrehen gesichert ist. 10.Vorrichtung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet,dass das Kopfstück (10) gegen solche mit anderen Formen mit grösserer Höhe oder Breite auswechsel bar ist. ll.Vorrichtung nach Anspruch 9'dadurch gekennzeichnet,dass das Kopfstück (10) asymmetrisch in einer Seitenrichtung ausgebildet ist. 12.Vorrichtung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet,dass das Kopfstück (10) in S-Form gekröpft ausgebildet ist. 13.Vorrichtung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet,dass die Oberfläche des Kopfstückes (10) rund,oder oval, oder eckig mit drei oder mehreren Eecken ausgebildet ist. 14.Vorrichtung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet,dass Das Gehäuse (4) als Metallkörper ausgebildet ist, insbesondere aus Stahl.

Inventors: ROSS, IRMTRAUT
Applicants: ROSS, IRMTRAUT
Application year: 1983
Main classification: B21J15
IPC codes: B21J15