DE294899C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum. elektrischen Nieten. Das Verfahren besteht darin, daß statt Gleichstroms oder gewöhnlicher Wechselströme Hochfrequenzströme verwendet werden; als sehr zweckmäßig hat sich z. B. eine Periodenzahl von etwa 500 erwiesen. Diese Ströme werden mit normaler Spannung von beispielsweise 220 Volt zum Arbeitsplatz geleitet, wozu man billige und handliche Kabel verwenden kann. Hier werden die Hochfrequenzströme in Ströme geringer Spannung und hoher Stromstärke umgewandelt, und zwar in einem Transformator, der als Arbeitsgerät ausgebildet ist.

Es ist bereits bekannt geworden, zum Schweißen von Metallteilen Hochfrequenzströme zu benutzen, um Transformatoren mit wenig oder gar keinem Eisen auszuführen, also leichte Geräte herstellen zu können. Nun sind aber die physikalischen Bedingungen und Erscheinungen bei Schweißung und Nietung grundverschieden. Während bei der Schweißung eine Erhitzung der Metalloberfläche bis nahe zur Schmelzglut erwünscht ist, wird bei der Nietung nur eine Erwärmung des Niets bis zu ausreichender Duktilität gefordert. An sich sind beim Schweißen Wechselströme niedriger Frequenz vorteilhaft, weil dabei die Berührungsstellen hohe Ubergangswiderstände bilden und daher zuerst auf die erforderliche hohe Temperatur kommen. Diese Erscheinung, die ja den Vorgang des Schweißens fördert, muß zunächst bei der Nietung ausgeschaltet und es muß erreicht werden, daß die Berührungswiderstände eine relativ unbedeutende Rolle spielen, während der Niet selbst eine besonders günstige Erwärmung erfahren muß. Alles dies wird erfindungsgemäß bei richtiger Ausbildung der Geräte durch Hochfrequenzströme erreicht. Zunächst erfährt der Widerstand des Niets im Vergleich mit den Übergangswiderständen der Kontaktstellen eine sehr erhebliche Steigerung, was sich äußerlich darin kundgibt, daß nicht wie bei Verwendung niedriger Periodenzahl ein Zusammenschmoren des Nietkopfes mit dem Kontaktstück oder ein Wegspritzen von geschmolzenen Metall von den Berührungsstellen eintritt. Dann wirkt der sogenannte Skineffekt in dem zylindrischen Niet selbst ungemein günstig für die Erhitzung. Bekanntlich wird bei Einschaltung eines massiven Leiters in einen Hochfrequenzkreis im wesentlichen nur die Außenhaut des Leiters vom Strom durchflossen, während die Stromdichte radial nach innen schnell abnimmt. Die Widerstandswärme wird also im Falle des Niets in dessen Außenhaut erzeugt und durch Wärmeleitung ins Innere abgegeben; das ergibt bei dem geringen möglichen Wärme verlust eine überaus wirtschaftliche Erwärmung des Niets. Es istmöglieh, den Niet mit verhältnismäßig geringer Stromstärke sehr schnell zu erhitzen, so daß er hinreichend plastisch wird und der Nietkopf mit verhältnismäßig geringem Druck gebildet werden kann. Es zeigt sich übrigens, daß die Vorteile des auftretenden Skineffekts um so mehr hervortreten, zu je größeren Nietquerschnitten man übergeht. Erfindungsgemäß werden außerdem die übrigen Teile des Sekundärstromkreises skineffektfrei hergestellt, so daß durch die Verwendung von Hochfrequenzströmen eine besonders wirtschaftliche Erhitzung eines bestimmten Teils des Stromkreises möglich wird. Demgegenüber spielt bei der elektrischen Schweißung, wo es sich um die Erhitzung der Körperoberflächen, nicht des Innern der Körper

handelt, der Skineffekt, soweit er überhaupt wesentlich in Erscheinung tritt, nur eine nachteilige Rolle.

Durch das Verfahren werden vollkommen gleichmäßige Nietungen erreicht, indem es bei vorgeschriebenem Höchstdruck der Preßvorrichtung nur dann möglich ist, eine Nietung auszuführen, wenn der Niet durch Erhitzen eine bestimmte Plastizität erreicht hat. Es hat

ίο also jeder Niet bei seiner Herstellung notwendig eine bestimmte Temperatur erreicht, wodurch ein gleichmäßiges und sicheres Anziehen verbürgt wird.

Das Gewicht des Transformators wird durch die Verwendung von Hochfrequenzströmen soweit herabgesetzt, daß eine bequeme Handhabung des Geräts möglich wird. Außer dem Eisengewicht und dem Gewicht der Primärspule vermindert sich auch das Gewicht der sekundären Wicklung des Transformators, weil die zur Erhitzung des Niets erforderlichen Stromstärken infolge des für Hochfrequenzströme erhöhten Wechselstromwiderstandes des Niets erheblich kleiner werden als bei Wechselströmen gewöhnlicher Periodenzahl. Es ist ein erheblich geringeres Übersetzungsverhältnis des Transformators hinreichend und damit das Gewicht der sekundären Wicklung entsprechend der geringen sekundären Stromstärke kleiner.

Dabei ist in der sekundären Wicklung das Anwachsen des Wechselstromwiderstandes durch Anordnung skineffektfreier Leiter, wie Rohre, Litzen usw., vermieden.

Um ein Überhitzen der Niete zu verhindern, kann ein Höchststromausschalter angebracht werden, der den primären Strom selbsttätig unterbricht, sobald die Stromstärke einen bestimmten Wert überschreitet. Dies tritt ein, sobald bei der Bildung des Nietkopfes Kontakt zwischen ihm und dem Werkstück hergestellt wird. Der Höchststromausschalter kann mit einer Einrichtung versehen sein, die ihn nach einiger Zeit wieder einschaltet, so daß eine Bedienung des Höchststromausschalters nicht nötig ist.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Der Eisenkern des Transformators, der an den Handgriffen α gehalten werden kann, besteht aus übereinandergeschichteten, isolierten, ringförmigen Blechen b, die durch dünnes Seidenband zusammengehalten und mit der Primärwicklung bewickelt sind. Bei c sind die Stromzuleitungen. Die sekundäre Spule besteht aus ineinandergesteckten isolierten Kupferrohren oder aus einem mit isolierten Zwischenlagen aus einem Stück Blech gewickelten Kupferrohr d, das auf der einen Seite in einzelne Lappen e aufgeschnitten ist, die fächerförmig auseinander gebogen sind. Auf der anderen Seite trägt dies Rohr einen Aufnehmer f für das Stahlstück g zum Bilden des Schließkopfes. Von den Lappen e führen skineffektfreie Litzenkabel η (ζ. Β. aus isolierten, verdrillten Drähten) zu einem Kontaktstück h in Form einer Platte, mit dem sich das Werkzeug unter Vermittlung einer isolierten Klemmvorrichtung i und Federn k auf Führungsbolzen m gegen das Werkstück stützt. Der Strom geht während der Nietung durch den isolierten Nietschaft, durch die Berührungsfläche des Setzkopfes mit dem Werkstück und durch das Werkstück zur Stromrückleitungsplatte h, gegen die sich der Transformator federnd abstützt, und dann durch die skineffektfreien Litzen η zum anderen Ende des Kupferrohres zurück. Der Weg durch das Werkstück ist dabei sehr kurz bei großem Querschnitt, der Verlust durch. Stromwärme daher unbedeutend.

Da die verhältnismäßig große Berührungsfläche der Platte h nur bei gut ebener Oberfläche des Werkstücks gleichmäßig genug anliegt, kann man sie auch aus einzelnen Teilen machen, von denen jeder für sich angepaßt wird. Ferner kann man den ungleichmäßigen Übergangswiderstand zwischen den zu nietenden Flächen dadurch vermindern oder ganz ausschalten, daß man den Strom nicht von dem obersten Blech abnimmt, sondern von einem unteren, wie auf der Zeichnung Fig. 2 dargestellt ist. Diese Anordnung eignet sich besonders zum Nieten von Überlappungen und einseitigen Laschen, bei denen das tiefer liegende Blech von oben zugänglich ist. Das Kontaktstück h sitzt dann seitlich vom Werkzeug und legt sich neben der Verstemmkänte auf die Oberseite des unteren Bleches, gegen dessen Unterseite sich der Setzkopf legt.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   r. Verfahren zum. elektrischen Nieten, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu erhitzenden Nieten durch Einschalten in den Sekundärkreis eines Hochfrequenztransformators ein Skineffekt und damit eine relative Widerstandserhöhung hervorgerufen wird, wobei der Sekundärstromkreis an den Stellen, wo Erwärmung verhütet werden soll, skineffektfrei ausgebildet ist, so daß diese besondere Wirkung des Hochfrequenz-Stroms auf die Nietung beschränkt bleibt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Wicklung des Transformators aus· einem Rohr besteht, das aus einem Blechstreifen mit isolierenden Zwischenlagen gewickelt oder aus mehreren ineinandergesteckten Rohren zusammengesetzt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.