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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Anbringen von Befestigungselementen mit einem Magazin als Aufnahme und Bevorratung für solche Befestigungselemente, und ein Verfahren zum Befüllen eines vorgenannten Werkzeugs zum Anbringen von Befestigungselementen an einer Struktur.
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Befestigungselemente, wie z. B. Federmuttern, werden zum Befestigen von Strukturen, Bauteilen oder Komponenten von Kraftfahrzeugen an einer Kraftfahrzeugkarosserie verwendet. Bisher wurden diese Befestigungselemente von Hand aufgenommen und auf ein Werkzeug gesteckt bzw. gleich von Hand montiert. Dies ist zeitraubend und umständlich.
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Eine automatisierte Befestigungseinrichtung zum Anbringen von Befestigungselementen ist in der
DE 196 43 656 A1 beschrieben, wobei die Einrichtung ein Magazin zur Aufnahme von gurtartig miteinander verbundenen Befestigungselementen aufweist. Letztere sind durch Stege miteinander verbunden und in einer vorgegebenen Anzahl im Magazin gespeichert. Das Magazin ist länglich ausgebildet und weist randseitig jeweils eine Führungsnut für die Befestigungselemente auf. Das Magazin erstreckt sich parallel zur Bewegungsrichtung der Einrichtung, in das das Magazin einsetzbar ist. Die Einrichtung weist zur Handhabung einen pistolenartigen Griff auf, an dem ein Kopf mit einer Transporteinrichtung zum Vorschub der Befestigungselemente beinhaltet.
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Für die Befüllung ist ein speziell vorgefertigtes Band notwendig, was zusätzliche Kosten verursacht. Zwar liegt sie gut in der Hand, jedoch ist ihr Aufbau kompliziert und damit fehleranfällig. Durch die Form der Befestigungseinrichtung, sowie der Lage des Gurtes oben auf der Einrichtung selbst ist sie raumgreifend. Die Handhabung ist an schwer zugänglichen Stellen schwierig, da die Einrichtung nicht ordnungsgemäß hingeführt und verwendet werden kann.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug zum Anbringen von Befestigungselementen dahingehend zu verbessern, dass es kompakt und zugleich einfach aufgebaut und günstig zu fertigen ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Ferner ergibt sich die Aufgabe, einen einfachen und Zeit sparenden Befüllvorgang von Werkzeugen zum Anbringen solcher Befestigungselemente zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Befüllen eines erfindungsgemäßen Werkzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Weiterbildungen des Werkzeugs und des Verfahrens sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zum Anbringen von Befestigungselementen mit einem Magazin, das als „Speicher” bzw. als Aufnahme und Bevorratungsraum für viele Befestigungselemente dient. Das Werkzeug weist eine innere Hülse und eine äußere Hülse auf, wobei das Magazin die innere Hülse und einen innerhalb der inneren Hülse geführten Schlitten umfasst. Ferner weist das Werkzeug einen Ausgabemechanismus und einen Befestigungskopf an einem freien Ende der inneren Hülse auf, wobei die Befestigungselemente axial (in Bezug auf die Hülsenachse) verschiebbar und federbelastet in der inneren Hülse vorliegen. Im Befestigungskopf ist ein Hohlraum für jeweils eines der Befestigungselemente vorgesehen, das als nächstes ausgegeben werden soll. Dieser Hohlraum erstreckt sich in eine Austrittsöffnung, die für die Befestigungselemente einen radialen Ausgabeweg bildet.
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Vorzugsweise können Federmuttern als Befestigungselemente eingefüllt werden; jedoch können auch andere Befestigungsmittel, wie Klammern o. ä. mit dem Werkzeug an einer Struktur, wie z. B. ein Bauteil, befestigt werden.
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Die innere Hülse ist in der äußeren Hülse mittels Führungsnuten, die in der inneren Hülse und äußeren Hülse vorliegen, und einem Führungsstift, der am Schlitten angeordnet ist und sich in die Führungsnuten erstreckt, führbar gelagert. Damit kann eine kontrollierte Führung des Schlittens erfolgen.
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Das Werkzeug kann vorteilhaft stabförmig ausgebildet sein und liegt dadurch besonders gut in der Hand eines Benutzers. In einer bevorzugten Ausführungsform können die Hülsen eine kreisförmige Querschnittsform aufweisen. Eine weitere Ausführungsform kann auch eine rechteckige oder ovale oder eine andere geeignete Querschnittform beinhalten.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist die innere Hülse eine axiale Ausnehmung zur Aufnahme der Befestigungselemente auf, wobei ein Umfangsabschnitt, der der axialen Ausnehmung gegenüberliegt, außenseitig abgeflacht ist und damit einen Rücken bildet. Der Rücken ist entlang der gesamten Abmessung der inneren Hülse ausgebildet. Über die axiale Ausnehmung ist die innere Hülse einfach und schnell zu befüllen. Die Befestigungselemente können einfach in die Ausnehmung eingelegt werden.
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Ferner sieht die Erfindung vor, dass die äußere Hülse eine axiale Ausnehmung aufweisen kann, deren Ränder den Rücken der inneren Hülse randseitig umgreifen, wobei die äußere Hülse die innere Hülse umfänglich umfasst, so dass die axiale Ausnehmung der inneren Hülse überdeckt sein kann. Die äußere Hülse wirkt hierbei als Verliersicherung, die Befestigungselemente können nicht aus der inneren Hülse herausfallen.
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Ferner sieht die Erfindung vor, dass eine Rändelschraube am Rücken der inneren Hülse angeordnet ist, deren Schraubenkopf die Ränder der äußeren Hülse teilweise überragt, so dass in einer Verschlussstellung die äußere Hülse mit der inneren Hülse kraftschlüssig verklemmt ist. Die beiden Hülsen können dadurch in jeder beliebigen Relativposition zueinander arretiert werden, was eine Befüllung und einen Gebrauch besonders einfach und sicher macht.
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Der Befestigungskopf kann in einer Ausführungsform seitlich eine Austrittsöffnung aufweisen, durch die eine Ausgabe für ein Befestigungselement gebildet ist. Ferner kann im Befestigungskopf ein Hohlraum vorgesehen sein, der zur Aufnahme eines einzigen Befestigungselements dient. Der Hohlraum erstreckt sich von der Austrittöffnung in einer hinteren Ausnehmung, in die der Ausgabemechanismus eingreifbar ist. Der Befestigungskopf ist vorzugsweise an der Stirnseite an der inneren Hülse durch Befestigungsmittel, insbesondere durch Schrauben befestigbar.
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Damit die äußere Hülse bei Gebrauch durch die Federspannung der inneren Feder nicht zum freien Ende losgelöst wird, kann vorgesehen sein, dass am freien Ende der inneren Hülse ein Bewegungs-Anschlag für die äußere Hülse angeordnet ist, wobei der Anschlag unterhalb des Befestigungskopfes radial absteht. Dieser Anschlag kann eine Schraube sein, deren Schraubenkopf radial nach außen absteht, jedoch sind auch Stifte o. ä. möglich.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Schlitten in der inneren Hülse mittels der Führungsnut führbar gelagert sein kann, wobei der Schlitten an seiner Unterseite von einer Feder beaufschlagt ist, womit ein unterstes der Befestigungselemente federbelastet ist. Hierbei kann die innere Hülse an einem dem freien Ende entfernten Ende einen Deckel aufweisen, an dessen Innenseite die Feder abgestützt ist. Die Feder kann bevorzugt als Schraubenfeder ausgebildet sein. Dabei sind andere Federarten ebenso verwendbar, je nach Anforderung an die aufzubringende Federkraft auf den Schlitten. Dies ist bspw. durch größere Federmuttern bedingt, die eine höhere Federbelastung benötigen, um im Magazin sicher gehalten zu werden, als kleinere Federmuttern, die auch ein geringes Gewicht haben.
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Zum schnellen Ausgeben der Befestigungselemente kann der Ausgabemechanismus einen Bügel aufweisen, der innenseitig mit einer Rückstellfeder beaufschlagt ist, wobei ein erster Schenkel ein abgewinkeltes Ende aufweist, das mittels eines Sicherungsblechs am Rücken der inneren Hülse befestigt ist und ein zweiter Schenkel in den Befestigungskopf am ersten Schenkel verschwenkbar gelagert sein kann. Bevorzugt kann der Bügel aus Kunststoff hergestellt sein; er ist dadurch gerade bei langem und dauerhaftem Gebrauch besonders angenehm zu benutzen.
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Das so aufgebaute Werkzeug zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise und einen besonders einfachen Aufbau aus. Für einen täglichen Gebrauch kann das Werkzeug vorzugsweise aus Metall, insbesondere Aluminium oder Messing hergestellt sein. Die dafür erforderlichen Teile können aus einem Stück gefräst sein, oder auch aus Blechen gebogen werden. Alternativ ist eine Ausführungsform aus hartem Kunststoff möglich, wobei das Werkzeug besonders leicht wird. Die Abmessungen des Werkzeugs bestimmen sich nach den Abmessungen der einzufüllenden Befestigungselemente, wobei eine Länge des Werkzeugs über eine vorgegebene Anzahl der Befestigungselemente bestimmbar ist.
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Das Werkzeug ist durch seine einfache Bauweise besonders robust im täglichen Gebrauch.
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Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Befüllen eines vorgenannten Werkzeugs zum Anbringen von Befestigungselementen an einer Struktur. Das Verfahren umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform die folgenden Schritte:
- – Lösen der Rändelschraube und Ziehen der äußeren Hülse bis zu einem Anschlag der Führungsnut;
- – Festziehen der Rändelschraube, wobei die die äußere Hülse an der inneren Hülse mittels des Schraubenkopfes kraftschlüssig gehalten wird, wodurch der Schlitten festgelegt ist;
- – Bestücken des Schlittens mit einer vorgegebenen Anzahl an Befestigungselementen durch Einlegen der Befestigungselemente über die Ausnehmung;
- – Lösen der Rändelschraube und Vorschieben der äußere Hülse bis zum Anschlag, wobei der Schlitten mittels der Feder mit Druck beaufschlagt ist; und
- – Festziehen der Rändelschraube zum Arretieren der äußeren Hülse an die innere Hülse.
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Das Befüllen kann bevorzugt manuell erfolgen, wobei alternativ eine automatische Befüllung mit Zuführung über einen Rüttler möglich ist, wobei die Befestigungselemente einzeln zugeführt werden. Das Werkzeug wird hierfür in einen Befüllautomat eingespannt und mit den Befestigungselementen befüllt. Sowohl die maschinelle als auch die manuelle Befüllung ist kostensparend, da keine vorgefertigten, teueren Magazine besorgt werden müssen, sondern eine schnelle Befüllung durch einfaches Nachschieben der Befestigungselemente ermöglicht wird.
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Zum Applizieren eines Befestigungselements wird das Werkzeug von einem Benutzer an eine Struktur bzw. Bauteil angesetzt. Der Bügel wird betätigt, wonach dessen schwenkbares Ende in die Aussparung des Befestigungskopfs eintaucht und ein Befestigungselement aus dem Hohlraum über die Austrittsöffnung im Magazin auf das Bauteil schiebt. Das nachfolgende Befestigungselement wird nach der Ausgabe des ersten Befestigungselements aufgrund der Federbeaufschlagung des Schlittens in den Hohlraum nachgeführt und damit selbsttätig in die vorderste Position des Werkzeugs gebracht.
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Die Anwendung des Werkzeugs ist folglich sehr einfach und komfortabel. Aufgrund seines geringen Bauraums ist das Werkzeug auch an schwer zugänglichen Stellen einsetzbar und die Montage erfolgt ohne zusätzliches Aufnehmen der Befestigungselemente. Dadurch kann die Montage schnell und effizient durchgeführt werden.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
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Dabei zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;
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2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs mit heraus geschobener innerer Hülse;
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3 eine perspektivische Ansicht eines Befestigungskopfes;
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4 eine rückwärtige Ansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs; und
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5 eine schematische Ansicht eines Magazins mit Ausgabemechanismus des erfindungsgemäßen Werkzeugs.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf ein Werkzeug 1 mit einem Magazin zum Anbringen von Befestigungselementen 100, in dem viele Befestigungselemente 100 gespeichert sind, so dass viele Befestigungsvorgänge nacheinander ausgeführt werden können.
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Die 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 1, das als hohlzylindrisches stabförmiges Magazin ausgebildet ist und aus einer inneren Hülse 10 und einer äußeren Hülse 20 aufgebaut ist. Der äußere Durchmesser der inneren Hülse 10 ist hierbei etwas kleiner als der innere Durchmesser der äußeren Hülse 20, wodurch die innere Hülse 10 in die äußere Hülse 20 einschiebbar ist.
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Die innere Hülse 10, ein Hohlzylinder, weist an einem Ende 10b einen Deckel 17 auf, der die innere Hülse zum Ende 10b hin abschließt. Am gegenüberliegenden freien Ende 10a ist an der inneren Hülse 10 ein Befestigungskopf 50 ausgebildet. Die innere Hülse 10 weist in einem Umfangsbereich eine axiale Ausnehmung 12 auf, die sich zu einer Aufnahme für die Befestigungselemente 100 erstreckt und im Wesentlichen eine rechteckige Querschnittsform aufweist.
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Die äußere Hülse 20, entsprechend ebenfalls ein Hohlzylinder, liegt an einem Anschlag 15 der inneren Hülse 10 stirnseitig an, wobei der Anschlag 15 unterhalb des Befestigungskopfes 50 in Form eines Schraubenkopfes radial nach außen absteht. Die äußere Hülse 20 weist dazu eine halbkreisförmige Ausnehmung 25 auf. Seitlich des Befestigungskopfes 50 schließt sich in axialer Richtung ein Ausgabemechanismus 40a an, der dazu ausgebildet ist, die Befestigungselemente 100 einzeln aus dem Magazin auszugeben.
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Die innere Hülse 10 ist in der äußeren Hülse 20 mittels von Führungsnuten 16, 21, die in der inneren Hülse 10 und äußeren Hülse 20 vorliegen, und einem Führungsstift 22, der an einem Schlitten 30 vorliegt und sich in die Führungsnuten 16, 21 erstreckt, führbar gelagert. Die Führungsnuten 16, 21 sind hierbei in den Hülsen 10, 20 als axiale Langlöcher ausgestaltet und liegen in einer befüllten Position des Werkzeugs 1 fluchtend übereinander. Ihre Abmessungen sind der Länge des Werkzeugs 1 angepasst.
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Das Magazin des Werkzeugs 1 ist im Wesentlichen durch die innere Hülse 10 und den darin geführten Schlitten 30 gebildet. Der Schlitten 30 ist über den Führungsstift 21 in den Führungsnuten 16, 21 der Hülsen 10, 20 in einer linearen Bewegung geführt, wobei der Schlitten 30 von einer Feder 31 druckbeaufschlagt ist. Die Feder 31 ist auf der einen Seite gegen eine Unterseite des Schlittens 30 abgestützt und findet ihr Gegenlager an der Innenseite des Deckels 17.
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Der Schlitten 30 liegt normal zur Bewegungsrichtung der Feder 31 in der inneren Hülse 10 und ist in dieser mittels der Führungsnuten 16, 21, die seitlich übereinanderliegend an der inneren Hülse 10 und der äußeren Hülse 20 ausgebildet sind, in seiner axial linearen Bewegung geführt.
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Die 3 zeigt einen am freien Ende 10a ausgebildeten Befestigungskopf 50, der seitlich eine Austrittsöffnung 51 aufweist, die eine Ausgabe für ein Befestigungselement 100 bildet. Ferner ist im Befestigungskopf 50 ein Hohlraum vorgesehen, der zur Aufnahme eines einzigen Befestigungselements 100 dient. Aus einer im Wesentlichen runden Scheibe gebildet, ist der Befestigungskopf 50 an der Stirnseite am freien Ende 10a an der inneren Hülse 20 befestigt, insbesondere durch Befestigungsmittel wie Schrauben 53. Eine Ausnehmung 54 dient zur Halterung des Werkzeugs bei einer automatischen Befüllung.
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In der 4 ist eine rückwärtige Ansicht des Werkzeugs 1 dargestellt. Die äußere Hülse 10 ist mit einer durchgängigen axialen Ausnehmung 23 versehen, die einen rückwärtigen Teil der inneren Hülse 10 frei lässt. Durch die äußere Hülse 20 ist die Ausnehmung 12 der inneren Hülse 10 abgedeckt und dient als Verliersicherung. Der rückwärtige Teil der inneren Hülse 10 ist außenseitig in einem Umfangsbereich abgeflacht ausgebildet und bildet einen Rücken 13, wobei Ränder 24 der Ausnehmung 23 den Rücken 13 randseitig umgreifen. Auf dem Rücken 23 ist eine Rändelschraube 14 angebracht, die mit ihrer Unterseite ihres Schraubenkopfes mit den Rändern 23 der äußeren Hülse bereichsweise überlappt und die äußere Hülse 20 damit kraftschlüssig verklemmbar ist. Damit sind in jeder beliebigen Relativstellung der Hülsen 10, 20 diese zueinander arretierbar.
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In 3 ist das Funktionsprinzip des Werkzeugs 1 veranschaulicht. Die Befestigungselemente 100 sind durch die Feder 31 und den Schlitten 30 druckbeaufschlagt, und mittels des Ausgabemechanismus 40a ausgebbar. Dieser beinhaltet einen Bügel 40, der einen radial vom Werkzeug 1 weisenden ersten Schenkel 42 und einen zweiten Schenkel 43 aufweist. Der erste Schenkel 42 hat ein abgewinkeltes Ende 42a, das am Rücken 13 mit einem Sicherungsblech 43 und einer Schraube 45 an der inneren Hülse 10 befestigt ist. An der der inneren Hülse 10 zugewandten Unterseite des Bügels 40 ist ferner ein Ende einer Rückstellfeder 41 eingelassen, deren anderes Ende am Rücken 13 der inneren Hülse 10 befestigt ist. Der zweite Schenkel 44 ist frei schwenkbar, greift in eine Ausnehmung im Befestigungskopf 50 in dessen Hohlraum 52 und fluchtet innerhalb des Befestigungskopfes 50, so dass der zweite Schenkel 44 eintauchen kann.
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Zum Bestücken des Werkzeugs 1 wird die Rändelschraube 14 leicht gelöst, und die äußere Hülse 20 zurückgezogen. Dabei bildet das vordere Ende der Führungsnut 21 einen Anschlag, an dem in der Rückzugsbewegung der äußeren Hülse 20 der Führungsstift 22 zur Anlage kommt. Mittels des Führungsstifts 22 wird in der weiteren Bewegung der Schlitten 30 mitgenommen und entgegen der Vorspannkraft der Feder 31 zurückgezogen. Darauf wird die Rändelschraube 14 festgezogen, wodurch nun die äußere Hülse 20 an der inneren Hülse arretiert ist und den Schlitten 30, der über den Führungsstift 22 am unteren Ende der Führungsnut 21 anliegt, festgelegt wird.
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Die Befestigungselemente 100 werden per Hand oder maschinell in die Ausnehmung 12 der inneren Hülse 10 eingelegt und somit das Magazin befüllt. Hiernach wird die Rändelschraube wieder gelöst, so dass die äußere Hülse 20 bis zum Anschlag 15 der inneren Hülse 10 vorgeschoben werden kann. Der Schlitten 30 bleibt in der Befüllposition, wobei der Führungsstift 22 vom Anschlag der Führungsnut 21 abhebt. Das geladene Paket der Befestigungselemente 100 ist dann mittels der Feder 31 zwischen dem Deckel 17 am Ende 10b der inneren Hülse 10 und dem Befestigungskopf 50 verspannt. Das vorderste Befestigungselement 100 liegt nun im Hohlraum 52 des Befestigungskopfes 50.
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Zur Applizierung des Befestigungselements 100 wird nun das Werkzeug 1 von einem Benutzer an der zu beaufschlagenden Struktur bzw. Bauteil angesetzt. Der Benutzer drückt auf den Bügel 40, wobei dessen schwenkbarer zweiter Schenkel 44 in die Aussparung am Befestigungskopf 50 eintaucht und ein Befestigungselement 100 aus dem Hohlraum 52 über die Austrittsöffnung 51 aus dem Magazin auf das Bauteil schiebt. Wird der Bügel losgelassen, so wird er mittels der Rückstellfeder 41 wieder in die unbetätigte Ausgangsposition zurück geschwenkt. Aufgrund der Druckfederbeaufschlagung des Schlittens 30 wird das folgende Befestigungselement 100 selbsttätig in die vorderste Position des Werkzeugs 1, also in den Hohlraum 52 des Befestigungskopfes 50 gebracht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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