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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine handgeführte Werkzeugmaschine, insbesondere ein modulares pneumatisches Verarbeitungsgerät für Befestigungselemente, mit dem unterschiedliche Befestigungselemente, die auf unterschiedliche Weise verarbeitet werden, durch Wechseln von Modulen verarbeitet werden können.
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Stand der Technik
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Befestigungselemente als grundlegende Bauteile für Befestigung finden eine breite Anwendung in der Industrie. Unter den Befestigungselementen gehören Blindnieten und Nietmuttern, die ähnlich aussehen, jedoch auf ganz unterschiedliche Weise verarbeitet werden und nach der Verarbeitung ganz unterschiedliche Ergebnisse zeigen. Aus der
US 6,272,899 B1 ist eine pneumatisch-hydraulische Nietpistole und aus der
US 6,651,301 B1 ein verstellbares Handwerkzeug mit zwei Funktionen bekannt.
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In 1 ist ein herkömmliches Druckluft-Nietgerät gezeigt, dessen Erfinder vorher eine Dreistufen-Ventilschalteranordnung entwickelt hat, die bei Nietmutterngeräten angewendet wird. Dadurch, dass ein Druckluftmotor 101 eine Gewindestange 102 zum Drehen im bzw. gegen den Uhrzeigersinn bringt, wird die Nietmutter 100 befestigt bzw. gelöst. Durch Hin- und Herschieben eines Nietmutternstößels 103 wird die Nietmutter 100 gedrückt und verformt.
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Das Nietmutterngerät weist ein Haupt- und ein Nebensteuerventil
15,
14 auf, wobei für die Betätigung und das bezügliche Steuerprinzip der Druckknöpfe des Haupt- und des Nebensteuerventils
15,
14 auf die Beschreibung über die Bauteile mit Bezugszeichen
18 und
20 in der taiwanesischen Patentschrift
TW I343856 B1 „Dreistufen-Ventilschalteranordnung” (siehe auch die entsprechende US-amerikanische Patentanmeldung US2010/0181086A1, Veröffentlichungstag: 22. Juli 2010) verwiesen wird.
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Der Druckknopf des Hauptsteuerventils 15 ist in zwei Tiefenstufen betätigbar. Durch Drücken des Druckknopfs in der kleineren ersten Tiefenstufe wird der Druckluftmotor 101 zum Rotieren gebracht, so dass die Nietmutter 100 in die Gewindestange 102 eingesetzt und sodann auf eine feste Position gedreht wird. Durch Drücken des Druckknopfs in der größeren zweiten Tiefenstufe wird der Nietmutternstößel 103 zum linearen Verschieben gebracht, um die Nietmutter 100 zu drücken und somit zu verformen. Gleichzeitig wird der Druckluftmotor 101 zum angemessenen Rotieren in Gegenrichtung gebracht, so dass die Nietmutter 100 aus der Gewindestange 102 heraustritt.
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Der Druckknopf des Nebensteuerventils 14 ist ein Ersatzdruckknopf. Wenn die Nietmutter 100 nicht vollständig aus der Gewindestange 102 heraustritt, kann der Benutzer auf den Druckknopf des Nebensteuerventils 14 drücken, um den Druckluftmotor 101 zum Rotieren in Gegenrichtung zu bringen, so dass die Nietmutter 100 vollständig aus der Gewindestange 102 heraustreten kann.
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In 2 ist ein herkömmliches Nietgerät gezeigt. Nachdem ein Vorhalter 201, der einen Blindniet 200 greifen kann, den Blindniet 200 gegriffen hat, wird der Restnietdorn des Blindniets 200 durch einen Blindnietstößel 202 unter Druckeinwirkung nach hinten gezogen und abgerissen, wodurch das Endteil des Blindniets 200 verformt wird.
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Aus den o. g. beiden Zeichnungen ist ersichtlich, dass das pneumatische Nietmutterngerät und das Nietgerät als handgeführte Werkzeugmaschinen zwar äußerlich ähnlich aussehen, doch unterschiedlich funktionieren. Zum Integrieren dieser beiden Geräte in eins entsteht bei der Ausführung eine gewisse Schwierigkeit. Bei einem pneumatischen Nietmutterngerät muss hinter dem Nietmutternstößel ein Druckluftmotor zum Antreiben der Gewindestange angeordnet werden. Beim Blindnieten muss ein gewisser Hub vorgesehen sein, um den Restnietdorn aufzunehmen oder sogar den Nietdornkopf herauszustoßen. Sollen die Funktionen des Niet- und des Nietmutterngeräts beispielsweise in das pneumatische Nietmutterngerät integriert werden, steht der Druckluftmotor mit den Maßnahmen der Aufnahme des Restnietdorns und dem Ausstoß des Nietdornkopfs in einem konstruktiven Konflikt, so dass ein Umbau des pneumatischen Nietmutterngeräts zu einem Gerät, das auch das Blindnieten vornehmen kann, sehr schwierig ist.
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Ein Umbau auf Basis eines Nietgeräts erfährt auch andere Schwierigkeiten. Beim Nietgerät wird die am vorderen Ende angeordnete Gewindestange mit dem Blindniet verbunden, wobei die Gewindestange durch einen Druckluftmotor angetrieben werden muss. Daher steht die Anordnung der Gewindestange und des Druckluftmotors zwangsläufig mit dem ursprünglich angeordneten Vorhalter und mit der Verschiebungsentfernung des Blindnietstößels des Nietgeräts in einem konstruktiven Konflikt, so dass ein Umbau des pneumatischen Nietgeräts zu einem Gerät, das auch Nietmuttern verarbeiten kann, gleichfalls sehr schwierig ist.
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Aus der
DE 602 14 540 T2 ist ein Nietsetzwerkzeug mit Schnellverbindungs-Nasengehäuse bekannt, in welchem ein Stößel hin und her beweglich ist, an dem zur Aufnahme eines Niets eine Backenführung angeordnet ist, die mehrere Backen trägt. Rückseitig ist ein Dornauffangsystem vorgesehen.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein modulares pneumatisches Verarbeitungsgerät für Befestigungselemente zu schaffen, bei dem Befestigungselemente wie Blindniete und Nietmuttern, die auf ganz unterschiedliche Weise verarbeitet werden, mit einem und demselben Hauptkörper verarbeitet werden können, wobei das Verarbeitungsgerät zwischen den beiden Funktionen zum Verarbeiten von Blindnieten und Nietmuttern umschaltbar ist, wodurch das pneumatische Verarbeitungsgerät für Befestigungselemente in einem breiteren Bereich einsetzbar ist und der Verbraucher seine Anschaffungskosten für Verarbeitungsgeräte für Befestigungselemente reduzieren kann.
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Technische Lösung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein modulares pneumatisches Verarbeitungsgerät für Befestigungselemente mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das erfindungsgemäße modulare pneumatische Verarbeitungsgerät für Befestigungselemente umfasst einen Hauptkörper, der im Inneren einen Zylinder aufweist, an dessen Wand ein Öldurchflussloch angeordnet ist, das durch ein am Hauptkörper angeordnetes Hauptsteuerventil geöffnet bzw. geschlossen wird, wobei am hinteren Ende des Zylinders eine erste Kupplungsöffnung angeordnet ist, wobei der Hauptkörper an den dem Umfangsrand der ersten Kupplungsöffnung entsprechenden Stellen zwei Luftkanäle bildet, die durch das Hauptsteuerventil am Hauptkörper und durch ein am Hauptkörper angeordnetes Nebensteuerventil geöffnet bzw. geschlossen werden; einen Stößel, der im Zylinder angeordnet und hohl ausgebildet ist, wobei am vorderen Ende des Stößels eine zweite Kupplungsöffnung und am hinteren Ende desselben ein mit dem Zylinder zusammenwirkender Kolben angeordnet ist, wobei das Öldurchflussloch an einer dem vorderen Ende des Kolbens entsprechenden Stelle angeordnet ist, sodass über das Hauptventil und das Nebenventil eine Bewegung des Stößels zum Hauptkörper bewirkt wird; ein erstes Schnellwechselmodul, das mit der ersten Kupplungsöffnung gekuppelt ist, wobei zwischen dem ersten Schnellwechselmodul und dem Kolben eine Rückstellfeder angeordnet ist, wobei die Rückstellfeder in Zusammenwirkung mit dem Öffnen bzw. Schließen des Hauptsteuerventils den Antrieb des Stößel bewirkt; und ein zweites Schnellwechselmodul, das mit der zweiten Kupplungsöffnung gekuppelt ist und mit einem Befestigungselement-Halteteil und einem Kraftangriffsteil versehen ist, das mit dem Befestigungselement-Halteteil verbunden und durch Mitbewegen mit dem Stößel relativ zum Befestigungselement-Halteteil verschiebbar ist, damit das Befestigungselement verformt wird. Beim Hin- und Herbewegen des Stößels ist die Relativstellung der ersten und der zweiten Kupplungsöffnung veränderbar, so dass das erfindungsgemäße modulare pneumatische Verarbeitungsgerät durch Auswechseln des ersten und des zweiten Schnellwechselmoduls unterschiedliche Befestigungselemente verformen kann.
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Wenn das Befestigungselement eine Nietmutter ist, weist das Befestigungselement-Halteteil eine Gewindestange auf, die mit der Nietmutter zusammenschraubbar ist. Das erste Schnellwechselmodul weist einen Druckluftmotor und eine mit dem Druckluftmotor gekuppelte hohle Innendrehstange auf, wobei die Welle des Druckluftmotors und die hohle Innendrehstange ineinander zu einer Mehrkantsäule zusammenfügbar sind, wobei die Innendrehstange in den Stößel eingeführt und mit dem Befestigungselement-Halteteil gekuppelt ist. Der Druckluftmotor ist mit den beiden Luftkanälen gekuppelt. Dadurch, dass die Luftzufuhrrichtung der beiden Luftkanäle mit dem Hauptsteuerventil umgeschaltet wird, wird die Zusammenschraubzustand der Gewindestange und der Nietmutter umschaltet. Das Kraftangriffsteil ist dem Endrand der Nietmutter entsprechend im zweiten Schnellwechselmodul angeordnet und kann etwa als Bär oder Stoßkörper bezeichnet werden.
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Wenn das Befestigungselement ein Blindniet ist, weist das Befestigungselement-Halteteil eine Einstecköffnung auf, in der ein Greifer angeordnet ist. Das erste Schnellwechselmodul ist mit den beiden Luftkanälen nicht verbunden. Das Kraftangriffsteil ist als ein Zugrohr ausgeführt, das mit dem Greifer gekoppelt ist, so dass der Blindniet ins Zugrohr eingeführt werden kann.
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Wenn das Befestigungselement ein Blindniet ist, ist am ersten Schnellwechselmodul ein Restdornausstossloch entsprechend dem Zugrohr angeordnet. Des Weiteren kann an das hintere Ende des ersten Schnellwechselmoduls ein Nietdornsammler angeschlossen werden.
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Gegenüber dem Stand der Technik weist das erfindungsgemäße modulare pneumatische Verarbeitungsgerät für Befestigungselemente mindestens folgende Vorteile auf:
- 1. im Falle eines Verschleißes oder Defekts lassen sich das erste und das zweite Schnellwechselmodul einfach auswechseln, wodurch die Reparaturzeit und -kosten eingespart werden können;
- 2. durch gleichzeitiges Auswechseln des ersten und des zweiten Schnellauswechselmoduls kann das zu verarbeitende Befestigungselement gewechselt werden, das ein Blindniet oder eine Nietmutter sein kann;
- 3. beim Wechseln des zu verarbeitenden Befestigungselements werden das erste und das zweite Schnellauswechselmodul gleichzeitig ausgewechselt, so dass der beim Stand der Technik genannte konstruktive Konflikt, der aufgrund der unterschiedlichen Setzvorgänge von Blindnieten und Nietmuttern entsteht, nicht existiert; und
- 4. Befestigungselemente, i. e. Nietmuttern und Blindniete, die auf ganz unterschiedliche Weise verarbeitet werden, können mit einem und demselben Hauptkörper verarbeitet werden, wodurch das pneumatische Verarbeitungsgerät für Befestigungselemente in einem breiteren Bereich einsetzbar ist und der Verbraucher seine Anschaffungskosten für Verarbeitungsgeräte für Befestigungselemente reduzieren kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Nietmutterngeräts.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Nietgeräts.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen modularen pneumatischen Verarbeitungsgeräts für Befestigungselemente, wobei die Module abmontiert sind.
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4 zeigt eine Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verarbeitungsgeräts, wobei die Module montiert sind.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verarbeitungsgeräts, wobei die Module abmontiert sind.
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6 zeigt eine Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verarbeitungsgeräts, wobei die Module montiert sind.
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7 zeigt eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verarbeitungsgeräts mit einem zusätzlich montierten Nietdornsammler.
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Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Jedoch soll die Erfindung nicht auf die Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschränkt werden.
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Wie in 3 und 4 gezeigt, umfasst das erfindungsgemäße modulare pneumatische Verarbeitungsgerät für Befestigungselemente einen Hauptkörper 10, einen Stößel 23, ein erstes Schnellwechselmodul 30 und ein zweites Schnellwechselmodul 40. Das erste Schnellwechselmodul 30 wirkt mit dem Hauptkörper 10 zusammen, so dass der Stößel 23 in einem vorbestimmten Modus arbeitet. Das zweite Schnellwechselmodul 40 wirkt mit dem Stößel 23 zusammen, so dass das Befestigungselement positioniert und verformt wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite Schnellwechselmodul 30, 40 als entsprechende Module ausgeführt, mit denen die Nietmutter 100 (Befestigungselement) verformt wird.
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Der Hauptkörper 10 weist im Inneren einen Zylinder 21 auf, an dessen Wand ein Öldurchflussloch 12 angeordnet ist, das durch ein am Hauptkörper 10 angeordnetes Hauptsteuerventil 15 geöffnet bzw. geschlossen wird, wobei am hinteren Ende des Zylinders 21 eine erste Kupplungsöffnung 211 angeordnet ist, wobei der Hauptkörper 10 an den dem Umfangsrand der ersten Kupplungsöffnung 211 entsprechenden Stellen zwei Luftkanäle 13 bildet, die durch das Hauptsteuerventil 15 am Hauptkörper 10 und durch ein am Hauptkörper 10 angeordnetes Nebensteuerventil 14 geöffnet bzw. geschlossen werden. Die Konstruktionen und die Funktionsprinzipien des Öldurchflussloches 12, der beiden Luftkanäle 13, des Neben- und des Hauptsteuerventils 14, 15 sind bekannt und werden hierbei nicht weiter erläutert. Die in der Zeichnung dargestellten beiden Luftkanäle 13 sind in der realen Ausführung horizontal parallel zueinander angeordnet und wären aufgrund der Darstellung des Sichtwinkels in der Zeichnung nur als ein Luftkanal zu sehen. Aufgrund dessen sind die beiden Luftkanäle in der Zeichnung übereinander parallel zueinander dargestellt, wobei die Anordnungsweise der Luftkanäle 13 in der realen Ausführung nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Weise eingeschränkt ist.
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Der Stößel 23 ist im Zylinder 21 angeordnet und hohl ausgebildet, wobei am vorderen Ende des Stößels 23 eine zweite Kupplungsöffnung 231 und am hinteren Ende desselben ein mit dem Zylinder 21 zusammenwirkender Kolben 232 angeordnet ist, wobei das Öldurchflussloch 12 an einer dem vorderen Ende des Kolbens 232 entsprechenden Stelle angeordnet ist.
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Das erste Schnellwechselmodul 30 ist mit der ersten Kupplungsöffnung 211 gekuppelt, wobei zwischen dem ersten Schnellwechselmodul 30 und dem Kolben 232 eine Rückstellfeder 24 angeordnet ist, wobei das erste Schnellwechselmodul 30 in Zusammenwirkung mit dem Öffnen bzw. Schließen des Hauptsteuerventils 15 den Stößel 23 zum Hin- und Herbewegen relativ zum Hauptkörper 10 bringt.
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Das zweite Schnellwechselmodul 40 ist mit der zweiten Kupplungsöffnung 231 gekuppelt und mit einem Befestigungselement-Halteteil 41 und einem Kraftangriffsteil 42 versehen, wobei das Befestigungselement-Halteteil 41 zum Fixieren einer Nietmutter (eines Befestigungselements) 100 dient, wobei das Kraftangriffsteil 42 mit dem Befestigungselement-Halteteil 41 verbunden ist und durch das Antreiben des Stößels 23 zum Verschieben relativ zum Befestigungselement-Halteteil 41 gebracht wird, um das Befestigungselement 100 zu verformen. Ferner weist das zweite Schnellwechselmodul 40 ein Gehäuse 45 auf, an dem sich das Befestigungselement 100 mit seinem hinteren Ende abstützt, wodurch das Verformen des Befestigungselements 100 erleichtert wird.
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Das Befestigungselement-Halteteil 41 weist eine Gewindestange 43 auf, mit der die Nietmutter 100 zusammenschraubbar ist. Das erste Schnellwechselmodul 30 weist einen Druckluftmotor 33 und eine mit dem Druckluftmotor 33 gekuppelte, hohle Innendrehstange 32 auf, wobei die Welle des Motors 33 und die hohle Innendrehstange 32 ineinander zu einer Mehrkantsäule (z. B. Sechskantsäule) zusammengefügt sind, wobei die Innendrehstange 32 in den Stößel 23 eingeführt und mit dem Befestigungselement-Halteteil 41 gekuppelt ist. Der Druckluftmotor 33 ist mit den beiden Luftkanälen 13 gekuppelt. Dadurch, dass die Luftzufuhrrichtung der beiden Luftkanäle 13 mit dem Hauptsteuerventil 15 umgeschaltet wird, wird der Zusammenschraubzustand der Gewindestange 43 und der Nietmutter 100 umgeschaltet. Das Kraftangriffsteil 42 ist als ein Bär (oder Stoßkörper) ausgeführt, der dem Endrand der Nietmutter 100 entsprechend im zweiten Schnellwechselmodul 40 angeordnet ist.
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Durch Betätigen des Haupt- und des Nebensteuerventils 15, 14 kann das modulare pneumatische Verarbeitungsgerät für Befestigungselemente pneumatisch angetrieben werden, um eine Nietmutter zu fixieren, zu lösen und zu verformen. Nachdem der Benutzer beispielsweise die Nietmutter 100 auf die Gewindestange 43 aufgesetzt hat, wird er das Hauptsteuerventil 15 bis zu seinem ersten Abschnitt eindrücken, um die Luft des externen gekuppelten Kompressors in einen der beiden Luftkanäle 13 einpressen. Danach tritt die Luft in den Druckluftmotor 33 ein und bringt den Druckluftmotor 33 zum Rotieren. Der rotierende Druckluftmotor 33 wird die Innendrehstange 32 und das zweite Schnellwechselmodul 40 so antreiben, dass die Nietmutter 100 in die Gewindestange 43 eingedreht wird. Danach wird der Benutzer das Hauptsteuerventil 15 bis zu seinem zweiten Abschnitt eindrücken, wodurch die Luft des Kompressors in eine Luftfläche am Ende des Hauptkörpers 10 eintritt und den Stößel in der Luftflasche nach oben schiebt (dies gehört zum Stand der Technik und wird hier nicht weiter erläutert), wobei der nach oben geschobene Stößel das Öl über das Öldurchflussloch 12 in den Raum vor dem Kolben 232 eindrückt und unter Öldruck den Kolben 232 nach hinten schiebt. Wenn der Benutzer das Hauptsteuerventil 15 loslässt, wird die Luft in der Luftfläche über den anderen der Luftkanäle 13 in den Druckluftmotor 33 gelangen und den Druckluftmotor 33 zum Rotieren in Gegenrichtung bringen, wobei die Nietmutter 100 durch dieses Rotieren in Gegenrichtung aus der Gewindestange 43 herausgedreht wird. Soll die Nietmutter 100 nicht vollständig aus der Gewindestange 43 herausgedreht werden, kann das Nebensteuerventil 14 eingedrückt werden, wodurch die Luft aus dem Kompressor in denjenigen Luftkanal 13 eintreten wird, über den die Luft in der Luftfläche in den Druckluftmotor 33 eintritt. Somit wird der Druckluftmotor 33 zum Rotieren gebracht.
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In 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verarbeitungsgeräts gezeigt, wobei das zweite Ausführungsbeispiel eine auf Basis der gleichen technischen Maßnahme des ersten Ausführungsbeispiels hergeleitete Ausführung ist. Dabei sind das erste und das zweite Schnellwechselmodul 50, 60 als entsprechende Module ausgeführt, mit denen der Blindniet (Befestigungselement) 200 verformt wird. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Befestigungselement-Halteteil 62 mit einer Einstecköffnung 44 versehen ist, in die der Blindniet 200 einsteckbar ist, wobei in der Einstecköffnung 44 ein Greifer 63 angeordnet ist. Ein weiter Unterschied liegt darin, dass die beiden Luftkanäle 13 des ersten Schnellwechselmoduls 50 nicht miteinander verbunden sind und kein Druckluftmotor 33 (siehe 3) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. Das Kraftangriffsteil 61 ist als ein Zugrohr ausgeführt, das mit dem Greifer 63 gekoppelt ist, wobei der Blindniet 200 ins Kraftangriffsteil 61 eingreifen kann.
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Wie aus 7 ersichtlich, ist das erfindungsgemäße Verarbeitungsgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich mit einem Nietdornsammler ausgestattet. Im Vorgang des Verformens des Blindniets 200 muss der Restdorn des Blindniets 200 abgerissen werden. Um das Auslassen des Restdorns zu erleichtern, kann an einer dem Distalende des Zugrohrs (Kraftangriffsteils 61) entsprechenden Stelle des ersten Schnellwechselmoduls 30 ein Restdornausstossloch 51 angeordnet werden. Ferner kann an das hinteren Ende des ersten Schnellwechselmoduls 50 ein Nietdornsammler 70 angeschlossen werden, damit das Verfahren zur Verformung des Blindniets schnell und ungehindert erfolgt.
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Anhand der beiden oben dargestellten Ausführungsbeispiele lässt sich zusammenfassen, dass durch gleichzeitiges Auswechseln des ersten und des zweiten Schnellauswechselmoduls 30, 40, 50, 60 das zu verarbeitende Befestigungselement gewechselt werden kann, das eine Nietmutter 100 oder ein Blindniet 200 sein kann. Beim Wechseln des zu verarbeitenden Befestigungselements werden das erste und das zweite Schnellauswechselmodul 30, 40, 50, 60 gleichzeitig ausgewechselt, so dass der beim Stand der Technik genannte konstruktive Konflikt, der aufgrund der unterschiedlichen Setzvorgänge von Blindnieten und Nietmuttern entsteht, nicht existiert. Befestigungselemente, i. e. Nietmuttern und Blindniete, die auf ganz unterschiedliche Weise verarbeitet werden, können mit einem und demselben Hauptkörper 10 verarbeitet werden, so dass das pneumatische Verarbeitungsgerät für Befestigungselemente sowohl für Nietmuttern 100 als auch für Blindniete 200 einsetzbar ist.
