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Die Erfindung betrifft eine Fügevorrichtung zum Fügen zweier Fügekomponenten, mit einer der einen Fügekomponente zugeordneten aktiven Fügeeinheit und einer der anderen Fügekomponente zugeordneten passiven Fügeeinheit.
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In sehr vielen Bereichen handwerklicher und industrieller Aktivitäten spielt das Fügen zweier Fügekomponenten eine wesentliche Rolle. Nur beispielhaft sei der Fahrzeugbau erwähnt, wo beispielsweise eine von einem Armaturenbrett gebildete erste Fügekomponente mit einer von einer Fahrzeugkarosserie gebildeten zweiten Fügekomponente zusammenzufügen ist. Es sind zahlreiche Fügevorrichtungen bekannt, die hierbei zum Einsatz kommen können, so beispielsweise die Komponenten von Schraubverbindungen wie Schrauben und Muttern. Vielfach ist die Handhabung der Fügevorrichtungen aber sehr umständlich und erfordert eine gute Zugänglichkeit der Fügestelle.
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Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, eine Fügevorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe zwei Fügekomponenten einfach und schnell mit hoher Fügekraft verbunden werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht eine vorteilhaft aufgebaute erfindungsgemäße Fügevorrichtung vor, dass die aktive Fügeeinheit ein zur Abstützung an der zugeordneten Fügekomponente vorgesehenes Fügegehäuse, ein relativ zu dem Fügegehäuse axial verschiebbares und bezüglich des Fügegehäuses axial abstützbares Abstützglied und ein relativ zu dem Abstützglied axial verschiebbares, mit der passiven Fügeeinheit in Eingriff bringbares Verbindungsglied aufweist, wobei zwischen das Abstützglied und das Verbindungsglied eine vorgespannte Federeinrichtung eingegliedert ist, die das bezüglich des Abstützgliedes lösbar in einer Grundstellung verriegelte Verbindungsglied bei Entriegelung des Verbindungsgliedes in eine Festhaltestellung bewegt, in der die von dem Verbindungsglied beaufschlagte passive Fügeeinheit mit dem in der Gegenrichtung durch das Abstützglied axial abgestützten Fügegehäuse der aktiven Fügeeinheit axial verspannt ist.
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Bei dieser Fügevorrichtung wird der eigentliche Fügevorgang dadurch ausgelöst, dass eine vorgespannte Federeinrichtung entriegelt wird. Durch die Entriegelung wird eine Relativbewegung zwischen einem an der passiven Fügekomponente verankerten Verbindungsglied und einem sich am Fügegehäuse der aktiven Fügeeinheit abstützenden Abstützglied hervorgerufen, sodass die passive Fügeeinheit mit dem seitens des Abstützgliedes beaufschlagten Fügegehäuse der aktiven Fügeeinheit verspannt wird. Indem jeder Fügeeinheit eine von zwei zu fügenden Fügekomponenten zugeordnet ist, werden diese Fügekomponenten entsprechend fest miteinander verspannt. Da der eigentliche Fügevorgang durch die Auslösung einer Federeinrichtung stattfindet, lässt sich die Fügevorrichtung auch an unzugänglichen Stellen leicht bedienen, sodass sie sich für vielfältige Anwendungszwecke eignet. Auch hinsichtlich einer Fernbetätigung kann die Fügevorrichtung bei Bedarf ausgelegt werden, wobei dann die aktive Fügeeinheit zweckmäßigerweise mit Antriebsmitteln ausgestattet ist, die für eine mittels Fluidkraft und dabei zweckmäßigerweise pneumatisch hervorgerufene Entriegelung des Verbindungsgliedes ausgebildet sind. Im Rahmen der Erfindung können die Antriebsmittel auch für eine elektrisch hervorgerufene Entriegelung des Verbindungsgliedes ausgebildet sein und beispielsweise von elektromotorischer und/oder von elektromagnetischer Art sein.
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Eine besonders vorteilhaft aufgebaute erfindungsgemäß Fügevorrichtung zeichnet sich dadurch aus,
- – dass die passive Fügeeinheit eine Fügeausnehmung aufweist, die sich axial zwischen einer an einer Vorderseite der passiven Fügeeinheit angeordneten Fügeöffnung und mindestens einer diesbezüglich axial beabstandeten und radial nach außen verlaufenden rückseitigen Spannfläche erstreckt, die der Fügeöffnung axial abgewandt ist,
- – dass die aktive Fügeeinheit ein zur Abstützung an der zugeordneten Fügekomponente vorgesehenes Fügegehäuse, ein diesbezüglich axial verschiebbares Abstützglied und ein an dem Abstützglied diesbezüglich axial verschiebbar gelagertes Verbindungsglied aufweist, wobei zwischen dem Abstützglied und dem Verbindungsglied eine Federeinrichtung eingegliedert ist, die das Verbindungsglied bezüglich des Abstützgliedes axial in Richtung einer Festhaltestellung beaufschlagt,
- – dass das Verbindungsglied über mindestens einen radial beweglichen Spannarm verfügt, der mindestens einen radial nach außen abstehenden Spannvorsprung aufweist, der im durch die Fügeöffnung hindurch in die Fügeausnehmung eingesteckten Zustand des Verbindungsgliedes unter Einnahme einer wirksamen Stellung radial nach außen axial vor die Spannfläche ragt, sodass das Verbindungsglied an einem Herausziehen aus der passiven Fügeeinheit gehindert ist,
- – dass das Verbindungsglied über mindestens einen unabhängig von dem mindestens einen Spannarm radial beweglichen Sicherungsarm verfügt, der mindestens einen radial nach außen abstehenden Sicherungsvorsprung aufweist, der in einer bezüglich des Abstützgliedes eingenommenen Grundstellung des Verbindungsgliedes, in der das Abstützglied und das Verbindungsglied axial derart zusammengeschoben sind, dass die Federeinrichtung vorgespannt ist, unter Einnahme einer Verriegelungsstellung derart mit dem Abstützglied in Verriegelungseingriff steht, dass das Abstützglied und das Verbindungsglied gegen die Federkraft der vorgespannten Federeinrichtung axial zusammengehalten werden,
- – und dass der mindestens eine Sicherungsarm des Verbindungsgliedes zusätzlich zu dem mindestens einen Sicherungsvorsprung mindestens einen radial nach außen abstehenden Betätigungsnocken aufweist, der durch relativ zum Fügegehäuse erfolgendes einheitliches axiales Nach-vorne-Verschieben einer das Abstützglied und das diesbezüglich in der Grundstellung verriegelte Verbindungsglied enthaltenden Kopplungsbaugruppe an einer an der passiven Fügeeinheit ausgebildeten Betätigungsfläche nach radial innen hin abgleiten kann, um den Sicherungsarm nach radial innen zu verschwenken und den daran angeordneten Sicherungsvorsprung in eine außer Eingriff mit dem Abstützglied stehende Entriegelungsstellung zu bringen, sodass das Verbindungsglied durch die Federeinrichtung bezüglich des sich in Richtung zur passiven Fügeeinheit axial an dem Fügegehäuse abstützenden Abstützglied in die Festhaltestellung verschiebbar ist, in der die von dem Spannvorsprung axial beaufschlagte passive Fügeeinheit mit dem in der Gegenrichtung durch das Abstützglied axial abgestützten Fügegehäuse der aktiven Fügeeinheit axial verspannt ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Modifikationen der Fügevorrichtung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Es ist von Vorteil, wenn mindestens eine und bevorzugt beide Fügeeinheiten gesondert bezüglich der jeweils zugeordneten Fügekomponente ausgebildet sind. Eine bezüglich der Fügekomponente gesonderte Fügeeinheit lässt sich optimal mit der jeweils zugeordneten Fügekomponente kombinieren, wobei insbesondere die Möglichkeit für eine standardisierte Ausgestaltung besteht, um einen universellen Einsatz zu ermöglichen. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, die aktive und/oder passive Fügeeinheit von vorneherein als Baueinheit mit einer Fügekomponente auszubilden und insbesondere in die betreffende Fügekomponente zu integrieren.
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Das Verbindungsglied verfügt zweckmäßigerweise über zwei sich bezüglich seiner Längsachse diametral gegenüberliegende Spannarme, die aufeinander zu und voneinander weg verschwenkbar sind. Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn das Verbindungsglied zwei sich bezüglich seiner Längsachse diametral gegenüberliegende Sicherungsarme aufweist, die aufeinander zu und voneinander weg verschwenkbar sind. Die Schwenkbeweglichkeit ergibt sich in beiden Fällen zweckmäßigerweise aus einer Federelastizität des jeweiligen Spannarmes beziehungsweise Sicherungsarmes. Bevorzugt sind die Spannarme und die Sicherungsarme in der Umfangsrichtung der Längsachse in abwechselnder Reihenfolge mit Abstand aufeinanderfolgend angeordnet. Insbesondere wird eine dahingehende Verteilung gewählt, dass jeder Spannarm in einer Schwenkebene verschwenkbar ist, die rechtwinkelig zu einer anderen Schwenkebene verläuft, in der jeder Sicherungsarm verschwenkbar ist.
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Zweckmäßigerweise verfügt das Verbindungsglied im Bereich seiner Rückseite über einen Kopfabschnitt, von dem jeder Spannarm und jeder Sicherungsarm frei endend in Richtung zu einer Vorderseite der aktiven Fügeeinheit wegragt. Der Kopfabschnitt fungiert also quasi als ein Abschnitt, der die Spann- und Sicherungsarme trägt.
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Bevorzugt hat jeder an einem Spannarm angeordnete Spannvorsprung einen größeren axialen Abstand zu dem Kopfabschnitt als der an jedem Sicherungsarm angeordnete Betätigungsnocken und der Sicherungsvorsprung. Wird das Verbindungsglied in die passive Fügeeinheit eingeführt, taucht somit zunächst der Spannvorsprung in die Fügeausnehmung ein und kann eine von der passiven Fügeeinheit definierte, zur Rückseite weisende Spannfläche hintergreifen. Bevorzugt findet beim Einführen des Verbindungsgliedes in die passive Fügeeinheit ein Rastvorgang statt, bei dem der Spannarm mit seinem Spannvorsprung in die passive Fügeeinheit einrastet.
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Die Integration einer eine hohe Spannkraft aufweisenden Federeinrichtung in die das Verbindungsglied und das Abstützglied aufweisende Kopplungsbaugruppe wird begünstigt, wenn an jedem Sicherungsarm zwei Sicherungsvorsprünge mit Abstand nebeneinander angeordnet sind, die zur Verriegelung der Grundstellung des Verbindungsgliedes relativ zum Abstützglied dienen. Der am gleichen Sicherungsarm befindliche Betätigungsnocken ist zweckmäßigerweise zwischen den beiden Sicherungsvorsprüngen angeordnet.
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Um eine unerwünschte Beeinflussung der Sicherungsvorsprünge zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn der Betätigungsnocken jeden am gleichen Sicherungsarm angeordneten Sicherungsvorsprung radial, also rechtwinkelig zur Längsachse des Verbindungsgliedes, überragt.
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Die an der passiven Fügeeinheit angeordnete Betätigungsfläche ist zweckmäßigerweise von der die Fügeausnehmung radial außen begrenzenden Wandfläche gebildet und befindet sich somit innerhalb der Fügeausnehmung. Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn sich die Betätigungsfläche in einer axialen Richtung, die zur Rückseite der Fügeausnehmung weist, konisch verjüngt.
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Taucht die Kopplungsbaugruppe in die Fügeausnehmung ein, kann der mindestens eine Betätigungsnocken an der Betätigungsfläche abgleiten und wird nach radial innen gedrückt, sodass der ihn tragende Sicherungsarm nach radial innen verschwenkt wird.
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Die Betätigungsfläche dient vorzugsweise auch dazu, mit dem mindestens einen Spannarm und dabei insbesondere mit dessen Spannvorrichtung zusammenzuwirken, wenn die Kopplungsbaugruppe durch die Fügeöffnung hindurch in die passive Fügeeinheit eingeführt wird. Dabei gleiten der mindestens eine Spannarm beziehungsweise der zugeordnete Spannvorsprung an der Betätigungsfläche ab und werden kurzzeitig nach radial innen verschwenkt, bis der Spannvorsprung die Spannfläche passiert hat und dann wieder nach außen schnappen kann, sodass er hinter die Spannfläche einrastet.
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Vorzugsweise sind das Fügegehäuse, das Verbindungsglied und das Abstützglied koaxial ineinander verschachtelt, wobei sie sich in axialer Richtung zumindest ein Stückweit überlappen. Bevorzugt erstreckt sich das Abstützglied innerhalb des Fügegehäuses, während sich das Verbindungsglied innerhalb des Abstützgliedes erstreckt.
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Es ist von Vorteil, wenn die aktive Fügeeinheit so ausgebildet ist, dass eine Fernbetätigung möglich ist, die es erübrigt, die aktive Fügeeinheit unmittelbar mit einem Betätigungswerkzeug zu beeinflussen. Es muss dann lediglich noch die für die Aktivierung der Fügeeinheit erforderliche Betätigungsenergie zugeführt werden, was je nach Ausgestaltung der aktiven Fügeeinheit problemlos mit Hilfe von Fluidschläuchen und/oder elektrischen Kabeln erfolgen kann.
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Insbesondere um eine Fernbetätigung zu ermöglichen, ist die aktive Fügeeinheit vorzugsweise mit Antriebsmitteln ausgestattet, durch die die in sich verriegelte Kopplungsbaugruppe ausgehend von einer deaktivierten Ausgangsstellung relativ zu dem Fügegehäuse in Richtung zur Vorderseite der aktiven Fügeeinheit verschiebbar ist, um sie mit der axial gegenüberliegend positionierten passiven Fügeeinheit in Eingriff zu bringen. Das Eintauchen der Kopplungsbaugruppe in die passive Fügeeinheit wird durch eine konische Betätigungsfläche der passiven Fügeeinheit begünstigt, da diese Betätigungsfläche mit dem vorderen Endabschnitt des Abstützgliedes zusammenwirken kann, sodass sich eine Zentrierung einstellt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Antriebsmittel zur fluidischen und bevorzugt pneumatischen Betätigung der Kopplungsbaugruppe ausgebildet sind. Bei pneumatischer Betätigung kann das von Druckluft gebildete Antriebsmedium insbesondere mittels flexibler Schläuche problemlos an die aktive Fügeeinheit herangeführt werden. Zweckmäßigerweise verfügen die Antriebsmittel über einen von dem Abstützglied gebildeten Antriebskolben, der in dem Fügegehäuse eine Antriebskammer begrenzt, die mit mindestens einem zur Fluidbeaufschlagung nutzbaren Antriebskanal kommuniziert, der zweckmäßigerweise die Wandung des Fügegehäuses durchsetzt. An diesen Antriebskanal kann ein Druckluftschlauch angeschlossen werden, der nach erfolgtem Gebrauch wieder entfernt, beispielsweise abgezogen oder abgeschnitten werden kann.
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Die Antriebsmittel können im Rahmen der Erfindung auch zur elektrischen Betätigung der Kopplungsbaugruppe ausgebildet sein.
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Wie schon angedeutet, ist es vorteilhaft, wenn das Abstützglied an seiner der passiven Fügeeinheit zugewandten Vorderseite einen Einführendabschnitt aufweist, mit dem voraus das Abstützglied in die Fügeausnehmung der passiven Fügeeinheit einführbar ist, wenn die Kopplungsbaugruppe relativ zum Fügegehäuse nach vorne verschoben wird. Der Einführendabschnitt ist bevorzugt sich konisch verjüngend ausgebildet. Auf diese Weise werden die beiden Fügeeinheiten beim Zusammenfügen automatisch zentriert und es werden eventuelle Querversätze korrigiert.
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Zweckmäßigerweise ist das Abstützglied mit einem sich axial erstreckenden rohrförmigen Führungsabschnitt ausgestattet, dessen periphere Wandung einen Aufnahmeraum begrenzt, in dem sich axial verschieblich das Verbindungsglied erstreckt. Die periphere Wandung des Führungsabschnittes ist zweckmäßigerweise mit Wanddurchbrechungen versehen, die einen radialen Durchgriff des mindestens einen Spannvorsprunges und des mindestens einen Betätigungsnockens gestatten. Die Wandung des rohrförmigen Führungsabschnittes verfügt außerdem zweckmäßigerweise über eine Wanddurchbrechung, in die der mindestens eine Sicherungsvorsprung bei Einnahme seiner Verriegelungsstellung von radial innen her eingreift, wenn er die Verriegelungsstellung einnimmt. Dabei kann sich der Sicherungsvorsprung in der axialen Richtung der aktiven Fügeeinheit an einer Randfläche der betreffenden Wanddurchbrechung formschlüssig abstützen. Zweckmäßigerweise ist in dem Abstützglied pro Sicherungsarm eine Wanddurchbrechung vorgesehen, die dem mindestens einen Sicherungsvorsprung und dem Betätigungsnocken des betreffenden Sicherungsarmes gemeinsam zugeordnet ist. Dadurch wird die Herstellung des Abstützgliedes erheblich vereinfacht.
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Die Wandung des rohrförmigen Führungsabschnittes bildet an ihrer radialen Innenseite zweckmäßigerweise eine Führungsfläche, an der der mindestens eine Sicherungsvorsprung des Sicherungsarmes axial gleitverschieblich anliegt, wenn er sich in der Entriegelungsstellung befindet und infolge dessen das Verbindungsglied die Festhaltestellung einnimmt. Der Sicherungsarm wird dadurch in einer nach radial innen verschwenkten Position festgehalten. Werden ausgehend von diesem Zustand das Abstützglied und das Verbindungsglied unter Überwindung der Federkraft der Federeinrichtung zusammengeschoben, gleitet der Führungsvorsprung an der Führungsfläche ab, bis er letztlich wieder in die zugeordnete Wanddurchbrechung einrastet, sodass das Verbindungsglied erneut in der Grundstellung bezüglich des Abstützgliedes verriegelt ist.
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Die aktive Fügeeinheit kann für eine reversible oder für eine irreversible Fügefunktion ausgelegt sein. Bei einer irreversiblen Auslegung ist die hergestellte Fügeverbindung unter normalen Umständen unlösbar. Die aktive Fügeeinheit enthält dann keine Mittel, die ohne weiteres ein Lösen beziehungsweise Aufheben der Fügeverbindung ermöglichen.
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Eine aktive Fügeeinheit mit reversibler Funktion hat demgegenüber den Vorteil, dass zwei zusammengefügte Fügekomponenten bei Bedarf auch wieder voneinander gelöst werden können. Eine dies gestattende Ausführungsform sieht vor, dass das Abstützglied in einem dem Spannarm axial vorgeordneten Bereich radial innen eine bezüglich der axialen Richtung schräg nach innen geneigte Lösefläche aufweist, wobei das Verbindungsglied durch eine axiale Relativbewegung zwischen dem Abstützglied und dem Verbindungsglied aus der Festhaltestellung in die verriegelte Grundstellung zurückbewegbar ist. Bei dieser Zurückbewegung in die verriegelte Grundstellung kann das Verbindungsglied mit seinem mindestens einen Spannarm an der geneigten Lösefläche abgleiten, sodass der Spannarm nach radial innen verschwenkt wird und dadurch der bis dahin die Spannfläche der passiven Fügeeinheit hintergreifende Spannvorsprung nach radial innen in eine unwirksame Stellung gelangt, in der sein Hintergriff bezüglich der Spannfläche aufgehoben ist, sodass die aktive Fügeeinheit aus der passiven Fügeeinheit herausgezogen werden kann. Auf diese Weise können zwei zuvor gefügte Fügekomponenten wieder voneinander getrennt werden.
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Eine für reversible Nutzung ausgelegte aktive Fügeeinheit ist zweckmäßigerweise mit Antriebsmitteln ausgestattet, durch die die axiale Relativbewegung zwischen dem Abstützglied und dem Verbindungsglied hervorrufbar ist, die das Zurückbewegen des Verbindungsgliedes aus der Festhaltestellung in die Grundstellung bewirkt. Die Antriebsmittel sind insbesondere von mittels Fluidkraft und bevorzugt von mittels Druckluft betätigbarer Bauart.
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Die erfindungsgemäße Fügevorrichtung ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass sämtliche internen Vorgänge nach ihrer Initiierung auf einer rein mechanischen Ablaufsteuerung basieren. Auf diese Weise ist eine besonders kostengünstige Realisierung möglich und es erübrigt sich insbesondere eine aufwändige elektronische Sensorik, um die diversen Abläufe funktionell miteinander zu koppeln.
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Die erfindungsbemäße Fügevorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass ein auszuführender Fügevorgang rein pneumatisch und/oder elektrisch eingeleitet werden kann. An diese Initiierungsmaßnahme schließt sich dann zweckmäßigerweise eine rein mechanische Ablaufsteuerung bis zur Herstellung der Fügeverbindung an. Entsprechendes gilt zweckmäßigerweise auch für das Lösen der einmal hergestellten Fügeverbindung bei einer reversiblen Bauart der Fügevorrichtung.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1–16 eine bevorzugte Ausgestaltung einer für reversible Nutzung ausgelegten erfindungsgemäßen Fügevorrichtung, wobei
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1, 2 und 7–16 Längsschnitte der Fügevorrichtung in verschiedenen Nutzungsphasen zeigen und wobei
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3 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie III-III aus 2 illustriert,
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4 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie IV-IV aus 2 illustriert,
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5 eine perspektivische Einzeldarstellung des Abstützgliedes zeigt und
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6 eine perspektivische Einzeldarstellung eines Längenabschnittes des Verbindungsgliedes zeigt;
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17 und 18 Längsschnitte einer für irreversible Nutzung ausgelegten weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fügevorrichtung in um 90° zueinander verdrehten Längsschnittebenen.
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Die 1 bis 16 einerseits und 17 und 18 andererseits zeigen zwei mögliche vorteilhafte Ausführungsformen einer insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichneten Fügevorrichtung. Das in den 1 bis 16 illustrierte Ausführungsbeispiel ist für eine reversible Nutzung ausgelegt und ermöglicht es, eine mit seiner Hilfe hergestellte Fügeverbindung bei Bedarf wieder zu lösen. Bevorzugt kann es mehrfach verwendet werden. Im Vergleich dazu ist das Ausführungsbeispiel der 17 und 18 für eine irreversible Nutzung ausgebildet und dazu vorgesehen, eine dauerhafte, nicht mehr zu lösende Fügeverbindung herzustellen. Selbstverständlich kann allerdings auch die in 1 bis 16 illustrierte reversible Fügevorrichtung 1 bei Bedarf nur einmal genutzt werden, um eine dauerhafte Fügeverbindung herzustellen.
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Die nachfolgende Beschreibung orientiert sich schwerpunktmäßig an dem in 1 bis 16 gezeigten Ausführungsbeispiel, da das Ausführungsbeispiel der 17 und 18 mit Ausnahme der fehlenden Reversibilitätsmaßnahmen in weiten Teilen prinzipiell gleich aufgebaut ist. Soweit keine anders lautenden Angaben gemacht werden, gelten die nachstehenden Ausführungen für beide Ausführungsbeispiele. In den beiden Ausführungsbeispielen sind funktionell übereinstimmende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Mit Hilfe der Fügevorrichtung 1 können zwei beliebige Komponenten, die im Folgenden als erste und zweite Fügekomponenten 2, 3 bezeichnet sind, zusammengefügt und dauerhaft fest miteinander verspannt werden. Bei der zweiten Fügekomponente 3 kann es sich beispielsweise um eine Fahrzeugkarosserie und bei der ersten Fügekomponente 2 um ein an der Fahrzeugkarosserie zu befestigendes Armaturenbrett handeln. Diese Angabe ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen. Mit Hilfe der Fügevorrichtung 1 lassen sich beliebige zwei Fügekomponenten zusammenfügen.
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Jede der beiden Fügekomponenten 2, 3 hat eine von einem Außenflächenabschnitt gebildete Fügefläche 2a, 3a. Vor dem Fügen werden die Fügekomponenten 2, 3 so zueinander angeordnet, dass ihre Fügeflächen 2a, 3a einander zugewandt sind, wobei üblicherweise ein als Fügespalt 4 bezeichneter geringer Abstand zwischen den beiden Fügeflächen 2a, 3a vorliegt. Im zusammengefügten Zustand der beiden Fügekomponenten 2, 3, der beispielsweise in 13 und 14 illustriert ist, liegen die beiden Fügekomponenten 2, 3 mit ihren Fügeflächen 2a, 3a aneinander an und sind in Achsrichtung einer zu den beiden Fügeflächen 2a, 3a rechtwinkeligen Hauptachse 5 miteinander verspannt.
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Die Fügevorrichtung 1 enthält zwei Fügeeinheiten, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Nutzung als aktive Fügeeinheit 6 und als passive Fügeeinheit 7 bezeichnet seien. Bei den beiden Fügeeinheiten 6, 7 handelt es sich um getrennt voneinander ausgebildete Komponenten. Die aktive Fügeeinheit 6 ist zur Anbringung an der ersten Fügekomponente 2 und die passive Fügeeinheit 7 zur Anbringung an der zweiten Fügekomponente 3 vorgesehen. Jede Fügeeinheit 6, 7 ist derart insbesondere von einer der zugeordneten Fügefläche 2a, 3a entgegengesetzten Rückseite an die zugehörige Fügekomponente 2, 3 ansetzbar, dass sie sich an dieser Fügekomponente 2, 3 in Achsrichtung der Hauptachse 5 abstützt und eine in Richtung zur Fügefläche 3a, 2a der jeweils anderen Fügekomponente 3, 2 orientierte Haltekraft auf die zugeordnete Fügekomponente 2, 3 ausüben kann.
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Es ist vorteilhaft, wenn mindestens eine und zweckmäßigerweise beide Fügeeinheiten 6, 7 fest mit der zugeordneten Fügekomponente 2, 3 verbunden ist bzw. sind, beispielsweise durch eine Pressverbindung oder eine Klebeverbindung. Eine solche Konstellation trifft auf das Ausführungsbeispiel zu. Exemplarisch ergibt sich die axiale Abstützung der Fügeeinheiten 6, 7 bezüglich der jeweils zugeordneten Fügekomponente 2, 3 aufgrund einer abgestuften Außenkontur der Fügeeinheiten 6, 7, die dazu führt, dass jede Fügeeinheit 6, 7 an ihrem Außenumfang eine ringförmige Abstützschulter 6a, 7a aufweist, mit der sie sich an einer Abstufung 2b, 3b der zugeordneten Fügekomponente 2, 3 axial abstützt.
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Zweckmäßigerweise verfügt jede Fügekomponente 2, 3 über eine Montagedurchbrechung 2c, 3c, in die die zugeordnete Fügeeinheit 6, 7 von der der Fügefläche 2a, 3a entgegengesetzten Rückseite 2d, 3d her einsetzbar ist. Die Abstufung 2b, 3b befindet sich zweckmäßigerweise am Innenumfang der jeweiligen Montagedurchbrechung 2c, 3c.
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Die aktive Fügeeinheit 6 hat eine Längsachse 6b, die passive Fügeeinheit 7 eine Längsachse 7b. Zur Nutzung sind die beiden Fügeeinheiten 6, 7 so ausgerichtet, dass ihre Längsachsen 6b, 7b zusammenfallen und gemeinsam auf der schon erwähnten Hauptachse 5 liegen.
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Die passive Fügeeinheit 7 hat eine sich in ihrer Längsrichtung erstreckende Fügeausnehmung 8, die mit einer Fügeöffnung 9 zu einer Vorderseite 12 der passiven Fügeeinheit 7 ausmündet. Bevorzugt ist die passive Fügeeinheit 7 ein ringförmiges oder hülsenförmiges Bauteil, das eine axiale Durchbrechung 13 aufweist, wobei die Fügeausnehmung 8 von zumindest einem Längenabschnitt der axialen Durchbrechung 13 gebildet ist. Bei der passiven Fügeeinheit 7 handelt es sich insbesondere um ein einstückiges Bauteil.
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Die Fügeausnehmung 8 geht an ihrer der Fügeöffnung 9 axial entgegengesetzten Rückseite in eine bevorzugt ringförmige, zu der Längsachse 7b koaxiale Spannfläche 14 über. Diese Spannfläche 14 ist axial orientiert und weist in die entgegengesetzte axiale Richtung wie die Fügeöffnung 9. Exemplarisch resultiert sie aus einer ringförmigen Abstufung 15 an der die Fügeausnehmung 8 am Außenumfang begrenzenden und nach radial innen orientierten Wandfläche 16 am Innenumfang der ring- oder hülsenförmigen passiven Fügeeinheit 7.
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Die Fügeausnehmung 8 kann sich auch über die gesamte Länge der axialen Durchbrechung 13 erstrecken, sodass die Spannfläche 14 von einer Stirnfläche an der der Vorderseite 12 axial entgegengesetzten Rückseite 17 der passiven Fügeeinheit 7 gebildet ist.
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Aus noch zu erläuternden Gründen bildet die Wandfläche 16 zweckmäßigerweise eine konische Betätigungsfläche 18, die sich ausgehend von der Vorderseite 12 in Richtung zur Rückseite 17 verjüngt, sodass der Innendurchmesser der passiven Fügeeinheit 7 im Bereich der Betätigungsfläche 18 zur Rückseite 17 hin bevorzugt kontinuierlich abnimmt. Die Betätigungsfläche 18 schließt sich zweckmäßigerweise unmittelbar an die Fügeöffnung 9 an und geht direkt oder vorzugsweise mittels eines zylindrischen Flächenabschnittes in die bevorzugt ringförmige Spannfläche 14 über.
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Die aktive Fügeeinheit 6 umfasst mehrere in Achsrichtung der Längsachse 6b relativ zueinander verschiebbare Komponenten. Bei diesen Komponenten handelt es sich um ein Fügegehäuse 22, um ein Abstützglied 23 und um ein Verbindungsglied 24.
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Das Fügegehäuse 22 hat einen Gehäuseinnenraum 25, in dem das Abstützglied 23 in Achsrichtung der Längsachse 6b linear verschiebbar aufgenommen ist. Das Abstützglied 23 seinerseits hat einen Aufnahmeraum 26, in dem das Verbindungsglied 24 in Achsrichtung der Längsachse 6b relativ zum Abstützglied 23 linear verschiebbar aufgenommen ist.
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Die aktive Fügeeinheit 6 hat eine axiale Vorderseite 27, mit der voraus sie in die Montagedurchbrechung 2c der ersten Fügekomponente 2 einsetzbar oder eingesetzt ist. Somit sind die Vorderseiten 27, 12 der beiden Fügeeinheiten 6, 7 einander zugewandt, wenn sie in der beispielsweise aus 1 und 2 ersichtlichen Gebrauchsposition angeordnet sind. Die Abstützschulter 6a der aktiven Fügeeinheit 6 befindet sich am Fügegehäuse 22 und insbesondere an dessen Außenumfang. Somit stützt sich die aktive Fügeeinheit 6 über ihr Fügegehäuse 22 in axialer Richtung von der Rückseite 2d her an der ersten Fügekomponente 2 ab. Die aktive Fügeeinheit 6 hat auch eine der Vorderseite 27 axial entgegengesetzte Rückseite 28.
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Der Gehäuseinnenraum 25 des Fügegehäuses 22 ist an der Vorderseite 27 offen. Das Abstützglied 23 ist relativ zu dem Fügegehäuse 22 zwischen einer beispielsweise aus 1 und 2 ersichtlichen eingefahrenen Stellung und einer beispielsweise aus 11 und 12 ersichtlichen ausgefahrenen Stellung bewegbar. In der eingefahrenen Stellung befindet sich das Abstützglied 23 weitestmöglich axial im Innern des Fügegehäuses 22, wobei es zweckmäßigerweise über seine gesamte Länge im Innern des Gehäuseinnenraumes 25 aufgenommen ist. Die eingefahrene Stellung wird dadurch definiert, dass das Abstützglied 23 mit einer rückseitigen Anschlagfläche 32 an einer hinteren Gegenanschlagfläche 33 des Fügegehäuses 22 anliegt, wobei Letztere vorzugsweise von der axialen Innenfläche einer den Gehäuseinnenraum 25 rückseitig begrenzenden hinteren Abschlusswand 34 des Fügegehäuses 22 definiert ist.
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Die ausgefahrene Stellung des Abstützgliedes 23 ist dadurch definiert, dass das Abstützglied 23 mit einer der Vorderseite 27 zugewandten vorderen Anschlagfläche 35 an einer zur Rückseite weisenden vorderen Gegenanschlagfläche 36 des Fügegehäuses 22 zur Anlage gelangt. In der ausgefahrenen Stellung ragt das Abstützglied 23 mit seinem vorderen Endabschnitt an der Vorderseite 27 aus dem Fügegehäuse 22 axial hinaus. Der vordere Endbereich des Abstützgliedes 23 bildet einen sich im Außenquerschnitt nach vorne hin verjüngenden Einführendabschnitt 37, dessen Funktion noch erläutert wird. Zweckmäßigerweise sind die rückseitige Anschlagfläche 32 und die vordere Anschlagfläche 35 an einem rückseitigen Kopfabschnitt 38 des Abstützgliedes 23 ausgebildet, von dem nach vorne hin koaxial ein rohrförmiger Abschnitt wegragt, der mit dem Einführendabschnitt 37 endet. Dieser rohrförmige Längenabschnitt sei im Folgenden als rohrförmiger Führungsabschnitt 42 bezeichnet.
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Der Gehäuseinnenraum 25 hat einen rückseitigen Längenabschnitt, der im Folgenden als Kopfaufnahmeabschnitt 43 bezeichnet sei, da sich in ihm der Kopfabschnitt 38 befindet. Der Kopfaufnahmeabschnitt 43 ist folglich axial einerseits von der hinteren Gegenanschlagfläche 33 und andererseits von der vorderen Gegenanschlagfläche 36 begrenzt.
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Die vordere Gegenanschlagfläche 36 ist zweckmäßigerweise ringförmig ausgebildet und Bestandteil einer ringförmigen Trennwand 44 des Fügegehäuses 22, durch die der Kopfaufnahmeabschnitt 43 von einem vorderen Längenabschnitt 45 des Gehäuseinnenraumes 25 abgetrennt ist, der an der Vorderseite 27 offen ist. Der rohrförmige Führungsabschnitt 42 durchsetzt die ringförmige Trennwand 44 gleitverschieblich und ragt in den vorderen Längenabschnitt 45 hinein. Bei der reversiblen Ausführungsform der 1 bis 16 ist die ringförmige Trennwand 44 mit einer ringförmigen Dichtung 46 versehen, die den rohrförmigen Führungsabschnitt 42 unter Abdichtung gleitverschieblich umschließt, sodass der Kopfaufnahmeabschnitt 43 des Gehäuseinnenraumes 25 zu dem vorderen Längenabschnitt 45 hin abgedichtet ist.
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Bevorzugt ist das Abstützglied 23 insgesamt als ein Hohlkörper ausgebildet, der den schon erwähnten Aufnahmeraum 26 umschließt.
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Das Verbindungsglied 24 ist derart axial verschiebbar in dem Aufnahmeraum 26 aufgenommen, dass es relativ zu dem Abstützglied 23 zwischen einer beispielsweise aus 1 und 2 ersichtlichen Grundstellung und einer beispielsweise aus 13 und 14 ersichtlichen Festhaltestellung verschiebbar ist.
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Das Abstützglied 23 hat eine der Vorderseite 27 der aktiven Fügeeinheit 6 zugeordnete Vorderseite 47 und eine diesbezüglich entgegengesetzte, der Rückseite 28 der aktiven Fügeeinheit 6 zugewandte Rückseite 48. In der Festhaltestellung ist das Verbindungsglied 24 axial näher zu der Rückseite 48 verschoben als in der Grundstellung.
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In der deaktivierten Ausgangsstellung gemäß 1 und 2 befindet sich das Verbindungsglied 24 bezüglich des Abstützgliedes 23 in der Grundstellung, wobei diese Grundstellung lösbar verriegelt ist. Für die Verriegelung sorgen mehrere Sicherungsvorsprünge 49 des Verbindungsgliedes 24, die in der Grundstellung des Verbindungsgliedes 24 mit dem Abstützglied 23 in Verriegelungseingriff stehen, wobei sie eine Verriegelungsstellung einnehmen.
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Zwischen das Abstützglied 23 und das Verbindungsglied 24 ist eine Federeinrichtung 53 eingegliedert, die zweckmäßigerweise eine axial drückende Federfunktion hat. Die drückend wirkende Federeinrichtung 53 stützt sich einerseits am Abstützglied 23 und andererseits am Verbindungsglied 24 ab und beaufschlagt das Verbindungsglied 24 ständig axial in Richtung seiner Festhaltestellung und/oder der verriegelten Grundstellung.
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Die Sicherungsvorsprünge 49 halten also das Verbindungsglied 24 in der Grundstellung zurück, das gleichzeitig im Sinne einer Verlagerung in die Festhaltestellung durch die Federeinrichtung 53 beaufschlagt ist.
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Die Sicherungsvorsprünge 49, von denen auch nur ein einziger vorhanden sein kann, können in eine außer Eingriff mit dem Abstützglied 23 stehende Entriegelungsstellung bewegt werden, sodass die bis dahin entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 53 axial zusammengehaltene, sich aus dem Abstützglied 23 und dem Verbindungsglied 24 zusammensetzende Baugruppe axial auseinandergeschoben wird, wobei sich das Verbindungsglied 24 in die erwähnte Festhaltestellung verlagert. Die das Abstützglied 23, das Verbindungsglied 24 und die Federeinrichtung 53 enthaltende Baugruppe sei im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als Kopplungsbaugruppe 54 bezeichnet. Dieses Umschalten des Verbindungsgliedes 24 in die Festhaltestellung bewirkt in noch zu beschreibender Weise ein axiales Zusammenspannen der beiden Fügeeinheiten 6, 7 und dementsprechend auch der beiden Fügekomponenten 2, 3.
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Das Verbindungsglied 24 verfügt zweckmäßigerweise über einen der Rückseite 48 des Abstützgliedes 23 zugeordneten Kopfabschnitt 55, von dem in Richtung zur Vorderseite 27 der aktiven Fügeeinheit 6 eine sich aus mehreren im Einzelnen noch zu beschreibenden Armen zusammensetzende Armanordnung 56 axial wegragt.
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Die Armanordnung 56 enthält zwei sich bezüglich der Längsachse 7b des Verbindungsgliedes 24 diametral gegenüberliegende Spannarme 57 und zwei sich ebenfalls bezüglich der Längsachse 7b des Verbindungsgliedes 24 diametral gegenüberliegende Sicherungsarme 58. Jeder Spannarm 57 und Sicherungsarm 58 hat einen dem Kopfabschnitt 55 axial entgegengesetzten vorderen Endabschnitt, wobei jeder Spannarm 57 im Bereich seines vorderen Endabschnittes einen radial nach außen abstehenden Spannvorsprung 62 aufweist. Jeder Spannarm 57 ist in bezüglich der Längsachse 7b radialer Richtung relativ zum Kopfabschnitt 55 verschwenkbar, insbesondere unter federelastischer Verformung, wobei die zugehörige Schwenkbewegung durch Doppelpfeile 63 angedeutet ist. Durch diese Schwenkbewegung 63 können die Spannvorsprünge 62 sich radial einander annähern oder radial voneinander entfernen. Zweckmäßigerweise fällt die Längsachse 7b mit der zugehörigen Schwenkebene zusammen.
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Jeder Sicherungsarm 58 weist, zweckmäßigerweise auch an seinem vorderen Endbereich, mindestens einen der oben bereits angesprochenen Sicherungsvorsprünge 49 auf, der bezüglich des Sicherungsarms 58 radial nach außen absteht. Zu Gunsten einer hohen Verriegelungskraft ist es vorteilhaft, wenn an jedem Sicherungsarm 58 zwei Sicherungsvorsprünge 49 in der Umfangsrichtung der Längsachse 7b mit Abstand nebeneinander angeordnet sind. Zweckmäßigerweise ragen die Sicherungsvorsprünge 49 weniger weit nach radial außen als die Spannvorsprünge 62.
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Zusätzlich zu mindestens einem Sicherungsvorsprung 49 weist jeder Sicherungsarm 58 auch noch mindestens einen radial nach außen abstehenden Betätigungsnocken 64 auf. Bevorzugt liegt bei jedem Sicherungsarm 58 der Betätigungsnocken 64 bezüglich der Längsachse 7b auf gleicher axialer Höhe wie der zugeordnete mindestens eine Sicherungsvorsprung 49. Der Betätigungsnocken 64 hat zweckmäßigerweise eine größere Höhe als der Sicherungsvorsprung 49, sodass er jeden am gleichen Sicherungsarm 58 angeordneten Sicherungsvorsprung 49 in der radialen Richtung überragt.
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Jeder Sicherungsarm 58 ist in bezüglich der Längsachse 7b radialer Richtung relativ zum Kopfabschnitt 55 verschwenkbar, insbesondere unter federelastischer Verformung, wobei die zugehörige Schwenkbewegung durch Doppelpfeile 65 angedeutet ist. Somit können sich sowohl die Sicherungsvorsprünge 49 als auch die Betätigungsnocken 64 abhängig von der Schwenkrichtung quer zur Längsachse 7b aneinander annähern oder voneinander entfernen. Die Schwenkebene, in der die beiden Sicherungsarme 58 verschwenkbar sind, verläuft zweckmäßigerweise rechtwinkelig zur Schwenkebene der Spannarme 57.
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Die Schwenkbeweglichkeit resultiert insbesondere aus einer Federelastizität eines jeweiligen Spannarmes 57 und Sicherungsarmes 58. Diese Federelastizität kann sich auf den jeweiligen gesamten Arm oder auf nur einen bestimmten Längenabschnitt des betreffenden Arms beziehen. Es ist beispielsweise möglich, die Dicke jedes Spannarmes 57 und Sicherungsarmes 58 zur Bildung von Schwenkbereichen 66 lokal zu verringern, wie dies in 6 angedeutet ist. Die Schwenkbereiche 66 sind dabei diejenigen Bereiche, um die die Spannarme 57 und Sicherungsarme 58 verschwenkbar sind, wobei sich die maximale Auslenkung der Schwenkbewegung 63, 65 an den vorderen Endbereichen eines jeweiligen Armes 57, 58 messen lässt.
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In der Umfangsrichtung der Längsachse 7b sind die Spannarme 57 und Sicherungsarme 58 abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet. Dies begünstigt eine symmetrische Kraftwirkung bezüglich der mit diesen Armen kooperierenden Bestandteile der Fügevorrichtung 1.
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Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel verfügt das Verbindungsglied 24 über jeweils nur einen einzigen Spannarm 57 und Sicherungsarm 58. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn sich der einzige Spannarm 57 und der einzige Sicherungsarm 58 bezüglich der Längsachse 7b diametral gegenüberliegen.
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Vorzugsweise sind die Spannvorsprünge 62 mit einem größeren axialen Abstand zu dem Kopfabschnitt 55 angeordnet als jeder Betätigungsnocken 64 und jeder Sicherungsvorsprung 49. In Verbindung damit ist es vorteilhaft, wenn die Spannarme 57 länger sind als die Sicherungsarme 58. Vorzugsweise ragt jeder Spannarm 57 mit seinem dem Kopfabschnitt 55 axial entgegengesetzten vorderen Endbereich über jeden Sicherungsarm 58 hinaus. Es ist an dieser Stelle noch zu bemerken, dass der mindestens eine Sicherungsarm 58 und der mindestens eine Spannarm 57 unabhängig voneinander radial bewegbar beziehungsweise verschwenkbar sind. Ein Verschwenken eines Spannarmes 57 oder Sicherungsarmes 58 wirkt sich dementsprechend nicht auf die anderen vorhandenen Arme 58, 57 aus.
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Um eine besonders kompakt bauende aktive Fügeeinheit 6 zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn die Federeinrichtung 53 innerhalb der Armanordnung 56 des Verbindungsgliedes 24 platziert ist, sodass sie von der Armanordnung 56 umschlossen ist und sich radial neben dem mindestens einen Spannarm 57 und dem mindestens einen Sicherungsarm 58 erstreckt. Dabei besitzt die Federeinrichtung 53 einen sich an dem Kopfabschnitt 55 abstützenden ersten Endabschnitt 53a und einen diesbezüglich axial entgegengesetzten zweiten Endabschnitt 53b, der sich an einer zum Abstützglied 23 gehörenden Stützwand 67 abstützt. Die Stützwand 67 befindet sich zweckmäßigerweise im Bereich der Vorderseite des Abstützgliedes 23 und kann von einem den Aufnahmeraum 26 vorne verschließenden Wandabschnitt des Abstützgliedes 23 gebildet sein.
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Insbesondere in Verbindung mit einer irreversibel nutzbaren Fügevorrichtung 1 besteht alternativ die in 17 und 18 illustrierte Möglichkeit, die Federeinrichtung 53 innerhalb des rückseitigen Kopfabschnittes 38 des Abstützgliedes 23 unterzubringen. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass günstige Platzverhältnisse gegeben sind, um eine relativ großdimensionierte Federeinrichtung 53 unterbringen zu können, mit der sich hohe Vorspannkräfte realisieren lassen. Beispielsweise kann die Federeinrichtung 53 aus einem Tellerfederpaket bestehen. Andere Realisierungsformen sind aber auch möglich, so beispielsweise in Form einer Schraubendruckfeder.
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Die periphere Wandung des rohrförmigen Führungsabschnittes 42 des Abstützgliedes 23, die zur Begrenzung des Aufnahmeraumes 26 beiträgt, ist mit einer der Anzahl der Spannarme 57 entsprechenden Anzahl erster Wanddurchbrechungen 68 und mit einer der Anzahl der Sicherungsarme 58 entsprechenden Anzahl von zweiten Wanddurchbrechungen 69 versehen. Jede erste Wanddurchbrechung 68 ist einem der Spannvorsprünge 62 zugeordnet und erlaubt den radialen Durchgriff des entsprechenden Spannvorsprunges 62. Wie insbesondere aus 5 ersichtlich ist, haben die ersten Wanddurchbrechungen 68 eine ausreichende Länge, um eine axiale Linearbewegung des zugeordneten Spannvorsprunges 62 zu ermöglichen, wenn zwischen dem Verbindungsglied 24 und dem Abstützglied 23 eine axiale Relativbewegung stattfindet. Die ersten Wanddurchbrechungen 68 sind insbesondere als Längsschlitze ausgebildet.
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Jede zweite Wanddurchbrechung 69 definiert mit ihrer Randfläche für jeden zugeordneten Sicherungsvorsprung 49 eine zur Vorderseite 47 hin orientierte Verriegelungsfläche 72. Befindet sich der Sicherungsvorsprung 49 in der Verriegelungsstellung, greift er in eine zweite Wanddurchbrechung 69 ein und stützt sich axial an einer Verriegelungsfläche 72 ab, sodass das Abstützglied 23 und das Verbindungsglied 24 ein Auseinanderziehen verhindernd miteinander verriegelt sind.
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Die zweite Wanddurchbrechung 69 hat außerdem noch einen insbesondere längsschlitzartig gestalteten länglichen Durchbrechungsabschnitt 73, durch den der Betätigungsnocken 64 des zugeordneten Sicherungsarmes 58 radial hindurchragen kann.
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Es besteht selbstverständlich die Möglichkeit, pro Sicherungsarm 58 für dessen Betätigungsnocken 64 und Sicherungsvorsprüngen 49 jeweils eigene Wanddurchbrechungen vorzusehen.
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Die aktive Fügeeinheit 6 ist zweckmäßigerweise mit Antriebsmitteln 74 ausgestattet, die es ermöglichen, den Fügevorgang mittels Fremdkraft zu aktivieren. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Antriebsmittel 74 wie bei den Ausführungsbeispielen dahingehend ausgestaltet sind, dass sie eine Betätigung mittels Fluidkraft und insbesondere mittels Druckluft ermöglichen.
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Exemplarisch enthalten die Antriebsmittel 74 einen von dem Abstützglied 23 gebildeten Antriebskolben 75, der relativ zum Fügegehäuse 22 axial verschiebbar ist. Bevorzugt ist der Antriebskolben 75 von dem rückseitigen Kopfabschnitt 38 des Abstützgliedes 23 gebildet. Der Antriebskolben 75 unterteilt den Gehäuseinnenraum 25 des Fügegehäuses 22 axial in eine vordere Gehäusekammer 76 und eine hintere Gehäusekammer 77, wobei die vordere Gehäusekammer 76 an ihrer Vorderseite von der ringförmigen Trennwand 44 begrenzt ist und wobei die hintere Gehäusekammer 77 rückseitig von der hinteren Abschlusswand 34 begrenzt ist. Dabei bildet die hintere Gehäusekammer 77 eine Antriebskammer 78, die mit einem beispielsweise in 11 und 12 gut sichtbaren, die Wandung des Fügegehäuses 22 durchsetzenden Antriebskanal 82 kommuniziert. Der Antriebskanal 82 erstreckt sich exemplarisch durch einen ersten Anschlussstutzen 82a hindurch, der die Einspeisung eines von einer Druckquelle P stammenden Druckmediums, insbesondere Druckluft, gestattet.
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Zweckmäßigerweise trägt der Antriebskolben 75 eine Dichtung 83, die gleitverschieblich an der den Gehäuseinnenraum 25 peripher begrenzenden Umfangswand 84 des Fügegehäuses 22 anliegt, sodass ein Fluidübertritt in die hintere Gehäusekammer 77 ausgeschlossen ist.
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Im Folgenden soll anhand der 1 bis 16 eine vorteilhafte Nutzung der Fügevorrichtung 1 beschrieben werden.
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Die 1, 7, 9, 11, 13 und 15 sind Längsschnittdarstellungen, bei denen die Schnittebene mit der Schwenkebene der Spannarme 57 zusammenfällt. Die 2, 8, 10, 12, 14 und 16 zeigen Längsschnitte, bei denen die Schnittebenen mit der Schwenkebene der Sicherungsarme 58 zusammenfallen und folglich rechtwinkelig zu den Schnittebenen der vorgenannten Figuren verlaufen. Um die Übersichtlichkeit zu verbessern, ist außerdem bei dem jeweils unten liegenden Sicherungsarm 58 der Betätigungsnocken 64 nur gestrichelt angedeutet, sodass der von ihm verdeckte Sicherungsvorsprung 49 sichtbar ist. Bei dem jeweils oben liegenden Sicherungsarm 58 ist der hinter der Zeichenebene liegende und vom Betätigungsnocken 64 verdeckte Sicherungsvorsprung 49 gestrichelt angedeutet.
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Die 1 und 2 zeigen eine deaktivierte Ausgangsstellung der Fügevorrichtung 1. Hier sind die beiden Fügekomponenten 2, 3 so angeordnet, dass sich zwischen ihnen ein Fügespalt 4 befindet, wobei allerdings die Fügekomponenten 2, 3 in der deaktivierten Ausgangsstellung auch schon zur gegenseitigen Anlage gebracht sein können.
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Die beiden Fügeeinheiten 6, 7 sind in der deaktivierten Ausgangsstellung so ausgerichtet, dass ihre Längsachsen 6b, 7b zusammenfallen oder einen nur geringen Querversatz und/oder Winkelversatz aufweisen.
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Grundsätzlich hat die erfindungsgemäße Fügevorrichtung 1 den Vorteil, dass sie in der Lage ist, nicht nur einen Querversatz sondern auch einen Winkelversatz zwischen den Fügekomponenten 2, 3 auszugleichen.
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In der deaktivierten Ausgangsstellung befindet sich das Abstützglied 23 in der an der hinteren Abschlusswand 34 anliegenden eingefahrenen Stellung. Weiterhin nimmt das Verbindungsglied 24 bezüglich des Abstützgliedes 23 die Grundstellung ein, in der es dadurch verriegelt ist, dass die an den Sicherungsarmen 58 ausgebildeten Sicherungsvorsprünge 49 in die zweiten Wanddurchbrechungen 69 hineinragen und sich axial an den Verriegelungsflächen 72 abstützen. Die Federeinrichtung 53 ist dabei vorgespannt und liefert den Anpressdruck, mit dem die Sicherungsvorsprünge 49 an die Verriegelungsflächen 72 angedrückt werden. In der deaktivierten Ausgangsstellung ragen sowohl die Betätigungsnocken 64 als auch die diesbezüglich axial weiter vorne angeordneten Spannvorsprünge 62 durch die jeweils zugeordnete Wanddurchbrechung 69, 68 hindurch, wobei sie zunächst noch funktionslos sind.
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Wichtig ist, dass die Spannvorsprünge 62 über den Innendurchmesser der ringförmigen Spannfläche 14 der passiven Fügeeinheit 7 radial hinausragen. Bei axialer Betrachtung in Achsrichtung der Hauptachse 5 überlappt also jeder Spannvorsprung 62 die Spannfläche 14 in radialer Richtung.
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Zur Aktivierung der aktiven Fügeeinheit 6 wird gemäß 7 und 8 durch den Antriebskanal 82 hindurch Druckluft oder ein anderes Druckmedium gemäß Pfeil 85 in die Antriebskammer 78 eingespeist. Als Folge hiervon bewegt sich das Abstützglied 23 axial nach vorne in Richtung zur passiven Fügeeinheit 7 und folglich in Richtung seiner ausgefahrenen Stellung. Diese in 7 und 8 mit einem Pfeil markierte Ausfahrbewegung 86 führt das Abstützglied 23 jedoch nicht alleine aus, sondern einheitlich zusammen mit dem an ihm verriegelten Verbindungsglied 24. Mit anderen Worten nimmt die gesamte oben erwähnte Kopplungsbaugruppe 54 an der Ausfahrbewegung 86 teil.
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Die 7 und 8 illustrieren, dass bei der Ausfahrbewegung die Kopplungsbaugruppe 54 mit dem Einführendabschnitt 37 des Abstützgliedes 23 voraus durch die Fügeöffnung 9 hindurch in die Fügeausnehmung 8 einfährt. Dabei bewirkt der konische Einführendabschnitt 37 durch Zusammenwirken mit der Fügeausnehmung 8 eine koaxiale Ausrichtung zwischen der aktiven Fügeeinheit 6 und der passiven Fügeeinheit 7, wodurch eventuell vorhandene Querversätze eliminiert werden. Im weiteren Verlauf der Ausfahrbewegung 86 kommen die Spannvorsprünge 62 in Kontakt mit der konischen Betätigungsfläche 18, an der sie gemäß den Pfeilen 87 in 9 abgleiten und nach radial innen gedrückt werden. Dabei werden die Spannarme 57 gemäß Pfeilen 88 kurzzeitig nach innen geschwenkt, bis die Spannvorsprünge 62 die Spannfläche 14 passiert haben und gemäß Pfeilen 88 in 9 aufgrund der Federelastizität der Spannarme 57 wieder nach radial außen schnappen.
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Somit befinden sich die Spannvorsprünge 62 in einer wirksamen Stellung, in der sie radial nach außen in einen der Spannfläche 14 axial vorgelagerten Bereich ragen, sodass fortan ein Herausziehen des Verbindungsgliedes 24 aus der passiven Fügeeinheit 7 nicht mehr möglich ist.
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Man kann sagen, dass beim Einführen der Kopplungsbaugruppe 54 in die passive Fügeeinheit 7 ein Rastvorgang oder Schnappvorgang stattfindet, im Rahmen dessen die Spannvorsprünge 62 hinter die Spannfläche 14 einrasten und dadurch in der Achsrichtung der Hauptachse 5 eine formschlüssige Verriegelung bezüglich der passiven Fügeeinheit 7 bewirken.
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Die 10 zeigt den gleichen Betriebszustand wie die 9. Dabei ist zu erkennen, dass auch die Betätigungsnocken 64 auf die Betätigungsfläche 18 der passiven Fügeeinheit 7 auflaufen, wenn die Kopplungsbaugruppe 54 in die Fügeausnehmung 8 einfährt. Dadurch erfahren die Betätigungsnocken 64 eine zur Hauptachse 5 hin radial nach innen weisende Stellkraft, die durch Pfeile 91 kenntlich gemacht ist und aufgrund derer die Sicherungsarme 58 nach innen geschwenkt beziehungsweise gebogen werden. Bei diesem Nach-innen-Schwenken der Sicherungsarme 58 wandern auch die Sicherungsvorsprünge 49 radial nach innen und gelangen allmählich außer Eingriff mit der jeweils zugeordneten Verriegelungsfläche 72. Bei dem Zwischenzustand der 9 und 10 sind die Sicherungsvorsprünge 49 ein Stückweit, aber noch nicht vollständig in die Entriegelungsstellung bewegt.
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Bei fortgesetzter Druckluftbeaufschlagung der Antriebskammer 78 setzt die Kopplungsbaugruppe 54 aufgrund der weiterhin vorhandenen Druckbeaufschlagung des Antriebskolbens 75 die Ausfahrbewegung 86 fort, wobei gemäß 11 die Spannvorsprünge 62 axial von der ihnen gegenüberliegenden Spannfläche 14 abrücken. Dieser Zustand ist in 11 gezeigt. Gleichzeitig werden die Sicherungsarme 58 gemäß den Pfeilen 92 in 12 noch weiter nach innen geschwenkt, weil die Betätigungsnocken 64 axial tiefer in die sich konisch verjüngende Betätigungsfläche 18 einfahren. Dies führt letztlich dazu, dass die Sicherungsvorsprünge 49 so weit nach radial innen bewegt sind, dass sie gänzlich außer Eingriff mit der Verriegelungsfläche 72 stehen und ihre aus den zweiten Wanddurchbrechungen 69 nach innen ausgefahrene Entriegelungsstellung einnehmen.
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Dieser Betriebszustand liegt dann vor, wenn das Abstützglied 23 und folglich die gesamte Kopplungsbaugruppe 54 die ausgefahrene Stellung einnimmt, in der die vordere Anschlagfläche 35 des Abstützgliedes 23 an der vorderen Gegenanschlagfläche 36 des Fügegehäuses 22 zur Anlage gelangt.
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Die 12 ist eine Momentaufnahme des Zustandes, in dem die Sicherungsvorsprünge 49 gerade in die Entriegelungsstellung bewegt wurden, das Verbindungsglied 24 aber noch die Grundstellung einnimmt.
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Der eigentliche Effekt der Entriegelung der Sicherungsvorsprünge 49 ist in 13 illustriert. Aufgrund der Entriegelung wird das Verbindungsglied 24 nicht mehr am Abstützglied 23 festgehalten, sodass es durch die Spannkraft der Federeinrichtung 53 in Richtung der Rückseite 48 des Abstützgliedes 23 bis in die Festhaltestellung verschoben wird. Die unmittelbare Folge daraus ist, dass die Spannvorsprünge 62 gemäß Pfeil 93 mit der Spannfläche 14 und das Abstützglied 23 gemäß Pfeil 94 in der Gegenrichtung mit der vorderen Gegenanschlagfläche 36 verspannt wird. Der Kraftfluss der Spannkraft geht dabei durch die bezüglich der Grundstellung etwas entspannte, gleichwohl aber weiterhin noch vorgespannte Federeinrichtung 53 hindurch und ist bei 96 gepunktet angedeutet.
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Dementsprechend nimmt nun die Fügevorrichtung 1 die aktivierte Endstellung ein, in der die von den Spannvorsprüngen 62 axial beaufschlagte passive Fügeeinheit 7 mit dem in der Gegenrichtung durch das Abstützglied 23 axial abgestützten Fügegehäuse 22 der aktiven Fügeeinheit 6 axial verspannt ist. Der Fügevorgang ist somit beendet. Nun kann die Fluidbeaufschlagung der Antriebskammer 78 beendet werden, ohne dass dies Auswirkungen auf den Betriebszustand der Fügevorrichtung 1 hätte. Man kann also beispielsweise einen an den Antriebskanal 82 angeschlossenen Druckluftschlauch entfernen.
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Die 14 zeigt den gleichen Betriebszustand wie die 13, wobei zu erkennen ist, dass die Spannvorsprünge 62 bei der zwischen dem Verbindungsglied 24 und dem Abstützglied 23 stattfindenden axialen Relativbewegung ihre axiale Relativposition bezüglich des Abstützgliedes 23 verändert und sich in Richtung zur Rückseite 48 des Abstützgliedes 23 bewegt haben. Bei dieser Relativbewegung gleiten die Sicherungsvorsprünge 49 an der Innenumfangsfläche der Wandung des rohrförmigen Führungsabschnittes 42 entlang, die insoweit eine Führungsfläche 95 für den jeweils zugeordneten Sicherungsvorsprung 49 bildet. Da sich die Sicherungsvorsprünge 49 an dieser Führungsfläche 95 abstützen, verbleiben die Sicherungsarme 58 in der aus 14 ersichtlichen, radial nach innen verschwenkten Position.
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Der Betätigungsnocken 64 kann bei dieser Relativbewegung in den länglichen Durchbrechungsabschnitt 73 der zweiten Wanddurchbrechung 69 einfahren, sodass er die Relativbewegung zwischen dem Verbindungsglied 24 und dem Abstützglied 23 nicht behindert.
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In der bisher beschriebenen Ausprägung kann die Fügevorrichtung 1 der 1 bis 16 in gleicher Weise als irreversible Fügevorrichtung 1 genutzt werden wie die Fügevorrichtung der 17 und 18. Die Funktionsweise des in 17 und 18 beschriebenen Ausführungsbeispiels stimmt mit der bisher beschriebenen des Ausführungsbeispiels der 1 bis 16 überein.
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Um eine besonders variable Nutzung zu ermöglichen, kann die Fügevorrichtung 1 wie erwähnt von reversibler Bauart sein. Dies bedeutet, dass die zuvor hergestellte Fügeverbindung wieder gelöst werden kann. Hierzu besteht die Möglichkeit, die aktive Fügeeinheit 6 bei Bedarf aus der aktivierten Endstellung wieder in die deaktivierte Ausgangsstellung zurückzuführen. Die anhand 1 bis 16 illustrierte Fügevorrichtung 1 weist entsprechende Ausstattungsmerkmale auf.
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Diese vorgenannten Ausstattungsmerkmale enthalten exemplarisch eine am Innenumfang des rohrförmigen Führungsabschnittes 42 in einem den Spannarmen 57 axial vorgelagerten Bereich angeordnete Lösefläche 97, die sich zur Vorderseite 47 des Abstützgliedes 23 hin insbesondere konisch verjüngt.
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Zu den für die Reversibilität verantwortlichen Maßnahmen gehört auch, dass das Verbindungsglied 24 aus der Festhaltestellung in die verriegelte Grundstellung und auch noch ein Stückweit darüber hinaus in eine aus 15 und 16 ersichtliche Lösestellung relativ zum Abstützglied 23 verschiebbar ist. Beim Verschieben in diese Lösestellung können die Spannarme 57 mit ihren freien vorderen Endbereichen 98 an der schrägen Lösefläche 97 abgleiten, sodass sie gemeinsam mit dem an ihnen angeordneten Spannvorsprung 62 radial nach innen verschwenkt werden. Dieses Verschwenken ist in 15 durch Pfeile 99 angedeutet, wobei das Abgleiten des vorderen Endbereiches 98 an der Lösefläche 97 durch Pfeile 100 illustriert ist.
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Bei diesem Vorgang werden die Spannarme 57 zumindest so weit nach radial innen bewegt, dass sich keine radiale Überlappung mehr mit der Spannfläche 14 einstellt. Strichpunktierte Linien 101 in 15 machen deutlich, dass in dieser Lösestellung keine radiale Überlappung mehr zwischen den Spannvorsprüngen 62 und der Spannfläche 14 vorliegt. Die Spannvorsprünge 62 sind in dieser Lösestellung in eine unwirksame Stellung nach innen geschwenkt.
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In diesem Betriebszustand besteht die Möglichkeit, die aktive Fügeeinheit 6 in Achsrichtung der Hauptachse 5 aus der passiven Fügeeinheit 7 herauszuziehen und dadurch den Fügeverbund aufzuheben.
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Zweckmäßigerweise ist die aktive Fügeeinheit mit Antriebsmitteln 102 ausgestattet, die es mittels Fluidkraft und insbesondere pneumatisch ermöglichen, die das Verbindungsglied 24 in die Lösestellung bewegende Relativbewegung zwischen dem Verbindungsglied 24 und dem Abstützglied 23 hervorzurufen.
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Zu diesen vorgenannten Antriebsmitteln 102, die zur besseren Unterscheidung im Folgenden auch als Löse-Antriebsmittel 102 bezeichnet werden, gehört unter anderem ein Löse-Antriebskanal 103, der in die hintere Gehäusekammer 77 einmündet, welche in diesem Fall eine Löse-Antriebskammer 104 bildet. Weiterhin gehört zu den Löse-Antriebsmitteln 102 ein an dem Kopfabschnitt 55 angeordneter oder unmittelbar von dem Kopfabschnitt 55 gebildeter Lösekolben 105, der in dem Aufnahmeraum 26 unter Abdichtung gleitverschieblich angeordnet ist, und zwar insbesondere im Innern des auch als Antriebskolben 75 fungierenden rückseitigen Kopfabschnittes 38 des Abstützgliedes 23. Hier begrenzt der Lösekolben 105 mit der hinteren Abschlusswand 38a des rückseitigen Kopfabschnittes 38 eine auch zu den Löse-Antriebsmitteln 102 gehörende Schubkammer 106, die über mindestens einen Verbindungskanal 107 ständig mit der Löse-Antriebskammer 104 kommuniziert.
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Ein außen an dem Fügegehäuse 22 angeordneter zweiter Anschlussstutzen 103a gehört zu dem Löse-Antriebskanal 103 und ermöglicht das Einspeisen von Druckluft, wenn ein Lösevorgang hervorgerufen werden soll.
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Nachfolgend wird anhand der 14 bis 16 ein bevorzugter Ablauf zum Lösen des Fügeverbundes beschrieben.
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Zum Start des Lösevorganges wird ausgehend von der aktivierten Endstellung der axialen Fügeeinheit 6, die in 14 gezeigt ist, über den zweiten Anschlussstutzen 103a und den zugehörigen Löse-Antriebskanal 103 Druckluft in die Löse-Antriebskammer 104 eingespeist, die durch den mindestens einen Verbindungskanal 107 hindurch auch in die Schubkammer 106 gelangt. Dabei ruft der Druckaufbau in der Schubkammer 106 eine durch Pfeil 108 in 14 angedeutete Verschiebebewegung des Verbindungsgliedes 24 relativ zum Abstützglied 23 in der Richtung der Grundstellung hervor, wobei die Federeinrichtung 53 zunehmend gespannt wird. Dieser Verschiebebewegung ist eine durch Pfeil 109 angedeutete, entgegengesetzt orientierte Verschiebebewegung des Abstützgliedes 23 überlagert, das sich ausgehend von seiner ausgefahrenen Stellung in Richtung der ursprünglichen, eingefahrenen Stellung bewegt.
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Die Relativbewegung zwischen dem Abstützglied 23 und dem Verbindungsglied 24 hat zur Folge, dass die Sicherungsvorsprünge 49 an der Führungsfläche 95 entlang in Richtung zur zugeordneten Wanddurchbrechung 69 verlagert werden, in die sie aufgrund der elastischen Rückstellkraft der Sicherungsarme 58 verriegelnd eingreifen, wenn das Verbindungsglied 24 in die Grundstellung gelangt ist.
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Die fortgesetzte Druckbeaufschlagung der Schubkammer 106 hat nun aber die weitere Folge, dass das Verbindungsglied 24 über die Grundstellung hinaus in die aus 15 und 16 ersichtliche Lösestellung bewegt wird, in der die Spannvorsprünge 62 eine unwirksame Stellung einnehmen und die Spannfläche 14 nicht mehr überlappen.
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Die Rückbewegung gemäß Pfeil 109 des Abstützgliedes 23 startet erst, nachdem das Verbindungsglied 24 in die Lösestellung verlagert und die Spannvorsprünge 62 in ihre unwirksame Stellung bewegt worden sind. Dann bewegt sich die gesamte Kopplungsbaugruppe 54 gemäß Pfeil 110 in 15 in Richtung der eingefahrenen Stellung aus 1, wobei das fortgesetzt gemäß Pfeil 111 in die Löse-Antriebskammer 104 eingespeiste Druckmedium für die Rückhubbewegung in die eingefahrene Stellung verantwortlich zeichnet. Bei dieser Rückhubbewegung fährt die Kopplungsbaugruppe 54 axial aus der passiven Fügeeinheit 7 heraus, sodass der Fügeverbund aufgehoben ist.
