DE102019108553B4

DE102019108553B4 - Verfahren zur Montage eines Druckfederelements

Info

Publication number: DE102019108553B4
Application number: DE102019108553.5A
Authority: DE
Inventors: Florian Reger; Vitus Schönberger; Markus Müller
Original assignee: Gerresheimer Regensburg GmbH
Current assignee: Gerresheimer Regensburg GmbH
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2023-04-27
Anticipated expiration: 2039-04-03
Also published as: DE102019108553A1

Abstract

Verfahren (200) zur Montage eines Druckfederelements (10) innerhalb einer medizinischen Vorrichtung (1), wobei das Druckfederelement (10) ein erstes Ende (11) und ein in einer positiven axialen Richtung (10ax) des Druckfederelements (10) dazu beabstandetes zweites Ende (12) aufweist, umfassend die Schritte:a) Bereitstellen (201) eines ersten Sicherungselements (110) axial kontaktierend zum ersten Ende (11), des in einem ersten Spannungszustand (A) vorliegenden Druckfederelements (10),b) Bereitstellen (202) eines zweiten Sicherungselements (120; 120') axial kontaktierend zum zweiten Ende (12),c) Überführen (203) des Druckfederelements (10) zu einem zweiten Spannungszustand (B) durch Verringerung einer Distanz zwischen dem ersten (110) und dem zweiten Sicherungselement (120; 120') durch Relativbewegung mindestens eines (110; 110, 120') der ersten (110) und zweiten Sicherungselemente (120; 120') auf das andere (120; 110, 120`) zu in axialer Richtung (10x),d) Anordnen (204) eines dritten Sicherungselements (130) beabstandet zum ersten Ende (11) in negativer axialer Richtung (10bx) des Druckfederelements (10),e) Entfernen (205) des ersten Sicherungselements (110), wobei das erste Ende (11) durch das dritte Sicherungselement (130) gesichert ist, wobei die Schritte a) bis e) maschinell durchgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Druckfederelements, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Druckfederelemente werden oft innerhalb von Vorrichtungen montiert und stellen aufgrund ihrer Vorspannung generell eine Kraft in Richtung ihrer Mittelachse bereit. Gängige Druckfederelemente sind beispielsweise Schraubenfedern und beispielsweise an einem ersten Ende und einem zweiten Ende jeweils an einer axialen Aufnahme gelagert. Mittels der durch das Druckfederelement bereitgestellten Kraft kann somit beispielsweise innerhalb der Vorrichtung der Verlagerung eines ersten Bauteils, welches mit einer ersten der axialen Aufnahmen verbunden ist, gegenüber einem zweiten Bauteil, welches mit einer zweiten der axialen Aufnahmen verbunden ist, eine Kraft gegenüber gesetzt werden.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das Druckfederelement zur Montage zunächst auf ein zylindrisches Bauteil aufzuziehen, um die Länge des Druckfederelements soweit reduzieren zu können, dass es zwischen die axialen Aufnahmen angeordnet werden kann. Es ist jedoch erwünscht, diesen Vorgang weitestgehend zu automatisieren, um Kosten und Zeit zu sparen.
Aus dem Dokument US 1 342 529 A ist eine Vorrichtung zum Anbringen und Entfernen von Federelementen bekannt. Diese Federelemente sind an Stößeln in einer Ventilsteuerung eines Motors oder in anderweitigen Ventilen angeordnet. Die Vorrichtung umfasst zwei Hebelarme, an dessen jeweiligen Enden Greifelemente vorgesehen sind. Das Federelement wird zunächst auf einem Schaft des Ventils derart angeordnet, dass es an einem Tellerelement anliegt. Die Hebelarme umgreifen dann das Tellerelement und das freiliegende weitere Ende des Federelements, sodass das Federelement zwischen den Hebelarmen angeordnet ist. Zwischen den Hebelarmen ist eine Scherenmechanik vorgesehen, welche mit einer Gewindespindel betätigt wird. Durch eine Drehbewegung der Gewindespindel bewegen sich die beiden Hebelarme aufeinander zu, wodurch das Federelement komprimiert wird. In dem komprimierten Zustand kann das Federelement dann eingesetzt oder entnommen werden.
Weiterhin ist das Dokument US 3 546 767 A bekannt. Dieses Dokument zeigt ein Werkzeug zum Entfernen, beziehungsweise zum Montieren eines Sicherungselements von einem Bremsschuh. Der Bremsschuh wird dabei durch das auf einem Befestigungsstift angeordnete Sicherungselement gehalten. Das Sicherungselement umfasst dabei eine mit einer Feder verspannte Sicherungsscheibe, welche an dem Befestigungsstift eingreift. Das Werkzeug umfasst einen Zangenabschnitt und einen Drehabschnitt. Zum Entfernen des Bremsschuhs wird das Werkzeug zunächst derart um die Feder angeordnet, dass die beiden Zangenarme des Zangenabschnitts die Feder umgreifen. Der Drehabschnitt tritt dabei in Eingriff mit der Sicherungsscheibe. Durch eine Drehbewegung kann die Sicherungsscheibe von dem Befestigungsstift gelöst werden. Das Werkzeug kann dann zusammen mit der Feder und der Sicherungsscheibe von dem Befestigungsstift abgenommen werden. Bei der Montage wird das Werkzeug mit der Feder und der Sicherungsscheibe auf den Befestigungsstift geführt. Mit dem Drehabschnitt kann die Feder komprimiert werden und durch eine Drehung kann die Sicherungsscheibe mit dem Befestigungsstift in Eingriff gebracht werden.
Ferner ist das Dokument DE 25 48 486 A1 welches eine Federkompressionsvorrichtung zum Komprimieren von McPherson Federbeinen oder Stoßdämpfern zeigt, bekannt. Die Federkompressionsvorrichtung umfasst einen Rahmen, welcher zwei Stirnplatten und dazwischen angeordnete Führungsstangen umfasst. Auf den Führungsstangen ist ein Schlitten gleitend gelagert, welcher von einem pneumatischen Antrieb entlang der Führungsstangen verlagert werden kann. Die untere Stirnplatte weist einen Ausschnitt auf, in welchem der zu komprimierende Stoßdämpfer eingelegt wird. Nach dem Einlegen werden zwei mit dem Schlitten verbundene Hakenelemente an der Windung des zu komprimierenden Stoßdämpfers eingehängt. Durch den pneumatischen Antrieb wird dann der Schlitten verlagert, wodurch der Stoßdämpfer entsprechend komprimiert wird.
Schließlich ist das Dokument DE 31 38 147 C1 bekannt. Dieses Dokument zeigt eine kraftbetriebene Ventilfederspanneinrichtung, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen. Die Ventilfederspanneinrichtung umfasst ein hohlzylindrisches Vorrichtungsgehäuse mit einem Zylinderraum, in welchem zwei voneinander unabhängige Kolben axial verschieblich sind. Die Axialbewegung eines Kolbens ist auf ein Abdrückteil übertragbar, welches von oben auf eine Ventilfeder wirkt. Die Ventilfederspanneinrichtung umfasst weiterhin eine Greifereinrichtung, welche als Widerlager, für die durch das Abdrückteil aufgebrachte Kraft, dient. Hierzu hintergreifen die Widerlagerabschnitte der Greifereinrichtung die Ventilfeder. Nach der Kompression der Ventilfeder wird der Ventilschaft nach oben gedrückt. Die beiden Ventilkeile zwischen Ventilschaft und Federteller sind nun in diesem Zustand entfernbar. Im Anschluss sind die Federteller und die Ventilfeder aus dem Zylinderkopf herausziehbar.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein einfaches Verfahren zur Montage eines Druckfederelements zu entwickeln, welches gleichzeitig prozesssicher und zu einem hohen Grad automatisierbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst von einem Verfahren (200) zur Montage eines Druckfederelements innerhalb einer Vorrichtung, wobei das Druckfederelement ein erstes Ende und ein in einer positiven axialen Richtung des Druckfederelements dazu beabstandetes zweites Ende aufweist.
Das Verfahren (200) umfasst die Schritte:

a) Bereitstellen eines ersten Sicherungselements axial kontaktierend zum ersten Ende des in einem ersten Spannungszustand vorliegenden Druckfederelements,
b) Bereitstellen eines zweiten Sicherungselements axial kontaktierend zum zweiten Ende,
c) Überführen des Druckfederelements zu einem zweiten Spannungszustand durch Verringerung einer Distanz zwischen dem ersten und dem zweiten Sicherungselement durch Relativbewegung mindestens eines der ersten und zweiten Sicherungselemente auf das andere zu in axialer Richtung,
d) Anordnen eines dritten Sicherungselements beabstandet zum ersten Ende in negativer axialer Richtung des Druckfederelements,
e) Entfernen des ersten Sicherungselements,

Beispielsweise ist die Vorrichtung eine medizinische Vorrichtung. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Vorrichtung beschränkt.
Erfindungsgemäß erfolgen alle Schritte maschinell, das heißt, dass beispielsweise mittels einer Greifervorrichtung eines Roboters die beteiligten Komponenten angeordnet werden. Beispielsweise werden die zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Kräfte, insbesondere die mittels des Schritts c) beschriebene Bewegung entgegen der Federkraft des Druckfederelements, mittels eines Aktors, beispielsweise eines Motors bereitgestellt.
Das Druckfederelement wird also zunächst axial vorgespannt, indem seine beiden axialen Enden aufeinander zu bewegt werden. Dadurch verringert sich seine Länge. An dem ersten Ende übernimmt anschließend das dritte Sicherungselement zumindest die axiale Sicherung des Druckfederelements, so dass das erste Sicherungselement erfindungsgemäß nach dem Anordnen des dritten Sicherungselements entfernt werden kann.
Somit stellt das erfindungsgemäße Verfahren ein einfaches und hochgradig automatisierbares Montageverfahren dar.
Bevorzugt werden das erste, das zweite und/oder das dritte Sicherungselement in Relation zum Druckfederelement so angeordnet, dass mittels des ersten, des zweiten und/oder des dritten Sicherungselements das jeweilige Ende des Druckfederelements zumindest axial gesichert und/oder gelagert ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter „axial gesichert“ oder „axial gelagert“ verstanden, dass der Freiheitsgrad des jeweiligen Endes bezüglich einer Verschiebung in axialer Richtung des Druckfederelements zumindest in einer Richtung (positiv oder negativ) gesperrt ist.
Bevorzugt werden ferner das erste, das zweite und/oder das dritte Sicherungselement in Relation zum Druckfederelement so angeordnet, dass mittels des ersten, des zweiten und/oder des dritten Sicherungselements das jeweilige Ende des Druckfederelements zumindest radial gesichert und/oder gelagert ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter „radial gesichert“ oder „radial gelagert“ verstanden, dass der Freiheitsgrad des jeweiligen Endes bezüglich einer Verschiebung in radialer Richtung des Druckfederelements (also senkrecht zur axialen Richtung) zumindest in einer Richtung (positiv oder negativ) gesperrt ist.
Beispielsweise umfassen das für eine erste Verfahrensvariante verwendete zweite, das dritte und/oder das sechste Sicherungselement einen ersten Abschnitt in Form eines sich in Radialrichtung des Druckfederelements erstreckenden Flanschs, an welchem ein zweiter Abschnitt in Form eines sich in axialer Richtung des Druckfederelements erstreckenden Vorsprungs angeordnet ist.
Beispielsweise ist der Vorsprung in Form einer Kreisscheibe ausgestaltet. Beispielsweise ist ein Durchmesser der Kreisscheibe genauso groß wie oder kleiner als ein Innendurchmesser des Druckfederelements. Beispielsweise liegt der Wert des Durchmessers der Kreisscheibe in einem Bereich des 0,9- bis 0,99-fachen des Wertes des Innendurchmessers des Druckfederelements.
Beispielsweise weist der erste Abschnitt eine erste Länge und eine zweite Länge auf, wobei die erste Länge beim Verfahren des für die erste Verfahrensvariante verwendeten zweiten, des dritten und/oder des sechsten Sicherungselements in Radialrichtung des Druckfederelements angeordnet ist. Bevorzugt erstreckt sich die zweite Länge senkrecht zur ersten Länge. Beispielsweise weist ein oberes Ende des ersten Abschnitts, welches die Aussparung im Schritt d) zuerst erreicht, Rundungen oder Fasen auf, welche das Eintreten des ersten Abschnitts in die Aussparung erleichtern.
Gemäß einer ersten bevorzugten Verfahrensvariante, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung als „einseitige Vorspannung“ bezeichnet wird, verbleibt das zweite Sicherungselement nach Ende des Verfahrens als axiale Sicherung des Druckfederelements und/oder bildet einen Teil der Vorrichtung aus.
Bevorzugt verbleibt das dritte Sicherungselement nach Ende des Verfahrens bei allen Verfahrensvarianten als axiale Sicherung des Druckfederelements und/oder bildet einen Teil der Vorrichtung aus. Bevorzugt wird das dritte Sicherungselement im Schritt d) bei allen Verfahrensvarianten in einer radialen Richtung des Druckfederelements verfahrend, bevorzugt ausschließlich in der radialen Richtung des Druckfederelements verfahrend, auf das Druckfederelement zubewegt.
Bevorzugt entspricht der erste Spannungszustand des Druckfederelements einem vollständig entspannten Zustand, in welchem das Druckfederelement die Länge L0 („Grundlänge“) sowie keine Vorspannung aufweist.
Bevorzugt entspricht der zweite Spannungszustand des Druckfederelements einem ersten Vorspannungszustand, in welchem das Druckfederelement die Länge L1 („Montagelänge“) sowie eine erste Vorspannung aufweist. Bevorzugt ist die Länge L1 kleiner als die Länge L0.
Bevorzugt weist das Druckfederelement zumindest nach dem Ende des Verfahrens gemäß beider Verfahrensvarianten einen zweiten Vorspannungszustand auf, in welchem das Druckfederelement die Länge L2 („Einbaulänge“) sowie eine zweite Vorspannung aufweist. Bevorzugt gilt, dass die zweite Vorspannung kleiner als die erste Vorspannung ist. Bevorzugt gilt, dass L0 größer als L2 ist. Bevorzugt gilt, dass L2 größer als L1 ist.
Ausgehend von der Länge L1 im ersten Vorspannungszustand kann sich also das Druckfederelement automatisch bis zur Länge L2 hin entspannen, da das dritte Sicherungselement beabstandet, beispielsweise mit einem ersten Abstand, zum ersten Ende in negativer axialer Richtung des Druckfederelements ist. Dies entspricht einer Kraftoptimierung des Verfahrens.
Das Druckfederelement ist also gemäß der obigen Ausführung bevorzugt an beiden Enden axial und/oder radial gesichert. Um die Gefahr zu minimieren, dass ein mittlerer Abschnitt des Druckfederelements beim Übergang des Spannungszustands ausknickt, wird bevorzugt zumindest abschnittsweise (örtlich und/oder zeitlich gesehen) eine radiale Sicherung für den mittleren Abschnitt vorgesehen.
Das Verfahren wird also gemäß einer bevorzugten Variante erweitert, indem mindestens ein zusätzlicher Schritt zeitlich vor dem Schritt c) durchgeführt wird. Bevorzugt ist also gemäß einem weiteren Schritt das Anordnen eines vierten Sicherungselements um zumindest einen Teil eines Umfangs und einer Länge eines mittleren Abschnitts des Druckfederelements vorgesehen. Alternativ oder kumulativ kann gemäß einem weiteren Schritt das Anordnen eines fünften Sicherungselements um zumindest einen Teil des Umfangs und der Länge des mittleren Abschnitts des Druckfederelements vorgesehen sein. Der mittlere Abschnitt des Druckfederelements ist dabei zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Druckfederelements angeordnet.
Beispielsweise ist das vierte Sicherungselement an einer Unterseite des Druckfederelements angeordnet. Bevorzugt ist das vierte Sicherungselement ausschließlich an der Unterseite des Druckfederelements angeordnet. Beispielsweise ist ein der Unterseite des Druckfederelements gegenüberliegender Abschnitt des vierten Sicherungselements flächig ausgestaltet. Bevorzugt liegt das Druckfederelement auf dem vierten Sicherungselement auf, so dass sich das Druckfederelement und das vierte Sicherungselement lediglich tangential, also auf einer Linie parallel zur Mittelachse des Druckfederelements, berühren.
Beispielsweise ist das fünfte Sicherungselement an einer Oberseite des Druckfederelements angeordnet. Bevorzugt ist die Unterseite des Druckfederelements frei von einem Bereich, in welchem das fünfte Sicherungselement angeordnet ist.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Verfahrensvariante, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung als „zweiseitige Vorspannung“ bezeichnet wird, wird das zweite Sicherungselement im Laufe des Verfahrens entfernt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Druckfederelement innerhalb der fertigen Vorrichtung so eingespannt werden soll, dass die zum Einspannen vorgesehenen Elemente der Vorrichtung beispielsweise nicht für das maschinelle Durchführen des obigen Schritts c) geeignet sind.
Bevorzugt verbleibt das vierte Sicherungselement nach dem Ende des Verfahrens als Teil der Vorrichtung. Es kann auch vorgesehen sein, dass das vierte Sicherungselement im Laufe des Verfahrens entfernt wird.
Bevorzugt wird das fünfte Sicherungselement im Laufe des Verfahrens entfernt. Es kann auch vorgesehen sein, dass das fünfte Sicherungselement nach dem Ende des Verfahrens als Teil der Vorrichtung verbleibt. Es kann ferner vorteilhaft sein, wenn das erste Sicherungselement und das fünfte Sicherungselement einstückig ausgebildet sind.
Es ist also gemäß der zweiten bevorzugten Verfahrensvariante vorgesehen, dass die Schritte c), d) und/oder e) des obigen Verfahrens zusätzliche Vorgänge aufweisen.
Demnach ist im Schritt c) bevorzugt eine Verringerung der Distanz zwischen dem ersten und dem zweiten Sicherungselement durch Relativbewegung beider der ersten und zweiten Sicherungselemente aufeinander zu in axialer Richtung vorgesehen. Nicht nur das erste Sicherungselement wird demnach auf das zweite Sicherungselement zu bewegt, sondern auch das zweite Sicherungselement wird aktiv auf das erste Sicherungselement zu bewegt.
Ferner ist im Schritt d) bevorzugt das Bereitstellen eines sechsten Sicherungselements beabstandet zum zweiten Ende vorgesehen. Außerdem ist im Schritt e) bevorzugt das Entfernen des zweiten Sicherungselements vorgesehen, wobei das zweite Ende durch das sechste Sicherungselement gesichert ist.
Bevorzugt weist eine Außenhülle des Druckfederelements im Wesentlichen die Form eines Zylinders auf. Bevorzugt gilt, dass eine Länge des Zylinders, zumindest im vollständig entspannten Zustand des Druckfederelements, mehr als das Dreifache, weiter bevorzugt mehr als das Fünffache, weiter bevorzugt mehr als das Achtfache und meist bevorzugt mehr als das Zehnfache eines Durchmessers des Zylinders beträgt. Beispielsweise entspricht der Durchmesser des Zylinders dem Außendurchmesser des Druckfederelements.
Bevorzugt ist das Druckfederelement als Schraubenfeder ausgestaltet, ist also mittels eines in Schraubenform um einen definierbaren Wickelumfang gewickelten Drahtes ausgestaltet. Bevorzugt weist das Druckfederelement einen Außendurchmesser und/oder einen Innendurchmesser auf. Bevorzugt entspricht der Innendurchmesser dem Wickelumfang. Bevorzugt entspricht der Außendurchmesser dem Wickelumfang zuzüglich der zweifachen Drahtdicke.
Bevorzugt ist das Druckfederelement in radialer Richtung des Druckfederelements gesehen in einem Innenbereich, welcher von seiner Mittelachse bis hin zum Innendurchmesser ausgestaltet ist, über die gesamte Länge des Druckfederelements gesehen vollständig hohl ausgestaltet. Bevorzugt ist der die Schraubenfeder bildende Draht in radialer Richtung des Druckfederelements gesehen ausschließlich in einem Außenbereich, welcher ausschließlich zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser ausgestaltet ist, angeordnet.
Bevorzugt sind das dritte Sicherungselement, das sechste Sicherungselement und/oder das gemäß der ersten Verfahrensvariante verwendete zweite Sicherungselement im Wesentlichen baugleich ausgestaltet und/oder sichern das Druckfederelement, indem sie in den Innenbereich des Druckfederelements eingreifen und/oder nach dem Ende des Verfahrens zumindest teilweise im Innenbereich des Druckfederelements angeordnet sind. Bevorzugt sind das dritte Sicherungselement, das sechste Sicherungselement und/oder das gemäß der ersten Verfahrensvariante verwendete zweite Sicherungselement so ausgestaltet, dass sie einen Vorsprung aufweisen, dessen Abmessung parallel zum Innendurchmesser des Druckfederelements gleich groß wie oder kleiner als der Innendurchmesser des Druckfederelements ist, und welcher nach dem Ende des Verfahrens im Innenbereich des Druckfederelements angeordnet ist.
Bevorzugt greifen das dritte Sicherungselement, das sechste Sicherungselement und/oder das gemäß der ersten Verfahrensvariante verwendete zweite Sicherungselement im Laufe des Verfahrens und/oder nach dem Ende des Verfahrens nicht in den Außenbereich des Druckfederelements ein.
Beispielsweise ist das sechste Sicherungselement, welches bei der zweiseitigen Vorspannung benötigt wird, ein Teil, welches einstückig mit dem vierten Sicherungselement verbunden ist und/oder mittels eines Abschnitts des vierten Sicherungselements ausgebildet ist.
Es ist gemäß beiden Verfahrensvarianten bevorzugt, dass das erste Sicherungselement durch ein Hülsenelement ausgebildet ist, welches das erste Ende des Druckfederelements axial und/oder radial lagert. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Hülsenelement“ ein Element verstanden, welches gegenüber dem Druckfederelement so anordenbar ist, dass es erste Abschnitte aufweist, welche senkrecht zur Mittelachse des Druckfederelements angeordnet sind, und zweite Abschnitte, welche parallel zur Mittelachse des Druckfederelements angeordnet sind.
Ebenfalls ist gemäß beiden Verfahrensvarianten bevorzugt, dass das zweite Sicherungselement das zweite Ende des Druckfederelements axial und/oder radial lagert. Gemäß der ersten Verfahrensvariante ist beispielsweise vorgesehen, dass das zweite Sicherungselement durch einen Vorsprung des vierten Sicherungselements ausgebildet ist. Gemäß der zweiten Verfahrensvariante ist beispielsweise vorgesehen, dass das zweite Sicherungselement durch ein Hülsenelement ausgebildet ist.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Sicherungselement zueinander vollständig identisch ausgestaltet sind und/oder im Verfahren in Bezug auf die axiale Richtung des Druckfederelements zueinander um 180° gedreht angeordnet werden. Ferner ist bevorzugt, dass das erste und das zweite Sicherungselement im Verfahren in Bezug auf die radiale Richtung des Druckfederelements zueinander identisch angeordnet werden. Es ist demnach bevorzugt, dass das erste und das zweite Sicherungselement im Verfahren zur Mittelachse des Druckfederelements stets gleich beabstandet sind.
Bevorzugt ist zudem, dass das erste, das zweite und/oder das fünfte Sicherungselement an zumindest einer Seite ein Kupplungselement aufweisen, welches dazu ausgebildet und dafür geeignet ist, mit einem Gegenkupplungselement einer Greifervorrichtung eines Roboters wechselzuwirken. Beispielsweise ist dies eine Seite, welche der dem Druckfederelement benachbarten Seite des ersten, das zweiten und/oder des fünften Sicherungselements gegenüberliegt. Beim ersten und/oder zweiten Sicherungselement wäre auch denkbar, dass es eine Seite mit einer Fläche ist, deren Normalenvektor parallel zur Mittelachse des Druckfederelements angeordnet ist; diese Seite wäre demnach beispielsweise durch die Außenseite des Stirnwandabschnitts des ersten und/oder zweiten Sicherungselements ausgebildet.
Beispielsweise ist das erste, das zweite, das dritte, das vierte, das fünfte und/oder das sechste Sicherungselement zumindest partiell aus einem Kunststoffmaterial wie Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ausgebildet.
Es ist beispielsweise vorgesehen, dass das erste und/oder das zweite Sicherungselement einen Stirnwandabschnitt aufweisen. Bevorzugt ist der Stirnwandabschnitt im Wesentlichen in Form einer Platte mit einer Außenseite und einer Innenseite ausgestaltet. Bevorzugt wird die Außenseite jeweils abgewandt vom Druckfederelement angeordnet. Bevorzugt wird die Innenseite jeweils kontaktierend zum jeweiligen axialen Ende des Druckfederelements angeordnet.
Beispielsweise weist die Oberfläche der Innenseite eine im Vergleich zum Rest des ersten und/oder zweiten Sicherungselements höhere Rauigkeit auf. Beispielsweise ist die Oberfläche der Innenseite strukturiert, weist also beispielsweise erhabene Abschnitte und/oder Vertiefungen auf. Beispielsweise ist mittels der Oberfläche der Innenseite eine Art Noppenstruktur ausgebildet. Alternativ dazu kann auf der Oberfläche der Innenseite eine zusätzliche Materialschicht angeordnet sein, welche dazu geeignet ist, die Reibung zwischen dem Druckfederelement und dem Stirnwandabschnitt zu erhöhen. Beispielsweise ist die zusätzliche Materialschicht aus einem Gummimaterial ausgestaltet. All diese Maßnahmen sind geeignet, eine unerwünschte Verschiebung bzw. Schlupf zwischen dem Druckfederelement und dem jeweiligen Sicherungselement zu verhindern.
Ferner ist beispielsweise vorgesehen, dass das erste und/oder das zweite Sicherungselement einen Mantelabschnitt aufweisen, welcher sich ausgehend von der Außenseite des Stirnwandabschnitts und senkrecht dazu erstreckt. Bevorzugt erstreckt sich der Mantelabschnitt lediglich ausgehend von einer oberen Kante der Außenseite des Stirnwandabschnitts und somit bevorzugt nicht ausgehend von den restlichen Kanten der Außenseite, welche beispielsweise eine untere und zwei seitliche Kanten umfassen. Bevorzugt erstreckt sich der Mantelabschnitt über die Innenseite des Stirnwandabschnitts hinaus.
Bevorzugt wird der Mantelabschnitt im Verfahren parallel zur Mittelachse des Druckfederelements angeordnet. Bevorzugt ist der Mantelabschnitt in Form einer Platte ausgestaltet, welche bevorzugt frei von einem oder mehreren gekrümmten Abschnitten ist. Beispielsweise ist der Mantelabschnitt in Form eines Quaders ausgestaltet. Dadurch wird verhindert, dass die Form des Mantelabschnitts mit dem Außendurchmesser des Druckfederelements kollidiert; das erste und/oder das zweite Sicherungselement ist also für eine große Anzahl an hinsichtlich ihres Außendurchmessers verschiedenen Druckfederelementen geeignet.
Bevorzugt ist der Mantelabschnitt während des gesamten Verfahrens beabstandet zum Innenbereich und/oder zum Außenbereich des Druckfederelements angeordnet. Mit anderen Worten berühren sich der Mantelabschnitt und das Druckfederelement bevorzugt nicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das erste Sicherungselement eine Aussparung aufweist, in welche im Schritt das dritte Sicherungselement in eine Radialrichtung des Druckfederelements verfahrend eintaucht. Bevorzugt taucht das dritte Sicherungselement so ein, dass es ausschließlich in die Radialrichtung des Druckfederelements verfährt.
Beispielsweise taucht das dritte Sicherungselement gemäß beiden Verfahrensvarianten erst durch eine Aussparung des vierten Sicherungselements, bevor es in die Aussparung des ersten Sicherungselements eintaucht. Dabei ändert es bevorzugt seine Richtung nicht, so dass es auch beim Durchtauchen durch die Aussparung des vierten Sicherungselements ausschließlich in die Radialrichtung des Druckfederelements verfährt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das zweite Sicherungselement eine Aussparung aufweist, in welche im Schritt (204) das sechste Sicherungselement in die Radialrichtung des Druckfederelements verfahrend eintaucht. Bevorzugt taucht das sechste Sicherungselement so ein, dass es ausschließlich in die Radialrichtung des Druckfederelements verfährt.
Bevorzugt ist die Aussparung des ersten und/oder des zweiten Sicherungselements jeweils im Stirnwandabschnitt des ersten und/oder des zweiten Sicherungselements angeordnet. Bevorzugt ist sie von der Außenseite des Stirnwandabschnitts zur Innenseite des Stirnwandabschnitts durchgehend angeordnet. Bevorzugt erstreckt sich die Aussparung von der unteren Kante des Stirnwandabschnitts ausgehend in Richtung zur oberen Kante des Stirnwandabschnitts hin. Bevorzugt ist die Aussparung von der oberen Kante des Stirnwandabschnitts beabstandet oder erstreckt sich bis zu dieser hin. Bevorzugt ist die Aussparung vom Mantelabschnitt beabstandet oder erstreckt sich bis zum Mantelabschnitt.
Bevorzugt weist die Aussparung eine erste Länge auf, welche sich von der unteren Kante des Stirnwandabschnitts in Richtung zur oberen Kante des Stirnwandabschnitts hin erstreckt. Bevorzugt weist die Aussparung eine zweite Länge auf, welche sich senkrecht zu einer Richtung, welche von der unteren Kante des Stirnwandabschnitts in Richtung zur oberen Kante des Stirnwandabschnitts hin verläuft, erstreckt.
Bevorzugt ist die erste Länge größer als der Außendurchmesser des Druckfederelements. Bevorzugt ist die zweite Länge kleiner als der Außendurchmesser des Druckfederelements. Bevorzugt ist die zweite Länge gleich groß wie oder kleiner als der Innendurchmesser des Druckfederelements.
Bevorzugt ist die erste Länge größer als die erste Länge des ersten Abschnitts des für die erste Verfahrensvariante verwendeten zweiten, des dritten und/oder des sechsten Sicherungselements. Bevorzugt ist die zweite Länge kleiner als die zweite Länge des ersten Abschnitts des für die erste Verfahrensvariante verwendeten zweiten, des dritten und/oder des sechsten Sicherungselements.
Beispielsweise ist diese Aussparung rechteckförmig.
Um sicherzustellen, dass bei der ersten oder der zweiten Verfahrensvariante das erste Sicherungselement hinsichtlich einer umfänglichen Verdrehung, also einer Verdrehung um die Mittelachse des Druckfederelements, gesichert ist, ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass das fünfte Sicherungselement an einem ersten Ende mindestens eine erste Aussparung aufweist, in welche im Schritt c) ein komplementär zur ersten Aussparung ausgestalteter Vorsprung des ersten Sicherungselements in der positiven Richtung der Mittelachse gerichtet eintaucht.
Um sicherzustellen, dass bei der zweiten Verfahrensvariante das zweite Sicherungselement hinsichtlich einer umfänglichen Verdrehung, also einer Verdrehung um die Mittelachse des Druckfederelements, gesichert ist, ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass das fünfte Sicherungselement an einem zweiten Ende mindestens eine zweite Aussparung aufweist, in welche im Schritt c) ein komplementär zur zweiten Aussparung ausgestalteter Vorsprung des zweiten Sicherungselements in der negativen Richtung der Mittelachse gerichtet eintaucht.
Bevorzugt ist ein Mindestabstand, den das erste und das zweite Sicherungselement im Laufe des Verfahrens zueinander einnehmen, dann erreicht, wenn das Druckfederelement die Länge L1 aufweist und somit im ersten Vorspannungszustand ist. Es ist bevorzugt, dass das fünfte Sicherungselement eine Länge aufweist, welche kleiner als oder gleich groß ist wie dieser Mindestabstand.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn nach dem Schritt e) das erste Sicherungselement, das zweite Sicherungselement und/oder das fünfte Sicherungselement lediglich in einer der beiden Richtungen der Mittelachse verfahrend entfernt werden. Es ist also nicht vorgesehen, dass das erste Sicherungselement, das zweite Sicherungselement und/oder das fünfte Sicherungselement in axialer und radialer oder nur in radialer Richtung verfahrend entfernt werden. Dabei müssen das erste Sicherungselement, das zweite Sicherungselement und das fünfte Sicherungselement nicht alle in die gleiche Richtung verfahren werden. Denkbar ist, dass das erste Sicherungselement und das fünfte Sicherungselement in eine der beiden Richtungen und das zweite Sicherungselement in die andere der beiden Richtungen verfahren werden. So wird eine Kollision mit dem Druckfederelement verhindert.
Es ist gemäß beider Verfahrensvarianten bevorzugt, dass die Belastung, welcher das Druckfederelement während des Verfahrens unterliegt, lediglich eine Druckbelastung in axialer Richtung darstellt. Es ist also nicht vorgesehen, dass das Druckfederelement einer Zugbeanspruchung in axialer Richtung oder einer Torsionsbelastung um die Mittelachse unterliegt.
Ferner ist es gemäß beider Verfahrensvarianten bevorzugt, dass das Druckfederelement während des Verfahrens lediglich eine Verschiebung in seine axiale Richtung erfährt. Eine radiale Verschiebung des Druckfederelements, also parallel zur Mittelachse, und/oder eine Drehung des Druckfederelements um die Mittelachse ist also nicht vorgesehen. Davon ausgenommen ist eine minimale Drehbewegung des Druckfederelements, wie sie beispielsweise eventuell mit der Längenänderung (Stauchung und Entspannung) des Druckfederelements und der damit verbundenen Kompression der Schraubengänge einhergeht.
Außerdem ist das Druckfederelement zu Beginn, zum Ende und/oder bevorzugt während des gesamten Verfahrens so angeordnet, dass seine Mittelachse und eine Linie, welche die kürzeste Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Druckfederelements darstellt, fluchten. Die Mittelachse des Druckfederelements ist also mit anderen Worten stets entlang einer Geraden angeordnet.
Es kann vorteilhaft sein, das Verfahren gemäß der ersten bevorzugten Verfahrensvariante und/oder der zweiten bevorzugten Verfahrensvariante um einen zusätzlichen Schritt f) nach dem Schritt e) zu ergänzen. Dieser sieht das Anordnen eines siebten Sicherungselements um zumindest einen Teil des Umfangs und der Länge des mittleren Abschnitts des Druckfederelements vor. Es wird also bevorzugt zumindest abschnittsweise (örtlich und/oder zeitlich gesehen) eine radiale Sicherung für den mittleren Abschnitt vorgesehen. Damit ist die Gefahr minimiert, dass der mittlere Abschnitt des Druckfederelements ausknickt. Bevorzugt ist das siebte Sicherungselement lediglich als radiales Sicherungselement des Druckfederelements vorgesehen. Bevorzugt verbleibt das siebte Sicherungselement als Teil der Vorrichtung.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen.
Es zeigen:

1a-f verschiedene Schritte des Verfahrens gemäß einer ersten bevorzugten Variante;
2 das Druckfederelement in einem in die Vorrichtung eingebauten Zustand;
3 eine seitliche Ansicht der Anordnung aus dem ersten Sicherungselement und dem Druckfederelement;
4 eine Ansicht von oben der Anordnung aus dem ersten, dem zweiten und dem fünften Sicherungselement;
5 eine Ansicht des dritten Sicherungselements von vorne;
6 einen weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.

Gemäß der Darstellung der 2 ist ein Druckfederelement 10 gezeigt, welches als Schraubenfeder ausgestaltet ist, und vorliegend an einem ersten Ende 11 und einem zweiten Ende 12 jeweils an einer axialen Aufnahme (vorliegend durch die Sicherheitselemente 130, 160 ausgestaltet) gelagert ist. Das Druckfederelement 10 ist innerhalb einer Vorrichtung 1 (nur teilweise gezeigt) montiert und stellt aufgrund seiner Vorspannung eine Kraft in Richtung seiner Mittelachse 10x bereit. Mittels der durch das Druckfederelement 10 bereitgestellten Kraft kann somit innerhalb der Vorrichtung 1 der Verlagerung eines ersten Bauteils 30, welches mit einer ersten der axialen Aufnahmen verbunden ist, gegenüber einem zweiten Bauteil, vorliegend ausgestaltet durch das vierte Sicherungselement 140, welches mit einer zweiten der axialen Aufnahmen verbunden ist, eine Kraft gegenüber gesetzt werden.
Die 1a-f zeigen nun einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens 200 zur Montage des Druckfederelements 10 innerhalb der Vorrichtung 1, wobei das Druckfederelement 10 ein erstes Ende 11 und ein in einer positiven axialen Richtung 10ax des Druckfederelements 10 dazu beabstandetes zweites Ende 12 aufweist.
Das Verfahren 200 umfasst die Schritte:

a) Bereitstellen 201 eines ersten Sicherungselements 110 axial kontaktierend zum ersten Ende 11 des in einem ersten Spannungszustand A vorliegenden Druckfederelements 10 (siehe hier insbesondere 1a und 1b),
b) Bereitstellen 202 eines zweiten Sicherungselements 120; 120' axial kontaktierend zum zweiten Ende 12 (siehe hier insbesondere 1a),
c) Überführen 203 des Druckfederelements 10 zu einem zweiten Spannungszustand B durch Verringerung einer Distanz zwischen dem ersten 110 und dem zweiten Sicherungselement 120; 120' durch Relativbewegung mindestens eines 110; 110, 120' der ersten 110 und zweiten Sicherungselemente 120; 120' auf das andere 120; 110, 120' zu in axialer Richtung 10x (siehe hier insbesondere 1b),
d) Anordnen 204 eines dritten Sicherungselements 130 beabstandet zum ersten Ende 11 in negativer axialer Richtung 10bx des Druckfederelements 10 (siehe hier insbesondere 1c und 1d),
e) Entfernen des ersten Sicherungselements 110 (siehe hier insbesondere 1e und 1f), wobei das erste Ende 11 durch das dritte Sicherungselement 130 gesichert ist (siehe hier insbesondere 1e, 1f und auch 2).

Vorliegend erfolgen alle Schritte maschinell, das heißt, dass mittels einer nicht gezeigten Greifervorrichtung eines nicht gezeigten Roboters die beteiligten Komponenten angeordnet werden. Vorliegend werden die zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Kräfte, insbesondere die mittels des Schritts c) 203 beschriebene Bewegung entgegen der Federkraft des Druckfederelements 10, mittels eines nicht gezeigten Motors bereitgestellt.
Das Druckfederelement 10 wird also zunächst axial vorgespannt, indem seine beiden axialen Enden 11, 12 aufeinander zu bewegt werden. Dadurch verringert sich seine Länge. An dem ersten Ende 11 übernimmt anschließend das dritte Sicherungselement 130 zumindest die axiale Sicherung des Druckfederelements 10, so dass das erste Sicherungselement 110 erfindungsgemäß nach dem Anordnen des dritten Sicherungselements 130 entfernt werden kann.
Vorliegend werden das erste 110, das zweite 120 und das dritte Sicherungselement 130 in Relation zum Druckfederelement 10 so angeordnet, dass mittels des ersten 110, des zweiten 120 und des dritten Sicherungselements 130 das jeweilige Ende 11 oder 12 des Druckfederelements 10 axial gesichert und gelagert ist.
Vorliegend werden das erste 110, das zweite 120 und das dritte Sicherungselement 130 in Relation zum Druckfederelement 10 so angeordnet, dass mittels des ersten 110, des zweiten 120 und des dritten Sicherungselements 130 das jeweilige Ende 11 oder 12 des Druckfederelements 10 radial gesichert und gelagert ist.
Vorliegend umfassen das für eine erste Verfahrensvariante verwendete zweite 120, das dritte 130 und/oder das sechste Sicherungselement 160 einen ersten Abschnitt 131 in Form eines sich in Radialrichtung 10r des Druckfederelements 10 erstreckenden Flanschs, an welchem ein zweiter Abschnitt 132 in Form eines sich in axialer Richtung 10x des Druckfederelements 10 erstreckenden Vorsprungs angeordnet ist (beispielhaft nur anhand des dritten Sicherungselements 130 gemäß den 2 und 3 markiert). Vorliegend ist der Vorsprung in Form einer Kreisscheibe ausgestaltet, wobei ein Durchmesser D132 der Kreisscheibe vorliegend genauso groß wie ein Innendurchmesser Di des Druckfederelements 10 ist (siehe 3).
Vorliegend weist der erste Abschnitt 131 eine erste Länge 133 und eine zweite Länge 134 auf, wobei die erste Länge 133 beim Verfahren des für die erste Verfahrensvariante verwendeten zweiten 120, des dritten 130 und des sechsten Sicherungselements 160 in Radialrichtung 10r des Druckfederelements 10 angeordnet ist (siehe hier Darstellung gemäß 3 und 5). Vorliegend erstreckt sich die zweite Länge 134 senkrecht zur ersten Länge 133. Vorliegend weist ein oberes Ende 136 des ersten Abschnitts 131, welches die Aussparung 111 zuerst erreicht, Fasen 135 auf, welche das Eintreten des ersten Abschnitts 131 in die Aussparung 111 erleichtern.
Gemäß einer ersten bevorzugten Verfahrensvariante, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung als „einseitige Vorspannung“ bezeichnet wird und gemäß den 1a-f dargestellt ist, verbleibt das zweite Sicherungselement 120 nach Ende des Verfahrens 200 als axiale Sicherung des Druckfederelements 10 und bildet vorliegend auch einen Teil der Vorrichtung 1 aus.
2 zeigt den Zustand der Vorrichtung 1 vor dem Entfernen der Sicherungselemente 110, 120' und 150 gemäß einer zweiten bevorzugten Verfahrensvariante, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung als „zweiseitige Vorspannung“ bezeichnet wird.
Das zweite Sicherungselement 120, welches bei der ersten bevorzugten Verfahrensvariante verwendet wird, erhält das Bezugszeichen 120. Das zweite Sicherungselement 120', welches bei der zweiten bevorzugten Verfahrensvariante verwendet wird, erhält das Bezugszeichen 120'.
Vorliegend verbleibt das dritte Sicherungselement 130 nach Ende des Verfahrens 200 bei allen Verfahrensvarianten als axiale Sicherung des Druckfederelements 10 und bildet auch einen Teil der Vorrichtung 1 aus. Vorliegend wird das dritte Sicherungselement 130 im Schritt 204 bei allen Verfahrensvarianten ausschließlich in der radialen Richtung 10r des Druckfederelements 10 verfahrend auf das Druckfederelement 10 zubewegt (siehe hier insbesondere 1c, 1d und 3).
Vorliegend entspricht der erste Spannungszustand A des Druckfederelements 10 einem vollständig entspannten Zustand, in welchem das Druckfederelement 10 die Länge L0 („Grundlänge“) sowie keine Vorspannung aufweist (siehe hier 1a).
Vorliegend entspricht der zweite Spannungszustand B des Druckfederelements 10 einem ersten Vorspannungszustand, in welchem das Druckfederelement 10 die Länge L1 („Montagelänge“) sowie eine erste Vorspannung aufweist (siehe hier 1b). Vorliegend ist die Länge L1 kleiner als die Länge L0.
Vorliegend weist das Druckfederelement (10) nach dem Ende des Verfahrens (200) gemäß beider Verfahrensvarianten einen zweiten Vorspannungszustand (C) auf, in welchem das Druckfederelement (10) die Länge L2 („Einbaulänge“) sowie eine zweite Vorspannung aufweist (siehe hier 1e, 1f und 2). Vorliegend gilt, dass die zweite Vorspannung kleiner als die erste Vorspannung ist. Vorliegend gilt zudem: L0 > L2 > L1.
Ausgehend von der Länge L1 im ersten Vorspannungszustand A kann sich also das Druckfederelement 10 automatisch bis zur Länge L2 hin entspannen, da das dritte Sicherungselements 130 beabstandet, vorliegend mit einem ersten Abstand d (siehe 1d), zum ersten Ende 11 in negativer axialer Richtung 10bx des Druckfederelements 10 ist.
Das Druckfederelement 10 ist also vorliegend an beiden Enden 11 und 12 axial und radial gesichert.
Vorliegend ist gemäß einem weiteren Schritt 202b das Anordnen eines vierten Sicherungselements 140 um zumindest einen Teil eines Umfangs 13U und einer Länge 13L eines mittleren Abschnitts 13 des Druckfederelements (10) vorgesehen (siehe hier 1a). Kumulativ ist vorliegend gemäß einem weiteren Schritt 202c das Anordnen eines fünften Sicherungselements 150 um zumindest einen Teil des Umfangs 13U und der Länge 13L des mittleren Abschnitts 13 des Druckfederelements 10 vorgesehen. Der mittlere Abschnitt 13 des Druckfederelements 10 ist dabei zwischen dem ersten Ende 11 und dem zweiten Ende 12 des Druckfederelements 10 angeordnet.
Vorliegend ist das vierte Sicherungselement 140 ausschließlich an einer Unterseite 14 des Druckfederelements 10 angeordnet. Vorliegend ist ein der Unterseite 14 des Druckfederelements 10 gegenüberliegender Abschnitt 141 des vierten Sicherungselements 140 flächig ausgestaltet. Vorliegend liegt das Druckfederelement 10 auf dem Abschnitt 141 des vierten Sicherungselements 140 auf, so dass sich das Druckfederelement 10 und das vierte Sicherungselement 140 lediglich tangential, also auf einer Linie parallel zur Mittelachse 10x des Druckfederelements 10, berühren.
Vorliegend ist das fünfte Sicherungselement 150 an einer Oberseite 15 des Druckfederelements 10 angeordnet. Vorliegend ist die Unterseite 14 des Druckfederelements 10 frei von einem Bereich, in welchem das fünfte Sicherungselement 150 angeordnet ist.
Gemäß der zweiten bevorzugten Verfahrensvariante (siehe 2) wird das zweite Sicherungselement 120' im Laufe des Verfahrens entfernt.
Vorliegend verbleibt das vierte Sicherungselement 140 nach dem Ende des Verfahrens jeweils als Teil der Vorrichtung 1.
Vorliegend wird das fünfte Sicherungselement 150 im Laufe des Verfahrens 200 jeweils entfernt. Gemäß den Darstellungen gemäß den 1a-f und 2 ist es denkbar, dass das erste Sicherungselement 110 und das fünfte Sicherungselement 150 einstückig ausgebildet sind.
Es ist gemäß der zweiten bevorzugten Verfahrensvariante vorgesehen, dass die Schritte c) 203, d) 204 und/oder e) 205 des obigen Verfahrens zusätzliche Vorgänge aufweisen.
Demnach ist im Schritt c) 203 vorliegend eine Verringerung der Distanz zwischen dem ersten 110 und dem zweiten Sicherungselement 120' durch Relativbewegung beider 110, 120' der ersten 110 und zweiten Sicherungselemente 120' aufeinander zu in axialer Richtung 10x vorgesehen. Nicht nur das erste Sicherungselement 110 wird demnach auf das zweite Sicherungselement 120' zu bewegt, sondern auch das zweite Sicherungselement 120' wird aktiv auf das erste Sicherungselement 110 zu bewegt.
Ferner ist gemäß der zweiten bevorzugten Verfahrensvariante im Schritt d) 204 vorliegend das Bereitstellen eines sechsten Sicherungselements 160 beabstandet zum zweiten Ende 12 vorgesehen (siehe 2). Außerdem ist im Schritt e) 205 vorliegend das Entfernen des zweiten Sicherungselements 120' vorgesehen, wobei das zweite Ende 12 durch das sechste Sicherungselement 160 gesichert ist.
Vorliegend weist eine Außenhülle des Druckfederelements 10 im Wesentlichen die Form eines Zylinders auf. Vorliegend beträgt eine Länge L0 des Zylinders im vollständig entspannten Zustand A des Druckfederelements 10 mehr als das Achtfache des Außendurchmessers Da des Druckfederelements 10.
Vorliegend ist das Druckfederelement 10 als Schraubenfeder ausgestaltet, ist also mittels eines in Schraubenform um einen definierbaren Wickelumfang gewickelten Drahtes ausgestaltet. Vorliegend weist das Druckfederelement 10 einen Außendurchmesser Da und einen Innendurchmesser Di auf (siehe 3). Vorliegend entspricht der Innendurchmesser Di dem Wickelumfang. Vorliegend entspricht der Außendurchmesser Da dem Wickelumfang zuzüglich der zweifachen Drahtdicke t.
Vorliegend ist das Druckfederelement 10 in radialer Richtung 10r des Druckfederelements 10 gesehen in einem Innenbereich 20, welcher von seiner Mittelachse 10x bis hin zum Innendurchmesser Di ausgestaltet ist, über die gesamte Länge L0, L1, L2 des Druckfederelements 10 gesehen vollständig hohl ausgestaltet. Bevorzugt ist der die Schraubenfeder bildende Draht in radialer Richtung 10r des Druckfederelements 10 gesehen ausschließlich in einem Au-ßenbereich 21, welcher ausschließlich zwischen dem Innendurchmesser Di und dem Außendurchmesser Da ausgestaltet ist, angeordnet.
Vorliegend sind das dritte Sicherungselement 130, das sechste Sicherungselement 160 und das gemäß der ersten Verfahrensvariante verwendete zweite Sicherungselement 120 im Wesentlichen baugleich ausgestaltet und sichern das Druckfederelement 10, indem sie in den Innenbereich 20 des Druckfederelements 10 eingreifen und nach dem Ende des Verfahrens (siehe Darstellungen gemäß den 1f und 2) zumindest teilweise im Innenbereich 20 des Druckfederelements 10 angeordnet sind. Vorliegend sind das dritte Sicherungselement 130, das sechste Sicherungselement 160 und das gemäß der ersten Verfahrensvariante verwendete zweite Sicherungselement 120 so ausgestaltet, dass sie einen Vorsprung 132 aufweisen, dessen Abmessung parallel zum Innendurchmesser des Druckfederelements gleich groß wie oder kleiner als der Innendurchmesser Di des Druckfederelements 10 ist, und welcher nach dem Ende des Verfahrens im Innenbereich 20 des Druckfederelements 10 angeordnet ist.
Vorliegend greifen das dritte Sicherungselement 130, das sechste Sicherungselement 160 und das gemäß der ersten Verfahrensvariante verwendete zweite Sicherungselement 120 im Laufe des Verfahrens 200 und nach dem Ende des Verfahrens 200 nicht in den Außenbereich 21 des Druckfederelements 10 ein.
Vorliegend ist das sechste Sicherungselement 160, welches bei der zweiseitigen Vorspannung benötigt wird, ein Teil, welches einstückig mit dem vierten Sicherungselement 140 verbunden ist.
Es ist gemäß beiden Verfahrensvarianten gezeigt, dass das erste Sicherungselement 110 durch ein Hülsenelement ausgebildet ist, welches das erste Ende 11 des Druckfederelements 10 axial und radial lagert.
Ebenfalls ist gemäß der ersten Verfahrensvariante gezeigt, dass das zweite Sicherungselement 120 das zweite Ende 12 des Druckfederelements 10 axial und radial lagert. Gemäß der ersten Verfahrensvariante ist ferner veranschaulicht, dass das zweite Sicherungselement 120 durch einen Vorsprung des vierten Sicherungselements 140 ausgebildet ist (siehe 1f). Gemäß der zweiten Verfahrensvariante ist gezeigt, dass das zweite Sicherungselement 120' durch ein Hülsenelement ausgebildet ist (siehe 2).
Es ist gemäß der 2 gezeigt, dass das erste 110 und das zweite Sicherungselement 120' zueinander vollständig identisch ausgestaltet sind und im Verfahren 200 gemäß der zweiten Variante in Bezug auf die axiale Richtung 10x des Druckfederelements 10 zueinander um 180° gedreht angeordnet werden. Ferner ist gezeigt, dass das erste 110 und das zweite Sicherungselement 120' im Verfahren 200 in Bezug auf die radiale Richtung 10r des Druckfederelements 10 zueinander identisch angeordnet werden. Es ist demnach gezeigt, dass das erste 110 und das zweite Sicherungselement 120' im Verfahren 200 zur Mittelachse 10x des Druckfederelements 10 gleich beabstandet sind.
Schematisch veranschaulicht ist zudem, dass das erste 110, das zweite 120' und das fünfte Sicherungselement 150 an zumindest einer Seite ein Kupplungselement 113, 123, 155 aufweisen, welches dazu ausgebildet und dafür geeignet ist, mit einem Gegenkupplungselement einer Greifervorrichtung eines Roboters (nicht gezeigt) wechselzuwirken. Vorliegend ist dies eine Seite, welche der dem Druckfederelement 10 benachbarten Seite des ersten 110, des zweiten 120' und/oder des fünften Sicherungselements 150 gegenüberliegt.
Vorliegend ist das erste 110, das zweite 120, 120', das dritte 130, das vierte 140, das fünfte 150 und das sechste Sicherungselement 160 vollständig aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet.
Es ist ferner gezeigt, dass das erste 110 und das zweite Sicherungselement 120' einen Stirnwandabschnitt 114, 124 aufweisen. Vorliegend ist der Stirnwandabschnitt 114, 124 im Wesentlichen in Form einer Platte mit einer Außenseite 114A (nur anhand des ersten Sicherungselements 110 markiert; siehe 1f und 3) und einer Innenseite 114B ausgestaltet. Vorliegend wird die Außenseite 114A jeweils abgewandt vom Druckfederelement 10 angeordnet. Vorliegend wird die Innenseite 114B jeweils kontaktierend zum jeweiligen axialen Ende 11 des Druckfederelements 10 angeordnet.
Ferner ist gezeigt, dass das erste 110 und das zweite Sicherungselement 120' einen Mantelabschnitt 115, 125 aufweisen, welcher sich ausgehend von der Außenseite 114A des Stirnwandabschnitts 124 und senkrecht dazu erstreckt. Vorliegend erstreckt sich der Mantelabschnitt 115, 125 lediglich ausgehend von einer oberen Kante der Außenseite 114A des Stirnwandabschnitts 114 und somit nicht ausgehend von den restlichen Kanten der Außenseite 114A (siehe hier auch 3). Vorliegend erstreckt sich der Mantelabschnitt 115, 125 über die Innenseite 114B des Stirnwandabschnitts 114 hinaus.
Vorliegend wird der Mantelabschnitt 115, 125 im Verfahren 200 parallel zur Mittelachse 10x des Druckfederelements 10 angeordnet. Vorliegend ist der Mantelabschnitt 115, 125 in Form einer Platte ausgestaltet, welche frei von einem oder mehreren gekrümmten Abschnitten ist. Vorliegend ist der Mantelabschnitt in Form eines Quaders ausgestaltet.
Vorliegend ist der Mantelabschnitt 115, 125 während des gesamten Verfahrens 200 beabstandet zum Innenbereich 20 und zum Außenbereich 21 des Druckfederelements 10 angeordnet. Mit anderen Worten berühren sich der Mantelabschnitt 115, 125 und das Druckfederelement 10 vorliegend nicht.
Gemäß der 3 ist gezeigt, dass das erste Sicherungselement 110 eine Aussparung 111 aufweist, in welche im Schritt d) 204 das dritte Sicherungselement 130 in eine Radialrichtung 10r des Druckfederelements 10 verfahrend eintaucht. Es taucht das dritte Sicherungselement 130 so ein, dass es ausschließlich in die Radialrichtung 10r des Druckfederelements 10 verfährt.
Vorliegend taucht das dritte Sicherungselement 130 gemäß beiden Verfahrensvarianten erst durch eine Aussparung 142 des vierten Sicherungselements 140, bevor es in die Aussparung 111 des ersten Sicherungselements 110 eintaucht. Dabei ändert es seine Richtung nicht, so dass es auch beim Durchtauchen durch die Aussparung 142 des vierten Sicherungselements 140 ausschließlich in die Radialrichtung 10r des Druckfederelements 10 verfährt.
Vorliegend ist vorgesehen, dass das zweite Sicherungselement 120' eine Aussparung (nicht gezeigt) aufweist, in welche im Schritt d) 204 das sechste Sicherungselement 160 in die Radialrichtung 10r des Druckfederelements 10 verfahrend eintaucht. Es taucht das sechste Sicherungselement so ein, dass es ausschließlich in die Radialrichtung 10r des Druckfederelements 10 verfährt.
Vorliegend ist die Aussparung des ersten 110 und des zweiten Sicherungselements 120' jeweils im Stirnwandabschnitt 141, 142 des ersten 110 und des zweiten Sicherungselements 120 angeordnet. Vorliegend ist sie von der Außenseite 114A des Stirnwandabschnitts 141, 142 zur Innenseite 114B des Stirnwandabschnitts 141, 142 durchgehend angeordnet. Vorliegend erstreckt sich die Aussparung 111 von der unteren Kante 114D des Stirnwandabschnitts 141, 142 ausgehend in Richtung zur oberen Kante 114C des Stirnwandabschnitts 141, 142 hin. Die 3 zeigt eine Ausführungsform, gemäß welcher die Aussparung 111 von der oberen Kante 114C des Stirnwandabschnitts 141, 142 und demnach auch vom Mantelabschnitt 115 beabstandet ist. Die 1a-2 zeigen dagegen eine Ausführungsform, gemäß welcher die Aussparung 111 sich bis zu der oberen Kante 114C des Stirnwandabschnitts 141, 142 und demnach auch bis zum Mantelabschnitt 115 hin erstreckt.
Vorliegend weist die Aussparung 111 eine erste Länge L1' auf, welche sich von der unteren Kante 114D des Stirnwandabschnitts 114, 124 in Richtung zur oberen Kante 114C des Stirnwandabschnitts 114, 124 hin erstreckt. Es weist die Aussparung 111 eine zweite Länge L2' auf, welche sich senkrecht zu einer Richtung, welche von der unteren Kante 114D des Stirnwandabschnitts 114, 124 in Richtung zur oberen Kante 114C des Stirnwandabschnitts 114, 124 hin verläuft, erstreckt. Vorliegend ist die erste Länge (L1') größer als der Außendurchmesser Da des Druckfederelements 10. Vorliegend ist die zweite Länge L2' kleiner als der Außendurchmesser Da des Druckfederelements 10 und auch kleiner als der Innendurchmesser Di des Druckfederelements 10 (siehe Darstellung gemäß der 3).
Vorliegend ist die erste Länge L1' größer als die erste Länge 133 des ersten Abschnitts 131 des für die erste Verfahrensvariante verwendeten zweiten 120, des dritten 130 und des sechsten Sicherungselements 160 (gezeigt anhand des Sicherungselements 130gemäß den 3 und 5). Vorliegend ist die zweite Länge L2' kleiner als die zweite Länge 134 des ersten Abschnitts 131 des für die erste Verfahrensvariante verwendeten zweiten 120, des dritten 130 und des sechsten Sicherungselements 160.
Vorliegend ist diese Aussparung 111 rechteckförmig.
Gemäß der 4 ist außerdem gezeigt, dass das fünfte Sicherungselement 150 an einem ersten Ende 151 eine erste Aussparung 153 aufweist, in welche im Schritt c) 203 ein komplementär zur ersten Aussparung 153 ausgestalteter Vorsprung 112 des ersten Sicherungselements 110 in der positiven Richtung 10ax der Mittelachse 10x gerichtet eintaucht.
Außerdem zeigt die 4, dass das fünfte Sicherungselement 150 an einem zweiten Ende 152 eine zweite Aussparung 154 aufweist, in welche im Schritt 203 ein komplementär zur zweiten Aussparung 154 ausgestalteter Vorsprung 122 des zweiten Sicherungselements 120' in der negativen Richtung 10bx der Mittelachse 10x gerichtet eintaucht.
Es ist ein Mindestabstand, den das erste 110 und das zweite Sicherungselement 120' im Laufe des Verfahrens 200 zueinander einnehmen, dann erreicht, wenn das Druckfederelement 10 die Länge L1 aufweist und somit im ersten Vorspannungszustand B ist. Gemäß der 2 ist der Mindestabstand 22 nach wie vor veranschaulicht, auch wenn das Druckfederelement 10 bereits die Länge L2 aufweist und somit bereits im zweiten Vorspannungszustand C ist. Es ist gezeigt, dass das fünfte Sicherungselement 150 eine Länge L5 aufweist, welche gleich groß ist wie dieser Mindestabstand 22.
Ferner ist gemäß der 2 veranschaulicht, dass nach dem Schritt e) 205 das erste Sicherungselement 110 und das fünfte Sicherungselement 150 lediglich in die negative Richtung 10bx der Mittelachse 10x verfahrend entfernt wird. Außerdem ist veranschaulicht, dass das zweite Sicherungselement 120' lediglich in die positive Richtung 10ax der Mittelachse 10x verfahrend entfernt wird.
Die 6 zeigt eine weitere Verfahrensvariante, gemäß welcher das Verfahren um einen zusätzlichen Schritt f) 206 nach dem Schritt e) 205 ergänzt wird. Dieser sieht das Anordnen eines siebten Sicherungselements 170 (nur abschnittsweise gezeigt) um zumindest einen Teil des Umfangs 13U und der Länge 13L des mittleren Abschnitts 13 des Druckfederelements 10 vor. Vorliegend wird das siebte Sicherungselement 170 mittels eines Greifers 50 ausschließlich in negativer axialer Richtung 10bx zum Druckfederelement 10 hinbewegt und verbleibt als Teil der Vorrichtung 1.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

A, B, C: Zustand
1: Vorrichtung
10: Druckfederelement
10x: Mittelachse
10ax: positive Richtung
10bx: negative Richtung
10r: Radialrichtung
11,12,151,152: Ende
13: mittlerer Abschnitt
13L: Länge
13U: Umfang
14: Unterseite
15: Oberseite
20: Innenbereich
21: Außenbereich
22: Mindestabstand
30: Bauteil
50: Greifer
110, 120, 130, 140, 150, 160, 170: Sicherungselement
111,153,142,154: Aussparung
112, 122: Vorsprung
113, 123, 155: Kupplungselement
114, 124: Stirnwandabschnitt
114A: Außenseite
114B: Innenseite
114C: obere Kante
114D: untere Kante
115, 125: Mantelabschnitt
131, 132, 141: Abschnitt
135: Rundung
136: Ende
200: Verfahren
201, 202, 202b, 202c, 203, 204, 205: Schritte
d: Abstand
Di: Innendurchmesser
Da: Außendurchmesser
D132: Durchmesser
L1, L2, L1', L2', L5, 133, 134: Länge
t: Drahtdicke

Claims

Verfahren (200) zur Montage eines Druckfederelements (10) innerhalb einer medizinischen Vorrichtung (1), wobei das Druckfederelement (10) ein erstes Ende (11) und ein in einer positiven axialen Richtung (10ax) des Druckfederelements (10) dazu beabstandetes zweites Ende (12) aufweist, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen (201) eines ersten Sicherungselements (110) axial kontaktierend zum ersten Ende (11), des in einem ersten Spannungszustand (A) vorliegenden Druckfederelements (10), b) Bereitstellen (202) eines zweiten Sicherungselements (120; 120') axial kontaktierend zum zweiten Ende (12), c) Überführen (203) des Druckfederelements (10) zu einem zweiten Spannungszustand (B) durch Verringerung einer Distanz zwischen dem ersten (110) und dem zweiten Sicherungselement (120; 120') durch Relativbewegung mindestens eines (110; 110, 120') der ersten (110) und zweiten Sicherungselemente (120; 120') auf das andere (120; 110, 120`) zu in axialer Richtung (10x), d) Anordnen (204) eines dritten Sicherungselements (130) beabstandet zum ersten Ende (11) in negativer axialer Richtung (10bx) des Druckfederelements (10), e) Entfernen (205) des ersten Sicherungselements (110), wobei das erste Ende (11) durch das dritte Sicherungselement (130) gesichert ist, wobei die Schritte a) bis e) maschinell durchgeführt werden.
Verfahren (200) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen zusätzlichen Schritt vor Schritt c): - Anordnen (202b) eines vierten Sicherungselements (140) um zumindest einen Teil eines Umfangs (13U) und einer Länge (13L) eines mittleren Abschnitts (13) des Druckfederelements (10), und/oder - Anordnen (202c) eines fünften Sicherungselements (150) um zumindest einen Teil des Umfangs (13U) und der Länge (13L) des mittleren Abschnitts (13) des Druckfederelements (10), wobei der mittlere Abschnitt (13) zwischen dem ersten Ende (11) und dem zweiten Ende (12) angeordnet ist.
Verfahren (200) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die zusätzlichen Schritte: im Schritt c): Verringerung der Distanz zwischen dem ersten (110) und dem zweiten Sicherungselement (120; 120') durch Relativbewegung beider (110, 120') der ersten (110) und zweiten Sicherungselemente (120; 120') aufeinander zu in axialer Richtung (10x), und im Schritt d): Bereitstellen eines sechsten Sicherungselements (160) beabstandet zum zweiten Ende (12), und im Schritt e): Entfernen des zweiten Sicherungselements (120), wobei das zweite Ende (12) durch das sechste Sicherungselement (160) gesichert ist.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sicherungselement (110) durch ein Hülsenelement ausgebildet ist, welches das erste Ende (11) des Druckfederelements (10) axial und/oder radial lagert.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 2-3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sicherungselement (120; 120') das zweite Ende (12) des Druckfederelements (10) axial und/oder radial lagert, und wobei das zweite Sicherungselement (120) durch einen Vorsprung des vierten Sicherungselements (140) ausgebildet ist, oder wobei das zweite Sicherungselement (120') durch ein Hülsenelement ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sicherungselement (110) eine Aussparung (111) aufweist, in welche im Schritt d) das dritte Sicherungselement (130) in eine Radialrichtung (10r) des Druckfederelements (10) verfahrend eintaucht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sicherungselement (120') eine Aussparung aufweist, in welche im Schritt d) das sechste Sicherungselement (160) in einer Radialrichtung (10r) des Druckfederelements (10) verfahrend eintaucht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Sicherungselement (150) an einem ersten Ende (151) mindestens eine erste Aussparung (153) aufweist, in welche im Schritt c) ein komplementär zur ersten Aussparung (153) ausgestalteter Vorsprung (112) des ersten Sicherungselements (110) in der positiven Richtung (10ax) der Mittelachse (10x) gerichtet eintaucht, und/oder dass das fünfte Sicherungselement (150) an einem zweiten Ende (152) mindestens eine zweite Aussparung (154) aufweist, in welche im Schritt c) ein komplementär zur zweiten Aussparung (154) ausgestalteter Vorsprung (122) des zweiten Sicherungselements (120) in der in der negativen Richtung (10bx) Richtung der Mittelachse (10x) gerichtet eintaucht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt e) das erste Sicherungselement (110), das zweite Sicherungselement (120) und/oder das fünfte Sicherungselement (150) lediglich in einer der beiden Richtungen (10ax, 10bx) der Mittelachse (10x) verfahrend entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-8, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Schritt f) nach dem Schritt e): Anordnen (206) eines siebten Sicherungselements (170) um zumindest einen Teil des Umfangs (13U) und der Länge (13L) des mittleren Abschnitts (13) des Druckfederelements (10).