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Die Erfindung betrifft ein Handsetzgerät zum manuellen Setzen von Setzelementen.
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Bei dem Handsetzgerät handelt sich insbesondere um ein vollkommen manuelles Handsetzgerät, welches frei von Stelleinheiten, wie beispielsweise pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Stelleinheiten ist.
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Bei den Setzelementen handelt es sich beispielsweise um Klammern, Befestigungsniete oder sonstige sogenannte Kleinstbauteile. Ein solches Handsetzgerät, nachfolgend auch als antriebsloses Handsetzgerät bezeichnet, wird zum Befestigen von Setzelementen an Bauteilen typischerweise aus Kunststoff und speziell an Fahrzeugbauteilen herangezogen. Ein solches Fahrzeugbauteil ist beispielsweise ein Stoßfänger und die angebrachten Setzelemente dienen beispielsweise zum Befestigen des Stoßfängers an der Karosserie oder zum Befestigen von weiteren Elementen am Stoßfänger.
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Mittels des Handsetzgeräts wird ein ansonsten händisches Eindrucken der Setzelemente in das Bauteil ersetzt. Das Handsetzgerät weist typischerweise ein Mundstück auf, welches in Axialrichtung beweglich gelagert ist, und in das von vorne in einen Aufnahmekanal das Setzelement eingesetzt werden kann. Zum Setzen des Setzelement wird das Mundstück gegen das Bauteil gedrückt, sodass das Mundstück in axialer Richtung zurückfährt. Das im Mundstück gehaltene Setzelement wird dabei gegen eine innerhalb des Mundstücks ortsfest gehaltenes Gegenlager, typischerweise in Form eines Stößels gehalten und von diesem dann quasi in das Bauteil infolge der manuellen Handkraft des Bedieners eingepresst.
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Bei derartigen einfachen antriebslosen Handsetzgeräten stellt sich eine Qualitätskontrolle regelmäßig schwierig dar. Insbesondere in der Automobilbranche ist eine Qualitätskontrolle, beispielsweise zur Überprüfung, ob eine definierte Anzahl von Setzvorgängen durchgeführt wurde, von besonderer Bedeutung.
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Aus der
WO 2009 / 003574 A1 ist ein Handsetzgerät zum Einsetzen von Clipsen in ein Bauteil entnehmen, wobei das Handsetzgerät einen Kraftsensor zur Erfassung des Verlaufs der Setzkraft beim Setzvorgang aufweist. Weiterhin weist das Handsetzgerät eine Meßhülse auf, die zur Überprüfung eines Abstandswerts des Clips eingesetzt ist.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem solchen antriebslosen Handsetzgerät eine zuverlässige Qualitätskontrolle zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Handsetzgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die nachfolgend im Zusammenhang mit dem Handsetzgerät angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die Sensoreinheit zu übertragen.
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Bei dem Handsetzgerät handelt es sich um ein derartiges antriebsloses Handsetzgerät zum manuellen Setzen von Setzelementen, welches also frei von pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Stelleinheiten ist. Weiterhin ist das Handsetzgerät auch frei von Versorgungsleitungen, also insbesondere frei von pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Versorgungsleitungen. Unter Versorgungsleitungen werden jegliche kabelgebundene Leitungen verstanden, inclusive Datenleitungen, die das Handsetzgerät mit einer externen Einheit verbinden.
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Das Handsetzgerät weist allgemein ein Gehäuse auf, welches einen Griffbereich sowie einen quer zum Griffbereich orientierten Kopfbereich aufweist. Am vorderen Ende des Kopfbereichs ist ein Mundstück angeordnet, welches mit einem jeweiligen Setzelement manuell bestückbar ist, und zwar indem das Setzelement von vorne in einen innenliegenden Aufnahmekanal des Mundstücks eingeschoben wird. Das Mundstück ist gegen ein Federelement innerhalb des Kopfbereichs insbesondere um einen Hubbereich bis zu einem Anschlag verschiebbar gelagert. Weiterhin ist eine Sensoreinheit im Gehäuse integriert, die einen Sensor sowie eine mit diesem verbundene Funkeinheit und eine Batterie zur Energieversorgung aufweist, wobei der Sensor derart angeordnet ist, dass er ein Signal abgibt, wenn das Mundstück eine definierte Setzposition, insbesondere eine Endlage erreicht, die insbesondere dadurch definiert ist, wenn das Mundstück den Anschlag erreicht. Die Funkeinheit ist zum drahtlosen Senden des Signals oder eines daraus abgeleiteten Signals an eine Empfängereinheit ausgebildet.
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Hervorzuheben bei diesem Handsetzgerät ist das Fehlen von jeglichen Versorgungsleitungen. Das Handsetzgerät ist daher ein vollständig autarkes Handsetzgerät. Es liegen also keine störenden Versorgungsleitungen vor, die bei der Handhabung störend wären. Hierdurch ist auch die Gefahr vermieden, dass im Laufe der Betriebes derartige Versorgungsleitungen , wie beispielsweise Datenleitungen beschädigt werden können und damit die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen würden.
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Von besonderer Bedeutung ist weiterhin, dass innerhalb des Gehäuses die energieautarke Sensoreinheit mit einem Sensor integriert ist, dessen Sensorsignale mittels Funk im Betrieb an die Empfängereinheit, beispielsweise eine Steuereinheit, beispielsweise eine SPS-Steuereinheit einer Montagelinie übermittelt und dort ausgewertet wird. Durch die drahtlose Übertragung erübrigt sich eine drahtgebundene Versorgungsleitung (Datenleitung) zu einer solchen Empfänger- und Auswerteeinheit. Gerade hierdurch wird auch die Qualitätskontrolle verbesserter, da keine Probleme mit beschädigten Datenleitungen auftreten können.
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Mittels des integrierten Sensors wird jeder Setzvorgang erfasst und als entsprechendes Setzsignal über die Funkeinheit zur Empfängereinheit abgegeben. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass bereits innerhalb des Handsetzgeräts eine erste Auswertung der Sensorsignale erfolgt, beispielsweise ein Zählen der Signale und dann ein solches als aus den Sensorsignalen abgeleitetes Signal über die Funkeinheit abgegeben wird. Bevorzugte Variante ist jedoch die, bei der unmittelbar das jeweilige Sensorsignal, also quasi ein jeweiliger Zählimpuls direkt über die Funkeinheit an die entfernte Auswerteeinheit übertragen wird.
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Insgesamt ist durch die autarke Sensoreinheit eine verbesserte qualitative Absicherung des Montageprozesses erreicht ist und dadurch insbesondere auch Qualitätssicherungskosten des Anwenders reduziert sind.
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Hervorzuheben ist, dass die Sensoreinheit eine mobile Lösung für Werkzeuge, insbesondere Setzwerkzeuge darstellt, die also bei unterschiedlichsten Werkzeugen eingesetzt werden kann. Die Sensoreinheit ist daher eine autarke Einheit, die beispielsweise als Bausatz und insbesondere als Nachrüstsatz oder Erweiterungsmodul vorgehalten wird, so dass die Sensoreinheit allgemein in beliebigen Werkzeugen eingesetzt werden kann. Bevorzugt ist die Verwendung der Sensoreinheit nicht auf die antriebslosen manuellen Handsetzgeräte beschränkt, sondern wird alternativ auch in automatischen oder automatisierten Setzgeräten, die beispielsweise Stellantriebe zum Setzen der Setzelement aufweisen.
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Der Sensor ist weiterhin als ein Reed-Schalter oder Reed-Sensor ausgebildet, welcher bevorzugt am Anschlag angeordnet ist. Im Mundstück ist gegenüberliegend zum Reed-Schalter ein Magnetelement, speziell ein Dauermagnet, eingesetzt. Die Verwendung eines Reed-Schalters weist bei dem hier bevorzugten autarken und insbesondere antriebslosen Handsetzgerät den besonderen Vorteil auf, dass dieser zum einen die einzelnen Setzvorgänge zuverlässig erfasst und dass zum anderen ein derartiger Reed-Schalter nur einen sehr geringen Energieverbrauch aufweist und insofern eine sehr niedrigenergetische Abfragesensorik ausgebildet ist. Dadurch kann der Betrieb des Handsetzgeräts und der Betrieb des Sensors zuverlässig über eine sehr lange Zeit mit der autarken integrierten Batterie gewährleistet werden.
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Der Reed-Schalter schließt einen Stromkreis, sofern das Magnetelement in ausreichender Nähe zum Reed-Schalter gelangt. Am Strom- oder Schaltkreis liegt vorzugsweise lediglich eine Spannung im mV Bereich an, insbesondere eine Spannung kleiner 10mV und beispielsweise eine Spannung von 1 mV.
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Bevorzugt ist die Sensoreinheit insgesamt als eine niedrigenergetische Sensoreinheit mit einem elektrischen Leistungsbedarf von kleiner 30mW und insbesondere von kleiner 15mW und beispielsweise von etwa 10mW ausgebildet. Der Energieverbrauch der Sensoreinheit wird dabei maßgeblich durch die Funkeinheit, also für die drahtlose Datenübertragung benötigt. Die Funkeinheit ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass lediglich bei einem Setzvorgang Leistung benötigt wird, d.h. nicht dauerhaft.
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Bei Erreichen der Endlage beim Setzprozess wird dies als Durchführung eines Setzvorgangs gewertet und das Signal des Sensors wird mittels der Funkeinheit als ein Zählimpuls, der bevorzugt lediglich eine Zeitdauer von weniger als 20ms und beispielsweise von 5ms aufweist, an die Empfängereinheit übertragen.
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Insgesamt ist hierdurch mit sehr geringem Energieaufwand ein Zählen der Setzvorgänge bei Kleinstbauteilen und damit eine Qualitätskontrolle speziell im Sinne einer numerischen Absicherung von Kleinstbauteilen in Baugruppen erreicht.
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Aufgrund dieses geringen Energieverbrauchs der Sensoreinheit ist entsprechend auch lediglich eine vergleichsweise kleine Batterie erforderlich, mit der dennoch eine lang andauernde Versorgung beispielsweise über mehrere Monate oder auch mehrere Jahre sichergestellt ist. Bevorzugt handelt sich bei der Batterie um eine Batterie mit einer Versorgungsspannung von kleiner 5 V und insbesondere von 3 V (bezogen auf den Neuzustand). Ergänzend weist die Batterie vorzugsweise lediglich eine Kapazität von maximal 4000mAh oder auch von lediglich maximal 2000 mAh und Beispielsweise von 1500 mAh auf. Als Batterie wird beispielsweise eine Batterie des Typs CR 123A eingesetzt.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist eine Batterieüberwachung integriert, welche den Ladezustand der Batterie überwacht und eine entsprechende Warnmeldung abgibt, sobald der Ladezustand oder die Batteriespannung einen vorgegebenen Schwellwert unterschreiten. Dieses Warnsignal, wird vorzugsweise ebenfalls gemäß einer ersten Variante an die übergeordnete Empfänger- und Auswerteeinheit abgegeben oder lokal am Handsetzgerät ausgegeben, beispielsweise auf optischem Wege durch einen Leuchtdiode kenntlich gemacht.
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In bevorzugter Ausgestaltung umfasst die Funkeinheit eine Leiterplatte und ist in einem Fußbereich des Gehäuses angeordnet, welches sich gegenüberliegend zum Kopfbereich an den Griffbereich des Gehäuses anschließt. Die Leiterplatte ist dabei vorzugsweise quer zur Längsrichtung des Griffbereichs orientiert. Die Leiterplatte oder eine Montageplatte, an der die Leiterplatte angeordnet ist, schließt dabei insbesondere einen Hohl- oder Teilraum zum Griffbereich hin ab. Die Leiterplatte oder die Montageplatte liegt beispielsweise umlaufend bündig an einer umlaufenden Gehäusewandung des Fußbereichs an.
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Allgemein ist in bevorzugter Ausgestaltung der Griffbereich hohl ausgebildet und von dem Sensor im Kopfbereich führt eine Signalleitung zur Funkeinheit. Innerhalb des Gerätes sind daher Sensor und Funkeinheit drahtgebundenen miteinander verbunden.
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Auf der Leiterplatte sind allgemein elektronische Bausteine, wie beispielsweise ein insbesondere parametrierbarer Mikrochip oder auch sonstige elektronische Bauteile angebracht, die mit dem Sensor verbunden sind zum Empfang und zum Bearbeiten des Sensorsignals ausgebildet sind. Neben diesen elektronischen Bausteinen ist an der Leiterplatte auch die Batterie angebracht und weiterhin ist eine Sendeantenne vorgesehen, welche mit der Leiterplatte elektrisch verbunden und beispielsweise auch mechanisch an der Leiterplatte befestigt ist. Die Sendeantenne dient zum Senden des Signals an die Empfangseinheit. Hierbei wird eine übliche Funkfrequenz beispielsweise von 868 MHz eingesetzt.
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Wie zuvor erwähnt, schließt die Leiterplatte oder die Montageplatte vorzugsweise einen zum Griffbereich orientierten Hohl- oder Teilraum ab. In bevorzugter Ausgestaltung sind sämtliche elektronische Bauteile und insbesondere auch die Antenne in diesem zum Griffbereich orientierten Teilraum angeordnet. Dieses Teilraum ist quasi hermetisch durch die Leiterplatte selbst bzw. durch die Montageplatte nach außen hin abgeschlossen. Durch die Anlage der Leiterplatte bzw. der Montageplatte an der umlaufenden Gehäusewandung sind die elektronischen Bauteile nicht zugänglich. Die Montageplatte bzw. Leiterplatte sind bevorzugt dauerhaft fest am Gehäuse angeordnet, sodass die Leiterplatte vom Nutzer nicht entfernt werden kann. Gemäß einer ersten Variante ist die Leiterplatte oder die Montageplatte nicht zerstörungsfrei zu entfernen. Gemäß einer zweiten Variante ist sie lediglich mit Spezialwerkzeug, beispielsweise durch den Hersteller des Handsetzgerät zu entfernen. Dies dient beispielsweise zu Revisionszwecken, oder Reparaturzwecken oder auch um beispielsweise die Einstellungen bei dem parametrierbaren Mikrochip bei Bedarf ändern zu können.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist die Batterie, die ebenfalls an der Leiterplatte angeordnet ist, auf der gegenüberliegenden Seite, also innerhalb eines den Griffbereich gegenüberliegenden äußeren Teilraums angeordnet und damit für ein einfaches Auswechseln durch den Benutzer zugänglich. Insofern ist ein Batteriefach geschaffen, welches leicht zugänglich ist und welches beispielsweise wiederum durch einen Batteriedeckel verschließbar ist. Der Batteriedeckel kann problemlos, insbesondere Werkzeugfrei oder mit Hilfe eines Schraubendrehers oder dergleichen geöffnet werden.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist der Sensor in einer Aufnahme geklemmt und die axiale Position des Sensors ist einstellbar. Bei dem Sensor, speziell Reed-Sensor handelt es sich typischerweise um eine lang gestrecktes, häufig in etwa zylinderförmiges Element. Durch die axiale Verstellbarkeit wird in einfacher Weise eine individuelle Einstellung der Position des Sensors in Relation zum Anschlag ermöglicht. Der Sensor kann daher in einfacher Weise genau justiert werden, um ein zuverlässiges Auslösen eines Signals zu gewährleisten, wenn das Mundstück am Anschlag zum Anliegen kommt. Damit können also problemlos Fertigungstoleranzen kompensiert werden.
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Insbesondere ist der Sensor hierbei mittels einer lösbaren Klemmbarke geklemmt. Speziell ist der Sensor zwischen zwei halbschalenartig ausgebildeten Klemmbacken klemmend gehalten, wobei die Klemmbacken gegeneinander, beispielsweise mittels Schrauben verspannbar sind.
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Zum Schutz des Sensors ist zwischen dem Sensor und der zumindest einen und vorzugsweise beiden Klemmbacken eine elastische Zwischenlage, insbesondere eine Schaumstofflage angeordnet. Die bevorzugt eingesetzten Reed-Sensoren weisen häufig eine Glasgehäuse auf, welches durch diese elastische Zwischenlage zuverlässig geschützt ist.
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Weiterhin weist das Handsetzgerät in an sich bekannter Weise innerhalb des gegen die Federkraft verschiebbaren Mundstücks einen feststehenden Stößel auf, welcher ein Gegenlager für das Setzelement beim Setzvorgang bildet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen in teilweise vereinfachten Darstellungen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Handsetzgerät,
- 2 eine Schnittansicht durch das Handsetzgerät sowie
- 3 eine Aufsicht von unten auf das Handsetzgerät mit geöffnetem Batteriefach.
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In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das in den Figuren dargestellte Handsetzgerät 2 weist ein Gehäuse 4 mit einem Griffbereich 6, einem Kopfbereich 8 sowie einem Fußbereich 10 auf. Der Griffbereich 6 dient als Handgriff und wird bei der Benutzung von einer Hand eines Benutzers umschlossen. Der Kopfbereich 8 ist am oberen Ende des Griffbereichs 6 angeordnet und verläuft quer zu diesem und ist im Ausführungsbeispiel in etwa zylinderförmig ausgebildet. Der Kopfbereich 8 weist einen verschließbaren Deckel 12 auf, über den ein freier Innenraum des Kopfbereichs 8 zugänglich gemacht werden kann.
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Der Griffbereich 6 weist einen Hohlraum auf, der sich vom Kopfbereich 8 bis zum Fußbereich 10 erstreckt. Der Fußbereich 10 ist im Ausführungsbeispiel als ein gegenüber dem Griffbereich 6 verbreiterter Bereich ausgebildet und weist im Ausführungsbeispiel eine (abgerundete) rechteckförmige Querschnittskontur auf.
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Am vorderen Ende des Kopfbereichs 8 ist ein in Axialrichtung gegen die Federkraft einer Feder 14 axial beweglich gelagertes Mundstück 16 angeordnet, welches einen Aufnahmekanal 17 für eine Setzelement aufweist. Innerhalb des Aufnahmekanals 17 ist ein feststehender Stößel 18 als Gegenlager für das Setzelement angeordnet.
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Der Kopfbereich 8 ist nach vorne im Ausführungsbeispiel durch eine Stirnplatte 19 verschlossen, durch die das Mundstück 16 hindurch tritt und welche auch das Mundstück 16 sichert. Diese Stirnplatte 18 bildet quasi einen Deckel und ist beispielsweise mit dem restlichen Gehäuse des Kopfbereichs 8 lösbar beispielsweise durch Schrauben verbunden. Das Mundstück 16 besteht beispielsweise aus Metall, speziell Aluminium, kann alternativ auch aus Kunststoff bestehen. Auch die Stirnplatte 19 besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere Aluminium. Das restliche Gehäuse 4 besteht typischerweise aus Kunststoff.
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Innerhalb des Kopfbereichs 8 ist das Mundstück über ein Innenteil 20 fortgeführt, welches im Querschnitt betrachtet insbesondere L-förmig ausgebildet ist. Dieses Innenteil 20 erstreckt sich in axialer Richtung und ist einem Anschlag 22 zugewandt, gegen den es im Betrieb anschlägt, wenn das Mundstück 16 entgegen der Federkraft nach hinten gedrückt wird.
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Der eine L-Schenkel des Innenteils 20 bildet einen Ring, an den das nach vorne aus dem Kopfbereich 8 hervorstehende Teilstück des Mundstücks 16 sich anschließt. Der Ring nimmt dabei ein Teilstück der Feder 14 auf. Im Innenteil 20, insbesondere in dem anderen L-Schenkel, ist einseitig ein Magnetelement 24 eingebracht, speziell in eine entsprechende Ausnehmung eingesetzt.
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Im gegenüberliegenden Anschlag 22 ist ein Sensor 26 angeordnet, welcher insbesondere als Reed-Sensor ausgebildet ist. Dieser ist innerhalb einer lang gestreckten Aufnahme 28, die typischerweise zylindrisch ist, angeordnet. Die Position des Sensors 26 in Längsrichtung dieser Aufnahme 28 ist dabei einstellbar. Hierzu ist insbesondere eine Klemmbacke 30 vorgesehen, welche den Sensor 26 in der Aufnahme 28 vorzugsweise unter Zwischenlage eines hier nicht näher dargestellten elastischen Elements, speziell eine Schaumstofflage klemmt. Die Klemmbacken 30 sowie das gegenüberliegende Gegenstück, das vorzugsweise ebenfalls nach Art einer Klemmbacke ausgebildet ist, sind im Querschnitt betrachtet bevorzugt jeweils als Halbschalen mit zwei gegenüberliegenden Flanschen ausgebildet, in die zum wechselseitigen Verspannen Schrauben eingesetzt sind.
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Im Fußbereich 10 ist eine Elektronik-Baugruppe angeordnet, welche zur Abgabe eines Funksignals ausgebildet ist und daher insgesamt als eine Funkeinheit 32 bezeichnet wird.
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Diese umfasst eine Leiterplatte 34, die insgesamt quer zu der Längsrichtung des Griffbereichs 6 orientiert ist. Diese ist speziell auf einer Montageplatte 36 befestigt, die bündig innerhalb eines umlaufenden Gehäuserands des Fußbereich 10 einliegt. Die Leiterplatte 34 verschließt insofern einen zum Griffbereich 6 hin orientierten inneren Teilraum. Auf der diesem inneren Teilraum zugeordneten Seite sind vorzugsweise sämtliche elektronische Bauteile, wie beispielsweise ein parametrierbar Mikrochip, ein Signalgenerator zur Erzeugung eines Funksignals sowie eine Funkantenne angebracht. Die elektronischen Bauteile, speziell der Mikrochip, ist mit dem Sensor 26 über eine Datenleitung 38 elektrisch verbunden.
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Die Leiterplatte 34 und die Montageplatte 36 teilen insofern den inneren Teilraum von einem äußeren Teilraum ab. Auf der zur diesem äußeren Teilraum orientierten Seite der Leiterplatte 36 ist eine Aufnahme für eine Batterie 40 ausgebildet, über die die Stromversorgung des Sensors 26 sowie der Funkeinheit 32 erfolgt. Ein entsprechendes Batteriefach 42, in der die Batterie 40 einliegt, ist über einen äußeren Gehäusedeckel 44 verschließbar. Innerhalb der Montageplatte 36 ist ein Durchbruch 46 für die Batterie 40 ausgebildet, sodass diese also an der Leiterplatte 36 befestigt werden kann.
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Der Sensor 26 und die Funkeinheit 32 mit der Batterie 40 bilden insgesamt eine Sensoreinheit, die bevorzugt auch als Erweiterungsbausatz oder Nachrüstsatz eingesetzt ist und bei unterschiedlichen Werkzeugen eingesetzt werden kann.
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In Ergänzung zu der dargestellten Variante ist in bevorzugter Ausgestaltung eine weitere Sensorik zur Positionserkennung des gesetzten Setzelements eingesetzt. Hierzu wird beispielsweise ein RFID /NFC System eingesetzt.
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Bevorzugt ist weiterhin zur Unterstützung des Anwenders eine Führung der Verbauposition visuell über die Integration eines optischen Pointers (LED) vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Handsetzgerät
- 4
- Gehäuse
- 6
- Griffbereich
- 8
- Kopfbereich
- 10
- Fußbereich
- 12
- Deckel
- 14
- Feder
- 16
- Mundstück
- 17
- Aufnahmekanal
- 18
- Stößel
- 19
- Stirnplatte
- 20
- Innenteil
- 22
- Anschlag
- 24
- Magnetelement
- 26
- Sensor
- 28
- Aufnahme
- 30
- Klemmenbacke
- 32
- Funkeinheit
- 34
- Leiterplatte
- 36
- Montageplatte
- 38
- Datenleitung
- 40
- Batterie
- 42
- Batteriefach
- 44
- Gehäusedeckel
- 46
- Durchbruch
