DE102022103169B3

DE102022103169B3 - pawl

Info

Publication number: DE102022103169B3
Application number: DE102022103169.1A
Authority: DE
Inventors: Daniel Burmeister
Original assignee: Atlas Copco IAS GmbH
Current assignee: Atlas Copco IAS GmbH
Priority date: 2022-02-10
Filing date: 2022-02-10
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2042-02-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine schwenkbare Klinke für eine Fügevorrichtung, wobei die Klinke mit einem Kontaktbereich ausgestattet ist, der ein Befestigungsmittel zur Stabilisierung beaufschlagt und dabei so ausgebildet ist, dass der Kontaktbereich das translatorisch in einer Vorschubrichtung entlang des Kontaktbereichs bewegte Befestigungsmittel auch bei unterschiedlichen Schwenkwinkeln jeweils entlang eines Kreisbogens kontaktiert.The invention relates to a pivotable pawl for a joining device, wherein the pawl is equipped with a contact area, which acts on a fastening means for stabilization and is designed in such a way that the contact area moves along the fastening means, which is translated in a feed direction along the contact area, even at different pivoting angles of a circular arc contacted.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klinke, die während eines Fügeprozesses in einer Fügevorrichtung ein Fügeelement bzw. ein Befestigungsmittel im Raum stabilisiert. Während des Fügeprozesses wird das Fügeelement in mehreren aufeinanderfolgenden Prozessschritten in ein Werkstück eingebracht, wobei unter „Werkstück“ in der Regel zwei oder mehr miteinander zu verbindende und aneinander liegende Elemente verstanden werden sollen.The present invention relates to a pawl which stabilizes a joining element or fastening means in space during a joining process in a joining device. During the joining process, the joining element is introduced into a workpiece in a number of successive process steps, with “workpiece” generally being understood to mean two or more elements that are to be connected to one another and lie against one another.

Das Fügeelement bzw. Befestigungsmittel kann insbesondere eine Fließlochschraube sein. Vergleichbare Elemente werden auch als „Flowpush-Elemente“ oder „loch- und gewindeformendes Verbindungselement“ bezeichnet. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich daher stellvertretend für den allgemeineren Begriff „Fügeelement“ oder „Befestigungsmittel“ in vereinfachter Terminologie auf die konkrete Ausführungsform des Fügeelements als „Fließlochschraube“ oder einfach nur „Schraube“, die sich in einer Längsrichtung erstreckt. Die im Zusammenhang mit dieser Erfindung beschriebene Schraube kann einen Schaft und einen daran anschließenden, gegenüber dem Schaft radial erweiterten Kopf aufweisen. Der Kopf kann im Wesentlichen zylinderförmig sein und einen konstanten Durchmesser aufweisen.The joining element or fastening means can in particular be a flow hole screw. Comparable elements are also referred to as "flow-push elements" or "hole and thread-forming connecting element". The following explanations therefore refer to the specific embodiment of the joining element as a “flow hole screw” or simply “screw” that extends in a longitudinal direction, representing the more general term “joining element” or “fastening means” in simplified terminology. The screw described in connection with this invention can have a shank and an adjoining head that is radially expanded in relation to the shank. The head may be substantially cylindrical and of constant diameter.

Bei dem an sich bekannten Fügeprozess mit einer Fließlochschraube wird die Schraube zunächst mit ihrer Spitze voraus auf das Werkstück aufgesetzt (Finden). Anschließend wird die Drehzahl erhöht und die Schraube mit hoher Andruckkraft gegen das Werkstück gedrückt, wobei sich das Werkstückmaterial erwärmt und zu fließen beginnt. Unter hoher Andruckkraft wird die Schraube unter axialem Vorschub dann bis zum Beginn des Gewindeabschnitts in einer gedachten Z-Richtung in das Werkstück gedrückt (Durchzugformen). Mit deutlich reduzierter Drehzahl wird die Schraube dann in das Werkstück eingedreht und formt dabei darin ein Gewinde (Gewindeformen). Schließlich wird die Schraube bis zur Kopfauflage in das Werkstück eingedreht und angezogen (Endanzug).In the well-known joining process with a flow-drilling screw, the screw is first placed on the workpiece with its tip first (finding). The speed is then increased and the screw is pressed against the workpiece with high pressure, whereby the workpiece material heats up and begins to flow. The screw is then pushed into the workpiece in an imaginary Z-direction up to the beginning of the threaded section with high pressure force and axial feed (pull-through forming). The screw is then screwed into the workpiece at a significantly reduced speed and forms a thread in it (thread forming). Finally, the screw is screwed into the workpiece up to the head rest and tightened (final tightening).

In Vorbereitung dieses Prozesses wird die Schraube durch eine Zuführung in die Fügevorrichtung eingeführt, um dort zunächst eine Bereitschaftsposition einzunehmen, aus der heraus die Schraube einer Richtung Z in das Werkstück eingebracht wird. In der Bereitschaftsposition wird die Schraube von den aus dem Stand der Technik an sich bekannten Klinken seitlich beaufschlagt, um damit die Lage bzw. Ausrichtung der Schraube relativ zum Werkstück zu stabilisieren. Der Abschnitt, mit dem eine Klinke die Schraube dabei berührt, soll im Weiteren auch als „Kontaktbereich“ bezeichnet werden. Die Klinken dienen der seitlichen Stabilisierung der Schraube, insbesondere auch während die Schraube aus der Bereitschaftsposition heraus in Z-Richtung bzw. in Richtung auf das Werkstück vorgeschoben wird. Die Fügevorrichtung umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform an einem vorderen, dem Werkstück zugewandten Ende außerdem einen Niederhalter, der auf das Werkstück aufgesetzt wird und die einzubringende Schraube dabei umgibt.In preparation for this process, the screw is introduced through a feed into the joining device in order to initially assume a ready position there, from which the screw is introduced into the workpiece in a direction Z. In the ready position, the screw is acted upon laterally by the pawls known per se from the prior art in order to stabilize the position or alignment of the screw relative to the workpiece. The section with which a pawl touches the screw is also to be referred to below as the "contact area". The pawls serve to stabilize the screw laterally, in particular while the screw is being advanced from the ready position in the Z direction or in the direction of the workpiece. In a preferred embodiment, the joining device also comprises a hold-down device at a front end facing the workpiece, which is placed on the workpiece and thereby surrounds the screw to be inserted.

Während des eigentlichen Fügeverfahrens greift ein Werkzeug (beispielsweise ein Bit) von oben in den dem Werkstück abgewandten Schraubenkopf ein, um die Schraube in Rotation zu versetzen und zu einem gegebenen Zeitpunkt in Z-Richtung bzw. in Längsrichtung der Schraube (Schraubachse) aus der Bereitschaftsposition heraus entlang einer Vorschubachse ZV in Richtung auf bzw. in das Werkstück vorzuschieben bzw. einzuschrauben. Während die Schraube zunächst mit hoher Drehzahl gedreht und gegen das Werkstück gedrückt bzw. mit verminderter Drehzahl dann vorgeschoben wird, wird ihre Ausrichtung im Raum von den Klinken stabilisiert, um insbesondere ein seitliches Verkippen während des Einschraubens in das Werkstück zu vermeiden. Dabei können die Klinken während des Vorschubs zunächst gemeinsam mit der Schraube in Richtung auf das Werkstück zubewegt werden (erster Vorschubabschnitt). Ab einer gewissen Eindringtiefe der Schraube in das Werkstück kann auf die zusätzliche Stabilisierung durch die Klinken verzichtet werden, da dann bereits das Werkstück selbst die Stabilisierung übernimmt. Während dieses weiteren Vorschubs (zweiter Vorschubabschnitt) der Schraube bleiben die Klinken daher im Wesentlichen ortsfest und schwenken dabei seitlich nach außen von der Schraube bzw. der Z-Achse weg, um insbesondere den Schraubenkopf zwischen den Klinken hindurch zu lassen.During the actual joining process, a tool (e.g. a bit) grips the screw head facing away from the workpiece from above in order to set the screw in rotation and at a given point in time in the Z direction or in the longitudinal direction of the screw (screw axis) from the ready position to advance or screw in along a feed axis ZV in the direction of or into the workpiece. While the screw is initially rotated at high speed and pressed against the workpiece or then advanced at reduced speed, its spatial orientation is stabilized by the pawls, in particular to prevent lateral tilting during screwing into the workpiece. During the feed, the pawls can initially be moved together with the screw in the direction of the workpiece (first feed section). From a certain depth of penetration of the screw into the workpiece, the additional stabilization by the pawls can be dispensed with, since the workpiece itself then already takes over the stabilization. During this further feed (second feed section) of the screw, the pawls therefore remain essentially stationary and pivot laterally outwards away from the screw or the Z-axis in order in particular to let the screw head pass between the pawls.

Die von den Klinken auf die Schraube ausgeübten Stabilisierungskräfte - und damit die Anpresskräfte der Klinken an die Schraube - müssen ausreichend hoch sein, um die Schraube in ihrer Ausrichtung zu stabilisieren. Bei herkömmlich ausgestalteten Klinken ist der Verschleiß an den Kontaktbereichen daher sehr hoch. Solange sich die (bereits rotierende) Schraube gemeinsam mit den Klinken in Z-Richtung bewegt (erster Vorschubabschnitt), erfolgt der Kontakt zwischen Schraube und Klinke lokal bzw. an einer sich nicht verändernden Stelle des Kontaktbereichs. Hier kann bereits hoher Verschleiß auftreten. Während des zweiten Vorschubabschnitts, bei dem sich die Schraube relativ zu den Klinken in das Werkstück hinein bewegt, gleitet die Schraube in Z-Richtung an der Klinke entlang und überstreicht einen in Z-Richtung ausgedehnten Abschnitt des Kontaktbereichs. Auch hier entsteht daher im Zuge des Vorschubprozesses besonders starker Verschleiß.The stabilizing forces exerted by the pawls on the screw - and thus the pressing forces of the pawls on the screw - must be high enough to stabilize the screw in its alignment. In the case of conventionally designed pawls, the wear on the contact areas is therefore very high. As long as the (already rotating) screw moves together with the pawls in the Z-direction (first feed section), the contact between screw and pawl takes place locally or at an unchanging point of the contact area. High wear can already occur here. During the second feed segment, in which the screw moves into the workpiece relative to the pawls, the screw slides in the Z-direction along the pawl and sweeps over a Z-direction extended portion of the contact area. Here, too, particularly heavy wear occurs in the course of the feed process.

Aus der DE 10 2011 052 176 A1 ist eine Schraubenspannzange mit zwei Spannbacken bekannt, die dazu ausgebildet sind, zwischen sich temporär eine Schraube zu halten und dazu eine der Schraube zugewandte Kontaktfläche aufweisen, an der die Schraube anliegen kann.From the DE 10 2011 052 176 A1 a screw collet chuck with two clamping jaws is known, which are designed to temporarily hold a screw between them and to have a screw-facing contact surface against which the screw can rest.

Die DE 10 2007 055 095 A1 beschreibt eine Schraubeinheit mit Halteelementen zur vorübergehenden Fixierung von Befestigungselementen. Auch hier bieten die Halteelemente eine der Schraube zugewandte innere Kontaktfläche, entlang derer sich der Schraubenkopf beim Vorschub auf ein Werkzeug entlang bewegt.The DE 10 2007 055 095 A1 describes a screw unit with holding elements for the temporary fixation of fasteners. Here, too, the holding elements offer an inner contact surface facing the screw, along which the screw head moves when it is fed onto a tool.

Die DE 18 98 899 U zeigt einen Spanneinsatz für Schrauber, wobei drei eine Schraube vorübergehend haltende Klauen beim Vorschub der Schraube gegen eine Federkraft radial nach außen gedrängt werden.The DE 18 98 899 U shows a clamping insert for screwdrivers, with three claws temporarily holding a screw being pushed radially outwards against a spring force when the screw is advanced.

Aus der DE 38 20 898 A1 ist eine Schraubervorrichtung bekannt mit einem Schraubenhalterkopf und Klinkenbacken, wobei für die Klinkenbacken eine ausgewählte Drehposition mithilfe einer Arretierungseinrichtung eingestellt werden kann.From the DE 38 20 898 A1 a screwdriver device is known with a screw holder head and ratchet jaws, wherein a selected rotational position for the ratchet jaws can be set using a locking device.

In der DE 22 36 950 C ist eine Handschraubvorrichtung beschrieben mit mehreren eine Schraube in Umfangsrichtung umgebenden, innenseitig konisch geformten Führungsbacken. Die Führungsbacken sind radial nach außen verschwenkbar, um eine innenseitig geführte Schraube beim Vorschub auf ein Werkstück zu halten und zu führen.In the DE 22 36 950 C describes a manual screwing device with a plurality of guide jaws which are conically shaped on the inside and surround a screw in the circumferential direction. The guide jaws can be pivoted radially outwards in order to hold and guide a screw guided on the inside when it is fed onto a workpiece.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen im Fügeprozess auftretenden Verschleiß im Kontaktbereich der Klinke zu verringern, um den Zeitaufwand und die Kosten für Wartungsarbeiten zu reduzieren. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Klinke gemäß Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.It is the object of the invention to reduce this wear in the contact area of the pawl, which occurs during the joining process, in order to reduce the time required and the costs for maintenance work. The object is achieved by a pawl according to claim 1. Further advantageous embodiments result from the subclaims.

Der Begriff „Klinke“ soll dabei verdeutlichen, dass es sich erfindungsgemäß um ein verschwenkbar oder verschieblich anzuordnendes Element handelt, von dem ein Abschnitt, nämlich der Kontaktbereich, je nach Schwenklage oder Verschiebung einen Teil der Schraube mehr oder weniger stark untergreift. Bevorzugt ist der Kontaktbereich an einem unteren Ende der länglichen Klinke ausgebildet. Besonders bevorzugt kragt dieser Kontaktbereich - insoweit von der Längserstreckungsrichtung Z der Klinke abweichend - angewinkelt zur Z-Richtung nach innen in Richtung auf die Vorschubachse Zv, um den Kopf einer Schraube dort schräg zu untergreifen. Ein zylinderförmiger Schraubenkopf würde in diesem Fall an seiner unteren, dem Werkstück zugewandten äußeren Umlaufkante mit dem Durchmesser D den Kontaktbereich berühren.The term “pawl” is intended to make it clear that, according to the invention, it is a pivotable or displaceable element of which a section, namely the contact area, reaches under a part of the screw to a greater or lesser extent depending on the pivot position or displacement. Preferably, the contact area is formed at a lower end of the elongated pawl. This contact area particularly preferably protrudes—insofar as it deviates from the direction of longitudinal extent Z of the pawl—at an angle to the Z direction inward in the direction of the feed axis Zv in order to grip the head of a screw there at an angle. In this case, a cylindrical screw head would touch the contact area on its lower, outer circumferential edge facing the workpiece with diameter D.

Der Kontaktbereich der Klinke kann durch Verschwenken der Klinke aus einer Ausgangslage so weit von der Schraube bzw. der Z-Achse in eine Endlage weggeschwenkt oder wegverschoben werden, dass ein Abschnitt der Schraube (insbesondere deren radial erweiterter Kopf) durch den insoweit freigegebenen Bereich in Z-Richtung hindurch geschoben werden kann. Die Schwenkachse der Klinke verläuft dabei geneigt zur Vorschubachse Zv bzw. Z-Richtung, vorzugsweise orthogonal dazu und liegt vorzugsweise radial etwas beabstandet zu dieser. Bei beispielsweise zwei einander gegenüberliegend angeordneten Klinken mit zentrisch zwischen ihren Kontaktbereichen verlaufender Z-Achse können die beiden Kontaktbereiche ihren Abstand zueinander vergrößern, indem die Klinken und mit ihnen dieser Bereich der Klinken entsprechend nach außen geschwenkt bzw. verschoben wird. So kann zum Beispiel Platz geschaffen werden für den Schraubenkopf, der während des zweiten Vorschubabschnitts in der erweiterten Stellung durch die dann weiter voneinander beabstandeten Kontaktbereiche hindurchgeschoben werden kann.The contact area of the pawl can be pivoted or shifted away from the screw or the Z-axis into an end position by pivoting the pawl from a starting position so far that a section of the screw (in particular its radially expanded head) passes through the released area in Z direction can be pushed through. The pivot axis of the pawl runs inclined to the feed axis Zv or Z-direction, preferably orthogonally to it and is preferably located radially at some distance from it. For example, in the case of two pawls arranged opposite one another with the Z axis running centrally between their contact areas, the two contact areas can increase their distance from one another by pivoting or shifting the pawls and with them this area of the pawls outwards accordingly. For example, space can be created for the screw head, which can be pushed through the contact areas, which are then further spaced apart, during the second feed section in the expanded position.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, den Verschleiß zwischen Schraube und Klinke reduzieren zu können, indem die Kraft pro Fläche, die auf den Kontaktbereich der Klinke wirkt, verringert wird. Das wird durch eine neue Form des Kontaktbereichs erreicht, die die Kontaktfläche zwischen Schraube und Klinke insbesondere während des zweiten Vorschubabschnitts vergrößert und somit die Kraft pro Fläche reduziert.The invention is based on the idea of being able to reduce the wear between the screw and the pawl by reducing the force per area acting on the contact area of the pawl. This is achieved by a new shape of the contact area, which increases the contact area between screw and pawl, especially during the second feed section, and thus reduces the force per area.

Wie vorstehend bereits beschrieben, wird im Zuge des Fügeprozesses ein meist rotationssymmetrisch ausgebildetes Befestigungsmittel, z.B. eine Fließlochschraube, in die Fügevorrichtung und dort bis in eine Bereitschaftsposition eingeführt. In der Bereitschaftsposition entspricht die Längsachse der Schraube auch der späteren Vorschubrichtung auf das Werkstück zu. Diese Richtung soll im Weiteren als Z-Richtung oder auch als Z-Achse bzw. Vorschubachse Zv bezeichnet werden. Die Fügevorrichtung wird für den Fügeprozess zweckmäßigerweise so ausgerichtet, dass die Z-Achse orthogonal zur Oberfläche des Werkstücks zeigt.As already described above, in the course of the joining process, a mostly rotationally symmetrical fastener, e.g. a flow hole screw, is inserted into the joining device and there into a ready position. In the ready position, the longitudinal axis of the screw also corresponds to the subsequent feed direction towards the workpiece. This direction is to be referred to below as the Z direction or also as the Z axis or feed axis Zv. The joining device is expediently aligned for the joining process in such a way that the Z-axis points orthogonally to the surface of the workpiece.

Um den Verschleiß zwischen Klinke und Schraube möglichst gering zu halten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Kontaktfläche oder zumindest die Linie, entlang derer sich beide Komponenten berühren, möglichst groß auszubilden, um die Kraft pro Fläche oder pro Strecke zu minimieren. Da es sich bei dem Befestigungselement in der Regel um eine rotationssymmetrische Schraube handelt, soll der Kontaktbereich erfindungsgemäß so ausgebildet sein, dass die Klinke die Schraube entlang eines Kreisbogens berührt.In order to keep the wear between pawl and screw as low as possible, the invention provides for the contact area or at least the line along which both components touch to be as large as possible in order to minimize the force per area or per distance. Since the fastening element is usually a rotationally symmetrical screw, the contact area should be designed according to the invention in such a way that the pawl touches the screw along an arc of a circle.

Die Klinke hat bevorzugt eine längliche Form und erstreckt sich dabei im Wesentlichen in Z-Richtung (die zuvor beschriebene, einwärts kragende Ausdehnung quer zur Z-Richtung ist zwar vorgesehen und nötig, tritt jedoch gegenüber der Ausdehnung in Z-Richtung zurück). Während des Fügeprozesses befindet sich die Klinke seitlich beabstandet zur Vorschubachse Z_V, um aus dieser Position seitlich bzw. radial nach innen auf die dort zentrisch entlang der Vorschubachse Zv geführte Schraube einwirken zu können. Für die Beschreibung der Klinke als solche genügt die gedankliche Vorstellung der Vorschubachse Zv bzw. der Z-Richtung, um die besonderen Eigenschaften der Klinke in Bezug auf diese Z-Richtung zu beschreiben.The pawl preferably has an elongate shape and extends essentially in the Z-direction (the above-described, inwardly projecting extension transverse to the Z-direction is intended and necessary, but is smaller than the extension in the Z-direction). During the joining process, the pawl is located at a lateral distance from the feed axis _Zv in order to be able to act laterally or radially inward from this position on the screw guided there centrally along the feed axis Zv. For the description of the pawl as such, the mental representation of the feed axis Zv or the Z-direction is sufficient to describe the special properties of the pawl in relation to this Z-direction.

Der besondere erfindungsgemäße Effekt des reduzierten Verschleißes zeigt sich insbesondere während des zweiten Vorschubabschnitts, wenn die Klinke mit ihrem Kontaktbereich relativ zur Schraube aus der Ausgangslage um einen Schwenkwinkel α in Richtung auf die Endlage verschwenkt wird und die Schraube dabei am Kontaktbereich in Richtung auf das Werkstück entlang gleitet. Dadurch verändert sich die Neigung des Kontaktbereichs der Klinke relativ zur Schraube, da die Längsachse der Schraube unverändert in Z-Richtung ausgerichtet bleibt. Ein aus dem Stand der Technik bekannter, beispielsweise in der Ausgangslage rotationssymmetrisch zur Z-Achse geformter, der Schraube zugewandter Kontaktbereich mag in dieser Lage noch einen kreisbogenförmigen Kontakt mit der Schraube ermöglichen. Verlässt die Klinke jedoch die Ausgangslage während des zweiten Vorschubabschnitts, verändert sich durch das Verschwenken die Neigung des Kontaktbereichs relativ zur Schraube und reduziert dadurch den tatsächlichen Kontakt zwischen Klinke und Schraube auf ein (verschleißintensives) Minimum.The special effect of the invention of reduced wear is particularly evident during the second feed section, when the pawl is pivoted with its contact area relative to the screw from the starting position by a pivot angle α in the direction of the end position and the screw is thereby moved along the contact area in the direction of the workpiece glides. This changes the inclination of the contact area of the pawl relative to the screw, since the longitudinal axis of the screw remains aligned in the Z-direction. A contact area which is known from the prior art and which, for example, is formed rotationally symmetrically to the Z-axis in the starting position and faces the screw, may in this position still enable contact with the screw in the form of an arc of a circle. However, if the pawl leaves the initial position during the second feed segment, the tilting of the contact area relative to the screw changes due to the pivoting, thereby reducing the actual contact between the pawl and the screw to a (wear-intensive) minimum.

Der erfindungsgemäß reduzierte Verschleiß stellt sich dagegen dann ein, wenn für wenigstens zwei verschiedene Zwischenwinkel α₁, α₂ zwischen und einschließlich der Ausgangslage und der Endlage jeweils eine orthogonal zur Z-Richtung verlaufende Schnittebene den Kontaktbereich jeweils entlang einer kreisbogenförmigen Kontaktlinie schneidet. Dadurch wird sichergestellt, dass der kreisbogenförmige (und damit verschleißreduzierende) Kontakt nicht nur in der Ausgangslage der Klinke, sondern auch nach Einnahme wenigstens eines Schwenkwinkels der Klinke relativ zur Schraube gegeben ist. Entsprechend ist der Kontaktbereich erfindungsgemäß so geformt, dass die vorgenannte Bedingung eingehalten wird.On the other hand, the reduced wear according to the invention occurs when, for at least two different intermediate angles α ₁ , α ₂ between and including the starting position and the end position, a sectional plane running orthogonally to the Z-direction intersects the contact area along an arc-shaped contact line. This ensures that the arc-shaped (and thus wear-reducing) contact is not only given in the initial position of the pawl, but also after taking at least one pivoting angle of the pawl relative to the screw. Accordingly, the contact area is shaped according to the invention in such a way that the aforementioned condition is met.

Im Verlauf des zweiten Vorschubabschnitts bewegt sich die im Kontaktbereich erzeugte Kontaktlinie zwischen Schraube und Klinke mit der Schraube in Z-Richtung herab in Richtung auf das Werkstück, da die Klinke dann im Wesentlichen ortsfest bleibt und verschwenkt wird, die Schraube sich jedoch weiterbewegt. Vorzugsweise entstehen dabei nacheinander wenigstens zwei, möglichst aber eine Vielzahl von in Z-Richtung zueinander beabstandete Kontaktlinien, um jeweils den Verschleiß dort zu minimieren.In the course of the second feed section, the contact line between the screw and pawl generated in the contact area with the screw moves down in the Z direction towards the workpiece, since the pawl then remains essentially stationary and is pivoted, but the screw continues to move. Preferably, at least two, but if possible a large number of contact lines spaced apart from one another in the Z-direction are produced in succession in order to minimize wear there in each case.

Vorzugsweise weisen zwei in Z-Richtung zueinander beabstandete Kontaktlinien den gleichen Durchmesser D auf. Dabei handelt es sich bevorzugt um den Durchmesser der Schraube, an dem die Klinken während des Vorschubs angreifen. Besonders bevorzugt ist es der Schraubenkopf, der den Abschnitt mit dem größten Durchmesser bzw. mit dem äußeren Radius der Schraube bildet.Preferably, two contact lines spaced apart from one another in the Z direction have the same diameter D. This is preferably the diameter of the screw on which the pawls act during the feed. It is particularly preferably the screw head that forms the section with the largest diameter or with the outer radius of the screw.

Bevorzugt weisen die in Z-Richtung entlang des Kontaktbereichs entstehenden Kontaktlinien dieselbe oder jedenfalls jeweils eine möglichst große Bogenlänge auf. Ziel dabei ist es, die Schraube über einen möglichst großen Umfang zu kontaktieren, um die Kraft pro Fläche zu reduzieren. Sofern die Klinken während des zweiten Vorschubabschnitts beispielsweise den Schraubenkopf beaufschlagen, sind die Kontaktbereiche zweckmäßigerweise so geformt, dass sie in wenigstens zwei, vorzugsweise einer Vielzahl von Schwenkpositionen den dabei relativ zu den Klinken vorgeschobenen Schraubenkopf jeweils entlang einer kreisbogenförmigen Kontaktlinie mit möglichst großer Bogenlänge kontaktieren. Idealerweise weisen die Kontaktlinien den gleichen Durchmesser auf. Ein gleichmäßiger Verschleiß ergibt sich ferner, wenn die wenigstens zwei zueinander beabstandeten Kontaktlinien auch die gleiche Bogenlänge aufweisen. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Kontaktbereiches ist die Stabilität der Ausrichtung der Schraube im Fügeprozess und ein geringerer Verschleiß besonders gut gewährleistet.The contact lines occurring in the Z-direction along the contact area preferably have the same arc length or at least each have the greatest possible arc length. The aim is to contact the screw over as large an area as possible in order to reduce the force per area. If the pawls act on the screw head, for example, during the second advance section, the contact areas are expediently shaped in such a way that they contact the screw head, which is advanced relative to the pawls, in at least two, preferably a large number of pivot positions, along an arc-shaped contact line with the greatest possible arc length. Ideally, the contact lines have the same diameter. Uniform wear also results if the at least two mutually spaced contact lines also have the same arc length. Due to the design of the contact area according to the invention, the stability of the alignment of the screw in the joining process and less wear are ensured particularly well.

Eine besonders stabile und zugleich verschleißminimierte Führung der Schraube ergibt sich dann, wenn der kreisbogenförmige Kontakt zwischen Klinke und Schraube nicht nur an einzelnen Z-Positionen, sondern entlang zumindest eines ausgewählten Z-Abschnitts durchgehend gegeben ist. Dann gibt es einen Zwischenwinkelbereich zwischen und einschließlich der Ausgangslage und der Endlage, innerhalb dessen es für jeden Schwenkwinkel einen orthogonal zur Z-Richtung geführten Schnitt durch den Kontaktbereich gibt, der dort eine kreisbogenförmige Kontaktlinie erzeugt. Vorzugsweise haben auch hier die einzelnen Kontaktlinien möglichst große Bogenlängen, die zusätzlich auch jeweils die gleiche Länge aufweisen können.A particularly stable and at the same time wear-minimised guidance of the screw results when the circular arc-shaped contact between the pawl and the screw is not only given at individual Z positions, but also along at least one selected Z section. Then there is an intermediate angle range between and including the starting position and the end position, within which there is a cut through the contact area orthogonal to the Z-direction for each pivoting angle, which produces a contact line in the shape of a circular arc there. Here, too, the individual contact lines preferably have the greatest possible arc lengths, which can also each have the same length.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Klinke sieht vor, dass die im Zwischenwinkelbereich für jeden Schwenkwinkel erzeugten Kontaktlinien gemeinsam auf einem um die Vorschubachse gebildeten Zylinder mit dem Durchmesser D liegen. Das bedeutet nichts anderes, als dass die während des Vorschubs entlang des Kontaktbereichs entstehenden Kontaktlinien in Z-Richtung gesehen hintereinanderliegen (fluchten). Diese Ausführungsform ist die konsequente Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Gedankens, insbesondere den Schraubenkopf unter minimalem Verschleiß an den Kontaktbereichen der Klinken entlang gleiten lassen zu können. Tatsächlich bewegt sich der Außenumfang des Schraubenkopfs mit dem Durchmesser D beim Vorschub in Z-Richtung entlang eines Zylinders. Der Kontaktbereich der Klinke ist entsprechend so geformt, dass die während des Vorschubs entstehenden Kontaktlinien einen Z-Abschnitt genau dieses Zylinders nachbilden. Der Abstand der in den Kontaktbereichen entstehenden Kontaktlinien zur Z-Achse bleibt somit auch für jeden Schwenkwinkel konstant.A particularly preferred embodiment of the pawl provides that the Kon generated in the intermediate angle range for each pivot angle cycle lines lie together on a cylinder with diameter D formed around the feed axis. This means nothing more than that the contact lines created during the feed along the contact area are one behind the other (aligned) as seen in the Z direction. This embodiment is the logical further development of the idea according to the invention, in particular to be able to let the screw head slide along the contact areas of the pawls with minimal wear. In fact, the outer circumference of the screw head with diameter D moves along a cylinder during feed in the Z direction. The contact area of the pawl is shaped in such a way that the contact lines created during the feed imitate a Z section of precisely this cylinder. The distance between the contact lines occurring in the contact areas and the Z-axis thus remains constant for every pivoting angle.

Die Erfindung betrifft auch eine Fügevorrichtung mit mehreren Klinken der vorgenannten Art. Dazu umfasst die Fügevorrichtung eine Halterung mit wenigstens zwei daran angeordneten und vorstehend beschriebenen Klinken. Auch mehr als zwei solcher Klinken (K1... Kn) sind denkbar, die vorzugsweise gleichmäßig um die Vorschubachse herum angeordnet sind. Die Klinken sind an der Halterung angeordnet und dabei relativ zu dieser bzw. zu der die Halterung im Wesentlichen zentrisch durchdringenden Vorschubachse Zv jeweils von einer Ausgangslage in eine Endlage und zurück verschwenkbar. Die Klinken sind dazu gleichmäßig um die zentrisch zu den Klinken verlaufende Z-Achse bzw. Vorschubachse Zv angeordnet und bilden mit ihren dabei um die Vorschubachse herum angeordneten Kontaktbereichen eine gemeinsame Aufnahme für die Schraube, die in der Aufnahme ihre Bereitschaftsposition einnehmen kann. Dabei kann ein dem Werkstück zugewandter Schraubenschaft zentrisch nach unten aus der Aufnahme herausragen, während der Schraubenkopf von den sich schräg radial nach innen und zum Werkstück hin erstreckenden Kontaktbereichen trichterartig untergriffen und dadurch insbesondere in Z-Richtung, aber auch in radialer Richtung bzw. orthogonal zur Z-Richtung, gestützt wird. Wird eine solchermaßen in die Halterung eingesetzte Schraube an ihrer dem Werkstück abgewandten Oberseite in Z-Richtung von einem Werkzeug kontaktiert, dann ergibt sich aufgrund der Beaufschlagung durch das Werkzeug von oben und die Kontaktierung über die Kontaktbereiche der einzelnen Klinken von unten eine stabilisierte Lage und Ausrichtung des Schraubenkopfs und damit der gesamten Schraube im Raum bzw. relativ zum Werkstück.The invention also relates to a joining device with a plurality of pawls of the aforementioned type. For this purpose, the joining device comprises a holder with at least two pawls arranged on it and described above. More than two such pawls (K1 . . . Kn) are also conceivable, which are preferably arranged uniformly around the feed axis. The pawls are arranged on the holder and can be pivoted from an initial position to an end position and back relative to this or to the feed axis Zv, which penetrates the holder essentially centrally. For this purpose, the pawls are arranged uniformly around the Z axis or feed axis Zv running centrally to the pawls and, with their contact areas arranged around the feed axis, form a common receptacle for the screw, which can assume its ready position in the receptacle. A screw shank facing the workpiece can protrude centrically downwards out of the receptacle, while the screw head is gripped under like a funnel by the contact areas that extend obliquely radially inwards and towards the workpiece, and thus in particular in the Z direction, but also in the radial direction or orthogonal to the Z-direction. If a screw inserted into the holder in this way is contacted by a tool in the Z direction on its upper side facing away from the workpiece, then a stabilized position and alignment results due to the impact from the tool from above and the contact via the contact areas of the individual pawls from below of the screw head and thus of the entire screw in space or relative to the workpiece.

Die Klinken sind so an der Halterung angeordnet, dass sie sich um ein vorgebbares Maß gemeinsam mit der vom Werkzeug beaufschlagten Schraube in Richtung auf das Werkstück verschieben lassen, ohne dabei ihre Ausgangsschwenklage zu verlassen. Während dieses ersten Vorschubabschnitts wird die Schraube so weit in das fließende Werkstückmaterial eingebracht, bis die Schraube ihre gewünschte Ausrichtung im Raum bereits alleine durch ausreichende Eindringtiefe in das Werkstück beibehalten kann, ohne dazu weiterhin die Klinken zu benötigen. Während des sich daran anschließenden zweiten Vorschubabschnitts wird die Z-Position der Klinken weitgehend fixiert, so dass sie sich nicht mehr weiter mit der Schraube in Richtung auf das Werkstück bewegen können. The pawls are arranged on the holder in such a way that they can be moved by a predeterminable amount together with the screw acted upon by the tool in the direction of the workpiece, without leaving their initial pivoting position. During this first feed section, the screw is introduced into the flowing workpiece material until the screw can maintain its desired orientation in space simply by sufficiently penetrating the workpiece, without further needing the pawls. During the subsequent second feed section, the Z position of the pawls is largely fixed, so that they can no longer move further with the screw in the direction of the workpiece.

Stattdessen können sie mit ihren Kontaktbereichen radial nach außen schwenken, um einen ausreichend großen Durchlass für den Schraubenkopf freizugeben und diesen somit nicht mehr zu untergreifen. Diese Schwenkbewegung wird verursacht durch den sich relativ zu den Kontaktbereichen weiter vorschiebenden Schraubenkopf, der dabei die schräg nach innen gerichteten Kontaktbereiche der - vorzugsweise federvorgespannten - Klinken auseinanderdrückt. Dabei gleitet der Schraubenkopf an den von der zentrischen Z-Achse weiter weg nach außen schwenkenden Kontaktbereichen entlang abwärts und verursacht so Verschleiß entlang der Kontaktbereiche. Aufgrund der erfindungsgemäßen Kontur der Kontaktbereiche der einzelnen Klinken berührt der Schraubenkopf die Klinken dabei jedoch - bevorzugt durchgehend - entlang eines Kreisbogens, was den Verschleiß der Kontaktbereiche signifikant reduziert.Instead, they can pivot radially outwards with their contact areas in order to release a sufficiently large passage for the screw head and thus no longer reach under it. This pivoting movement is caused by the screw head advancing further relative to the contact areas, which pushes apart the contact areas of the—preferably spring-biased—pawls, which are directed obliquely inwards. The screw head slides downwards along the contact areas that pivot further away from the central Z-axis, thus causing wear along the contact areas. Due to the contour according to the invention of the contact areas of the individual pawls, however, the screw head touches the pawls—preferably continuously—along an arc of a circle, which significantly reduces wear on the contact areas.

Eine vorteilhafte konkrete Weiterbildung der vorgenannten Fügevorrichtung sieht vor, dass die Halterung zur Aufnahme eines rotationssymmetrischen Befestigungsmittels, insbesondere einer Schraube, ausgebildet ist, deren Rotationsachse mit der Vorschubachse zusammenfällt und welche einen Kopf mit einem Außendurchmesser R aufweist. Die Schraube kann einen Schaft und einen daran anschließenden, vorzugsweise zylinderförmigen, Kopf mit einem relativ zum Schaft vergrößerten Durchmesser aufweisen. Die Kontaktbereiche der Klinken sind dazu ausgebildet und geformt, in der Ausgangslage den Kopf eines in der Halterung angeordneten und von einem Werkzeug in Z-Richtung beaufschlagten Befestigungsmittels, insbesondere der Schraube, zu untergreifen. Bevorzugt erfolgt diese Kontaktierung bei einem zylinderförmigen Schraubenkopf an dessen dem Werkstück zugewandter unterer Umlaufkante. Erfindungsgemäß erfolgt die Kontaktierung bzw. Beaufschlagung der Schraube bzw. des Schraubenkopfes dabei an den Kontaktbereichen der Klinken entlang einer kreisbogenförmigen Kontaktlinie mit dem Durchmesser D dieser Umlaufkante, um den Verschleiß dort zu minimieren.An advantageous specific development of the aforementioned joining device provides that the holder is designed to accommodate a rotationally symmetrical fastener, in particular a screw, whose axis of rotation coincides with the feed axis and which has a head with an outer diameter R. The screw can have a shank and an adjoining, preferably cylindrical, head with an enlarged diameter relative to the shank. The contact areas of the pawls are designed and shaped so that, in the initial position, they reach under the head of a fastening means, in particular the screw, which is arranged in the holder and is acted upon by a tool in the Z-direction. In the case of a cylindrical screw head, this contacting preferably takes place on its lower circumferential edge facing the workpiece. According to the invention, the screw or the screw head is contacted or acted upon in the contact areas of the pawls along an arc-shaped contact line with the diameter D of this circumferential edge in order to minimize wear there.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klinken zur Einnahme der Ausgangslage federvorgespannt sind. Dadurch wird sichergestellt, dass die Klinken mit ihren Kontaktbereichen stets danach trachten, sich möglichst radial nach innen in Richtung auf die Z-Achse bzw. die dort positionierte Schraube zu bewegen und eine auch von den Federn mitbestimmte Anpresskraft an die Schraube zu erzeugen. Weiterhin bevorzugt ist die Fügevorrichtung dazu ausgebildet, die Klinken im Rahmen einer Vorschubbewegung, bei welcher die Schraube in Richtung zum Werkstück bzw. in dieses hinein verfahren wird, gegen ein vorzeitiges verschwenken aus der Ausgangslage heraus zu blockieren. Dazu kann an der Fügevorrichtung ein in Z-Richtung verlaufender Anschlag vorgesehen sein, an dem ein Vorsprung an einem oberen Schwenkarm der Klinken während eines ersten Vorschubabschnitts kontaktierend entlang gleitet und ein Verschwenken der Klinken währenddessen formschlüssig verhindert. Der Vorsprung ist bevorzugt so ausgebildet, dass die formschlüssige Blockade der Klinken bei einem an den ersten Vorschubabschnitt in Z-Richtung anschließenden zweiten Vorschubabschnitt aufgehoben wird, um ein Verschwenken der Klinken zu ermöglichen und/oder durch eine geeignete, mit einem Abschnitt der Klinken zusammenwirkende Kulissenführung sogar zu erzwingen.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the pawls are spring-loaded to assume the starting position. This ensures that the pawls with their contact areas always strive to move as radially inward as possible in the direction of the Z axis or the screw positioned there and to generate a contact pressure on the screw that is also determined by the springs. Furthermore, the joining device is preferably designed to block the pawls against premature pivoting out of the starting position during a feed movement in which the screw is moved in the direction of the workpiece or into it. For this purpose, a stop running in the Z-direction can be provided on the joining device, along which a projection on an upper pivoting arm of the pawls slides in contact during a first advance section and during this time positively prevents pivoting of the pawls. The projection is preferably designed in such a way that the form-fitting blockage of the pawls is released in a second feed section following the first feed section in the Z-direction, in order to enable the pawls to pivot and/or by means of a suitable link guide interacting with a section of the pawls even to force.

Der zweite Vorschubabschnitt wird bestimmt durch die zu erwartende Eindringtiefe der Schraube in das Werkstück, bei der eine Stabilisierung der Schraube durch die Klinken nicht mehr erforderlich ist und diese stattdessen durch Auseinanderschwenken ihrer Kontaktbereiche eine ausreichend große Öffnung bilden, durch die der Schraubenkopf im weiteren Vorschub hindurchdringen kann.The second feed section is determined by the expected penetration depth of the screw into the workpiece, at which it is no longer necessary to stabilize the screw with the pawls and instead, by pivoting their contact areas apart, they form a sufficiently large opening through which the screw head penetrates as the feed continues can.

Die erfindungsgemäße Klinke besteht vorzugweise aus einem Material mit geeigneter Abriebfestigkeit, insbesondere Metall. Die Klinke kann durch geeignete formgebende Verfahren in ihre erfindungsgemäße Gestalt überführt werden, insbesondere Fräsen, Gießen oder Pressen, mit evtl. erforderlicher Nachbearbeitung. Alternativ oder ergänzend kann die Klinke ganz oder in Teilen auch über additive Fertigungsverfahren (3D-Druck) hergestellt werden. Denkbar ist ferner, die Klinke herzustellen mit einem Kern aus einem ersten Material sowie einer oder mehrerer zusätzlich auf den Kern aufgebrachter weiterer Materialschichten aus dem gleichen oder einem anderen Material, wobei wenigstens eine dieser Schichten zur formgenauen Ausbildung des Kontaktbereichs durch Fräsen, Schleifen oder andere Bearbeitungsverfahren nachbearbeitet werden kann. Schließlich ist es denkbar, den Abschnitt der Klinke vom Klinkenkörper lösbar auszubilden, welcher den Kontaktbereich bildet, um diesen Abschnitt leicht auswechseln/ersetzen zu können, ohne die gesamte Klinke hierzu austauschen zu müssen.The pawl according to the invention is preferably made of a material with suitable abrasion resistance, in particular metal. The pawl can be converted into its shape according to the invention by suitable shaping processes, in particular milling, casting or pressing, with any post-processing that may be required. Alternatively or in addition, the handle can be manufactured in whole or in part using additive manufacturing processes (3D printing). It is also conceivable to produce the pawl with a core made of a first material and one or more additional material layers applied to the core made of the same or a different material, with at least one of these layers for the precise formation of the contact area by milling, grinding or other processing methods can be reworked. Finally, it is conceivable for the section of the pawl that forms the contact area to be detachable from the pawl body, in order to be able to easily exchange/replace this section without having to exchange the entire pawl for this purpose.

Nachfolgend soll eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Figurenbeispielen näher erläutert werden. Dabei zeigt

1 eine erfindungsgemäße Fügevorrichtung in vereinfachter Seitenansicht;
2 eine vergrößerte Teilansicht der Vorrichtung mit eingesetztem Befestigungsmittel;
3a, 3b eine erfindungsgemäße Klinke in Seitenansicht und Draufsicht;
4 eine um einen Schwenkwinkel α verschwenkte Klinke;
5a-d die Bewegung einer Klinke relativ zum Befestigungsmittel während des zweiten Vorschubabschnitts, und
6a, b eine Darstellung ähnlich der 2, mit zusätzlicher Draufsicht.

An embodiment of the invention is to be explained in more detail below with reference to exemplary figures. while showing

1 a joining device according to the invention in a simplified side view;
2 an enlarged partial view of the device with fasteners used;
3a , 3b a pawl according to the invention in side view and plan view;
4 a pawl pivoted by a pivot angle α;
5a-d movement of a pawl relative to the fastener during the second advance portion, and
6a, b a representation similar to that 2 , with additional top view.

1 zeigt eine vereinfachte Schnittzeichnung der erfindungsgemäßen Fügevorrichtung, die sich im Wesentlichen entlang einer Z-Achse in Richtung auf ein nur schematisch angedeutetes Werkstück M erstreckt. An einem unteren Ende der Fügevorrichtung und konzentrisch zur Z-Achse ist eine Schraube S in einer Bereitschaftsposition angeordnet, um aus dieser heraus in das darunter angeordnete Werkstück M eingebracht zu werden. An einer Halterung H der Fügevorrichtung sind zwei erfindungsgemäße Klinken K₁, K₂ zentrisch um die Z-Achse bzw. Vorschubachse Z_V bzw. Rotationsachse Z_A der Schraube S angeordnet. 1 zeigt die Fügevorrichtung zu Beginn des ersten Vorschubabschnitts, bei dem sich die Schraube S gemeinsam mit den Klinken zum Werkstück M hinbewegt. Der zylinderförmige Kopf der Schraube S wird zu diesem Zeitpunkt von jeweiligen Kontaktbereichen B1, B2 (siehe 2) der Klinken K1, K2 schräg untergriffen. Zugleich ist auf der dem Werkstück M abgewandten Oberseite der Schraube S ein Werkzeug W mit der Schraube in Eingriff gebracht, um diese in Rotation versetzen und mit einer Vorschubkraft in Richtung auf das Werkstück M beaufschlagen zu können. Durch das auf der Oberseite eingreifende Werkzeug und die schräg von unten angreifenden Klinken wird die Ausrichtung der Schraube in Z-Richtung vor und während des ersten Vorschubabschnitts gewährleistet. 1 shows a simplified sectional drawing of the joining device according to the invention, which essentially extends along a Z-axis in the direction of a workpiece M, which is only indicated schematically. At a lower end of the joining jig and concentric with the Z-axis, a screw S is arranged in a stand-by position to be inserted therefrom into the workpiece M arranged below. Two pawls K ₁ , K ₂ according to the invention are arranged centrally around the Z axis or feed axis Z _V or rotation axis Z _A of the screw S on a holder H of the joining device. 1 shows the joining device at the beginning of the first feed section, in which the screw S moves towards the workpiece M together with the pawls. At this time, the cylindrical head of the screw S is separated from respective contact portions B1, B2 (see 2 ) of the pawls K1, K2. At the same time, on the upper side of the screw S facing away from the workpiece M, a tool W is brought into engagement with the screw in order to be able to rotate it and apply a feed force in the direction of the workpiece M. The alignment of the screw in the Z-direction before and during the first advance section is ensured by the tool engaging on the upper side and the pawls acting obliquely from below.

Beide Klinken K₁, K₂ sind über jeweils orthogonal zur Z-Achse verlaufende, oberhalb der Schraube S an der Halterung H angeordnete Schwenkachsen A relativ zur Halterung H um einen Schwenkwinkel α schwenkbar nach Art eines starren Hebels mit zwei Schwenkarmen (siehe hierzu auch 3). Während des ersten Vorschubabschnitts wird die Verschwenkung der Klinken durch einen mit der Klinke zusammenwirkenden Anschlag E verhindert, an dem der obere Hebelarm jeder Klinke während des Vorschubs mit einem parallel zur Z-Achse geformten Vorsprung V herabgleitet. Vorzugsweise sind die Klinken gegen den Anschlag E federvorgespannt. Da während des ersten Vorschubabschnitts die jeweiligen oberen Schwenkarme und damit die gesamte jeweilige Klinke entsprechend nicht verschwenkt werden kann, behalten die unteren Schwenkarme der Klinken ihre den Schraubenkopf untergreifende und dabei stabilisierende Position bei, während die Schraube mit den Klinken vorgeschoben wird.Both pawls K ₁ , K ₂ can be pivoted relative to the bracket H by a pivot angle α, in the manner of a rigid lever with two pivot arms, via pivot axes A that run orthogonally to the Z axis and are arranged above the screw S on the bracket H (see also 3 ). During the first feed section the pivoting of the pawls is prevented by a stop E cooperating with the pawl, on which the upper lever arm of each pawl slides down during the advance with a projection V formed parallel to the Z-axis. Preferably, the pawls are spring biased against the stop E. Since the respective upper pivoting arms and thus the entire respective pawl cannot be pivoted during the first advance section, the lower pivoting arms of the pawls retain their position gripping the screw head and thereby stabilizing it while the screw is advanced with the pawls.

Im Verlauf des ersten Vorschubabschnitts bewegen sich Werkzeug W, Schraube S und Klinken K₁, K₂ entlang der Z-Achse, die in der Regel orthogonal zur Oberfläche des Werkstücks zeigt, in Richtung des Werkstücks M. Dabei wird die Schraube S vom Werkzeug W beaufschlagt und zunächst mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Ein die Schraube käfigartig umgebender, nicht näher bezeichneter Niederhalter hilft dabei, den Aufsetzpunkt der Schraube und die Eindringtiefe zu kontrollieren.During the first feed segment, the tool W, screw S and pawls _K1 , _K2 move towards the workpiece M along the Z axis, which is usually orthogonal to the surface of the workpiece. The screw S is pushed by the tool W applied and initially rotated at high speed. An unspecified hold-down device surrounding the screw like a cage helps to control the contact point of the screw and the depth of penetration.

Der erste Vorschubabschnitt ist abgeschlossen, wenn die Schraube S, die Klinken K₁, K₂ und das Werkzeug W in Richtung des Werkstücks so weit vorgeschoben sind, bis der Vorsprung V am oberen Schwenkarm der Klinken vollständig am Anschlag E herabgeglitten ist und anschließend - beispielsweise aufgrund von Federvorspannung - weiter nach innen einschwenken kann. Dadurch vergrößert sich der Abstand der unteren Schwenkarme der Klinken zueinander und zur Z-Achse, um dem weiter nach unten geschobenen Schraubenkopf radial nach außen ausweichen zu können (siehe hierzu insbesondere 5).The first feed section is completed when the screw S, the pawls K ₁ , K ₂ and the tool W have been advanced in the direction of the workpiece until the projection V on the upper swivel arm of the pawls has completely slid down the stop E and then - for example due to spring preload - can pivot further inwards. This increases the distance between the lower swivel arms of the pawls and the Z-axis, so that the screw head, which is pushed further down, can be avoided radially outwards (see in particular 5 ).

2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des in 1 eingekreisten Bereichs der Fügevorrichtung. Die Schraube S wird von den Klinken K₁, K₂ beaufschlagt und in Position gehalten. Zusätzlich wird sie vom Werkzeug W am Kopf beaufschlagt. Der Kopf der Schraube hat eine annähernd hutförmige Ausgestaltung mit einem maximalen Durchmesser D, ist auf diese Form allerdings nicht beschränkt. Der Schraubenkopf berührt die Klinken K₁, K₂ entlang von jeweiligen Kontaktbereichen B₁, B₂, die in grober Näherung etwa halbtrichterförmige Gestalt haben. Die in 2 beispielhaft bezeichnete, punktierte Kontaktlinie Lα₀ bezeichnet hier den Bereich der unmittelbaren Berührung zwischen Klinken und Schraube, wobei diese Kontaktlinie entlang der Kontaktbereiche B₁, B₂ in Z-Richtung nach unten wandert, wenn sich die Schraube relativ zu den Klinken in Z-Richtung bewegt (zweiter Vorschubabschnitt). Um die Schraube herum erstreckt sich der vorgenannte Niederhalter der Fügevorrichtung. 2 shows an enlarged view of the in 1 circled area of the joining device. The screw S is acted upon by the pawls K ₁ , K ₂ and held in position. In addition, it is acted upon by tool W at the head. The head of the screw has an approximately hat-shaped configuration with a maximum diameter D, but is not limited to this shape. The screw head touches the pawls K ₁ , K ₂ along respective contact areas B ₁ , B ₂ , which roughly have a half-funnel shape. In the 2 The dotted contact line Lα ₀ designated by way of example here designates the area of direct contact between the pawl and the screw, this contact line moving down along the contact areas B ₁ , B ₂ in the Z-direction when the screw moves relative to the pawls in the Z-direction moves (second feed section). The aforementioned hold-down device of the joining device extends around the screw.

Um den Verschleiß zwischen Klinke K₁, K₂ und Schraube S möglichst gering zu halten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Kontaktfläche oder zumindest die Linie, entlang derer sich beide Komponenten berühren, möglichst groß auszubilden, um die Kraft pro Fläche oder pro Strecke zu minimieren. Der Kontaktbereich B₁, B₂ ist erfindungsgemäß so ausgebildet, dass die Klinke K₁, K₂ die Schraube entlang eines Kreisbogens berührt, die Kontaktlinie also Kreisbogenform hat. Während des ersten Vorschubabschnitts bleibt die Kontaktlinie L zwischen Kontaktbereich B₁, B₂ der Klinken K₁, K₂ und Schraubenkopf in Z-Richtung unverändert. Der Verschleiß an den Klinken K₁, K₂ im Kontaktbereich B₁, B₂, und dafür ursächlich die Kraft pro Fläche, wird bereits hier deutlich reduziert durch die erfindungsgemäße Form des Kontaktbereichs B₁, B₂, der sich hier dem Außendurchmesser D des Schraubenkopfes bestmöglich anpasst, vorzugsweise genau entspricht. Der Durchmesser D ist vorzugsweise der Durchmesser des Schraubenkopfes T an der Berührkante. Die Berührkante ist vorzugsweise die unterste, dem Werkstück zugeneigte Kante des Schraubenkopfes T.In order to keep the wear between pawl K ₁ , K ₂ and screw S as low as possible, the invention provides for the contact surface or at least the line along which both components touch to be as large as possible in order to minimize the force per area or per distance . According to the invention, the contact area B ₁ , B ₂ is designed in such a way that the pawl K ₁ , K ₂ touches the screw along an arc of a circle, ie the contact line has the shape of an arc of a circle. During the first feed section, the contact line L between the contact area B ₁ , B ₂ of the pawls K ₁ , K ₂ and the screw head remains unchanged in the Z-direction. The wear on the pawls K ₁ , K ₂ in the contact area B ₁ , B ₂ , and the cause of this is the force per area, is already significantly reduced here by the shape of the contact area B ₁ , B ₂ according to the invention, which here is the outer diameter D of the Adjusts the screw head as best as possible, preferably corresponds exactly. The diameter D is preferably the diameter of the screw head T at the contact edge. The contact edge is preferably the lowest edge of the screw head T that is inclined towards the workpiece.

3a zeigt eine erfindungsgemäße Klinke K in Seitenansicht. Sie ist um die Schwenkachse A verschwenkbar an der Halterung H gemäß 1 angeordnet. Die Schwenkachse verläuft hier orthogonal zur Z-Richtung. Die Klinke erstreckt sich im Wesentlichen in Z-Richtung. Von der Schwenkachse A in Z-Richtung nach oben erstreckt sich in einem im Wesentlichen geraden Abschnitt in Z-Richtung der obere Schwenkarm, an dessen Ende der annähernd dreieckig ausgestaltete Vorsprung V angeordnet ist. An den geraden Abschnitt schließt sich eine Aufnahme für die Schwenkachse A an. Unterhalb der Schwenkachse A erstreckt sich der untere Schwenkarm der Klinke K in einem leicht angewinkelten Verlauf im Wesentlichen ebenfalls in Z-Richtung. Am Ende dieses Arms ist der erfindungsgemäß ausgebildete, nach innen zur Z-Achse hin vorkragende Kontaktbereich B vorgesehen. Die Klinke ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und kann in alternativen Ausrichtungen und mit alternativen Proportionen ausgestaltet sein. 3a shows a pawl K according to the invention in a side view. It can be pivoted about the pivot axis A on the bracket H according to FIG 1 arranged. The pivot axis here runs orthogonally to the Z-direction. The pawl extends essentially in the Z-direction. The upper pivot arm extends upwards from the pivot axis A in the Z direction in a substantially straight section in the Z direction, at the end of which the approximately triangular projection V is arranged. A receptacle for the pivot axis A connects to the straight section. Below the pivot axis A, the lower pivot arm of the pawl K also extends in a slightly angled course essentially in the Z direction. At the end of this arm, the contact area B designed according to the invention and protruding inwards towards the Z-axis is provided. The latch is not limited to this embodiment and can be configured in alternative orientations and with alternative proportions.

Die Klinke ist in 3a in einer Ausgangslage mit Schwenkwinkel α₀=0° dargestellt. Der Schwenkwinkel bezeichnet hier den Winkel zwischen dem im Wesentlichen geraden Abschnitt der Klinke K und der Z-Achse. Im zweiten Vorschubabschnitt wird die Klinke K, ausgehend von einer Ausgangslage mit dem Schwenkwinkel α₀=0° bis in eine Endlage α_k verschwenkt und durchläuft dabei verschiedene (nicht vollständig dargestellte) Zwischenwinkel α₁, α₂, α_i, α_j (siehe hierzu auch 5). Im unverschwenkten Zustand (α₀=0°) erscheint die am Kontaktbereich B entlanglaufende zugehörige Kontaktlinie Lα₀ in 3a orthogonal zur Achse Z. Andere Kontaktlinien für Schwenkwinkel α > 0° wären, wollte man sie in 3a zufügen, nicht orthogonal zur Achse Z.The handle is in 3a shown in an initial position with pivot angle α ₀ =0°. Here, the pivot angle denotes the angle between the substantially straight section of the pawl K and the Z-axis. In the second feed section, the pawl K, starting from an initial position with the pivoting angle α ₀ =0°, is pivoted to an end position α _k and in the process passes through various intermediate angles α ₁ , α ₂ , α _i , α _j (not shown in full) (see Fig on this too 5 ). In the non-pivoted state (α ₀ =0°), the associated contact line Lα ₀ in running along the contact area B appears 3a orthogonal to the Z axis. Other contact lines for tilt angles α > 0° would be if you wanted them in 3a add, not orthogonal to the Z axis.

3b zeigt die erfindungsgemäße Klinke in der Draufsicht, wobei der nach innen vorkragende untere Schwenkarm gut zu sehen ist. Die (nur angedeutete) Schraube S wird an ihrem Kopf vom Kontaktbereich B der Klinke untergriffen. Zur besseren Übersicht ist die Schraube S durchsichtig dargestellt. Der äußere Umfang der Schraube stellt den Umfang des Schraubenkopfes mit Durchmesser D dar. Die Kontaktlinie L bezeichnet den Kontakt zwischen dem Schraubenkopf und dem Kontaktbereich B der Klinke K. Die Kontaktlinie L hat erfindungsgemäß Kreisbogenform, bevorzugt mit dem Durchmesser D des Schraubenkopfes. Die Z-Achse erstreckt sich zentrisch entlang der Schraubenlängsachse in die Zeichnung hinein. Der Kontaktbereich B hat annähernd, erfindungsgemäß jedoch nicht genau die Form einer Hälfte eines Trichters. 3b shows the pawl according to the invention in a top view, the inwardly protruding lower swivel arm being clearly visible. The head of the screw S (only indicated) is gripped under by the contact area B of the pawl. For a better overview, the screw S is shown transparent. The outer circumference of the screw represents the circumference of the screw head with diameter D. The contact line L denotes the contact between the screw head and the contact area B of the pawl K. According to the invention, the contact line L has the shape of a circular arc, preferably with the diameter D of the screw head. The Z-axis extends centrically along the longitudinal axis of the screw into the drawing. The contact area B has approximately, but according to the invention not exactly, the shape of half of a funnel.

In unverschwenkter Stellung (α₀=0°) hat die zugehörige Kontaktlinie Lα₀=0 in der Draufsicht gemäß 3b Kreisbogenform und fällt mit dem Umfang des Kopfes der Schraube S zusammen. Für Schwenkwinkel α > 0° ergeben sich Kontaktlinien Lα>0, die in der Draufsicht auf die unverschwenkte Klinke nach 3b von der Kreisform abweichen und beispielsweise einer Ellipse ähneln. Würde die Draufsicht stattdessen auf den Winkel α > 0 geschwenkte Klinke zeigen, dann zeigte die Ansicht auf die genau zu diesem Schwenkwinkel gehörende Kontaktlinie wieder eine Kreisbogenform.In the non-pivoted position (α ₀ =0°), the associated contact line has Lα ₀ =0 in the plan view according to 3b Circular arc shape and coincides with the circumference of the head of the screw S. For pivoting angles α > 0°, contact lines Lα>0 result, which are shown in the top view of the non-pivoted pawl 3b deviate from the circular shape and resemble an ellipse, for example. If the top view instead showed the pawl swiveled at the angle α > 0, then the view of the contact line belonging exactly to this swivel angle would again show an arc of a circle.

4 zeigt die erfindungsgemäße Klinke K in Seitenansicht und in leicht verschwenkter Stellung. Der Schwenkwinkel α ist hier alternativ zu 3a, jedoch ergebnisgleich, bemessen zwischen der geraden Oberkante des Kontaktbereichs B und der eingezeichneten Achse, die orthogonal zur Z-Achse liegt. Der Zwischenwinkel α₁ ist in dieser Darstellung größer als 0°. Der Schwenkwinkel α beschreibt den Grad der Neigung des Kontaktbereichs B der Klinke K im Verhältnis zur Z-Achse. 4 shows the pawl K according to the invention in a side view and in a slightly pivoted position. The swivel angle α is alternative to here 3a , but with the same result, measured between the straight upper edge of the contact area B and the axis drawn, which is orthogonal to the Z-axis. The intermediate angle α ₁ is greater than 0° in this representation. The pivot angle α describes the degree of inclination of the contact area B of the pawl K in relation to the Z-axis.

Anhand von 5 wird nun der zweite Vorschubabschnitt des Vorschubprozesses detailliert beschrieben (wobei auf die Darstellung einer der ersten Klinke auf der anderen Seite der Z-Achse gegenüberliegenden zweiten Klinke hier der Einfachheit halber verzichtet wurde). Der erste Vorschubabschnitt endet, sobald die Klinken K₁, K₂ weit genug vorgeschoben wurden, um die Blockade der Verschwenkung zwischen Anschlag E und Vorsprung V am oberen Schwenkarm jeder Klinke aufzuheben. Zu diesem Zeitpunkt wird die Schraube von den Klinken noch untergriffen und berührt den Kontaktbereich der Klinken in der kreisbogenförmigen Kontaktlinie L, wie in 5a dargestellt ist. Die Kontaktlinie L hat vorzugsweise den Durchmesser D und eine möglichst große Bogenlänge. Die Klinken befinden sich zunächst in einer Ausgangslage, die durch den Schwenkwinkel α₀=0° beschrieben wird. Ein Schwenkwinkel von α=0° bedeutet, dass die Neigung des Kontaktbereichs relativ zur Schraube unverändert ist im Vergleich zum ersten Vorschubabschnitt.Based on 5 The second feeding portion of the feeding process will now be described in detail (a second pawl opposite the first pawl on the other side of the Z-axis is not shown here for the sake of simplicity). The first feed section ends as soon as the pawls K ₁ , K ₂ have been advanced far enough to unblock the pivoting between the stop E and the projection V on the upper pivot arm of each pawl. At this point in time, the pawls are still reaching under the screw and touching the contact area of the pawls in the arcuate contact line L, as in 5a is shown. The contact line L preferably has the diameter D and the largest possible arc length. The pawls are initially in an initial position, which is described by the pivoting angle α ₀ =0°. A swivel angle of α=0° means that the inclination of the contact area relative to the screw is unchanged compared to the first feed section.

Der besondere erfindungsgemäße Effekt des reduzierten Verschleißes ergibt sich insbesondere während des an den ersten Vorschubabschnitt anschließenden zweiten Vorschubabschnitts (5b bis 5d), bei dem die Klinke mit ihrem Kontaktbereich relativ zur Schraube aus der Ausgangslage um einen Schwenkwinkel α > 0 in Richtung auf die Endlage verschwenkt wird und die Schraube dabei mit ihrem Kopf an dem nur in 5a bezeichneten Kontaktbereich B entlang in Z-Richtung gleitet, während die Klinke mit ihrem Kontaktbereich B weiterhin - beispielsweise durch Federvorspannung - radial nach innen auf die Schraube drückt, deren Längsachse unverändert in Z-Richtung ausgerichtet bleibt.The special effect of the invention of reduced wear results in particular during the second feed section ( 5b until 5d ), in which the pawl is pivoted with its contact area relative to the screw from the starting position by a pivoting angle α > 0 in the direction of the end position and the screw with its head on the only in 5a designated contact area B slides along in the Z-direction, while the pawl with its contact area B continues to press - for example by spring preload - radially inwards onto the screw, the longitudinal axis of which remains aligned in the Z-direction.

Dadurch verändert sich die Neigung des Kontaktbereichs der Klinke relativ zur Schraube S, was u.a. durch den Zwischenwinkel α₁>0 in 5b dargestellt wird. Eine orthogonal zur Z-Richtung verlaufende Schnittebene schneidet den Kontaktbereich jeweils entlang der kreisbogenförmigen Kontaktlinie Lα₁. Die im Kontaktbereich der Klinke erzeugte Kontaktlinie L bewegt sich im Verlauf des zweiten Vorschubabschnitts in Z-Richtung am Kontaktbereich B entlang herab in Richtung des Werkstücks, während die Klinke im Wesentlichen ortsfest ist und nur noch verschwenkt wird.This changes the inclination of the contact area of the pawl relative to the screw S, which is due to the intermediate angle α ₁ >0 in 5b is pictured. A cutting plane running orthogonally to the Z-direction intersects the contact area in each case along the arcuate contact line Lα ₁ . The contact line L generated in the contact area of the pawl moves in the course of the second feed segment in the Z-direction along the contact area B down towards the workpiece, while the pawl is essentially stationary and is only pivoted.

Durch die erfindungsgemäße Form des Kontaktbereichs B wird sichergestellt, dass der kreisbogenförmige und damit verschleißreduzierende Kontakt nicht nur in der Ausgangslage der Klinke, sondern auch nach Einnahme eines Schwenkwinkels α > 0 der Klinke relativ zur Schraube gegeben ist. Entsprechend ist der Kontaktbereich erfindungsgemäß so geformt, dass die vorgenannte Bedingung während der Relativbewegung der Klinke zur Schraube eingehalten wird. Das Werkzeug W ist in der 5 nicht dargestellt, die Schraube wird aber während des gesamten zweiten Vorschubabschnitts vom Werkzeug am Schraubenkopf beaufschlagt, welches vorzugsweise keine Berührpunkte mit dem Kontaktbereich B der Klinken hat.The shape of the contact area B according to the invention ensures that the arcuate and thus wear-reducing contact is not only given in the initial position of the pawl, but also after the pawl has assumed a pivoting angle α>0 relative to the screw. Accordingly, the contact area is shaped according to the invention in such a way that the aforementioned condition is maintained during the movement of the pawl relative to the screw. The tool W is in the 5 not shown, but the screw is acted upon by the tool on the screw head during the entire second feed section, which preferably has no points of contact with the contact area B of the pawls.

In 5c wird die Klinke K mit einem noch größeren Zwischenwinkel α₂ dargestellt. Die stärkere Neigung im Vergleich zu 5b folgt daraus, dass die Schraube relativ zur Klinke in Z-Richtung weiter vorgeschoben wurde und die Klinke dadurch weiter nach außen drängt, so dass sich der Kontakt zwischen Klinke und Schraubenkopf nun entlang einer anderen Kontaktlinie Lα₂ ergibt. Die neue Kontaktlinie Lα₂ ist vorzugsweise ebenfalls kreislinienförmig mit Durchmesser D und möglichst großer Länge. Sie ist in Z-Richtung zur Kontaktlinie Lα₀ und Lα₁ beabstandet. Die Schraube S ist nach wie vor in Z-Richtung ausgerichtet. Ihre Neigung hat sich nicht verändert.In 5c the pawl K is shown with an even larger intermediate angle α ₂ . The stronger inclination compared to 5b It follows from this that the screw has been advanced further in the Z-direction relative to the pawl and the pawl is thus pushed further outwards, so that the contact between rule pawl and screw head now along another contact line Lα ₂ results. The new contact line Lα ₂ is preferably likewise circular with a diameter D and the greatest possible length. It is spaced apart in the Z-direction from the contact line Lα ₀ and Lα ₁ . Screw S is still aligned in the Z direction. Your inclination has not changed.

5d zeigt die Klinke in ihrer Endlage, die durch den Schwenkwinkel α_k beschrieben wird. Auch die Kontaktlinie Lα_k ist vorzugsweise wieder kreisbogenförmig und möglichst lang, um die Kraft pro Flache bzw. pro Länge zu minimieren. Die von den Klinken K₁, K₂ eingenommene Endposition mit Schwenkwinkel α_k erzeugt eine ausreichend große Öffnung zwischen den gegenüberliegenden Kontaktbereichen B₁, B₂ der Klinken, so dass die Schraube durch die Öffnung der Klinken hindurchgeführt und weiter in das Werkstück eingeschraubt werden kann, um den Fügeprozess abzuschließen. Ihr Abstand ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zwischen den Kontaktbereichen der Klinken kreisförmig ist mit Durchmesser D. In 5 ist die bevorzugte Ausführungsform dargestellt auf Basis eines erfindungsgemäß derart geformten Kontaktbereiches B, dass im Bereich zwischen und einschließlich α₀ und α_k die für jeden Schwenkwinkel erzeugten Kontaktlinien alle gemeinsam auf einem um die Vorschubachse gebildeten Zylinder mit dem Durchmesser D liegen. Das bedeutet nichts anderes, als dass die während des Vorschubs und unter Berücksichtigung des jeweiligen Schwenkwinkels entlang des Kontaktbereichs B entstehenden Kontaktlinien in Z-Richtung gesehen hintereinanderliegen bzw. fluchten und dabei den Außenumfang des Schraubenkopfes nachbilden. 5d shows the pawl in its end position, which is described by the pivot angle α _k . The contact line Lα _k is preferably again in the form of a circular arc and is as long as possible in order to minimize the force per area or per length. The end position assumed by the pawls K ₁ , K ₂ with pivot angle α _k creates a sufficiently large opening between the opposing contact areas B ₁ , B ₂ of the pawls, so that the screw can be passed through the opening of the pawls and screwed further into the workpiece to complete the joining process. Their spacing is preferably characterized in that the opening between the contact areas of the pawls is circular with diameter D. In 5 the preferred embodiment is shown on the basis of a contact area B shaped according to the invention in such a way that in the area between and including α ₀ and α _k the contact lines generated for each swivel angle all lie together on a cylinder with diameter D formed around the feed axis. This means nothing other than that the contact lines occurring during the feed and taking into account the respective pivoting angle along the contact area B are seen in the Z-direction one behind the other or are aligned and thereby simulate the outer circumference of the screw head.

6a zeigt eine Vergrößerung des eingekreisten Bereichs des Schnittbilds der Fügevorrichtung aus 1 in Seitenansicht. Dargestellt sind die Schraube S, die Kontaktbereiche B₁, B₂ der Klinken K₁, K₂, das Werkzeug W und die Kontaktlinie Lα. Die Kontaktlinie Lα befindet sich sowohl im Kontaktbereich B₁ der Klinke K₁, als auch im Kontaktbereich B₂ der Klinke K₂. Die Schraube wird vom Werkzeug W am Schraubenkopf T und an den Seiten von den Klinken K₁, K₂ beaufschlagt. Dadurch wird die Ausrichtung der Schraube in Z-Richtung gewährleistet. 6a Figure 12 shows an enlargement of the circled area of the sectional view of the joining device 1 in side view. The screw S, the contact areas B ₁ , B ₂ of the pawls K ₁ , K ₂ , the tool W and the contact line Lα are shown. The contact line Lα is located both in the contact area B ₁ of the pawl K ₁ and in the contact area B ₂ of the pawl K ₂ . The screw is acted upon by the tool W on the screw head T and on the sides by the pawls K ₁ , K ₂ . This ensures that the screw is aligned in the Z direction.

In 6b ist ein Schnittbild der Fügevorrichtung in Draufsicht dargestellt. Die Schraube S wird von zwei gegenüberliegenden Seiten von den Kontaktbereichen B₁, B₂ der Klinken K₁, K₂ untergriffen und dabei beaufschlagt. Die Schnittebene liegt im Schraubenkopf T der Schraube S, orthogonal zur Z-Achse. Der Durchmesser D des Schraubenkopfs T ist im Zentrum der Schraube eingezeichnet. Die Kontaktlinie L befindet sich direkt an der dem Werkstück zugewandten äußeren unteren Umlaufkante des zylinderförmigen Schraubenkopfs T. Die untere Umlaufkante ist deckungsgleich mit dem in der Zeichnung dargestellten Umfang des Schraubenkopfs T. In dieser bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Kontaktlinie L zwischen Unterkante des Schraubenkopfs und Kontaktbereich B der Klinke kreisförmig mit Durchmesser D.In 6b a sectional view of the joining device is shown in plan view. The contact areas B ₁ , B ₂ of the pawls K ₁ , K ₂ reach under the screw S from two opposite sides and are acted upon in the process. The cutting plane is in the screw head T of the screw S, orthogonal to the Z axis. The diameter D of the screw head T is drawn in the center of the screw. The contact line L is located directly on the outer lower circumferential edge of the cylindrical screw head T facing the workpiece. The lower circumferential edge is congruent with the circumference of the screw head T shown in the drawing. In this preferred embodiment of the invention, the contact line L is between the lower edge of the screw head and Contact area B of the pawl circular with diameter D.

BezugszeichenlisteReference List

AA: Schwenkachsepivot axis
B, B1, B2... BnB, B1, B2... Bn: Kontaktbereichecontact areas
DD: Durchmesserdiameter
EE: Anschlagattack
HH: Halterungbracket
K, K1, K2... KnK, K1, K2... Ch: Klinkepawl
L, Lα0, Lα1, Lα2... LαkL, Lα0, Lα1, Lα2...Lαk: Kontaktliniecontact line
MM: Werkstückworkpiece
SS: Befestigungsmittel, Schraubefasteners, screw
TT: Kopf des Befestigungsmittels bzw. der SchraubeHead of fastener or screw
VV: Vorsprung am Hebelprotrusion on the lever
WW: WerkzeugTool
ZZ: Richtung im Raumdirection in space
ZAZA: Rotationsachse der Schraube SAxis of rotation of the screw S
ZVZV: Vorschubachsefeed axis
α, α0, α1, α2, αi, αj...αkα, α0, α1, α2, αi, αj...αk: Schwenkwinkelswivel angle

Claims

Latch (K ₁ , K ₂ ... K _n ) for guiding a rotationally symmetrical fastener (S) during a joining process along a feed axis (Zv) which extends in one direction (Z), the fastener (S) during the joining process relative to the pawl (K ₁ , K _{2 .} . . ) in the Z direction and rotates (feed) around its axis of rotation (Z _A ) aligned with the feed axis (Zv), a) the pawl being spaced laterally from the Feed axis (Zv) and extends essentially in the Z-direction, and b) the pawl (K ₁ , K ₂ ... K _n ) having a contact area (B ₁ , B ₂ ... B _n ) formed thereto is to act on the fastening means (S) to guide it during the feed in the radial direction along various contact lines (L) spaced apart from one another in the Z direction in order to stabilize its orientation in space, and c) the pawl being rotated by one to the feed axis (Zv) inclined pivot axis can be pivoted from a starting position through a pivoting angle (α) to an end position, characterized in that d) that for at least two different intermediate angles (α ₀ , α ₁ , α ₂ ... α _k ) between and including the starting position and end _position , a cutting plane running orthogonally to the Z-direction intersects the contact area (B ₁ , B ₂ . . . B _n ) along a contact line (Lα ₀ , Lα _{1 ,} Lα ₂ .

latch after claim 1 , characterized in that the at least two arc-shaped contact lines (Lα ₀ , Lα _1, Lα ₂ ... Lα _k ) are spaced apart from one another in the Z direction and/or have the same diameter (D) and/or the same arc length.

Latch according to one of the preceding claims, characterized in that there is an intermediate angle range (α _i to α _j ) between or including the starting position and/or the end position, within which there is a cut orthogonal to the Z-direction for each pivoting angle (α). through the contact area (B ₁ , B ₂ . . . B _n ), which produces a contact line (Lα) in the form of a circular arc there, preferably with a constant arc length.

Latch according to the preceding claim, wherein the contact lines (Lα) generated for each pivoting angle (α) in the intermediate angle range (α _i to α _j ) lie together on a cylinder formed around the feed axis (Zv) and having the diameter (D).

Joining device comprising _a holder (H) with a plurality of, preferably two, pawls (K ₁ , K ₂ running feed axis (Zv) are arranged, and wherein the radial distance of the contact areas (B ₁ , B ₂ ... B _n ) of the pawls to the feed axis (Zv), starting from the starting position, increases with increasing pivot angle (α).

Joining device according to the preceding claim, wherein the holder is designed to receive a rotationally symmetrical fastener (S), the axis of rotation (Z _A ) of which coincides with the feed axis (Z _V ) and which has a head (T) with an outer diameter (R), wherein the contact areas (B ₁ , B ₂ ... B _n ) of the pawls are designed to, in the initial position, close the head (T) of a fastener (S) arranged in the holder and acted upon by a tool (W) in the Z direction reach under and act along a circular arc-shaped contact line with the diameter (D).

Joining device according to the preceding claim, wherein the fastening means (S) acted upon by a tool (W) in the Z direction as part of a feed movement along the feed axis (Zv) relative to the contact areas (B ₁ , B ₂ ... B _n ) of the Latches can be displaced along these, the contact areas (B ₁ , B ₂ ... B _n ) acting on the fastening means along arcuate contact lines with the diameter (D) in a stabilizing manner at at least two feed positions spaced apart from one another in the Z direction.

Joining device according to one of the three preceding claims, wherein the pawls are spring-loaded to assume the starting position.