DE4320730A1 - Vorrichtung zur beweglichen Anordnung eines handgeführten, motorisch angetriebenen Werkzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Vorrichtung zur beweglichen Anordnung eines handgeführten, motorisch angetriebenen Werkzeugs, insbesondere Schrauber, Bohrer, Gewindeschneider od. dgl., mit einem Kragarm, einem Haltearm einschließlich daran angeordneter Werkzeugaufnahme, welche innerhalb des Arbeitsbereichs in jede Position schwenkbar ist, einer den Bediener zumindest von der Gewichtskraft des Haltearmes sowie des Werkzeugs entlastenden Zugvorrichtung sowie einer Parallelogrammlenker-Anordnung, mittels welcher die Orientierung der Werkzeugaufnahme in jeder Position des Haltearmes konstant zu halten ist.

Eine derartige Vorrichtung ist zum Beispiel aus der DE-OS 24 20 273 bekannt, in der eine Vorrichtung zur gewichtsbelasteten Halterung und Verlagerung von Montagewerkzeugen, insbesondere Motorschraubern beschrieben ist. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie in der Lage ist die vom Arbeitsgerät erzeugten Drehmomente sowie das Gewicht des Arbeitsgerätes aufzunehmen, so daß die Bedienungsperson entlastet wird. Dies führt einerseits zu einer geringen Ermüdungserscheinung der Bedienungsperson und andererseits haben arbeitsmedizinische Untersuchungen ergeben, daß dadurch gesundheitliche Schäden vermieden werden.

Darüber hinaus befindet sich die Vorrichtung vorteilhafterweise stets in richtiger Orientierung im Griffbereich der Bedienungsperson, wodurch insbesondere beim Einsatz an Montagebändern, eine Steigerung des Ausstoßes und eine Verbesserung der Qualität bei gleichzeitig geringer Beanspruchung des Bedienungspersonal festzustellen ist.

Die an sich vorteilhafte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Parallelogrammlenker, welche an Parallelogrammlenker-Platten befestigt sind. Diese Art der Konstruktion der Vorrichtung bedingt es, daß sich der Abstand zwischen den einzelnen Teilen der Parallelogrammlenker sich beim Bewegen der Vorrichtung ständig verändern, so daß für eine Bedienungsperson, welche zum Beispiel beim Heranziehen der Vorrichtung zwischen die Parallelogrammlenker-Anordnung faßt, eine große Verletzungsgefahr durch das Einklemmen der Hand bzw. einzelner Finger besteht.

Darüber hinaus hat die bekannte Vorrichtung den Nachteil, daß das Gewichtsausgleich-Federelement nicht an die in unterschiedlichen Arbeitspositionen der Vorrichtung voneinander abweichenden Kräfteverhältnisse automatisch angleichbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue Vorrichtung zur beweglichen Anordnung eines handgeführten, motorisch angetriebenen Werkzeugs zu schaffen, welche eine sich in jeder Arbeitsposition automatisch anpassende Zugvorrichtung aufweist und darüber hinaus auch eine geringere Verletzungsgefahr für den Bediener.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die Merkmale des Oberbegriffs und insbesondere durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Anspruchs 1, wonach sich das aus dem Produkt der durch die Zugvorrichtung aufgebrachten Kraft multipliziert mit dem rechtwinkligen Abstand zwischen der Wirkungslinie der Zugkraft und dem Drehpunkt des Haltearmes ergebende Moment bei jeder Neigestellung des Haltearmes zwangsläufig an das sich aus dem Produkt aus der Gewichtskraft des Haltearmes und des Werkzeugs multipliziert mit dem jeweiligen rechtwinkligen Abstand der im Schwerpunkt angreifenden Gewichtskraft zum Drehpunkt ergebende Moment anpaßt, wobei sich das durch die Zugvorrichtung erzeugte Moment durch die Änderung des rechtwinkligen Abstandes zwischen der Kraftwirkungslinie der Zugkraft und dem Drehpunkt in Abhängigkeit von der Neigung des Haltearms verändert.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in jeder Arbeitsposition des Haltearmes ein Ausgleich bzw. ein bestimmtes Verhältnis zwischen dem durch die Zugvorrichtung erzeugten Moment und dem aufgrund der Gewichtskraft sowie der unterschiedlichen Neigungen des Haltearms sich ändernden Moment erreicht, wobei dies zwangsläufig erfolgt.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt so in jeder Neigestellung des Haltearmes eine vollständige Kompensation der Momente. Dadurch ist auf vorteilhafte Weise eine vollständige Gewichtsentlastung der Bedienungsperson jederzeit garantiert. Eine weitere Ausführungsform weist in jeder Neigestellung des Haltearmes ein resultierendes Moment auf, wodurch der Haltearm nach einem Einsatz immer in die z. B. waagerechte Warteposition zurückfährt. Dabei ist eine Ausführungsform durch ein resultierendes Moment gekennzeichnet, welches in jeder Neigestellung des Haltearms konstant ist. Bei einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform nimmt das resultierende Moment mit zunehmender Neigung des Haltearmes ab. Damit wird zusätzlich der Umstand berücksichtigt, daß sich auch der Hebelarm über den der Bediener eine Kraft in die Vorrichtung einleitet mit zunehmender Neigung es Haltearmes verringert, so daß der Bediener seinen Kraftaufwand ständig vergrößern muß. Durch die gleichzeitige Verringerung des entgegengesetzt wirkenden resultierenden Moments kann jedoch der Kraftaufwand beim Bediener während des "Herunterziehens" des Haltearmes konstant gehalten werden.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darüber hinaus die durch die Zugvorrichtung erzeugte Kraft zum Ausgleich des unterschiedlichen Gewichts von Werkzeugen veränderbar.

Letztlich weist eine besonders bevorzugte Ausführungsform die Merkmale auf, daß der Haltearm von einem Gehäuse umgeben ist, welches kragarmseitig um den Mittelpunkt einer undrehbaren Führungsrolle schwenkbar gelagert ist, die mit einer einen sich ändernden Abstand zum Drehpunkt des Gehäuses aufweisenden Führungsbahn für eine Zugvorrichtung versehen ist, welche einerseits an der Führungsrolle und andererseits an einer werkzeugseitig im Gehäuse drehbar angeordneten und in unterschiedlichen Stellungen verklemmbaren Exzenterscheibe befestigt ist.

Diese spezielle konstruktive Ausgestaltung der erfinderischen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie einfach herzustellen und zu bedienen ist. Darüber hinaus kann durch den wahlweise unterschiedliche Verlauf der Führungsbahn - was den rechtwinkligen Abstand zum Drehpunkt des Gehäuses angeht - ein in jeder Neigestellung konstantes oder auch unterschiedliches resultierendes Moment erzeugt werden.

Es handelt sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung vorteilhafterweise um eine sehr kompakte geschlossene Bauweise, wodurch die beim Stand der Technik vorhandenen Verletzungsgefahr, z. B. in Folge des Quetschens der Bedienungshand bzw. einzelner Finger, ausgeschlossen ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur beweglichen Anordnung eines handgeführten, motorisch angetriebenen Werkzeugs,

Fig. 2 eine Unteransicht einer Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Haltearmes in waagerechter Stellung,

Fig. 4 eine Darstellung des Haltearmes gemäß Fig. 3 in geneigter Stellung und

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des freien ende des Haltearmes mit Exzenterscheibe, Werkzeugaufnahmerolle sowie Werkzeugaufnahme.

In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung zur beweglichen Anordnung eines handgeführten, motorisch angetriebenen Werkzeugs insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.

Die Vorrichtung weist einen an einer Anschraubfläche 11 befestigten Halter 12 auf, der an seinem freien Ende mit einem Gelenkbolzen 13 versehen ist, welcher einen Kragarm 14 horizontal schwenkbar lagert. Am gegenüber liegenden Ende ist der Kragarm 14 über einen weiteren Gelenkbolzen 15 mit einem Verbindungsstück 16 ebenfalls horizontal schwenkbar verbunden, an dem ein Haltearm 17 fest angeordnet ist. Am gegenüberliegenden Ende des Haltearms 17 ist letztlich eine Werkzeugaufnahme 18 vorhanden, welche in der Lage ist unterschiedlich dimensionierte sowie schwere motorisch angetriebene - in den Zeichnungen nicht dargestellte - Werkzeuge, z. B. Schrauber, Bohrer, Gewindeschneider od. dgl., aufzunehmen. Die Werkzeugaufnahme 18 besteht aus einem ebenfalls nicht dargestellten flexiblen Spannband, welches über eine Spannvorrichtung 40 an das in der Werkzeugaufnahme 18 eingeführten Werkzeugs großflächig angelegt wird.

In der Fig. 3 ist der Aufbau des Haltearmes 17 im einzelnen erkennbar. Am Verbindungsstück 16 ist über eine Schraubbefestigung 19 eine Führungsrolle 20 befestigt, welche wickelrollenartig aus zwei beabstandet angeordneten im wesentlichen kreisförmigen Scheiben 21 sowie einer mittig angeordneten Führungsbahn 22 besteht. Die Führungsrolle 20 wird teilweise von einem Gehäuse 23 des Haltearmes 17 umgeben, welcher im Bereich eines Drehpunktes 24 an der Führungsrolle 20 drehbar gelagert ist. Am freien Ende des Gehäuses 23 des Haltearmes 17 ist eine drehbar am Gehäuse 23 gelagerte Werkzeugaufnahmerolle 25 angeordnet, welche über eine Schraubbefestigung 26 fest mit der Werkzeugaufnahme 18 verbunden ist.

Zwischen der Werkzeugaufnahmerolle 25 und der Führungsrolle 20 ist nahe der Werkzeugaufnahmerolle 25, eine Exzenterscheibe 27 am Gehäuse 23 drehbar angeordnet, welche - wie insbesondere auch Fig. 5 zeigt - mit einem exzentrisch an der Exzenterscheibe 27 angeordneten Befestigungszapfen 28 versehen ist. Die Führungsrolle 20 und die Exzenterscheibe 27 sind mittels einer Zugvorrichtung 29 verbunden, welche aus einer im Bereich der Führungsbahn 22 an der Führungsrolle 20 befestigten Gliederkette 30 sowie einer an letzterer sowie am Befestigungszapfen 28 angeordneten Schraubenzugfeder 31 besteht.

Darüber hinaus sind auch die undrehbare am Verbindungsstück 16 angeordnete Führungsrolle 20 sowie die drehbar im Gehäuse 23 befestigte Werkzeugaufnahmerolle 25 über eine Koppelstange 32 miteinander verbunden. Dabei bildet die Koppelstange 32 in Verbindung mit der Führungsrolle 20, der Werkzeugaufnahmerolle 25 sowie des Gehäuses 23 eine noch nachfolgend der Funktion nach beschriebene Parallelogrammlenker-Anordnung 33.

Auf der Koppelstange 32 ist des weiteren ein Anschlag 34 angeordnet, der mit einem verschiebbar am Gehäuse 23 gelagerten Winkel 35 einen oberen Schwenkbegrenzer 36 darstellt. Der Winkel 35 ist mit einer in einem nicht dargestellten Langloch angeordneten Klemmvorrichtung 37 verbunden, durch welche der Schwenkbegrenzer 36 in einer gewünschten Stellung am Gehäuse 23 fixiert werden kann.

Ausgehend von der in Fig. 3 dargestellten waagerechten Position des Haltearmes 17 greifen am letzteren die Eigengewichtskraft des Haltearmes 17 und der Werkzeugaufnahme 18 sowie die Gewichtskraft des nur schematisch dargestellten motorischen Werkzeugs an, während entgegengesetzt durch die Zugvorrichtung 21 eine Gegenkraft erzeugt wird. Daher wirkt um den Drehpunkt 24 des Gehäuses 23 in x-Richtung ein sich aus den Gewichtskräften sowie aus den dazugehorigen Hebelarmen ergebendes Moment M₁ während durch die Zugvorrichtung 29 ein in y-Richtung weisendes Moment M₂ erzeugt wird. In der dargestellten Fig. 3 müßte demnach das Moment M₂ mindestens so groß sein wie das Moment M₁.

Falls nun durch eine zusätzliche Kraft - in diesem Fall hervorgerufen durch eine Bedienungsperson - der Haltearm 17 in die in Fig. 4 dargestellte Position bewegt wird, verringert sich das nach unten gerichtete Moment M₂ dadurch, daß sich der rechtwinklige Abstand der im Schwerpunkt angreifende Gewichtskraft zum Drehpunkt 24 verkleinert. Bei einem gleichbleibenden in y-Richtung wirkenden Moment M₁ würde ein größer werdendes resultierendes Moment M_r einer Bewegung des Haltearmes 17 in x-Richtung ein zunehmenden Widerstand entgegensetzen. Um dieses zu vermeiden, weist die Führungsrolle 20 eine Führungsbahn 22 für die Gliederkette 30 auf, die im wesentlichen auf den Drehpunkt 24 des Gehäuses 23 zuläuft. Da sich mit zunehmender Neigung des Haltearmes 17 die Gliederkette 30 mehr und mehr an die nach und nach dem Drehpunkt 24 zustrebende Führungsbahn 22 anlegt, wird jedoch auch der rechtwinklige Abstand a der Kraftwirkungslinie der Zugvorrichtung 29 zum Drehpunkt 24 geringer, so daß sich auch das in y-Richtung wirkende Moment M₁ verringert. Dadurch kann das in y-Richtung wirkende resultierende Moment M_r auch bei zunehmender Neigung konstant gehalten werden.

Damit der Haltearm 17 auch Werkzeuge mit unterschiedlichem Gewicht trägt, kann darüber hinaus die Vorspannung der Zugvorrichtung 29 dadurch erhöht werden, daß die Exzenterscheibe 27 und damit auch der Befestigungszapfen 28 verdreht werden. Dies geschieht mit einem in Fig. 5 dargestellten Verdrehhebel 38, wobei die Exzenterscheibe 27 dann in der gewünschten Stellung mittels eines Klemmhebels 39 fixiert werden kann. Durch diese Maßnahme wird die Zugkraft der Zugvorrichtung 29 und damit auch das in y-Richtung wirkende Moment M₁ als Ausgleich einer größeren Gewichtskraft des Werkzeuges erhöht.

Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, zum Beispiel eine Schraubenzugfeder 31 mit einer erhöhten Vorspannung einzusetzen.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, die Zugvorrichtung 29 alternativ auszubilden. So kann z. B. statt der Gliederkette 30 ein Zugseil oder ein Stahlband verwendet werden, durch welche - im Gegensatz zur Gliederkette 30 - eine kontinuier­ liche Anpassung des Hebelarmes a bei Veränderung der Neigung des Haltearmes 17 erreichbar ist.

Die zuvor schon angesprochene Parallelogrammlenker-An­ ordnung 33 dient letztlich dazu, in jeder Neigungsstellung des Haltearmes 17 die waagerechte Halterung der Werkzeugauf­ nahme 18 und somit des Werkzeuges W zu garantieren. Die ge­ schieht durch eine bewegungseinheitliche Koppelung von Füh­ rungsrolle 20, Werkzeugaufnahmerolle 25, Gehäuse 23 und Kop­ pelstange 32. Des weiteren trägt die Koppelstange 32 der Par­ allelogrammlenker-Anordnung 33 den Anschlag 34 des oberen Schwenkbegrenzers 36. Bei einer Aufwärtsbewegung des Haltear­ mes 17 verschiebt sich die Koppelstange 32 relativ zum Ge­ häuse 23, bis daß der Anschlag 34 an dem am Gehäuse 23 ver­ schiebbar angeordneten Winkel 34 des Schwenkbegrenzers 36 an­ liegt.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur beweglichen Anordnung eines handge­ führten, motorisch angetriebenen Werkzeugs, insbesondere Schrauber, Bohrer, Gewindeschneider od. dgl., mit einem Krag­ arm, einem Haltearm einschließlich daran angeordneter Werk­ zeugaufnahme, welche innerhalb des Arbeitsbereichs in jede Position schwenkbar ist, einer den Bediener zumindest von der Gewichtskraft des Haltearmes sowie des Werkzeugs entlastenden Zugvorrichtung sowie einer Parallelogrammlenker-Anordnung, mittels welcher die Orientierung der Werkzeugaufnahme in je­ der Position des Haltearmes konstant zu halten ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich das aus dem Produkt der durch die Zugvorrichtung (29) aufgebrachten Kraft multipliziert mit dem rechtwinkligen Abstand (a) zwischen der Wirkungslinie der Zugkraft und dem Drehpunkt (24) des Haltearmes (17) ergebende Moment (M₁) bei jeder Neigestellung des Haltearmes (17) zwangsläufig an das sich aus dem Produkt aus der Gewichts­ kraft des Haltearmes (17) und des Werkzeugs multipliziert mit dem jeweiligen rechtwinkligen Abstand der im Schwerpunkt an­ greifenden Gewichtskraft zum Drehpunkt (24) ergebende Moment (M₂) anpaßt, wobei sich das durch die Zugvorrichtung (29) er­ zeugte Moment (N₂) durch die Änderung des rechtwinkligen Ab­ standes (a) zwischen der Kraftwirkungslinie der Zugkraft und dem Drehpunkt (24) in Abhängigkeit von der Neigung des Hal­ tearms (17) verändert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Neigestellung des Haltearmes (17) eine Kompensa­ tion der Momente (M₁, M₂) erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in jeder Neigestellung des Haltearmes (17) ein resultierendes Moment (M_r) vorhanden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Moment (M_r) in jeder Neigestellung des Haltearms (17) konstant ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Moment (M_r) mit zunehmender Neigung des Haltearmes (17) abnimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die durch die Zugvorrichtung (29) erzeugte Kraft zum Ausgleich des unterschiedlichen Gewichts von Werk­ zeugen veränderbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltearm (17) von einem Ge­ häuse (23) umgeben ist, welches kragarmseitig um den Mittel­ punkt (24) einer undrehbaren Führungsrolle (20) schwenkbar gelagert ist, die mit einer einen sich ändernden Abstand zum Drehpunkt (24) des Gehäuses (23) aufweisenden Führungsbahn (22) für eine Zugvorrichtung (29) versehen ist, welche einer­ seits an der Führungsrolle (20) und andererseits an einer werkzeugseitig im Gehäuse (23) drehbar angeordneten und in unterschiedlichen Stellungen verklemmbaren Exzenterscheibe (27) befestigt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugvorrichtung (29) aus einer an der Führungsrolle (20) angeordneten Gliederkette (30) und einer an der Exzenterscheibe (27) befestigten Schraubenzugfe­ der (31) besteht, welche miteinander verbunden sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des Gehäuses (23) eine drehbar gelagerte Rolle (25) angeordnet ist, an welcher die Werkzeugaufnahme (18) befestigt ist und welche über eine Koppelstange (32) mit der Führungsrolle (20) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (23), die drehfeste Führungsrolle (20) sowie die drehbare Werkzeugaufnahme-Rolle (25) in Verbindung mit der Koppelstange (32) eine Parallelo­ grammlenker-Anordnung (33) bilden.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltearm (17) mit einem obe­ ren Schwenkbegrenzer (36) versehen ist, welcher aus einem auf der Koppelstange (32) angeordneten Anschlag (34) und einem an Gehäuse (23) verschiebbar gelagerten Gegenanschlag (25) ge­ bildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahme (18) als flexibles Spannband ausgebildet ist, welches sich unter Ein­ wirkung einer Spannvorrichtung (40) großflächig an die Kontur jedes zu befestigenden Werkzeugs anlegt.