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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein tragbares Werkzeug, vorgesehen,
um zum Ansetzen von Befestigungselementen zum Zusammenfügen von bearbeiteten
Bauteilen oder Blechteilen benutzt zu werden. Es ist insbesondere – aber nicht
ausschließlich – zum Vernieten
angepasst.
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Die
Vernietung verschiedener Bauteile miteinander besteht darin, ein
Befestigungselement in eine Bohrung einzustecken, die in jedem dieser
Bauteile vorab durchbohrt und zum Zeitpunkt des Arbeitsganges gefluchtet
ist. Dann wird das Befestigungselement bei einem späteren Arbeitsschritt
entweder durch Verformung desselben oder durch Hinzufügung eines
Verriegelungselements wie einer Schraubenmutter oder eines verformbaren
Einpressringes unlösbar
verbunden. Das Fluchten der in den verschiedenen Bauteilen durchbohrten
Bohrungen wird vorteilhaft ausgeführt, wenn die Bauteile im Laufe
eines und desselben Arbeitsganges zusammen durchbohrt werden.
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Es
gibt eine erhebliche Anzahl von Nietvorrichtungen, die einer Bedienungsperson
erlauben, jeden von diesen Arbeitsgängen aufeinander folgend auszuführen. Allerdings
erlegen diese Vorrichtungen es der Bedienungsperson auf, das Befestigungselement
von Hand zu wählen
und einzusetzen.
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Das
stellt in erster Linie einen Hauptnachteil unter dem Gesichtspunkt
der Ergonomie des Arbeitsplatzes dar. In der Tat verfügt die Bedienungsperson an
ihrem Arbeitsplatz nicht über
alle Befestigungselemente, die sie benötigen kann, um den Vernietungsvorgang
auszuführen.
An zweiter Stelle weisen solche Vorrichtungen hohe Risiken auf,
was die Qualität der
Arbeit betrifft, denn die Bedienungsperson kann sich irren und ein
unangepasstes Befestigungselement benutzen.
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Es
gibt ebenfalls mechanisierte Vorrichtungen, die durch handbediente
Geräte
versetzt werden, um den vollständigen
Ablauf der Arbeitsvorgänge
zu vollstrecken. Diese Vorrichtungen integrieren Mittel zur Auswahl
und zur Zurverfügungstellung
der Befestigungselemente, die der Stelle, wo die Vernietung ausgeführt wird,
angepasst sind, die aber den Hauptnachteil aufweisen, schwergewichtig
und sperrig zu sein. Sie können
also kein tragbares Werkzeug darstellen, das von einer Bedienungsperson
unmittelbar gehandhabt wird.
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Man
kennt durch die
EP-0.750.954 ein
Gerät zum
Beschicken, Orientieren und Laden einer Vernietungspistole.
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Allerdings
ist dieses Gerät
nur an Niete angepasst, die mit einem Haltedorn ausgestattet sind, der
gegenteilig zu dem Nietkörper
hinsichtlich des Nietkopfes angeordnet ist.
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Außerdem kann
der Niethalter bei dem Funktionieren dieses Geräts und insbesondere bei dem Rückhub des
Ladearmes in Startposition auf dem Niet ins Rutschen kommen und
ihn so verbiegen.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Werkzeug vorzuschlagen,
das die weiter oben erwähnten
Nachteile beseitigt. Insbesondere handelt es sich darum, ein ergonomisches,
leicht zu handhabendes Werkzeug zu schaffen.
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Es
handelt sich ebenfalls darum, ein Werkzeug vorzuschlagen, das erlaubt,
die Qualität
der Vernietung zu verbessern, während
es leicht bedienbar und preisgünstig
bleibt.
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Weitere
Ziele und Vorteile der Erfindung werden im Laufe der nachfolgenden
Beschreibung sichtbar, die nur als Beispiel gegeben wird und nicht
zum Ziel hat, sie zu begrenzen.
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Die
Erfindung betrifft ein tragbares Werkzeug zum Ansetzen von Elementen
zur Befestigung von Stücken,
der Art umfassend:
- – Mittel zur Verteilung der
Befestigungselemente eins nach dem anderen nach einer Achse, die
als Verteilungsachse bezeichnet wird,
- – Mittel
zum Halten eines Befestigungselementes nach einer Achse, die als
Verlegungsachse bezeichnet wird,
- – Beschickungsmittel,
um ein Befestigungselement von den besagten Verteilungsmitteln bis
hin zu den besagten Haltemitteln zu befördern,
- – Mittel
zum Hinsetzen eines Befestigungselementes in ein Loch, das in den
besagten Stücken vorgesehen
ist,
wobei die besagten Beschickungsmittel abwechselnd
eine Ladebewegung, um ein Befestigungselement von den besagten Verteilungsmitteln
bis hin zu den besagten Haltemitteln hinzuführen, und eine Bewegung zur
Rückkehr
in die Anfangsposition ausführen,
wobei dieses tragbare Werkzeug dadurch gekennzeichnet ist, dass
die besagten Beschickungsmittel im Laufe dieser Bewegungen dieselbe,
nur in einer Ebene eingeschriebene Bahn, abwechselnd in die eine
Richtung und in die entgegengesetzte Richtung, beschreiben.
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Nach
einer vorgezogenen Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Beschickungsmittel
zumindest einen beweglichen Arm, der mit Mitteln zur Aufnahme eines
Befestigungselements und mit Mitteln, um den besagten beweglichen
Arm anzutreiben, ausgestattet ist, die wenigstens einen Antrieb
und Mittel zur Übertragung
umfassen.
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Vorteilhaft
kann der bewegliche Arm als ein ausziehbarer Dreharm oder als ein
Gleitarm ausgestaltet sein.
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Die
Erfindung wird besser verstanden bei dem Lesen der Beschreibung,
die im Anhang von Zeichnungen begleitet ist. Es zeigen:
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1 bis 3,
schematische Querschnitte einer ersten Variante eines Werkzeuges
nach der Erfindung, die das Funktionieren dieses Werkzeuges in Position
zur Verteilung bzw. zur Aufnahme eines Befestigungselementes im
Bereich der Beschickungsmittel, in Position zur Beschickung des
Befestigungselements im Bereich der Haltemittel, dann bei der Einführung eines
Befestigungselementes im Bereich der zu verbindenden Bauteile veranschaulichen,
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4,
einen schematischen Querschnitt, der die Mittel, um ein Bearbeitungsprodukt
hinzulegen zeigt,
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5,
eine Querschnittansicht einer weiteren Variante eines Werkzeuges
nach der Erfindung,
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6 bis 11,
die aufeinander folgenden Arbeitsschritte des Betriebszyklus vom
in 5 gezeigten Werkzeug.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein tragbares Werkzeug zum Ansetzen
von Elementen zur Befestigung von Stücken oder Blechen oder dergleichen,
das in den beiden dargestellten Varianten folgendes umfasst:
- – Mittel
zur Verteilung 1, 5 der Befestigungselemente 24 eins
nach dem anderen nach einer Verteilungsachse,
- – Mittel
zum Halten 50 eines Befestigungselementes 24 nach
einer Achse, die als Verlegungsachse bezeichnet wird,
- – Beschickungsmittel 60,
um ein Befestigungselement 24 von den Verteilungsmitteln 1, 5 bis
hin zu den Haltemitteln 50 zu befördern,
- – Mittel
zum Hinsetzen 23 eines Befestigungselementes in ein Loch,
das in dem Stück
vorgesehen ist.
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Außerdem führen die
Beschickungsmittel 60 gemäß dem Hauptmerkmal der Erfindung
abwechselnd eine Bewegung, die als Ladebewegung bezeichnet wird,
und eine Bewegung, die als Bewegung zur Rückkehr in die Anfangsposition
bezeichnet wird, aus. Die Ladebewegung erlaubt die Hinführung eines Befestigungselementes 24 von
den Verteilungsmitteln 1, 5 bis hin zu den Mitteln
zum Halten 50 eines Befestigungselementes 24 nach
der Verlegungsachse 20. Die Bewegung zur Rückkehr in
die Anfangsposition erlaubt den Beschickungsmitteln 60,
gegenüber
der Verteilungsachse, parallel und koplanar, oder im wesentlichen
parallel und koplanar, zu der Verlegungsachse zurückzufahren.
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Gemäß der Erfindung
folgen die Beschickungsmittel 60 im Laufe der Ladebewegung
und im Laufe der Bewegung zur Rückkehr
in die Anfangsposition derselben Bahn in die eine Richtung und in
die entgegengesetzte Richtung. Diese Bahn besteht aus mehreren Teilen,
die später
im Einzelnen beschrieben werden.
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Mit
Bezug auf 1 und 5 können die Beschickungsmittel 60 vorteilhaft
wenigstens einen beweglichen Arm 4 oder 62 umfassen,
der mit Mitteln zur Aufnahme 7 eines Befestigungselementes 24 ausgestattet
ist.
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Die
Beschickungsmittel 60 umfassen ebenfalls Mittel 61,
um den besagten beweglichen Arm anzutreiben. Die besagten Mittel 61,
um den besagten beweglichen Arm anzutreiben, umfassen wenigstens einen
Antrieb 12–15 und
Mittel zur Übertragung 16–19 der
Bewegung des Antriebs an den beweglichen Arm, so dass die Mittel,
um den beweglichen Arm 4 oder 62 in abwechselnder
Bewegung nach einer Richtung, anschließend nach der entgegengesetzten
Richtung anzutreiben, den besagten beweglichen Arm nach der weiter
oben erwähnten
Bahn, abwechselnd nach einer Richtung, dann nach der entgegengesetzten
Richtung antreiben.
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Die
Aufnahmemittel 7 können
als ein Niethalter ausgestaltet sein, geeignet, um mit einem Befestigungselement 24 wie
Niet zusammenzuwirken.
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Vorteilhaft
sind die besagten Übertragungsmittel
als ein biegsames Element 16, gespannt zwischen zwei parallelen
Rollen 17a, 17b, ausgestaltet. Der besagte bewegliche
Arm 4 oder 62 ist dann an dem biegsamen Element 16 befestigt.
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Zum
Beispiel kann das biegsame Element 16 ein Riemen oder ein
Band sein.
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Wie
bereits betont wurde, ist der Antrieb geeignet, um den beweglichen
Arm 4 oder 62 mit Hilfe der Übertragungsmittel 16–19 in
Bewegung zu bringen. Es kann sich um einen linearen Antrieb oder
um einen Drehantrieb handeln.
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Ein
linearer Antrieb kann als ein Arbeitszylinder ausgestaltet sein.
In diesem Fall kann sich der Kolben 14 bewegen und in den
Zylinder 13 gelangen, je nachdem ob Luft zum Beispiel in
die eine oder in die andere Kammer des Zylinders eingespritzt wird. Am
Ende des Kolbenbolzens 14 ist ein Antriebselement 15 befestigt.
Dieses Antriebselement 15 ist ebenfalls am biegsamen Element 16 befestigt.
Somit, wenn sich der Kolben im Zylinder bewegt, treibt er das biegsame
Element 16 über
das Antriebselement 15 in den linearen Teil, der sich zwischen
den beiden Rollen 17a und 17b befindet, an.
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Ein
Rotationsantrieb könnte
zum Beispiel ein Motor sein, der wenigstens mit einer von den beiden Rollen 17a oder 17b verbunden
ist.
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Wir
werden jetzt mit Bezug auf 1 bis 3 eine
erste Variante eines Werkzeuges nach der Erfindung beschreiben.
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Die
Gesamtheit der Beschickungsvorrichtung 60 ist an einem
Gestell 2 befestigt, an dem ein Handgriff 3 montiert
ist, der es erlaubt, das Werkzeug nach der Erfindung bedarfsgerecht
in die Hand zu nehmen.
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Vorteilhaft
ist der bewegliche Arm als ein ausziehbarer Dreharm 4 ausgestaltet.
Ein Element 9 des Armes ist drehbar auf der Rolle 17a montiert.
Ein weiteres Element 8 des besagten Armes dient den Aufnahmemitteln 7 als
Träger
und ist geeignet, um sich entlang des drehbar montierten Elements 9 zu verschieben.
Außerdem
ist das besagte Element 8 an den besagten Übertragungsmitteln
durch eine Verbindungsachse 18 befestigt.
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Zum
Beispiel ist die Verbindungsachse 18 am biegsamen Element 16 durch
Spannen in einem Halbmond 19 verankert.
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Außerdem ist
das tragbare Werkzeug mit Mitteln zur Verteilung 1 der
Befestigungselemente ausgestattet. Es kann sich zum Beispiel um
ein Verteilungsrohr handeln, das an seinem Ende mit Mitteln zum
Zentrieren 5 des Befestigungselementes ausgestattet ist.
Vorteilhaft sind die Zentriermittel mit einer Nut ausgestattet,
in der eine Schraubenfeder gesetzt ist, deren Windungen hinsichtlich
ihrer Achse schräg gestellt
sein können.
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Es
ist ebenfalls vorteilhaft vorzusehen, dass die Mittel zum Halten 50 eines
Befestigungselementes 24 als ein Federwerk 21 ausgestaltet
sind, das erlaubt, eine Rückhaltekraft
wenigstens auf einen Teil vom Bereich mit dem größten Durchmesser des Befestigungselementes
auszuüben,
um es nach einer Verlegungsachse 20 zu halten.
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Das
Federwerk umfasst insbesondere zumindest eine Schraubenfeder 22,
deren Windungen hinsichtlich ihrer Achse schräg gestellt sein können.
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Nach
wie vor mit Bezug auf 1 können die Mittel zum Ansetzen 23 als
ein Schlagschrauber oder Nietschrauber oder Schrauber ausgestaltet sein.
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Selbstverständlich können sich
die Merkmale bezüglich
der Haltemittel 50, der Verteilungsmittel 1 sowie
der Mittel zum Ansetzen 23 auf weitere Varianten eines
Werkzeuges nach der Erfindung ausweiten.
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1 zeigt
den Anfangszustand des Betriebszyklus eines Werkzeuges nach der
Erfindung. Ein Befestigungselement 24 ist in den Mitteln
zur Verteilung 1, im vorliegenden Fall ein Verteilungsrohr, durch
einen pneumatischen Druck gedrückt.
Es geht dann in die Mittel 5 zum Zentrieren über, und
der Schaft des Befestigungselementes ist dann durch die Zentrierfeder 6 zentriert.
Das erlaubt, das Befestigungselement mit den Aufnahmemitteln, hier
mit dem Niethalter 7, abzufluchten. Der Dom des Befestigungselementes
rastet dann in den Niethalter 7, der sich am Ende von Element 8 des
beweglichen Armes befindet, ein.
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Bei
diesem Arbeitsschritt sitzt der Bolzen des Kolbens 14 fast
vollständig
im Innern des Zylinders 13, nur das Ende, das am Antriebselement 15 befestigt
ist, bleibt außerhalb
des Zylinders. Eine Kammer des Zylinders ist also bei ihrem Höchstvolumen,
während
die andere Kammer bei einem minimalen Volumen ist.
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Wenn
die Bedienungsperson die Steuerung des Beschickungsmittels 60 einschaltet,
wird die Luft unter Druck in die Kammer des Zylinders 13,
deren Volumen gleich null ist, eingepresst, was zur Folge hat, den
Kolben 14 zu drücken,
der über
das Antriebselement 15 das biegsame Element 16 in
Vorschubbewegung antreibt.
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Nacheinander
wird die Verbindungsachse 18 zuerst in Vorschubbewegung,
dann in Drehung um die Rolle 17b angetrieben.
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Bei
dieser Bewegung verschiebt sich das Element 8 des beweglichen
Armes 4 entlang des Stiels 9 des besagten Armes.
Weil das Element 8 an dem biegsamen Element 16 durch
die Verbindungsachse 18 befestigt ist, und weil diese Achse
eine Rotationsbewegung beschreibt, tritt der bewegliche Arm 4 ebenfalls
in Drehung um die Achse 10.
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Das
erlaubt, den Niethalter 7 in die Verlegungsachse 20 zu
führen.
Da die Bewegung des Kolbens 14 nicht vollendet ist, hat
die Verbindungsachse 18 erneut eine Vorschubbewegung nach
einer Richtung, die zu jener ihrer vorhergehenden Vorschubbewegung
entgegengesetzt ist. Die Bewegung des Niethalters 7 ist
also wieder geradlinig in der Verlegungsachse 20. Das Befestigungselement 24 ist demnach
in den Haltemitteln 50 im Bereich des Federwerks 21 gedrückt. Der
Kopf des Befestigungselementes 24 kann dann mit einer Haltefeder 22 zusammenwirken.
Man gelangt dann zu dem in 2 gezeigten
Arbeitsschritt.
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Die
Luft unter Druck ist dann in die jetzt leer gebliebene Kammer eingepresst,
die anfänglich
voll war, was zur Folge hat, den Niethalter und den beweglichen
Arm nach derselben Bahn in entgegengesetzte Bewegungsrichtung zu
verschieben. Das Befestigungselement 24 ist im Bereich
der Haltemittel 50 zurückgehalten,
während
der bewegliche Arm wieder seine Anfangsposition nimmt, wobei sich
der Niethalter 7 dann gegenüber dem Zulauf der Verteilungsmittel 1 befindet.
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Man
muss bemerken, dass bei der Rückkehrbewegung
der Niethalter 7 sich in der Verlegungsachse und also längs hinsichtlich
des Nietes bewegt. Das erlaubt insbesondere zu vermeiden, dass das
Befestigungselement bei der Rückkehr
des Niethalters 6 und des beweglichen Armes 4 in
Anfangsposition verbogen sei.
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Wie
in 3 gezeigt ist, kann die Bedienungsperson dann
das Befestigungselement 24 in das Loch 25, das
in dem Bauteil vorgesehen ist, einstecken, indem er das tragbare
Werkzeug vorwärts nach
der Verlegungsachse bewegt. Wenn die Haltemittel 50 mit
dem Bauteil in Berührung
kommen, treibt die Bewegung des Werkzeuges das Mittel zum Ansetzen 23,
zum Beispiel einen Niethammer, an, was das Befestigungselement 24 drückt und
das Ausziehen der Haltemittel 50 bewirkt. Dann kann die Bedienungsperson
die Nietsteuerung aktivieren.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsart,
wie sie in 4 gezeigt ist, ist ein Werkzeug
nach der Erfindung außerdem
mit Mitteln 26–31 ausgestattet,
um ein Bearbeitungsprodukt auf das Befestigungselement oder um das
Loch herum anzubringen.
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Zum
Beispiel ist ein Injektor 26, der das Bearbeitungsprodukt
enthält,
am beweglichen Arm 4 der Beschickungsmittel 60 befestigt.
Der besagte Injektor ist mit dem Niethalter 7 über einen
biegsamen Schlauch 27 verbunden, der an einem Beschickungsring 28 angeschlossen
ist. Das Bearbeitungsprodukt wird von dem Injektor mit Hilfe des
Schlauchs gespritzt, geht durch das Loch 29 des Speiserings 28,
weitet sich in der Nut 30 des Niethalters 7 auf
und ragt aus diesem durch die Öffnungen 31 im
Bereich der Stützoberfläche mit
dem Befestigungselement hervor.
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Das
Bearbeitungsprodukt kann ein Abdichtungsprodukt, ein Klebstoff oder
jedes andere angemessene Produkt sein.
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Nach
einer weiteren Variante der Erfindung, die in 5 gezeigt
ist, umfassen die Beschickungsmittel 60 einen beweglichen
Arm, der als ein Gleitarm 62, vielmehr als ein ausziehbarer
Dreharm wie vorher beschrieben ausgestaltet ist.
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In
diesem Fall ist der besagte Arm 62 an dem biegsamen Element 16 durch
eine Verbindungsachse 18 befestigt, die an diesem biegsamen
Element durch Spannen in dem Halbmond 19 verankert ist. Das
erlaubt, den Arm 62 nach einer Bahn anzutreiben, die in
einer Ebene eingeschrieben ist, die dem Niethalter erlaubt, von
einer Position, die in der Verlängerung
des Verteilungsrohrs 1 befindlich ist, in eine Position,
die sich in der Arbeitsachse 20 befindet, überzugehen.
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Zu
diesem Zweck ist der Gleitarm 62 mit Führungsmitteln 40 ausgestattet,
die beiderseits des durch das biegsame Element 16 abgegrenzten
Volumens angeordnet sind und frei ober- und unterhalb dieses biegsamen
Elements 16 gleiten.
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Das
Funktionieren eines Werkzeuges, das dieser Ausführungsart entspricht, ist in 6 bis 11 veranschaulicht.
Es ist jenem sehr ähnlich, das
für die
vorhergehende Variante beschrieben wurde. Somit, wenn die Luft unter
Druck in die leere Kammer von Zylinder 13 des Antriebs
eingespritzt ist, wird das biegsame Element 16 dank dem
Antriebselement 15 angetrieben. Daher ist die Verbindungsachse 13 zunächst in
Vorschubbewegung nach einer ersten Richtung, dann in Drehung um
die Rolle 17b, dann erneut in Vorschubbewegung in die entgegengesetzte
Richtung, bis zum Erreichen des Anschlags 63 am Ende des
Hubweges angetrieben.
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Während des
ersten Teils der Bewegung der Verbindungsachse 18 gleiten
Führungsmittel 40 frei entlang
des biegsamen Elements 16, und der Gleitarm 62 beschreibt
also eine Vorschubbewegung. Dann, wenn die Verbindungsachse 18 eine
Rotationsbewegung um die Rolle 17b beschreibt, bleiben die
Führungsmittel 40 im
Wesentlichen unbeweglich. Somit beschreibt der bewegliche Arm eine
Rotationsbewegung, die jener der Verbindungsachse 18 entspricht.
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Schließlich, wenn
die Verbindungsachse 18 eine Vorschubbewegung wiederaufnimmt,
tun die Führungsmittel 40 ebenso
in die entgegengesetzte Richtung. Der bewegliche Arm 62 folgt
erneut einer Translationsbewegung. Schließlich ist das Befestigungselement 24 in
den Haltemitteln 50 auf eine ähnliche, wie vorher beschriebene
Art und Weise gedrückt.
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Es
sei beachtet, dass der Kolben 14 während der ganzen Ladebewegung
von den Verteilungsmitteln 1 bis hin zu den Haltemitteln 50 nur
eine Bewegung in nur eine Richtung ausgeführt hat.
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Die
Rückkehr
in die Anfangsposition wird erhalten, indem Luft unter Druck in
die anfänglich
volle, jetzt leer gebliebene Kammer des Arbeitszylinders eingespritzt
wird. Das hat zur Folge, den beweglichen Arm derselben Bahn, aber
in die entgegengesetzte Richtung, folgen zu lassen.
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Zusammenfassend
gestaltet sich die Bahn, der das Befestigungselement 24 bei
der Bewegung zum Hinführen
eines Befestigungselementes von den Verteilungsmitteln 1 bis
hin zu den Haltemitteln 50 folgt, hauptsächlich aus
drei Teilen. In einem ersten Teil folgt es einer Vorschubbewegung
nach der Verteilungsachse. Dann in einem zweiten Teil dieser Bahn
folgt das Befestigungselement einer im Wesentlichen kreisförmigen Bahn,
die es von der Verteilungsachse zur Arbeitsachse 20 hinführt. Schließlich folgt
das Befestigungselement in einem dritten Teil erneut einer Vorschubbewegung
nach der Arbeitsachse 20, aber nach einer, zu der vorhergehenden Vorschubbewegung
entgegengesetzten Richtung.
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Die
gesamte Bewegung ist durch die Bewegung des Antriebs der Beschickungsmittel 60 nach nur
einer Richtung verwirklicht.
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In
den beschriebenen Ausführungsarten
ist der Antrieb linearer Art, im vorliegenden Fall ein Arbeitszylinder.
Es ist durchaus denkbar, einen Drehantrieb vorzusehen, der die eine
von den beiden Rollen 17a oder 17b antreiben würde.
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Eine
besondere Bauart einer Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin,
das eine von diesen Elementen als Träger zu benutzen und darauf
ein Mittel zu befestigen, das sein Halten oder seine räumliche
Positionierung sichert. Es kann sich zum Beispiel um einen Saugnapf
handeln.
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Natürlich könnten noch
weitere Ausführungsarten
in der Reichweite des Fachmanns in Betracht gezogen werden, ohne
trotzdem aus dem Rahmen der Erfindung herauszukommen, wie sie in
den Ansprüchen
definiert ist.