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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein sogenanntes "Zackenrandformungs"- bzw, "Bördel"- und "Verschlußentfernungs"-Werkzeug, und zwar
insbesondere, aber nicht ausschließlich, für Behälterverschlüsse, wie sie zum Beispiel für Probenglasfläschchen,
Zerstäuber,
Infusionsflaschen und dergleichen verwendet werden.
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Der Verschluß ist in typischer Weise ein kreisförmiger Deckel,
mit einer herabhängenden, ring-
bzw. kreisringförmigen,
Schürze,
die eine (mechanisch sichere) Umfangskantenverbindung oder -dichtung
mit einem (aufrechten) Hals einer Behälter-Zugriffsöffnung bildet.
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Terminologie
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Bördeln
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Der Ausdruck "Bördeln" bzw. "Zackenrandformen" wird hier so verwendet,
daß er
das (erneute) Formen eines verformbaren (Wand-)Elements aus zum
Beispiel dünnem
Bahn- bzw. Blechmaterial – durch örtlich aufgebrachte
Kraft – umfaßt, um das Profil
des Elements in (dichte) Übereinstimmung
mit einer (starren) Kontaktfläche
zu verbringen.
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Auf diese Weise kann eine enge – tatsächlich abdichtende – Dichtungsverbindung
erreicht werden.
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Außerdem kann eine durchgehende
Umfangskante rund um den Umfangsrand einer Zugriffsöffnung oder
Mündung – nämlich zu
einem Behälter – in einer
einzigen (Rück-)Umformungsaktion
bewirkt werden.
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Verschlußentfernung
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In ähnlicher Weise wird der Ausdruck "Verschlußentfernung" verwendet für das "umgekehrte" Vorgehen – das ist
das (erneute) Formen oder Verformen für die Entfernung eines Verschlußdeckels
von einer Behälter-Zugriffsöffnung.
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Die Entfernung des Deckels bringt
in typischer Weise das Niederdrücken
eines mittleren Abschnitts über
einer Behälter-Zugriffsöffnung rund
um den ergriffenen Rand mit sich, um eine Umfangskantendichtung
zu erbrechen oder zu trennen.
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In der Praxis ist es zweckmäßig, daß das selbe
Betätigungswerkzeug – mit einem
geeigneten (abnehmbaren) Arbeitskopf (das ist der das Werkstück berührende Kopf) – wahlweise
für entweder
das Bördeln
oder das Verschlußentfernen
verwendet wird.
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Stand der Technik
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Bördel-
und Verschlußentfernungseinrichtungen
mit verschiedenartigen (Mundstück-)Größen oder
Fassungsvermögen
für solche
Zwecke sind bekannt.
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In typischer Weise wird eine "zangenartige" Werkzeugausbildung
mit zwei schwenkbar miteinander verbundenen Betätigungshandgriffen herangezogen.
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Ein Handgriff trägt üblicherweise eine Bördel- oder
Verschlußentfernungseinheit
oder ist dieser zugeordnet, und der andere eine Betätigungseinrichtung
hierfür.
Bisher bekannte Bördeleinrichtungen oder
Verschlußentfernungseinrichtungen
leiden unter verschiedenen betrieblichen Nachteilen – wobei einer
der ist, daß sie
bei wiederholtem Betrieb oft den Benutzer bald ermüden können.
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Dies spiegelt nachteilige ergonomische
Verhältnisse
des Werkzeugs wieder, wie übermäßiges Gewicht
oder Sperrigkeit, ungeeignete Hebelübersetzung – das sind der mechanische
Nutzen, die erforderliche, von Hand aufzubringende Kraft und der damit
einhergehende Bewegungsweg des Handgriffs – und die Geometrie – das ist
der Weg der Handbewegung.
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Der Anmelder hat ein auf einem Ständer montiertes
Bördel-Verschlußentfernungs-Pressenwerkzeug – der Gegenstand
der GB 2 213 137 – konstruiert,
die ein einstellbares Gestell für
die Arbeitseinheit aufweist und einen langen Betätigungsarm verwendet, um einen
beträchtli chen
mechanischen Nutzen zu bieten und so die Ermüdung der Bedienungsperson zu
mildern.
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Der Anmelder hat seitdem auch eine
leichte, (mit gesenkgegossenem Metallgehäuse) ergonomische, mit der
Hand zu haltende, zangenartige Bördel-Verschlußentfernungseinrichtung
für den
Gebrauch mit niedriger Intensität
konstruiert.
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Ein Handwerkzeug ermöglicht Mobilität und demnach
flexiblen Betrieb. Ein Beispiel eines solchen Werkzeugs ist in der
US-A-3 747 441 gegeben.
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In gewissen wiederholten Anwendungsfällen und/oder
Anwendungsfällen
mit hoher Kapazität – wie sie
vorher einem auf einem Ständer
montierten Werkzeug zugeordnet wurden – gibt es das Erfordernis für ein kräftigeres
Handwerkzeug und ein Handwerkzeug für den schweren Einsatz.
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Angabe der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung
weist ein handgeführtes,
kraftbetätigtes
oder kraftverstärktes
Zackenrandformungs- bzw. Bördel-
und/oder Verschlußentfernungswerkzeug
einen hohlen Handgriffkörper,
in dem ein fluid- bzw. strömungsmittelbetätigter Betätiger, ein
Fluid- bzw. Strömungsmittelregelventil
zur Regelung bzw. Steuerung der Strömungsmitteldruckzufuhr zum
Betätiger
und einen Betätigungsauslöser für das Regelventil
auf; sowie einen quer angeordneten Kopfabschnitt mit einem demontierbaren
Anschluß für eine Ausgabeeinheit,
und nimmt eine Antriebstransferkupplung für eine betriebswirkame Antriebsverbindung
zwischen dem Betätiger
und einer montierten Ausgabeeinheit auf, das gekennzeichnet ist
durch einen schwenkbaren Kniehebel mit winklig versetzten, unterschiedliche
Längen
aufweisenden Hebelarmen in einer Konfiguration, die eine Winkelverschiebung
zuläßt und dadurch den
mechanischen Vorteil bietet, daß ein
Hebelarm in eine Betätigerausgangsstange
und ein anderer in einen Antriebskolben einer demontierbaren Bördel- und
Verschlußentfernungseinheit
eingreift.
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Der Strömungsmittelbetätiger weist
zweckmäßigerweise
eine Vorrichtung mit einem Kolben in einem Zylinder auf, mit einem
Kolben, der an eine Ausgangs-Antriebsstange angekoppelt ist.
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In einem speziellen Aufbau weist
das Handgriffgehäuse
ein längliches,
hohles, rohrförmiges
Gehäuse
mit einem abgewinkelten Kopfabschnitt am einen Ende und einem äußeren Betätigungsauslöser bzw.
Betätigungsabzug
auf.
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Eine innere Antriebs-Fernkupplung,
wie eine Schubstange zwischen Abzug und Steuerventil, ermöglicht ihre
Unterbringung an den entgegengesetzten Enden des Gehäuses.
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Somit ist der Abzug bequemerweise "vorne" am Kopf und das
Steuerventil "hinten".
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Erwünschtermaßen nimmt das Handgriffgehäuse einen
Strömungsmittel-Verteilungsblock
längs des
Steuerventils auf, die gemeinsam so ausgebildet sind, daß sie die
Zufuhr von Strömungsmitteldruck
zu einer Antriebskammer für
den Betätiger
steuern.
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Das Handgriffgehäuse kann auch Öffnungen für eine lösbare (Schlauch-)
Verbindung für
eine externe Strömungsmittel-Druckversorgung
umfassen.
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In einer speziellen Gesamtanordnung
versetzt ein interner Strömungsmitteldruck
innerhalb einer (Antriebs-) Kammer mit einem Kolben in einem Zylinder
einen Kolben mit einer geradlinig verschiebbaren (Antriebs-) Stange,
die einen Arm eines schwenkbar gelagerten Kniehebels berührt, um
eine Winkelversetzung mit mechanischem Nutzen mitzuteilen, die ihrerseits
einem Antriebs-Tauchkolben einer Bördel- und/oder Verschlußentfernungseinheit mitgeteilt
wird.
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Erwünschterweise ist der Kolben
vom Kopf her zu einem Verteilungsblock hin am entgegengesetzten
Ende des Handgriffgehäuses
vorgespannt.
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Der Kopf kann ein hohles Gehäuse aufweisen,
das einen Kniehebel aufnimmt, der schwenkbar an der Gehäusewand
angebracht ist – zum
Beispiel neben einer Montageöffnung
für eine
Ausgangskopfanordnung, wie etwa eine Bördel- oder Verschlußentfernungseinheit
oder ein Bördelund/oder
Verschlußentfernungsmodul.
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In einem speziellen Aufbau ist ein
relativ kurzer Hebelarm des Kniehebels längs des Drehzapfens angeordnet
und liegt nach dem Einbau neben einem Antriebskolben einer Bördel- oder
Verschlußentfernungseinheit.
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Dies beläßt einen relativ längeren Hebelarm des
Kniehebels, der die Überbrückung zwischen
dem Kniehebel-Schwenkzapfen und dem Ende der Kolbenantriebsstange
herstellt.
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Auf diese Weise wird die lineare
Translationsbewegung des Kolbens und der angetriebenen Antriebsstange
durch Werfen des Kniehebels über einen
Winkel hinweg in eine lineare Translationsbewegung eines (eingebauten)
Bördel-/Verschlußentfernungs-Antriebskolbens übertragen,
aber über
eine winklige Versetzung, z. B. von einigen neunzig Grad.
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Diese winklige Versetzung ermöglicht eine bequeme,
ergonomische Halteposition mit Hand und Handgelenk für das Werkzeug,
im Verhältnis
zu einem Behälter
mit einem Verschluß,
der anzubringen oder zu entfernen ist, und mit der anderen Hand
gehalten wird.
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Bequemerweise trägt das Gehäuse einen (fingerbetätigten),
durch Quetschen oder durch Zug betätigten Abzug, um das Strömungsmittel-Steuerventil
zu betätigen.
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Wünschenswerterweise
ist der Abzug innerhalb eines Schutzbügels aufgenommen, der einen Eckquadranten
zwischen dem Handgriffgehäuse
und dem Kopf überspannt,
mit einer Abzugsbewegungs-Fernübertragungsstange
längs der
Antriebskammer und zwischen dem Abzug am einen Ende und dem Steuerventil
am anderen Ende.
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Das Steuerventil ist bequemerweise
längs eines
Verteilungsblocks gelegen, der seinerseits Anschluß-Paßstücke für die Strömungsmittel-Druckversorgung umfaßt.
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In der Praxis kann Strömungsmittel-Antriebsdruck
von einer abgesetzten hydraulischen oder pneumatischen Quelle her
entnommen werden – etwa
einer Pumpe oder einem Vorratsbehälter.
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Die Bördel- und Verschlußentfernungseinheit
kann ein Spannhülsenfutter
zum abnehmbaren Einsetzen unterschiedlich bemessener Bördel- oder Verschlußentfernungseinheiten
aufweisen.
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Ein Spannhülsenfutter hat eine Vielzahl
von radial versetzbaren Backen und ein (eingreifendes) axial versetzbares
Schlagelement, um die (relative) Backenbewegung einzuleiten.
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Insgesamt kann ein handgeführtes Werkzeug
leicht, ergonomisch und servobetätigt
oder kraftbetätigt – etwa durch
hydraulischen oder pneumatischen Druck – ausgebildet werden, wobei
die physische Kraft verringert wird, die erforderlich ist, um eine
Bördel-
oder Verschlußentfernungstätigkeit auszuführen.
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Hier folgt nun eine Beschreibung
einiger spezieller Ausführungen
der Erfindung, jedoch nur als Beispiel, unter Bezugnahme auf die
beigefügten schematischen
und übersichtsartigen
Zeichnungen, in denen:
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1 einen
Aufriß eines
erfindungsgemäßen, handgeführten Bördelund/oder
Verschlußentfernungs-Servowerkzeugs
zeigt;
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2 eine
teilweise abgeschnittene Ansicht des Werkzeugs von unten her zeigt;
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3 eine
Vorderansicht des Werkzeugs mit teilweise geschnittenem Kniehebel
zeigt;
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4 einen
Aufriß des
Werkzeugs von hinten her zeigt;
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5 ein
Glasfläschchen,
einen Deckel und eine Dichtung zeigt; und
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6A, 6B und 6C aufeinanderfolgende Stadien im Werkzeugbetrieb
zeigen; mehr im einzelnen:
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6A zeigt
eine Vorstufe der Anordnung eines Werkzeugkopfes mit eingebauter
Bördeleinheit, die
ein offenes Spannhülsenfutter
darstellt über
einem kleinen Glasbehälter,
neben einem lose aufgesetzten Verschlußdeckel;
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6B zeigt
den Beginn der Werkzeugtätigkeit
durch Drücken
des Abzuges, um den Antriebskolben mit Stange in Wirkung zu setzen,
den Bördeleinrichtungs-Antriebskolben
zu betätigen
und das Spannhülsenfutter
rund um den Umfang des Deckels zu schließen, um diesen in enge Berührung mit
dem Rand des Halses des Glasfläschchens
zu drücken, wobei
das Profil der Spannfutterbacke eine untergeschlagene Lippe aufweist,
um den Verschlußdeckel unter
den Rand des Halses zu wenden; und
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6C zeigt
die Freigabe und Trennung von Werkzeug und Glasfläschchen,
wobei ein dicht sitzender Verschlußdeckel belassen wird.
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Es wird Bezug auf 1 genommen; ein handgeführtes, kraftbetätigtes (oder
servobetriebenes) Bördel-
und Verschlußentfernungswerkzeug 60 hat
eine insgesamt "L"-förmige Ausbildung,
mit einem länglichen
Griffgehäuse 50 und
einem winklig versetzten Werkzeugkopf 55, für eine abnehmbare Bördel- oder
Verschlußentfernungswerkzeugeinheit 27.
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Das Werkzeug 60 umfaßt eine
innere Strömungsmittel-Betätigungseinrichtung,
die in diesem Falle pneumatisch ist – um mit Druckluftversorgungen
kompatibel zu sein, die in leichten Industrie- und Laborumgebungen üblicherweise
verfügbar
ist.
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Das Griffgehäuse 50 weist eine
längliche, hohle,
rohrförmige
Hülse oder
ein faßähnliches
Gehäuse 12 auf,
auf deren bzw. dessen (vorderes) Ende der Werkzeugkopf 55 aufmontiert
ist.
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Ein äußerer Betätigungsabzug 18 ist
im Quadranten zwischen dem Griffkörper 50 und dem Kopf 55 angeordnet.
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Das Gehäuse 12 besteht bevorzugt
aus leichtem Material, wie einem Aluminium-Rohrmaterial – mit einem
solchen Durchmesser, daß eine
kleine Hand eines Erwachsenen sich (bequem) um es herumlegen kann.
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Das Gehäuse 12 bildet einen
Aufnahmezylinder für
eine Strömungsmittel-Betätigungseinrichtung
mit einen Kolben in einem Zylinder, mit einem linear verschieblichen
(hin- und herbeweglichen) Kolben 13, der koaxial drinnen
angeordnet ist.
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Der Kolben 13 ist an einer
Antriebs-Übertragungsstange 15 befestigt
und trägt
einen federnden, ringförmigen, über den
Umfang verlaufenden Dichtungsring 13A, der (unverlierbar)
innerhalb einer Umfangsnut 51 angeordnet ist.
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Eine Gleitringführung 13B dient dazu,
den Kolben mittig innerhalb des Gehäuses 12 anzuordnen,
um sicherzustellen, daß der
Dichtungsring 13A gleichmäßigem Druck unterzogen ist.
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Der Dichtungsring 13A, die
Gleitringführung 13B,
der Kolben 13 und die Antriebs-Übertragungsstange 15 befinden
sich verschieblich im Inneren des Gehäuses 12 als eine einheitliche
Kolbenanordnung, vorgespannt durch eine nachgiebige Feder 24.
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Die Kolbenanordnung ist so ausgebildet,
daß sie
die Anordnung in ihre "normale", zurückgezogene oder
hintere Lage (wie in den 1, 6A und 6C abgebildet) zurückführt, soweit kein ausreichender
(Antriebs-) Druck innerhalb der druckbeaufschlagbaren Antriebskammer 17 vorliegt.
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Ein Entlüftungsloch 12A zur
Umgebungsluft hin erleichtert das Entweichen und eintreten von Strömungsmittel
(Luft) zur Rückseite
(Niederdruckseite) des Kolbens 13 in einen Kopfraum innerhalb des Übergangsgehäuses 14A des
Werkzeugkopfes 55, wovon sie durch eine Seitenwand-Entlüfungsöffnung 12B entweichen
kann.
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Die Antriebskammer 17 ist
zwischen einem Kopf des Kolbens 13 und einem Strömungsmittel-Verteilungsblock 11 am
hinteren Ende des Gehäuses 12,
dem Werkzeugkopf 55 entgegengesetzt, angeordnet.
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Der Verteilungsblock 11 ist
zur Innenseite des Gehäuses 12 hin
durch einen federnden Dichtungsring 22 abgedichtet, der
in einer Umfangsnut 52 angeordnet ist.
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Der Verteilungsblock ist durch Schrauben 20A an
Ort und Stelle gehalten, wie es in 2 gezeigt
ist.
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Der Verteilungsblock 11 umfaßt (eingebohrte)
Kanäle 56 für die Strömung von
Strömungsmittel (in
diesem Beispiel ein pneumatisches).
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Diese Strömungskanäle 56 sind ausgebildet für die wahlweise
(wechselseitige) Verbindung durch Endöffnungen 58, 59 (und
für einen
geeigneten Speisungs-Zuführschlauch
oder -rohre (nicht gezeigt)) zu jedem oder allen von:
- – einer
(pneumatischen) Strömungsmittel-Druckeinspeisung
(nicht gezeigt);
- – einem
abgesetzten (Bord-Abzugsüberbrückung) Steuerventil
(nicht gezeigt; und
- – einer
abgesetzten, "geschlossene" Abgasführung (nicht
gezeigt), um (pneumatisches) Strömungsmittel
zurückzugewinnen,
und zwar auf den Rückführhub des
Betätigungskolbens 13 hin,
um hierdurch die "Verschmutzung" einer überwachten
Umgebung (etwa einer Laborumgebung) zu vermeiden, in der das Werkzeug
gerade benutzt wird.
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Die Übertragung von Luft (oder einem
anderen Betriebsströmungsmittel)
zur Druckkammer 17 hin und von dieser her wird gesteuert
durch ein mechanisch (Abzug) betriebenes Schieberventil (Steuerventil) 16.
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Ein (nach außen erfolgender) Betätigungshub
des Betätigungskolbens 13 und
der mit angetriebenen Antriebsstange 15 wird erreicht durch
Druckbeaufschlagung der Kammer 17 mit Strömungsmittel (Luft).
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Ein ausgewählter Einlaß 58, 59 zum
Verteilungsblock 11 wird mit einer Drosseldüse 11A in
einer Größe ausgestattet,
die einen kontrollierten und stetigen Betrieb der Bördeleinheit 27 ergibt.
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Rohrförmige, mit einer Schulter versehene Verbindungsglieder 16A werden
an den Öffnungen des
Ventils 16 angebracht.
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Gegenschultern sind in den Verteilungsblock 11 eingebohrt,
um die rohrförmigen,
mit einer Schulter versehenen Verbindungsglieder 16A aufzunehmen.
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Ein federnder Dichtungsring 26 wird über jedem
der mit einer Schulter versehenen Verbindungsglieder 16A und
gegen ihre Schultern anliegend angeordnet, und das Schieberventil 16 wird
eingeschoben.
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Die federnden Dichtungsringe 26 werden dann
zwischen den gegenüberliegenden
Schultern mittels Schrauben 20A zusammengedrückt, die durch
eine Haube 20 hindurch eingesetzt sind.
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Die Haube 20 ordnet das
mechanische Schieberventil 16 an Ort und Stelle an und
hält es dort.
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Geschützte, mechanische Schieberventile sind
im Handel in vielen Größen und
Ausbildungen erhältlich.
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Ein geeignetes Ventil wäre dieses,
das als "3/2" bekannt ist – und wäre so klein
als möglich,
bevorzugt mit mindestens drei Öffnungen
an einer Seite.
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Der Werkzeugkopf 55 an einem
vorderen Ende des Werkzeugs 60 weist ein hohles "Übergangsgehäuse" (Endgehäuse) 14A auf, mit
einem rechtwinklig angestellten Anordnungs- und Montagezapfen 14,
der von der Oberseite an der einen Seite vorsteht.
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Der Zapfen 14 ist so bearbeitet,
daß er
in das Innere des rohrförmigen
Handgriffaufbaus 12 paßt, und
er hat eine koaxial angeordnete Bohrung - und durch diese hindurch
ist die verschiebliche Kolbenstange 15 versetzbar.
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3 zeigt
einen Schlitz 23A im Übergangsgehäuse 14A,
der so ausgebildet ist, daß er
einen Kniehebel 10 aufnimmt.
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Der Schlitz 23A ist auf
der selben Seite wie der Zapfen 14 angeordnet, wobei die
Seitenwände parallel
zum rohrförmigen
Gehäuse 12 verlaufen.
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Im Schlitz 23A angeordnet
und in senkrechter Erstreckung zu seinen parallelen Wänden befindet
sich ein Stift 23.
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Der Schlitz 23A nimmt den
Kniehebel 10 auf, der um den Stift 23 herum schwenkt.
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Die Enden der Kniehebelarme 10A und 10B sind
frei, über
die Seitenoberflächen
zu gleiten, mit denen sie in Berührung
stehen.
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Dies sorgt für eine freiere Wirkungsweise und
bewahrt die relative (senkrechte) Geometrie der Eingangs-Kolbenstange
und des Ausgangs-Antriebs-Tauchkolbens vor der jeweiligen Querbewegung,
ohne hemmende Schwenkverbindungen.
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Der Kniehebel 10 ist im Übergangsgehäuse 14A derart
angeordnet, daß
- – der
Berührungspunkt
(der Gleitberührung)
seines längeren
Armes 10A um die vertikale Mittellinie mit gleichem Abstand
zum Stift 23 schwenkt; und
- – der
kurze Arm 10B um die horizontale Mittellinie mit gleichem
Abstand zum Stift 23 schwenkt.
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Dies dient dazu, die Änderung
in der Kraft abzuschwächen,
die auf eine eingebaute Bördelungs-
oder Verschlußentfernungseinheit
aufgebracht wird.
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Somit erfordert ein Bördelkopf
maximale Kraft am Ende des Bewegungsweges, während ein Verschlußentfernungskopf
eine maximale Kraft nahe dem Beginn seines Bewegungsweges erfordert.
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Der Kniehebel 10 ist so
ausgebildet, daß er einen
mechanischen Vorteil über
die Bördelungs- und
Verschlußentfernungseinheiten
hinweg mitteilt.
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Wie im Schnitt der 3 zu sehen, ist der Kniehebel 10 schmal
an der Oberseite, um in den Schlitz 14 zu passen, und an
der Unterseite gegabelt und mit zwei parallelen Armen 53 ausgebildet.
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Diese Arme 53 "überspreizen" einen Antriebskolben 35 und
ermöglichen
es dem Stift 23, ihm nächstgelegen
zu sitzen, wie es in 1 gezeigt
ist.
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Der lange Arm 10A des Kniehebels 10 berührt die
Kolbenstange 15, und sein kurzer Arm 10B drückt den
Antriebskolben 35 der Bördelungs-
und Verschlußentfernungseinheit
nieder.
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Um den Bewegungsweg des langen Armes 10A des
Kniehebels aufzunehmen, ist das Übergangsgehäuse 14A vergrößert und örtlich (speziell ausgeweitet),
und zwar dem langen Arm 10A gegenüberliegend.
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Dies minimiert Größe und Gewicht des gesamten Übergangsgehäuses 14A.
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Ebenfalls zur Gewichtsverringerung
weisen das Werkzeuggehäuse
und Bestandteile wahlweise eine Materialaussparung auf.
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Für
die Austauschbarkeit der Bördelungs- oder
Verschlußentfernungseinheiten
ist ein Schraubgewinde 28 im Übergangsgehäuse 14A unmittelbar unter
dem kurzen Kniehebelarm 10B ausgebildet.
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Zwischen dem Gehäuse 12 und der Abdeckung 20 des
Gehäuses 50 ist
ein Fernbetätigungsgestänge oder
eine Fernbetätigungskupplung
zwischen dem Abzug 18 und dem Steuerventil 16 der Betätigungseinrichtung
angeordnet.
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Wenn ein Druck (ein Fingerdruck)
aufgebracht wird, dann schwenkt der Abzug 18 wie ein Kniehebel
um einen Stift 18A und bewegt durch Winkelversetzung eine
Antriebs-Übertragungsstange 19.
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Der Abzug 18 ist durch einen
Abzugsbügel 21 umgeben,
der seinerseits von der Haube 20 gehalten wird – über eine
vorspringende Schulter am Abzugsende und durch eine Schraube am
anderen Ende.
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Wenn der Abzug 18 betätigt wird – durch
den Druck (Quetschwirkung) des angelegten Fingers – drückt die
Antriebs-Übertragungsstange
oder Kupplungsstange 19 einen Ventilkolben 25 des
Steuerventils 16 nieder.
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Das Steuerventil 16 lenkt
seinerseits den pneumatischen Einspeisungsdruck durch den Verteilungsblock
11, um die Antriebskammer 17 mit Druck zu beaufschlagen
(zu "laden").
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Die Antriebskraft auf den Kolben
13 vom Druck der Antriebskammer her überwindet den Widerstand der
Rückstellfeder 24 mit
federnder Vorspannung.
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Der Kolben 13 wir nach vorne
oder nach außen
versetzt, das heißt,
vom Verteilungsblock 11 weg, und die in Eingriff stehende
Kolbenstange 15 bewegt sich durch den Zapfen 14.
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Die Kolbenstange 15 schlägt auf den
langen Kniehebelarm 10A auf und die Antriebskraft wird durch
Winkelversetzung um den Schwenkzapfen 23 und über den
kurzen Arm 10B auf die Bördelungs- und Verschlußentfernungseinheit
aufgebracht.
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Die Kolbenstange 15 wird
von einer Führungshülse 44 getragen,
um eine lineare Abstützung bei
der Translationsbewegung über
ihren Bewegungsbereich hinweg mit minimalem Rutschwiderstand zu
bewahren.
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In der Praxis kann die Hülse einen
gewundenen Streifen aus anfangs flachem, federndem Streifenmaterial
aufweisen, der zu einem "geschlossenen" Zylinder mit überdeckten
Enden gewickelt ist – das
heißt,
der keinen freiliegenden Zusammenfügungsschlitz oder Schlitz an
anstoßenden
Kanten beläßt.
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Die Führungshülse 44 kann aber auch
als gewickelte Zylinderbüchse
und auf Stoß zusammengefügte, flache
Büchse
ausgebildet sein.
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Die Wirkungsweise des Werkzeugs soll
nun näher
betrachtet werden:
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Bördeln
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1 zeigt
ein Innengewinde 28, das eine gesonderte Bördeleinheit 27 nach
Art eines Hülsenspannfutters
aufnimmt, das eingeschraubt oder zum Ersatz durch andere Größen ausgeschraubt
wird.
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Die Bördeleinheit 27 weist
einen hohles, zylindrisches Gehäuse 27A auf,
bei dem der obere Teil ein zu dem Gewinde 28 des Übergangsgehäuses komplementäres Vatergewinde
aufweist; der untere Teil ist hohl, um die Spannzangenanordnung
aufzunehmen.
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Die Backenanordnung weist vier entsprechende
Spannzangen 29 auf, die gleichartig um die Achse des Bördelkopfes 27 herum
angeordnet sind.
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Die Spannzangen 29 sind
in wirksamer Weise doppelarmige Hebel mit einem Schwenkpunkt aus einem
Umfangsring 30, der im Gehäuse 27A durch einen
inneren Federring zurückgehalten
wird.
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Jeder der doppelarmigen Hebel hat
einen inneren Arm 31 und einen äußeren Arm 32, und
der äußere Arm
steht aus der Bördeleinheit 27 hervor
und ist an seinem freien Ende mit einem mit einem Innenradius versehenen "Abformvorsprung" versehen.
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Die inneren Arme 31 sind
durch einen federnden Ring 34, zum Beispiel einen gewickelten Federring,
radial zur Achse der Einheit 27 hin vorgespannt, so daß die Abformvorsprünge 33 sich
normalerweise in einer offenen Lage befinden, in der sie radial
genügend
voneinander beabstandet sind, um das Einführen eines zu bördelnden
Deckels zu ermöglichen.
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Dies ist der "entspannte" oder offene Zustand der Bördeleinrichtung,
der in 1, 6A und 6C abgebildet ist.
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Die Bördeleinheit 27 trägt auch
einen Antriebskolben 35, der in Achsrichtung des Bördelgehäuses 27A sitzt
und verschieblich ist zwischen:
- – einer "normalen", angehobenen Lage,
zu der er durch eine Feder 36 hin vorgespannt wird; und
- – einer
niedergedrückten
Lage, zu welcher er durch den kurzen Kniehebelarm 10B überführt werden
kann.
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Das Gehäuse 27A trägt einen
mit einem Profil versehenen Schlagkopf 37, der am Kolben 35 angebracht
ist.
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Der Schlagkopf 37 hat einen
nach oben und innen gerichteten, kegelstumpfförmigen Abschnitt 40 und
eine nach unten und nach außen
gerichtete Druckfläche 41 in
Form eines umgekehrten Tellers, die nach Form und Größe dem oberen
Teil eines umzubördelnden
Verschlußdeckels
entspricht.
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Wenn der Kolben 35 vom kurzen
Kniehebelarm 10B niedergedrückt wird, überwindet er die vom federnden
Ring 34 und der Feder 36 ausgeübten Kräfte – woraufhin sich sein kegelstumpfförmiger Abschnitt 40 zwischen
den inneren Armen 31 bewegt und sie radial nach außen versetzt.
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Die äußeren Arme 32 – und ihre "Abformvorsprünge" 33 – werden
hierbei radial nach innen in eine geschlossene Lage versetzt – in welcher
ihre nach innen gerichteten, radiusförmigen Oberflächen zur
Achse der Einheit 27 hin zusammenlaufen.
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Bei eingebauter Bördeleinheit kann ein Werkzeug
nach der Erfindung verwendet werden, um verschiedenartige Deckel
für verschiedene
Behälter zu
bördeln.
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Bördelbetrieb
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Der Bördelbetrieb wird der Einfachheit
halber in Verbindung mit einem Glasfläschchen der Art beschrieben,
die für
automatische Probeentnahmeeinrichtungen verwendet werden.
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5 zeigt
ein solches Glasfläschchen
V, das an der Oberseite einen Hals aufweist, der in einem Kragen
endet, der durch eine kreisförmige Dichtung
S und einen Deckel C mit einem Loch in der Mitte verschlossen werden
soll.
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In der Zeichnung ist die Dicke des
Deckels für
die deutlichere Darstellung übertrieben.
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Um das Glasfläschchen V abzudichten, werden
die Dichtung S und der Deckel C auf dem Kragen des Glasfläschchens
positioniert und die Anordnung wird zwischen die Abformvorsprünge 33 eingeführt, wenn
sie sich in der offenen Lage befinden – wie in 6A gezeigt.
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Die Größe des Deckels C muß mit der
Größe der Druckfläche 41 übereinstimmen.
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Dann werden die äußeren Arme 32 mit
ihren Abformvorsprüngen 33 geschlossen,
nachdem die Druckkammer 17 durch Niederdrücken des
Abzugs 18 "geladen" wurde.
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Der Deckel, die Dichtung und der
Kragen des Glasfläschchens
werden hierbei innerhalb des Raumes eingeschlossen, der zwischen
den äußeren Armen 32,
zwischen den Abformvorsprüngen 33 und der
Druckfläche 41 definiert
ist.
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In diesem Stadium werden die äußeren Arme 32 voll
geschlossen, aber der Deckel ist noch nicht gebördelt.
-
Wenn der Betrieb fortfährt, wird
der Kolben 35 zum Deckel C hin bewegt, wodurch die Druckfläche 41 beginnt,
Druck auf den Deckel auszuüben.
-
Dieser Druck auf den Deckel zwingt
seinerseits das untere Ende seiner Manschette, den mit einem Radius
nach innen versehenen Oberflächen
der Abformvorsprünge 33 unter
dem Kragen und zum Hals des Glasfläschchens zu folgen. Dies ist
in 6B gezeigt.
-
Auf diese Weise wird der Deckel eingebördelt und
das Glasfläschchen
abgedichtet.
-
Nach dem Lösen des Werkzeugs und dem Freisetzen
des Werkzeugs vom abgedichteten Glasfläschchen besteht Bereitschaft
für eine
andere Bördelanbringung,
wie in 6C gezeigt.
-
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Abdichtung
die tatsächliche
Dicke des Kragens, die Dicke der Dichtung S und die Dicke des Materials
des Deckels C berücksichtigen
muß.
-
Infolge der Kraft, die von hydraulischen
oder pneumatischen Mitteln erzeugt wird, wird der Speisedruck einreguliert,
um eine Dichtung zu erzeugen.
-
Ein sorgfältiger Ausgleich zwischen den
aufgebrachten Kräften,
dem Weg der Kraft und der Zerbrechlichkeit von Deckel und Glasfläschchen
muß getroffen
werden.
-
Durch Bördeln auf diese Weise wird
eine Änderung
in der Dicke der Dichtung oder der Höhe des Kragens aufgenommen – vom Bewegungsweg
des Kolbens 35 und von der Überdruckfähigkeit der Druckfläche 41.
-
Somit wird jede Deckel- und Dichtungsanordnung
mit gleicher, aufgewandter Kraft umgebördelt.
-
Entfernung des Deckels
-
Ein Deckelentfernungskopf ist ähnlich dem Bördelkopf – ausgenommen
die Tatsache, daß die äußeren Arme
der Spannzangenelemente eine einem Widerhaken ähnliche Schulter statt des
mit einem Radius versehenen "Abformvorsprungs" aufweisen, und daß der Schlagkopf
an seiner Druckfläche kleiner
ist.
-
Während
die einem Widerhaken ähnliche Schulter
die Seiten des Deckels hält,
drückt
die Druckfläche
auf – so
daß sie
den Deckel verformt und das Glasfläschchen aus dem Deckel ausstößt.
-
Es ist erwünscht, daß die Werkstück-Berührungsteile
der Bördel-
oder Verschlußentfernungseinrichtung
für Verschleißbeständigkeit
gehärtet
und für Korrosionsbeständigkeit
plattiert sind.
-
Die Vorteile des Bördel- und
Verschlußentfernungswerkzeuges
nach der Erfindung umfassen:
- – mäßige Größe des Handgriffs,
der die rohrförmige
Druckkammer und den Kolben umfaßt;
- – Verwendung
und Positionierung des Kniegelenk-Antriebsübertragungshebels, um die Größe des Übergangsgehäuses oder
Betriebskopfes zu minimieren und die Kraft einer viel größeren Antriebskolben-Druckfläche der
Betätigungseinrichtung
zu erzeugen,
- – Lage
des Abzugs und der Kupplung der Betätigunseinrichtung für das Steuerventil
(Schieberventil); und
- – die
Möglichkeit,
den mechanischen Abzug des Schieberventils zu umgehen; zugunsten
einer ferngesteuerten Strömungsmittelbetätigung.
-
Ein Fernbetrieb des Steuerventils 16 wird
dadurch erreicht, daß man
den Strömungsmittel-Einspeisungsschlauch
bzw. das -rohr auf eine andere Öffnung
im Verteilungsblock 11 umändert, um ein ferngesteuertes
(zum Beispiel fußgesteuertes)
Ventil anzukoppeln.
-
Im Prinzip könnte jeder pneumatische oder hydraulische
Antriebsdruck verwendet werden, obwohl in der Praxis der pneumatische
bevorzugt ist, da Druckluft in üblicherer
Weise verfügbar
ist.
-
In jedem Fall ist die zusammengefaßte Versorgung,
Fernsteuerung und gemeinsame Auspuffabtrennung an einem (dem hinteren)
Ende des Werkzeugs eine kompakte und vorteilhafte Verteilungsblockanordnung – soweit
eine kompatible Anbringung des Steuerventils in Zuordnung zum Block gegeben
ist.
-
Zu diesem Zweck kann eine Doppel-Schlauchleitung
bzw. -Verrorrung verwendet werden.
-
In erwünschter Weise ist eine Vorkehrung getroffen – zum Beispiel
durch einen Druckregler und ein Druckeichmaß (nicht gezeigt), um die (pneumatische)
Strömungsmitteldruckversorgung
so einzustellen, daß sie
zu unterschiedlichen Verschlüssen
und Behältern
paßt.
-
Das Werkzeug "erkennt" wirksam den angelegten Verschlußdichtungsdruck
und überwindet
so Veränderungen
in der Bemessungs-Toleranz von Behältern wie zum Beispiel Glasfläschchen.
-
Dies wiederum trägt dazu bei, fehlerhafte Verschlußdichtungen
auszuräumen.
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Somit können, wenn der Betriebsdruck
erst einmal eingestellt ist – ob
für Glasfläschchen
oder Flaschen -, diese gleichförmig
und konsistent gebördelt
werden.
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Als ein Sicherheitsmerkmal verhindert
der Abzugsbügel
den versehentlichen Werkzeugbetrieb.
-
In Verbindung mit einem leichten
Gewicht und einer minimalen (inneren) spanenden Bearbeitung kann
(im Gesenk) gegossenes Aluminium oder seine Legierung für das Übergangsgehäuse verwendet
werden.
-
Obwohl das Werkzeug in Zuordnung
zum Bördeln
und zur Verschlußentfernung
beschrieben wurde, sind die breiten Prinzipien – und die einhergehenden, betrieblichen
Vorteile, speziell der ergonomischen Leichtigkeit, Geschwindigkeit,
Vielfalt, Flexibilität,
Reproduzierbarkeit und Gebrauchssicherheit, auch auf andere Rollen
anwendbar.
-
Somit können Werkzeugvarianten verwendet
werden, bei denen zum Beispiel eine Kupplungs- oder Spannfutter-Betriebstätigkeit
(Lösen
des Griffs) umfaßt
ist, und zwar entweder unmittelbar an einem Werkstück oder
als mittelbare Steuertätigkeit
für eine Nebenvorrichtung
zur Einwirkung auf das Werkstück.
-
Eine solche Steuertätigkeit
kann durch eine Kolbenantriebsstange, einen Kniehebel oder einen Ausgangs-Antriebskolben
betrieben werden, auf dem sich ein Hebelarm abstützt.
-
Andere Kraftquellen, die kein Strömungsmittel
umfassen, wie elektrische oder elektromagnetische Betätigungseinrichtungen,
können
als Ersatz oder Kombination verwendet werden, wie elektropneumatische
oder elektrohydraulische Antriebe.
-
Bestandteilliste
- 10
- Kniehebel
- 10A
- Hebelende
- 10B
- Hebelende
- 11
- Strömungsmittel-Verteilungsblock
- 11A
- Drosseldüse
- 12
- längliche,
rohrförmige
Hülse
- 12A
- Entlüftung
- 12B
- Entlüfung
- 13
- Kolben
- 13A
- Dichtungsring
- 13B
- Gleitringführung
- 14
- Montagezapfen
- 14A
- Übergangsgehäuse
- 15
- Antriebs-Übertragungsstange
- 16
- Ventil
- 16A
- Verbindungsglied
- 17
- Antriebskammer
- 18
- Abzug
- 18A
- Stift
- 19
- Antriebs-Übertragungsstange
- 20
- Haube
- 20A
- Schraube
- 21
- Abzugsbügel
- 22
- Dichtungsring
- 23
- Stift
- 23A
- Schlitz
- 24
- Feder
- 25
- Ventil-Tauchkolben
- 26
- Dichtungsring
- 27
- abnehmbare
Bördeleinrichtungs-
oder Verschlußentfernungs-
Werkzeugeinheit
- 27A
- zylindrisches
Gehäuse
- 28
- Schraubgewinde
- 29
- Spannhülse
- 30
- Umfangsring
- 31
- innerer
Arm
- 32
- äußerer Arm
- 33
- Vorsprung
- 34
- Federring
- 35
- Antriebskolben
- 36
- Feder
- 37
- Schlagkopf
- 40
- oberer
Abschnitt
- 41
- Druckfläche
- 44
- Führungshülse
- 50
- Griffgehäuse
- 51
- Umfangsnut
- 52
- Umfangsnut
- 53
- Arme
- 55
- Werkzeugkopfabschnitt
- 56
- Kanal
- 58
- Öffnung
- 59
- Öffnung
- 60
- Bördel- und
Verschlußentfernungswerkzeug
- C
- Deckel
- S
- Dichtung
- V
- Glasfläschchen