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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Handwerkzeug, das einen Körper, ein Griffelement,
das schwenkbar daran angebracht ist, sowie ein Betätigungselement umfasst, das in
Bezug auf den Körper zwischen einer Ausgangsposition und einer Drehposition
verschoben werden kann, wobei die Verschiebung des Betätigungselementes aus der
Ausgangsposition in die Drehposition beim Gebrauch des Werkzeugsgegendie
Wirkung einer Kraft stattfindet, die während mindestens eines Teils der Verschiebung
zunimmt, und das Griffelement mit dem Betätigungselement in Eingriff kommt, um das
Betätigungselement, wenn es in Bezug auf den Körper geschwenkt wird, aus der
Ausgangsposition in die Drehposition zu verschieben, in der das Betätigungselement dann
von dem Griffelement gelöst wird.
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Ein Beispiel eines bekannten Handwerkzeugs dieses Typs ist in SE-C-456660 (& EP-A-
281541) offenbart. Bei diesem Werkzeug nach dem Stand der Technik handelt es sich
um eine Heftvorrichtung, mit der Heftklammern in einen Gegenstand gedrückt werden.
Das Betätigungselement des Werkzeugs ist ein Drücker (driver), der mit einer Blattfeder
in Kontakt ist und, wenn er aus einer unteren Ausgangsposition in eine obere
Drehposition verschoben wird, diese Feder spannt, die dann die Kraft erzeugt, die der
Verschiebung entgegenwirkt. Die Heftvorrichtung weist in ihrem unteren Abschnitt ein Magazin
auf, das eine horizontale Reihe lösbar miteinander verbundener Klammern enthält, die
durch einen federgespannten Zuführmechanismus nach vom auf eine Abdrückposition
im vorderen Abschnitt der Heftvorrichtung zu gedrückt werden. Wenn der Drücker seine
Drehposition erreicht, wird er freigegeben, und die Feder versetzt den Drücker in eine
Schlagbewegung, die von der Drehposition ausgehend beginnt und dazu dient, die
vordere Klammer, die sich an der Abdrückposition befindet, in einen Gegenstand zu
drücken.
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Das Griffelement der Heftvorrichtung nach dem Stand der Technik ist ein gerader Hebel.
Der Hebel ist an dem Körper der Heftvorrichtung mittels eines horizontalen
Schwenkbolzens schwenkbar gelagert und hat einen kurzen Vorderarm und einen längeren
Hinterarm, der den Griff der Heftvorrichtung bildet. Der Vorderarm des Hebels greift mit seinem
vorderen Ende in ein Loch in dem oberen Abschnitt des Drückers ein und hebt den
Drücker gegen die Wirkung der Feder aus der Ausgangsposition in die Drehposition,
wenn der Griff, d. h. der Hinterarm des Hebels, auf den Körper der Heftvorrichtung zu
nach unten gedrückt wird. Der Hebel ist so ausgeführt, dass das vordere Ende seines
Vorderarms aus dem Loch im oberen Abschnitt des Drückers bewegt wird, wenn der
Drücker die Drehposition erreicht. Dann wird der Drücker freigegeben und führt seine
Schlagbewegung aus.
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Eine Aussparung erstreckt sich quer durch den Körper der Heftvorrichtung hindurch und
wird in ihrem oberen Teil durch eine Greiffläche begrenzt. Der Griff wird von Hand nach
unten gedrückt. Der Daumen einer Hand wird auf den Griff gelegt, und die anderen
Finger dieser Hand werden in die Aussparung in dem Körper eingeführt, und daraufhin wird
der Griff durch eine Drückbewegung mit dem Daumen, der an den Griff gepresst wird,
und den anderen Fingern, die an die Greiffläche gepresst werden, nach unten gepresst.
In der Ausgangsposition erstreckt sich der Griff schräg nach oben und nach hinten,
wobei der Öffnungswinkel relativ groß ist. Das führt dazu, dass die Greiföffnung der Hand
entsprechend dem Abstand zwischen der Oberseite des Griffs und der Grifffläche
ebenfalls groß ist. Die Greiföffnung der Hand verkleinert sich während der
Drückbewegung und ist relativ klein, wenn der Griff eine im Wesentlichen horizontale Position
erreicht, in der sich der Drücker in seiner oberen Drehposition befindet.
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Die maximale Drückkraft der Hand, die im Folgenden als die Handkraft bezeichnet wird,
ist bei einer großen Greiföffnung und bei einer kleinen Greiföffnung relativ gering und
erreicht ihr Maximum in einer dazwischen liegenden Greiföffnungsposition. In der
Ausgangsposition des Griffs ist die Handkraft deshalb relativ gering, so dass sie beim
Drücken, d. h. bei einer sich verringernden Greiföffnung, zunächst in der Zwischen-
Greiföffnungsposition ein Maximum erreicht, und beim weiteren Drücken von dieser
Zwischenposition aus wieder abnimmt.
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Der oben beschriebene Zustand ist in Fig. 1 dargestellt, die ein Diagramm ist, in dem die
Handkraft als Funktion des Winkels v zum Schwenken des Griffs aus der
Ausgangsposition für drei Personen mit unterschiedlicher Kraft dargestellt ist. Fig. 1 stellt darüber
hinaus die Niederdrückkraft, die zum Niederdrücken des Griffs erforderlich ist und die
proportional zu der durch die Blattfeder erzeugten Gegenkraft ist, als Funktion des Winkels
v
im Winkelbereich zwischen v = 0 (Ausgangsposition des Griffs) und v = v&sub1; dar.
Der Winkel v&sub1; entspricht der horizontalen Position des Griffs, in der der Drücker sich in
seiner oberen Drehposition befindet. Fig. 1 stellt somit sowohl die zur Verfügung
stehende Handkraft als auch die erforderliche Niederdrückkraft dar. Die Federkraft und
damit die erforderliche Niederdrückkraft nehmen in Bezug auf den Schwenkwinkel linear
zu, während die Handkraft, wie oben beschrieben, zunächst zunimmt und später
abnimmt. Aus dem dargestellten Beispiel wird ersichtlich, dass die schwächste Person
nicht ausreichend Handkraft hat, um den Griff niederzudrücken, während die stärkste
Person dies relativ problemlos bewältigt.
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Fig. 2 zeigt das Verhältnis (in Prozent) der erforderlichen Niederdrückkraft zu der
Handkraft der Person mit mittlerer Stärke als Funktion des Schwenkwinkels v für das in Fig. 1
dargestellte Beispiel. Wie ersichtlich ist, muss die Person mit mittlerer Kraft zunächst nur
einen geringen Teil der zur Verfügung stehenden Handkraft einsetzen, wenn der Griff
niedergedrückt wird. Dann muss sie allmählich einen zunehmend größer werdenden
Betrag der zur Verfügung stehenden Handkraft nutzen, und schließlich am Ende nahezu
100% derselben einsetzen. Dies ist natürlich anstrengend und bringt darüber hinaus
auch einen Nachteil dahingehend mit sich, dass die Genauigkeit, d. h. die Fähigkeit, der
Heftvorrichtung in der genau richtigen Position zu halten, im eigentlichen
Abdrückmoment erheblich abnimmt. Daher ist ein gleichmäßigerer Einsatz der zur Verfügung
stehenden Handkraft wünschenswert.
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Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine
Heftvorrichtung zu schaffen, bei der der Verlauf der Kurve der Kraft, die zum Niederdrücken des
Griffs der Heftvorrichtung erforderlich ist, mehr dem Verlauf der Kurve der zur Verfügung
stehenden Handkraft entspricht, und zwar so, dass die zur Verfügung stehende
Handkraft über den Schwenkbereich des Griffs gleichmäßiger genutzt werden kann.
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Eine allgemeinere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Werkzeug des
oben einleitungshalber erwähnten Typs zu schaffen, bei dem die zum Schwenken des
Griffelementes erforderliche Kraft einfacher auf die oben beschriebene Weise an die zur
Verfügung stehende Handkraft angepasst werden kann.
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Diese allgemeine Aufgabe wird mit einem Handwerkzeug gelöst, das von dem
einleitungshalber erwähnten Typ und dadurch gekennzeichnet ist, dass das Griffelement ein
Kniehebelelement umfasst, das einen Schwenkbolzen aufweist, der an einer Auflage
anliegt, die in dem Körper angeordnet ist, und das an der Auflage entlang senkrecht zu
dem Schwenkbolzen verschoben werden kann, wobei das Kniehebelelement einen
ersten Arm aufweist, der um den Schwenkbolzen herum auf den Körper zu und von ihm
weg geschwenkt werden kann, sowie einen zweiten Arm, der in Bezug auf den ersten
Arm angewinkelt ist und sich von dem Schwenkbolzen in der Richtung des
Betätigungselementes erstreckt und mit dem Betätigungselement in Eingriff kommt, wenn der erste
Arm in der Richtung des Körpers geschwenkt wird, und das Betätigungselement aus der
Ausgangsposition gegen die Wirkung der Kraft in die Drehposition bewegt, wobei das
Griffelement so angeordnet ist, dass das Kniehebelelement, wenn der erste Arm in der
Richtung des Körpers geschwenkt wird, einerseits um den Schwenkbolzen herum
geschwenkt wird und andererseits in der Richtung des Betätigungselementes bewegt wird,
wobei der Schwenkbolzen an der Auflage anliegt, so dass der Hebelarm des ersten und
des zweiten Arms senkrecht zur Richtung der Verschiebung des Betätigungselementes
länger bzw. kürzer wird.
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Die Erfindung wird nun anhand einer Ausführung und unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
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Fig. 1 ein Diagramm der Kraft ist, das die zur Verfügung stehende Handkraft und die
erforderliche Niederdrückkraft als Funktion des Schwenkwinkels eines
schwenkbaren Werkzeuggriffs darstellt;
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Fig. 2 ein Diagramm ist, das das Verhältnis der erforderlichen Niederdrückkraft zu der
zur Verfügung stehenden Handkraft als Funktion des Schwenkwinkels darstellt;
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Fig. 3 eine als Teilschnitt ausgeführte Seitenansicht ist, die ein Handwerkzeug gemäß
der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei der Griff des Werkzeugs sich in einer
Ausgangsposition befindet;
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Fig. 4 und 5 Fig. 3 entsprechen, jedoch den Griff des Werkzeugs in einer Zwischenposition
und einer niedergedrückten Position zeigen; und
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Fig. 6 eine als Teilschnitt ausgeführte Perspektivansicht ist, die den Griff des
Werkzeugs in der Ausgangsposition zeigt.
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Das in Fig. 3-6 dargestellte Werkzeug ist eine Heftvorrichtung zum Eindrücken von
Klammern 1 in einen Gegenstand (nicht dargestellt). Diese Heftvorrichtung ist im
Allgemeinen vom gleichen Typ wie die Heftvorrichtung nach dem Stand der Technik, die
einleitungshalber beschrieben wurde. Die erfindungsgemäße Heftvorrichtung umfasst
daher einen Körper 2, ein Griffelement 3, das schwenkbar daran angebracht ist, sowie
einen Drücker 4, der im vorderen Abschnitt des Körpers 2 angeordnet ist und die
Klammern 1 nacheinander in einen Gegenstand drückt. Der Drücker 4 kann in Bezug auf den
Körper 2 zwischen einer unteren Ausgangsposition (Fig. 3 und 6) und einer oberen
Drehposition (Fig. 5) vertikal verschoben werden. Eine Blattfeder 5, die sich in der
Längsrichtung der Heftvorrichtung erstreckt, ist mit ihrem hinteren Ende fest an dem
Körper 2 angebracht, und greift an ihrem vorderen Ende in ein unteres Loch 6 in dem
Drücker 4 ein. Der untere Abschnitt der Heftvorrichtung nimmt ein Magazin 7 auf, das
eine horizontale Reihe lösbar miteinander verbundener Klammern 1 enthält, die durch
einen federgespannten Zuführmechanismus (nicht dargestellt) nach vorn auf eine
Abdrückposition im vorderen Abschnitt der Heftvorrichtung zu gedrückt werden.
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Der Drücker 4 wird aus seiner unteren Ausgangsposition mit dem Griffelement 3 in seine
obere Drehposition angehoben, wobei die Feder 5 gespannt wird, während sie um die
bogenförmige Unterseite eines Stützelementes 8, das fest in dem Körper 2 angeordnet
ist, nach oben gebogen wird. Wenn der Drücker 4 seine obere Drehposition erreicht,
wird er freigegeben, so dass die Feder 5 den Drücker 4 in eine Schlagbewegung
versetzt, die von der Drehposition ausgeht und dazu dient, die vordere Klammer 1, die sich
in der Abdrückposition befindet, in einen Gegenstand zu drücken.
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Es ist anzumerken, dass sich die Begriffe "vorderer", "hinterer", "oberer", "unterer",
"horizontaler" und "vertikaler", wie sie oben und im Folgenden aufgeführt sind, bezüglich der
Position benutzt werden, in der das Handwerkzeug in den Zeichnungen dargestellt ist.
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Es liegt auf der Hand, dass die dargestellte horizontale Position nur eine von vielen
möglichen Einsatzpositionen des Werkzeugs ist.
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Das Griffelement 3 besteht aus einem Griff 9 und einem Kniehebelelement 10. Der Griff
9 ist als gerader Arm ausgeführt, dessen Querschnitt die Form eines umgekehrten U
hat. Der Griff 9 ist an seinem hinteren Ende schwenkbar mit dem Körper 2 im hinteren
Abschnitt desselben über einen Schwenkbolzen 11 verbunden, der eine horizontale
Schwenkachse bildet. Das Kniehebelelement 10 weist einen ersten Arm 10' und winklig
daran angeordnet, einen zweiten Arm 10" auf. Der Winkel α zwischen den zwei Armen
10' und 10", der geeigneterweise 90º-130º beträgt, beträgt bei der dargestellten
Ausführung ungefähr 120º. In der Ausgangsposition des Griffelementes 3 (Fig. 3 und 6)
erstreckt sich der Arm 10' schräg nach oben und nach hinten, und der zweite Arm 10"
erstreckt sich schräg nach oben und nach vorn. Jeder der beiden Arme 10" und 10' ist,
wie der Griff 9, im Querschnitt umgekehrt U-förmig, wobei dieses U so breit ist, dass der
erste Arm 10' in dem Griff 9 aufgenommen werden kann.
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Der erste Arm 10' des Kniehebelelementes 10 ist an seinem hinteren Ende drehbar mit
dem Griff 9 im Abstand hinter dem freien vorderen Ende desselben mittels eines
Drehbolzens 12 verbunden, der sich parallel zu dem Schwenkbolzen 11 erstreckt. Eine Feder
13 ist mit dem ersten Arm 10' und dem Griff 9 in Kontakt und drückt sie in die in Fig. 3
und 6 dargestellte Ausgangsposition.
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Ein Trage-und-Schwenk-Bolzen 14, der sich parallel zu den Bolzen 11 und 12 erstreckt,
erstreckt sich durch das Kniehebelelementes 10 in dem Winkelabschnitt desselben. Der
Bolzen 14 liegt an einer horizontalen Auflagefläche 15 an, die an der Oberseite des
stationären Stützelementes 8 ausgebildet ist. Beim Schwenken um den Bolzen 14 kann
das Kniehebelelement 10 an der Auflagefläche 15 zwischen einer hinteren Position (die
in Fig. 3 und 6 dargestellte Ausgangsposition) und einer vorderen Position bzw.
Abdrückposition (Fig. 5) hin und her bewegt werden.
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Der zweite Arm 10" des Kniehebelelementes 10 greift an seinem vorderen Ende bzw.
der Nase in ein oberes Loch 16 im Drücker 4 ein und hebt den Drücker aus seiner
Ausgangsposition in seine obere Drehposition, wenn der Griff 9 aus der in Fig. 3 und 6
dargestellten Ausgangsposition in die in Fig. 5 dargestellte horizontale Position geschwenkt
wird. Wenn der Drücker 4 seine obere Drehposition erreicht, erreicht das
Kniehebelelement 10 seine vordere Position bzw. Abdrückposition, wobei das vordere Ende des
zweiten Arms 10" aus dem oberen Loch 16 in dem Drücker 4 herausgeschwenkt wird,
der damit freigegeben und durch die gespannte Blattfeder 5 abgedrückt wird.
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Eine Aussparung 17 erstreckt sich quer durch den Körper 2 und wird in ihrem oberen
Teil durch eine nach unten gerichtete Greiffläche 18 gebildet. Der Griff 9 sollte auf die
herkömmliche Weise von Hand nach unten gedrückt werden. Auf die gleiche Weise wie
bei er obenbeschriebenen bekannten Heftvorrichtung wird der Daumen einer Hand auf
den Griff 9 gelegt, und die anderen Finger der gleichen Hand werden in die Aussparung
10 eingeführt, woraufhin der Griff 9 nach unten gedrückt wird, indem eine
Drückbewegung mit dem an den Griff gepressten Daumen und den anderen an die Greiffläche 18
gepressten Fingern ausgeführt wird.
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Bei dieser Drückbewegung wird der Griff 9 entgegen dem Uhrzeigersinn um den
Schwenkbolzen 11 geschwenkt, der in Bezug auf den Körper 2 stationär ist, und das
Kniehebelelement 10 wird im Uhrzeigersinn um den Schenkbolzen 14 geschwenkt,
wobei dieser und damit das Kniehebelelement 10 an der Auflagefläche 15 nach vorn
bewegt werden. Wenn der Griff 9 nach unten gedrückt wird, wird der Drücker 4 aus seiner
Ausgangsposition in seine obere Drehposition angehoben, wobei dies gegen die Kraft
der Blattfeder 5 stattfindet, die zunimmt, wenn der Drücker 4 angehoben wird, so dass
die Blattfeder gebogen wird.
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Die Kraft, mit der der Griff 9 nach unten gedrückt werden muss, d. h. die erforderliche
Niederdrückkraft, besteht aus der durch die Blattfeder 5 erzeugten Kraft, die über das
Kniehebelelement 10 übertragen wird, plus der Gegenkraft, die durch die Feder 13
erzeugt wird, die jedoch im Vergleich zu der übertragenen Kraft der Blattfeder
vernachlässigt werden kann. Der Kraftarm des ersten Arms 10' senkrecht zur Richtung der
Verschiebung des Drückers 4, d. h. sein horizontaler Kraftarm, ist in Fig. 4 mit L1
gekennzeichnet. Der entsprechende Kraftarm des zweiten Arms 10" ist in Fig. 4 mit L2
gekennzeichnet. Für die Niederdrückkraft F1 (Fig. 4), die erforderlich ist, um den Griff 9
niederzudrücken, gilt, wenn die Wirkung der Feder 13 vernachlässigt wird, F1 = F2·L2/L1,
wobei F2 die durch die Blattfeder 5 erzeugte Federkraft ist. Da bei der dargestellten
Ausführung in allen Schwenkpositionen des Kniehebelelementes 10 zwischen der in Fig.
3 und 6 dargestellten Ausgangsposition und der in Fig. 5 dargestellten Position L1
größer ist als L2, verändert das Kniehebelelement 10 die Blattfederkraft F2 nach unten, d. h.
F1 < F2. Wenn der Griff 9 nach unten gedrückt und so das Kniehebelelement 10 im
Uhrzeigersinn geschwenkt und nach vorn geschoben wird, wird der Kraftarm L1 länger,
während der Kraftarm L2 kürzer wird, d. h. das Verringerungsverhältnis nimmt zu.
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Indem eine geeignete Länge und Winkelstellung a der Arme 10' und 10" ausgewählt
wird, wird die zum Niederdrücken des Griffs 9 erforderliche Niederdrückkraft auf die
gewünschte Weise an die Kraftkurve der Hand angepasst. Ein Beispiel einer derartigen
Anpassung ist in Fig. 1 dargestellt, bei dem die für eine Heftvorrichtung gemäß der
Erfindung erforderliche Niederdrückkraft, wie dargestellt, der Kraftkurve der Hand stärker
folgt als die erforderliche Niederdrückkraft bei der oben beschriebenen Heftvorrichtung
nach dem Stand der Technik. Diese Anpassung führt, wie in Fig. 2 dargestellt, zu einer
gleichmäßigeren Nutzung der zur Verfügung stehenden Handkraft über den
Schwenkbereich des Griffs 9. Es ist anzumerken, dass der Grad der Ausnutzung nicht in jeder
Winkelposition des Griffs 9 nahe 100% liegt, und dass der Grad der Nutzung im Moment
des Abdrückens (v = v&sub1;), in dem hohe Genauigkeit wünschenswert ist, weniger als 50%
beträgt.
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Es liegt auf der Hand, dass die erforderliche Niederdrückkraft mit Parametern außer der
Länge und dem Winkel α der Arme 10' und 10" weitergehend verändert werden kann.
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Der Nasenwinkel β (siehe Fig. 4), d. h. der Winkel an dem vorderen Ende des zweiten
Arms, das in das obere Loch 16 des Drückers 4 eingreift, beeinflusst ebenfalls den
Verlauf der Kurve der erforderlichen Niederdrückkraft. Wenn das Kniehebelelement 10
geschwenkt und verschoben wird, gleitet die nach oben gerichtete Fläche der Nase an der
oberen Begrenzungswand des oberen Lochs 16, das in dem Drücker 4 ausgebildet ist,
so dass es über das Anheben hinaus, das direkt durch das Schwenken des
Kniehebelelementes 10 verursacht wird, zu einem zusätzlichen Anheben des Drückers 4 kommt,
das von dem Nasenwinkel β abhängt, wenn die nach oben gerichtete Fläche der Nase
schräg nach oben und nach hinten geneigt ist (siehe Fig. 3 und 4). Dieses zusätzliche
Anheben bewirkt seinerseits eine zusätzliche Spannung der Blattfeder 5.
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Der Verlauf der Kurve der erforderlichen Niederdrückkraft kann des Weiteren
beispielsweise ebenfalls durch eine geeignete Konstruktion der Auflagefläche 15 beeinflusst
werden, die bei der dargestellten Ausführung horizontal ist, die jedoch auch geneigt
oder gekrümmt sein kann.
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Gemäß einer alternativen Ausführung besteht eine Aufnahme, die der Auflagefläche 15
entspricht, und für den Schwenkbolzen 14 bestimmt ist, aus Führungsnuten, die in dem
Körper 2 auf beiden Seiten des Kniehebelelementes 10 angeordnet sind, um ein Ende
des Schwenkbolzens 14 aufzunehmen.
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Wenn der Griff 9 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Schwenkbolzen 11 geschwenkt
wird, wird das Kniehebelelement 10 durch seinen ersten Arm 10', der drehbar mittels
des Drehbolzens 12 mit dem Griff verbunden ist, nach vorn bewegt. Der erste Arm 10'
kann auf andere Weise mit dem Griff 9 verbunden sein. Bei einer abgewandelten
Ausführung liegt der Griff 9 "lose" an dem ersten Arm 10' an, der dann mittels einer Feder
an die Unterseite des Griffs gedrückt wird. Bei dieser abgewandelten Ausführung wird
die Vorwärtsverschiebung des Kniehebelelementes 10 ausgeführt, wenn der Hebel 9
durch den zweiten Arm 10", der mit seitlich vorstehenden Zapfen versehen ist, die in
Führungsnuten eingreifen, die in dem Körper 2 angeordnet sind, nach unten auf den
Körper 2 zugedrückt wird. Bei dieser abgewandelten Ausführung kann der Griff 9 durch
einen Griff ersetzt werden, der wie der Griff 9 drehbar mit dem ersten Arm 10'
verbunden ist, der jedoch im Unterschied zu Griff 9 nicht mit dem Körper 2 verbunden ist,
sondern lediglich über den ersten Arm 10' von dem Kniehebelelement 10 getragen wird.
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Die Erfindung kann natürlich bei anderen Typen von Handwerkzeugen eingesetzt
werden, bei denen ein Betätigungselement, das dem Drücker der Heftvorrichtung entspricht,
gegen die Wirkung einer Feder gespannt wird. Des Weiteren kann die Erfindung bei
bestimmten Typen von Handwerkzeugen eingesetzt werden, bei denen die Verschiebung
des Betätigungselementes gegen die Wirkung einer Kraft ausgeführt wird, die nicht
durch eine Feder sondern auf andere Weise erzeugt wird. Zu erwähnen sind
beispielsweise Blindnietwerkzeuge.