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Title:
STRIKING TOOL FOR PROCESSING WORKPIECES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/057746
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a striking tool (SL) for processing workpieces (WS), comprising a striking mechanism (SW) arranged in a housing (GE), which is suitable for transmitting an oscillating movement onto a processing tip (BS) arranged in an axial direction (AR), wherein the striking mechanism (SW) can be moved in the axial direction (AR) against the housing (GE) between a lower stopping point (AU) and an upper stopping point (AO), wherein a means (MI) for generating a constant or variable contact pressure (AK) of the processing tip (BS) is arranged between the housing (GE) and the striking mechanism (SW), such that the contact pressure (AK) is additionally applied to the processing tip (BS) after the striking mechanism (SW) has been moved along a pre-load path starting from the lower stopping point (AU).

Inventors:
SCHMUCKER ERWIN
Application Number:
EP2018/075302
Publication Date:
March 28, 2019
Filing Date:
September 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
PITEC DEUTSCHLAND GMBH (Essenberger Strasse 85-93, Duisburg, 47059, DE)
International Classes:
B25D17/24
Domestic Patent References:
WO2003024672A12003-03-27
WO2009003790A12009-01-08
Foreign References:
FR2581337A11986-11-07
GB1462659A1977-01-26
US5353532A1994-10-11
US20040123732A12004-07-01
DE3402010A11985-07-25
Attorney, Agent or Firm:
BAUR & WEBER PATENTANWÄLTE PARTG MBB (Rosengasse 13, Ulm, 89073, DE)
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Claims:
Ansprüche:

Schlagwerkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken, das ein in einem Gehäuse (GE) angeordnetes Schlagwerk (SW) aufweist, das geeignet ist, eine pendelnde Bewegung auf eine in einer axialen Richtung (AR) angeordnete Bearbeitungsspitze (BS) zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlagwerk (SW) gegen das Gehäuse (GE) zwischen einem unteren Anschlagspunkt (AU) und einem oberen Anschlagspunkt (AO) in der axialen Richtung (AR) verlagerbar ist, wobei zwischen dem Gehäuse (GE) und dem Schlagwerk (SW) ein Mittel (MI) zur Erzeugung einer konstanten oder veränderlichen Anpresskraft (AK) der Bearbeitungsspitze (BS) angeordnet ist, so dass die Bearbeitungsspitze (BS) nach einem Vorspannweg des Schlagwerks (SW) vom unteren Anschlagspunkt (AU) aus zusätzlich mit der Anpresskraft (AK) beaufschlagt ist.

Schlagwerkzeug nach Anspruch 1 , bei dem auf der der Bearbeitungsspitze (BS) gegenüberliegenden Seite ein Haltemittel (HM), vorzugsweise in Form eines Griffes, zur Erzeugung einer Haltekraft (HK) angeordnet ist, das mit dem Gehäuse (GE) verbunden ist.

Schlagwerkzeug nach Anspruch 2, bei dem das Mittel (MI) zur Erzeugung der Anpresskraft (AK) auf der bezüglich des Haltemittels (HM) gegenüberliegenden Seite des Gehäuses (GE) angeordnet ist.

Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Schlagwerk (SW) als pneumatischer Muskel oder Membran ausgeführt ist, einen magnetischen oder piezoelektrischen Antrieb aufweist oder in Form eines Luftkolbens ausgebildet ist.

5. Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Mittel (MI) zur Erzeugung der Anpresskraft mit einem mechanischen, einem piezoelektrischen, einem magnetischen oder einem hydraulischen Federelement versehen ist.

6. Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Mittel (MI) zur Erzeugung der Anpresskraft pneumatisch in Form einer Luftfeder ausgebildet ist.

7. Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Mittel (MI) zur Erzeugung der Anpresskraft über eine Regelschaltung (RE) regelbar ist.

8. Schlagwerkzeug nach Anspruch 7, bei dem ein Neigungssensor (NS) vorgesehen ist, der eine räumliche Ausrichtung des Schlagwerkzeugs (SL) an die Regelschaltung (RE) überträgt, so dass eine konstante Kraftbeaufschlagung der Bearbeitungsspitze (BS) unabhängig von der räumlichen Ausrichtung des Schlagwerkzeugs (SL) erzeugbar ist.

9. Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem ein oder mehrere, optische oder akustische Anzeigen (AZ) des Vorspannwegs innerhalb des unteren Anschlagspunkts (AU) und des oberen Anschlagspunkts (AO) vorgesehen sind.

10. Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das eine automatische Startschaltung aufweist, die bei Erreichen eines minimal vorgegebenen Vorspannwegs das Schlagwerk (SW) aktiviert.

1 1 . Schlagwerkzeug nach Anspruch 10, bei dem ein Handschalter vorgesehen ist, der die automatische Startschaltung bezüglich des Ausschaltens des Schlagwerks (SW) überschreibt.

12. Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , bei dem das

Schlagwerk (SW) mit wenigstens einer Zuführungsleitung (ZL) versehen ist, die über eine geeignete Ansteuerung die pendelnde Bewegung erzeugt.

13. Schlagwerkzeug nach Anspruch 12, bei dem die Zuführungsleitung (ZL) relativ zum Gehäuse (GE) zusammen mit dem Schlagwerk (SW) verschiebbar ist.

14. Schlagwerkzeug nach Anspruch 12, bei dem die Zuführungsleitung (ZL) relativ zum Gehäuse (GE) fest ist.

15. Schlagwerkzeug nach Anspruch 14, bei dem die Zuführungsleitung (ZL) mit einer Öffnung (OE) am Gehäuse (GE) verbunden ist, die in eine in der axialen Richtung angeordnete Aufnahme (AU) am Schlagwerkzeug (SW) mündet, die so bemessen ist, dass zwischen dem unteren Anschlagspunkt (AU) und dem oberen Anschlagspunkt (AO) eine unterbrechungsfreie Verbindung mit der Zuführungsleitung (ZL) erreichbar ist.

Description:
Schlag Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken

Die Erfindung betrifft ein Schlagwerkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken. Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, dass höher frequentes Hämmern eine Steigerung der Lebensdauer von mechanischen Bauteilen und Anlagen hervorrufen kann. So ist bei dynamisch belasteten Konstruktionen eine verbesserte Schwingfestigkeit bzw. Ermüdungslebensdauer festgestellt worden. Durch das Überlagern von Zugeigenspannungen mit Druckeigenspan- nungen an der Materialoberfläche wird die Ursache von Spannungsrisskorrosion reduziert bzw. vermieden. Ebenso erfolgt eine Reduzierung der Schrumpfspannungen und folglich des Verzugs durch das hämmernde Schlagen jeder Lage von Schweißnähten. Ein derartiges Gerät ist beispielsweise in der WO 2009/003790 A1 gezeigt. In dieser Schrift wird eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zur schlagenden Bearbeitung gezeigt, die mit einer Antriebseinrichtung in einem Gehäuse-Grundkörper und einer von dieser betätigbaren Werkzeuganordnung ausgestattet ist. Die Antriebseinrichtung enthält als Aktuator einen mit Druckluft beaufschlagbaren langgestreckten Hohlkörper, welcher einen zwischen zwei in einer Längsrichtung beabstandeten Endkörpers seitlich durch eine flexible Membran abgeschlossenen Hohlraum aufweist und bei Zufuhr von Druckluft in den Hohlraum unter seitlicher Aufweitung der Membran den Abstand der Endkörper verkürzt und dabei eine Antriebskraft bewirkt. Über eine steuerbare Ventilanordnung der Vorrichtung ist die Zufuhr von Druckluft in den Hohlraum zeitlich steuerbar, wobei Druck- und Taktfrequenz bei der Zufuhr von Druckluft unabhängig wählbar sind. Aus der US 2004/0123732 A1 ist ein pneumatischer Aktuator bekannt. Der Ak- tuator weist ein Außengehäuse und einen innerhalb des äußeren Gehäuses montierten typischerweise pneumatischen Fluidmuskel auf, wobei ein ringförmiger Raum zwischen dem Fluidmuskel und dem äußeren Gehäuse definiert wird. Fluidanschlüsse, d. h. in der Regel Luftöffnungen sind vorhanden, um den Fluidmuskel und den ringförmigen Raum auf einen Druck über dem Umgebungsdruck zu setzen, wodurch der Fluidmuskel eine Betätigungsbewegung erzeugen kann, indem Druck aus dem ringförmigen Raum freigegeben wird. Die DE 3402010 A1 beschreibt ein Arbeitsgerät, das die Arbeit des Entfernens von Rost von Eisenplatten und anderen Eisenstrukturen wesentlich erleichtern sollte. Rost wird mit Hilfe von einigen kleinen Hämmern entfernt, die parallel geführt sind, und die gegen die Oberfläche klopfen, von welcher Rost entfernt werden soll. Die kleinen Hämmer werden mittels eines Elektromotors angetrie- ben der entweder in das Arbeitsgerät integriert ist oder sich in einem andern Arbeitsgerät befindet, beispielsweise einer elektrischen Handbohrmaschine, an welches das Gerät die kleinen Hämmer enthaltend befestigt ist. Das Arbeitsgerät enthält zweckmäßigerweise eine motorisch angetriebene Steuerrolle, die periodisch die kleinen Hämmer abwechselnd verschiebt, was entgegen der Kraft einer Feder erfolgt, so dass die kleinen Hämmer durch die Kraft gegen die Oberfläche gedrückt werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik hat sich der Erfinder nun die Aufgabe gestellt, ein Schlagwerkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken weiter zu verbessern, so dass insbesondere auch eine Benutzung, beispielsweise mit einem Industrieroboter möglich wäre.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Un- teransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich. Gemäß der Erfindung wird ein Schlagwerkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken angegeben, das ein in einem Gehäuse angeordnetes Schlagwerk aufweist, das geeignet ist, eine pendelnde Bewegung auf eine in einer axialen Richtung angeordnete Bearbeitungsspitze zu übertragen, wobei das Schlagwerk gegen das Gehäuse zwischen einem unteren Anschlagspunkt und einem oberen Anschlagspunkt in der axialen Richtung verlagerbar ist, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Schlagwerk ein Mittel zur Erzeugung einer konstanten oder veränderlichen Anpresskraft der Bearbeitungsspitze angeordnet ist, so dass die Bearbeitungsspitze nach einem Vorspannweg des Schlagwerks vom unteren Anschlagspunkt aus zusätzlich mit der Anpresskraft beaufschlagt ist.

Während bei den bisher bekannten Vorrichtungen die Anpresskraft von einem Benutzer bereitgestellt werden musste, wird nun erfindungsgemäß ein Aufbau gewählt, bei dem zwischen dem Gehäuse und dem Schlagwerk ein Mittel zur Erzeugung der Anpresskraft angeordnet wird. Folglich kann der Benutzer, der üblicherweise über das Gehäuse mit dem Schlagwerkzeug in Verbindung steht, zwar eine Haltefunktion ausüben, die Anpresskraft lässt sich jedoch durch das Mittel zur Erzeugung der Anpresskraft unabhängig von der Haltefunktion auf die Bearbeitungsspitze übertragen. So könnte nun beispielsweise ein Industrieroboter, der einen Arm aufweist, der das erfindungsgemäße Schlagwerkzeug aufnehmen kann, das erfindungsgemäße Schlagwerkzeug an die zu bearbeitende Oberfläche führen, während das Mittel zur Erzeugung der Anpresskraft die Bearbeitungsspitze für den jeweiligen Einsatzfall mit einer entsprechenden Anpresskraft beaufschlagt. Neben der Verwendung mit Industrierobotern ist eine derartige Vorgehensweise auch bei menschlichen Benutzern von Vorteil, da die Beaufschlagung mit einer Anpresskraft durch das Schlagwerkzeug selbst bestimmt wird, so dass auch eine Verwendung mit unerfahrenen Benutzern möglich ist. Die Anpresskraft wird dabei durch ein Verschieben des Schlagwerks vom unteren Anschlagspunkt her um einen Vorspannweg erzeugt. Der Bereich, in dem das Schlagwerkzeug benutzt werden kann, reicht dabei bis zu einem Bereich kurz vor dem oberen Anschlagspunkt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist auf der der Bearbeitungsspitze gegenüberliegenden Seite ein Haltemittel, vorzugsweise in Form eines Griffes oder einer Befestigungsaufnahme, zur Erzeugung einer Haltekraft angeordnet, das mit dem Gehäuse verbunden ist.

Die Haltekraft, welche beispielsweise durch einen Benutzer an einem Griff oder durch einen Roboter an einer Befestigungsaufnahme wirkt, dient dabei zur räumlichen Festlegung des Schlagwerkzeugs. Die Haltekraft weist jedoch keinen oder nur einen gemäß Ausgestaltung des Mittels zur Erzeugung der Anpresskraft vorherbestimmbaren Einfluss auf die Anpresskraft auf, da die Anpresskraft beispielsweise von einer wegabhängigen oder wegunabhängigen Federkraft bestimmt sein kann. Demnach entkoppelt das Mittel zur Erzeugung der Anpresskraft diese von der Haltekraft. Mittels des Haltemittels wird durch den Benutzer oder den Roboter die Haltekraft benötigt, die das Verschieben des Schlagwerks vom unteren Anschlagspunkt her um den Vorspannweg bewirkt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Mittel zur Erzeugung der Anpresskraft auf der bezüglich des Haltemittels gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordnet ist. Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau des Schlagwerkzeugs, wobei hier das Haltemittel auf einfache Weise auf das Mittel zur Erzeugung der Anpresskraft einwirkt, um die Verschiebung des Schlagwerks um den Vorspannweg zu erzeugen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Schlagwerk als pneumatischer Muskel oder Membran ausgeführt, weist einen magnetischen oder piezoelektrischen Antrieb auf oder ist in Form eines Luftkolbens ausgebildet.

Demnach können unterschiedliche Schlagwerke zum Einsatz kommen, die je nach Anwendungsfall entsprechend ausgewählt werden können. So würde beispielsweise die Verwendung eines pneumatischen Muskels eine schmale aber relativ langgezogene Form des Gehäuses erfordern, während die Verwendung einer pneumatischen Membran eine Form des Gehäuses mit größerem Durchmesser aber geringerer Höhe aufweisen könnte. Je nach zu bearbeitendem Werkstück oder Anwendungsfall können daher geeignet dimensionierte

Schlagwerkzeuge bereitgestellt werden, die mit der erfindungsgemäßen en Ausgestaltung der Anpresskraft ausgeführt sind. Die Auswahl kann auch davon abhängig gemacht werden, welche Energieform am Einsatzort zur Verfügung steht beziehungsweise aus Sicherheitsgründen am Einsatzort erlaubt ist.

Das Mittel zur Erzeugung der Anpresskraft kann mit einem mechanischen, piezoelektrischen, einem magnetischen oder einem hydraulischen Federelement versehen oder pneumatisch in Form einer Luftfeder ausgebildet sein.

Bevorzugt wird bei einer pneumatischen Ausführung des Schlagwerks auch das Mittel zur Erzeugung der Anpresskraft pneumatisch in Form einer Luftfeder ausgebildet sein. Dabei kann bei allen genannten Antriebsarten eine Verstell- barkeit entweder manuell oder automatisch erfolgen. Bei einem mechanischen Federelement kann die Vorspannung auf einfache Weise durch einen verstellbaren Drehteller verändert werden. Die Auswahl bezüglich des Federelements kann dabei, wie bereits oben in Zusammenhang mit dem Antrieb des Schlag- werks beschrieben, davon abhängig sein, welche Energieform am Einsatzort zur Verfügung steht beziehungsweise aus Sicherheitsgründen am Einsatzort erlaubt ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Mittel zur Erzeu- gung der Anpresskraft über eine Regelschaltung regelbar. Dabei kann ein Neigungssensor vorgesehen sein, der eine räumliche Ausrichtung des Schlagwerkzeugs an die Regelschaltung übertragen kann, so dass eine konstante Kraftbeaufschlagung der Bearbeitungsspitze unabhängig von der räumlichen Ausrichtung des Schlagwerkzeugs erzeugbar ist.

Die Regelbarkeit des Mittels zur Erzeugung der Anpresskraft ist bezüglich mehrerer Aspekte vorteilhaft. So kann die Regelschaltung so ausgeführt sein, dass das Federelement eine konstante oder möglichst konstante Anpresskraft erzeugt. Insbesondere bei der automatisierten Bearbeitung mittels eines Robo- ters oder Roboterarms kann die Regelschaltung auch mit den aktuellen Koordinaten der Bearbeitungsstrecke versorgt werden, so dass hieraus

beispielsweise eine wegabhängige Anpresskraft erzeugt werden kann.

Desweiteren kann aus den aktuellen Koordinaten der Bearbeitungsstrecke oder mittels des Neigungssensors auch eine räumliche Ausrichtung des Schlagwerkzeugs bestimmt werden, so dass die je nach räumlicher

Ausrichtung unterschiedlich stark wirkende Gewichtskraft des

Schlagwerkzeugs oder die Reibungskraft des Schlagwerkskompensiert werden kann. Dies erleichtert die manuelle Bearbeitung von Werkstücken bei wechselnden Einsatzorten auch über Kopf. Bei der automatisierten

Bearbeitung mittels eines Roboters oder Roboterarms ist aufgrund dieser grund dieser Vorgehensweise eine reproduzierbare Bearbeitung möglich. Die Regelschaltung ist daher in der Lage, einen Wegausgelich bezüglich variierender Abstände zwischen Werkstück und Bearbeitungsspitze und/oder einen Kraftausgleich bezüglich andernfalls variierender Anpresskräfte zu schaffen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind ein oder mehrere, optische, elektrische oder akustische Anzeigen des Vorspannwegs innerhalb des unteren Anschlagspunkts und des oberen Anschlagspunkts vorgesehen. Die Verschiebung des Schlagwerks im Gehäuse erfolgt zwischen dem unteren und dem oberen Anschlagspunkt, wobei eine Bearbeitung nach Erreichen eines minimalen Vorspannwegs bis kurz vor Erreichen des oberen Anschlagspunkts möglich ist. Das Einhalten des optimalen Arbeitsbereichs innerhalb dieser Wegstrecke kann durch ein oder mehrere, optische, elektrische oder akustische Anzeigen vermittelt werden. So kann einem Benutzer durch eine Leucht- diode mit einer ersten Farbe die korrekte Vorspannung angezeigt werden. Beispielsweise bei zu hoher Haltekraft wird der Vorspannweg zunehmend in Richtung des oberen Anschlagspunkts verschoben, was ab Erreichen einer gewissen Grenze durch eine Leuchtdiode mit einer zweiten Farbe angezeigt werden könnte. Dies kann alternativ oder zusätzlich auch akustisch erfolgen. Ebenso kann anstelle oder zusätzlich ein elektrisches Signal erzeugt werden, das von einer Steuerschaltung beispielsweise eines Roboters oder Roboterarms weiterverarbeitet werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Schlagwerk- zeug eine automatische Startschaltung auf, die bei Erreichen eines minimal vorgegebenen Vorspannwegs das Schlagwerk aktiviert. Dabei kann ein Handschalter vorgesehen sein, der die automatische Startschaltung bezüglich des Ausschaltens des Schlagwerks überschreiben kann. Diese Vorgehensweise ermöglicht das automatische Starten des Schlagwerks bei Erreichen des minimal vorgegebenen Vorspannwegs, was insbesondere die Bearbeitung von Werkstücken durch einen Benutzer deutlich vereinfacht, da nun keine aktive Handlung über das Erzeugen der Haltekraft hinaus erfor- derlich ist, so dass sich der Benutzer auf die korrekte Positionierung des Schlagwerkzeugs konzentrieren kann. Bei Bearbeitung von Kanten oder um Kanten herum kann jedoch kurzzeitig ein Absetzen des Schlagwerkzeugs erforderlich sein, so dass der minimal vorgegebene Vorspannweg unterschritten wird. Ein sofortiges Ausschalten und anschließendes Einschalten des Schlag- werks wäre jedoch störend, so dass mittels des Handschalters die Startautomatik überschreibbar ausgeführt sein kann. Ein derartiges Überschreiben kann auch mit einem Zeitfenster verknüpft werden, so dass das Ausschalten des Schlagwerks lediglich für einen vorgegebenen Zeitraum verhindert werden kann. Bei der Bearbeitung mittels eines Roboters oder Roboterarms kann dies auch im Wegprogramm der Bearbeitungsstrecke hinterlegt sein und als elektrisches Signal abgegeben werden, welches die Betätigung des Handschalters ersetzt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Schlagwerk mit wenigstens einer Zuführungsleitung versehen, die über eine geeignete An- steuerung die pendelnde Bewegung erzeugt. Dabei kann die Zuführungsleitung relativ zum Gehäuse zusammen mit dem Schlagwerk verschiebbar oder relativ zum Gehäuse fest sein. Im letztgenannten Fall kann die Zuführungsleitung mit einer Öffnung am Gehäuse verbunden sein, die in eine in der axialen Richtung angeordnete vorzugsweise ringförmige Aufnahme am Schlagwerkzeug münden kann, die so bemessen ist, dass zwischen dem unteren Anschlagspunkt und dem oberen Anschlagspunkt eine unterbrechungsfreie Verbindung mit der Zuführungsleitung erreichbar ist. Die Zuführungsleitung kann im Falle eines hydraulischen oder pneumatischen Schlagwerks als Fluidleitung ausgeführt sein. Diese kann entweder direkt mit dem Schlagwerk verbunden werden, so dass sie an der Verbindungsstelle zum Schlagwerk der Bewegung des Schlagwerks relativ zum Gehäuse folgt, oder aber fest am Gehäuse montiert werden. Dabei kann im letztgenannten Fall die ringförmige Aufnahme für eine unterbrechungsfreie Verbindung mit der Zuführungsleitung sorgen, ohne dass dabei flexible Leitungsabschnitte oder dergleichen im Inneren des Gehäuses vorgesehen werden müssen. Auf diese Weise lässt sich ein kompakter Aufbau des Schlagwerkzeugs erreichen.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen

Schlagwerkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Schlagwerkzeugs aus Fig. 1

Fig. 3 das Schlagwerkzeug aus Fig. 1 bei einer ersten Position des

Schlagwerks in einer Schnittansicht,

Fig. 4 das Schlagwerkzeug aus Fig. 1 bei einer zweiten Position des

Schlagwerks in einer Schnittansicht, Fig. 5 das Schlagwerkzeug aus Fig. 1 bei einer dritten Position des

Schlagwerks in einer Schnittansicht,

Fig. 6 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schlagwerkzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform, Fig. 7 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schlagwerkzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform,

Fig. 8 eine erste schematische Darstellung zur Verwendung eines erfin- dungsgemäßen Schlagwerkzeugs,

Fig. 9 eine zweite schematische Darstellung zur Verwendung eines erfindungsgemäßen Schlagwerkzeugs, Fig. 10 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schlagwerkzeugs gemäß einer vierten Ausführungsform bei einer ersten Position des Schlagwerks, und

Fig. 1 1 eine Schnittansicht des Schlagwerkzeugs gemäß Fig. 10 bei einer zweiten Position des Schlagwerks.

In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 ist in einer perspektivischen Seitenansicht eine dreidimensionale Repräsentation eines Schlagwerkzeugs SL gezeigt. Das Schlagwerkzeug SL weist dabei ein Gehäuse GE auf, in dessen Inneren sich ein Schlagwerk SW befindet. An der einem Werkstück WS zugewandten Seite des Schlagwerkzeugs SL befindet sich eine Bearbeitungsspitze BS, die beispielsweise in Form eines Meißels mit gerundetem Ende ausgeführt sein kann. Durch eine pendelnde, vorzugsweise periodische Bewegung des Schlagwerks SW wird die Bearbeitungsspitze BS periodisch in einer axialen Richtung AR in Bewegung versetzt. Die periodische Bewegung der Bearbeitungsspitze BS kann dabei typischerweise zwischen 70 Hz und 120 Hz betragen, so dass sich die Bearbeitung in Form von höherfrequentem Hämmern von Schweißnähten am Werkstück WS durchführen lässt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich jedoch auch bei anderen Arbeiten einsetzen, die eine pendelnde, vorzugsweise periodische Bewegung erfordern.

Neben einem seitlich angeordneten Griff GR weist das Gehäuse GE auf der der Bearbeitungsspitze BS gegenüberliegenden Seite ein Haltemittel HM auf, das beispielsweise in Form eines Haltebügels oder Haltegriffes ausgebildet sein kann. Bei Roboterbearbeitung wäre anstelle des Griffes GR oder zusätz- lieh hierzu eine entsprechende Aufnahmehalterung als Haltemittel HM vorgesehen. Mittels des Haltemittels HM kann von einem Benutzer in Richtung der Bearbeitungsspitze BS entlang der axialen Richtung AR eine Haltekraft ausgeübt werden. Bei bekannten Vorrichtungen aus dem Stand der Technik wird für höherfrequentes Hämmern diese Haltekraft als Anpresskraft an die Bearbei- tungsspitze BS weitergeleitet. Gemäß der Erfindung ist jedoch das Schlagwerk SW gegen das Gehäuse GE verschiebbar, was durch die längliche Ausbildung der Gehäuseöffnung GO erkennbar ist.

Das Schlagwerk SW kann als pneumatischer Muskel oder als pneumatische Membran ausgeführt sein. In anderen Ausführungsformen wäre es jedoch auch möglich, einen magnetischen oder einen piezoelektrischen Antrieb zu verwenden oder das Schlagwerk SW in Form eines Luftkolbens auszubilden. Für die Erfindung ist die konkrete Ausgestaltung des Schlagwerks SW nicht relevant, wobei jedoch ein pneumatischer Muskel oder eine pneumatische Membran be- vorzugt wird.

Um die Verlagerbarkeit des Schlagwerks SW gegen das Gehäuse GE besser darstellen zu können, wird im Folgenden auf Fig. 2 verwiesen, die eine Schnittansicht des Schlagwerkzeugs SL gemäß Fig. 1 zeigt. Die Schnittebene ist da- bei entlang der axialen Richtung AR in der vom Haltemittel HM aufgespannten Ebene gewählt.

Man erkennt in Fig. 2, dass das Schlagwerk SW zwischen einem unteren An- schlagspunkt AU und einem oberen Anschlagspunkt AO verlagerbar ist, wobei der maximale Hub als Verfahrweg VW gekennzeichnet ist. Das Schlagwerk SW ist dabei zusammen mit der Bearbeitungsspitze BS lediglich schematisch als eine Einheit dargestellt. Zur Verlagerung des Schlagwerks SW im Inneren des Gehäuses GE sind dabei mehrere Führungen FR vorgesehen, die beispiels- weise im Bereich oberhalb des unteren Anschlagspunkts AU sowie im Bereich in Richtung der Bearbeitungsspitze BS angeordnet sein können. Desweiteren ist auf der dem Haltemittel HM gegenüberliegenden Seite des Gehäuses GE zwischen Schlagwerk SW und Gehäuse GE ein Mittel MI zur Erzeugung einer Anpresskraft AK angeordnet. Das Mittel MI zur Erzeugung der Anpresskraft AK kann beispielsweise als mechanisches Federelement bereitgestellt sein, so dass vor Beginn der Bearbeitung das Schlagwerk SW am unteren Anschlagspunkt AU des Gehäuses GE anliegt. Um nun eine bestimmte Anpresskraft AK zu erzeugen, wird, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 erläutert wird, zunächst eine Haltekraft HK über das Haltemittel HM ausgeübt, so dass wie in Fig. 3 gezeigt ist, das Schlagwerk SW um einen Vorspannweg VS vom unteren Anschlagspunkt AU entfernt wird. Sobald dieser Vorspannweg VS einen minimalen Wert aufweist, ist die minimale Anpresskraft AK mittels der Feder des Mittels MI zur Erzeugung der Anpresskraft AK erreicht. Somit entspricht die Anpresskraft AK des Schlagwerks SW der Federkraft des Mittels MI. Um die Anpresskraft AK verändern zu können, könnte beispielsweise das Federelement des Mittels MI durch einen entsprechenden, nicht in Fig. 3 gezeigten Drehteller unterschiedlich vorspannbar sein, was beispielsweise eine manuelle Einstellbarkeit der Anpresskraft AK ermöglichen würde. Die Akti- vierung des Schlagwerks SW kann in wiederum anderen Ausführungsformen auch automatisch erfolgen, wobei das Erreichen des minimalen Vorspannwegs VS über eine Startschaltung ST, die in Fig. 3 schematisch als Schalter angedeutet ist, für ein automatisches Aktivieren des Schlagwerks SW sorgt.

In Fig. 4 ist das Schlagwerk SW um einen weiteren Weg vom unteren Anschlagspunkt AU durch zunehmende Haltekraft HK oder sich ändernder Distanz zwischen Bearbeitungsspitze BS und Werkstück WS entfernt. Dieser erste Verfahrweg VW' liegt aber noch in einem Bereich, in dem das Schlagwerk SW arbeiten kann, ohne an das obere Anschlagselement anzustoßen. Gemäß Fig. 4 ist der größere erste Vorspannweg VS' auch mit einer größeren Anpresskraft AK verbunden, da das Federelement des Mittels MI typischerweise wegabhängige Federkräfte erzeugt. In Fig. 5 ist nun die Situation gezeigt, indem das Schlagwerk SW noch weiter vom unteren Anschlagspunkt AU nahezu bis zum oberen Anschlagspunkt AO ausgelenkt ist. Dies kann, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 4 erwähnt, sowohl durch eine zunehmende Haltekraft HK am Haltemittel HM oder durch abnehmende Entfernung zwischen Bearbeitungsspitze BS und Werkstück WS hervorgerufen werden. Sobald nun die Auslenkung, die in Fig. 5 anhand des zweiten Vorspannwegs VS" gekennzeichnet ist, einen Wert erreicht, der kein sicheres Arbeiten des Schlagwerks SW mehr ermöglicht, könnte dies beispielsweise einen Schalter SC aktivieren, so dass eine optische Anzeige, die in Fig. 5 schematisch an der Seite des Gehäuses GE angedeutet ist, aktiviert. Bei der Anzeige AZ könnte es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode handeln, die die Auslenkung bis zum zweiten Vorspannweg VS" mittels einer Signalfarbe anzeigt. Der zweite Vorspannweg V" korrespondiert dabei mit einem zweiten Verfahrweg VW". In anderen Ausführungsformen könnte auch das Erreichen des minimal vorgegebenen Vorspannwegs VS, wie in Fig. 3 dargestellt, mittels der Anzeige AZ oder einer weiteren nicht dargestellten Anzeige AZ signalisiert werden. Anstelle einer optischen Anzeige mittels einer Leuchtdiode wäre auch eine akustische Anzeige denkbar. Ebenso könnte anstelle einer Anzeige AZ auch ein elektrisches Signal abgegeben werden, was insbesondere bei Verwendung des Schlagwerkzeugs SL in einem Roboter oder einem Roboterarm vorteilhaft wäre. Der optimale Arbeitsbereich entspricht dabei dem um den Verfahrweg VW und den Vorspannweg VS' reduzierten Bereich des vollständigen Verfahrwegs VW.

Bei einer Bearbeitung beispielsweise entlang oder um eine Kante am Werkstück WS könnte ein kurzzeitiges Absetzen der Bearbeitungsspitze BS dazu führen, dass der minimal vorgegebene Vorspannweg VS unterschritten wird. In der Ausführungsform gemäß Fig. 3 würde daher die Startschaltung ST für ein Abschalten des Schlagwerks SW sorgen. Da jedoch häufiges Ein- bzw. Ausschalten des Schlagwerks SW in derartigen Anwendungsfällen störend wäre, kann ein Handschalter HS vorgesehen sein, der es einem Benutzer ermöglicht, das Ausschalten der Startschaltung ST zu überschreiben. Anstelle eines Hand- Schalters HS kann auch hier ein elektrisches Signal bereitgestellt werden, das beispielsweise von einer Steuerungsanlage eines Roboters oder eines Roboterarms erzeugt wird oder im Wegprogramm der Bearbeitungsstrecke hinterlegt ist. Die bisher im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 5 dargestellte Ausführungsform der Erfindung verwendet als Mittel MI zur Erzeugung der Anpresskraft AK eine einfache Feder, die beispielsweise mechanisch oder auch automatisch verstellbar sein kann. Nachfolgend werden einige weiter Ausführungsformen dargestellt, die sich bezüglich der Ausgestaltung des Mittels MI zur Erzeugung der Anpresskraft AK unterscheiden.

In Fig. 6 ist in einer weiteren Ausführungsform das Schlagwerkzeugs SL ge- zeigt, wobei hier die Anpresskraft AK zwischen Gehäuse GE und Schlagwerk SW verstellbar ausgeführt ist. Das Mittel MI ist hierbei mit einem pneumatischen Federelement in Form eines Luftbalgs ausgestattet, wobei der Luftbalg des Mittels MI über einen Fluidkanal FK und einer Fluidleitung FL mit einem Druckventil DV verbunden ist. Das Druckventil DV ist einstellbar ausgeführt und wird eingangsseitig über eine weitere Fluidleitung FL' von einer Pneumatikpumpe FP gespeist. Somit ist es möglich, über die Einstellbarkeit des Druckventils DV, die sowohl manuell als auch automatisch erfolgen kann, die Anpresskraft AK des Mittels MI entsprechend einstellbar zu gestalten. Neben dem gezeigten Beispiel mit einem pneumatischen Federelement ist eine Verstell- barkeit auch bei mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Mitteln MI möglich. Der Luftbalg LB kann dabei durch andere Federelemente entsprechend ersetzt werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird nachfolgend eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert. Im Gegensatz zu einem Luftbalg LB weist die Ausführungsform gemäß Fig. 7 einen Luftkolben LK auf, der ebenfalls über einen Fluidkanal FK sowie eine Fluidleitung FL mit einem einstellbaren Druckregelventil DV verbunden ist. Das Druckregelventil DV ist wiederum über die weitere Fluidleitung FL' mit einer Pneumatikpumpe FP verbunden. Die Einstellbarkeit des Druckregelventils DV wird gemäß der Ausführungsform nach Fig. 7 über einen Neigungssensor NS vorgenommen, der in seiner einfachsten Form lediglich als Neigungsschalter ausgeführt ist, um ein Überkopfarbeiten erkennen zu können. In wiederum anderen Ausgestaltungen kann der Neigungssensor NS die räumliche Anordnung des Schlagwerkzeugs SL ausgeben. Da sich je nach räumli- eher Anordnung die Gewichtskraft des Schlagwerkzeugs SL zur Haltekraft HK addiert oder subtrahiert, kann eine Kompensation der Anpresskraft AK mittels des Neigungssensors unabhängig von der räumlichen Anordnung des Schlagwerkzeugs SL erreicht werden. Dazu ist eine geeignete Regelschaltung vorge- sehen, die beispielsweise als SPS-Steuerung implementiert sein kann. Die Regelschaltung RE ist lediglich schematisch in Fig. 7 dargestellt.

Die Regelbarkeit des Mittels MI zur Erzeugung der Anpresskraft AK kann noch mit zusätzlichen Daten erweitert werden. So könnte beispielsweise bei der au- tomatisierten Bearbeitung mittels eines Roboters oder eines Roboterarms jeweils ein aktueller Koordinatenwert der Bearbeitungsstrecke erzeugt werden, der dann an die Regelschaltung RE weitergegeben wird. Auf diese Weise lässt sich auch bei einer vorgegebenen Bearbeitungsstrecke ein Kraftausgleich bezüglich der Anpresskraft oder ein Wegausgleich bezüglich variierender Abstände zwischen Bearbeitungsspitze BS und Werkstück WS erzeugen.

Dies ist unter Bezugnahme auf Fig. 8 und Fig. 9 nochmals erläutert.

In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 8 ist die vorgesehene Bearbei- tungsstrecke BA, beispielsweise eines Roboters oder eines Roboterarms verdeutlicht. Bei einer Kontur des Werkstücks WS, die beispielsweise von der Bearbeitungsstrecke BA nicht aufgelöst wird, würde sich somit der Abstand der Bearbeitungsspitze BS zum Werkstück WS verändern, was unterschiedliche Vorspannwege zur Folge hätte. Demnach verändert sich auch die Anpresskraft AK bzw. der zur Verfügung stehende Hub bezüglich des Vorspannweges.

Durch die Regelschaltung RE kann hierbei ein Wegausgleich bezüglich der in Fig. 8 dargestellten unterschiedlichen Abstände X bzw. Y vorgenommen werden, der durch die Kontur des Werkstücks WS hervorgerufen wird. In Fig. 9 ist ein Werkstück WS gezeigt, bei dem die Bearbeitungsstrecke in einer ersten Position über Kopf erfolgt, wie durch die Anpresskraft AK verdeutlicht wird. In einer zweiten Position, die durch die Anpresskraft AK' gekennzeichnet ist, erfolgt eine Bearbeitung in horizontaler Richtung. Die dritte Bear- beitungsposition gemäß der Anpresskraft A" erfolgt in Richtung des Bodens. Folglich wirkt sich das Gewicht des Schlagwerks bezüglich der Anpresskraft AK und der Anpresskraft AK" unterschiedlich aus, da die Gewichtskraft bezüglich des Schlagwerks SW einmal in Richtung der Anpresskraft und einmal entgegen gesetzt dazu wirkt. Bezüglich der Anpresskraft AK' würde sich eine verstärkte Reibung im Schlagwerk SW bemerkbar machen, da hier mit einer verstärkten Reibung oder zumindest einer veränderten Reibung bezüglich der Führungen FR gerechnet werden muss. Durch die Regelung mittels der Regelung kann nun anhand des Neigungssensors NS das Druckventil DV so verändert werden, dass die Anpresskraft für alle drei Positionen AK, AK' und AK" gleich oder in etwa gleich bleibt. Somit entspricht dies einem Kraftausgleich bezüglich der Regelung der Anpresskraft AK.

In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform des Schlagwerkzeugs SL gezeigt. Die Darstellung in Fig. 10 erfolgt dabei der Schnittansicht ähnlich der Darstel- lung in Fig. 2. Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsbeispielen ist hier eine Zuführungsleitung ZL zur Fluidzuführung beispielsweise für einen pneumatischen Muskel direkt mit dem Gehäuse GE verbunden. Um nun das Schlagwerk SW zwischen dem unteren Anschlagspunkt und dem oberen Anschlagspunkt verschieben zu können, wird die Zuleitung über die kanalformige Öffnung OE zu einer in der axialen Richtung AR ausgebildeten Aufnahme AF geführt. Die Aufnahme AF ist dabei so bemessen, dass die kanalformige Öffnung OE sowohl bei Positionierung des Schlagwerks in der Nähe des unteren Anschlagspunkts AU als auch bei Positionierung des Schlagwerks im Bereich des oberen Anschlagspunkts AO Fluid über die Zuführungsleitung ZL aufnehmen kann. Demnach ist eine unterbrechungsfreie Verbindung mit der Zuführungsleitung ZL möglich. Die Aufnahme AF wird vorzugsweise ringförmig ausgeführt, um eine einfache Abdichtung zu dem darüber- bzw. darunterliegenden Bereich bei Bewegung des Schlagwerks SW zu ermöglichen.

Ebenso ist Fig. 10 zu entnehmen, dass die Fluidleitung FL über den Fluidkanal FK, der beispielsweise auch durch einen Deckel DE, der einen Bestandteil des Gehäuses GE bildet, an entsprechende pneumatisch regelbare Mittel MI weitergeführt werden kann. Die Verteilung des Fluids über die Fluidkanäle FK im Inneren des Deckels DE erlauben es, mehrere Mittel MI vorzusehen, ohne dass dabei im Inneren des Gehäuses GE weitere Leitungen vorgesehen werden müssen. Der der Fluidleitung FL zugeordnete Teil des Fluidkanals FK muss dabei wiederum so angeordnet sein, dass eine Verlagerung des Schlagwerks SW über den gesamten Bereich zwischen unterem Anschlagspunkt AU und oberem Anschlagspunkt AO möglich ist. Eine Verlagerung des Schlagwerks SW in Richtung des oberen Anschlagspunkts AO ist in Fig. 1 1 gezeigt. Man erkennt, dass sowohl die Zuführungsleitung ZL als auch die Fluidleitung FL für eine entsprechende Zuführung sorgen können. Die in Fig. 10 bzw. 1 1 dargestellte Ausführungsform des Schlagwerkzeugs SL ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau, der darüber hinaus auch wartungsarm ist, da beispielsweise durch Entfernen des Deckels DE am Gehäuse GE oder durch Entfernen von Teilen des beispielsweise zweiteiligen Gehäuses GE ein Zugriff auf das pneumatisch regelbare Mittel MI und das Schlagwerk SW möglich ist. Hierbei kann insbesondere ein Austausch des kompletten Schlagwerks SW erfolgen, was zu einer deutlichen Verbesserung der Wartungsfreundlichkeit führt. Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmän- nischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.

Liste der Bezugszeichen

AF Aufnahme

AK Anpresskraft

AK' Anpresskraft

AK" Anpresskraft

AO oberer Anschlagspunkt

AR axiale Richtung

AU unterer Anschlagspunkt

AZ Anzeige

BA Bearbeitungsstrecke

BS Bearbeitungsspitze

DE Deckel

DV Druckregelventil

DV Druckventil

FK Fluidkanal

FL Fluidleitung

FL' Fluidleitung

FP Pneumatikpumpe

FR Führungen

GE Gehäuse

GO Gehäuseöffnung

GR Griff

HK Haltekraft

HM Haltemittel

HS Handschalter

LB Luftbalg

LK Luftkolben MI Mittel

NS Neigungssensor

OE Öffnung

RE Regelschaltung

SC Schalter

SL Schlagwerkzeug

ST Startschaltung

SW Schlagwerk

VS Vorspannweg

VS' Vorspannweg

VS" Vorspann weg

VW Verfahrweg

VW Verfahrweg

WS Werkstück

ZL Zuführungsleitung