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Title:
DEVICE FOR BRAKING A PROCESSING ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/117746
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a brake unit (10) for braking a processing element (V), comprising a guide channel (12) for the processing element (V), wherein: the guide channel (12) comprises a guide-channel inlet (14) and a guide-channel outlet (22); the guide channel comprises at least one curved portion (20) for applying a centrifugal force to the processing element (V) that moves along the guide channel (12) and is to be braked, which centrifugal force presses the processing element (V) against an outer-curvature region (30) of an inner circumferential surface (26) of the curved portion (20); and the at least one curved portion (20) is designed to brake the processing element by means of friction between the inner circumferential surface (26) of the guide channel (12) and the processing element (V) such that the processing element (V) loses at least 50% of its kinetic energy between the guide-channel inlet (14) and the guide-channel outlet (22). The invention also relates to a method for braking a processing element, comprising the following steps: introducing the processing element (V) into a curved portion (20) of a guide channel (12) at an initial speed; generating a centrifugal force acting on the processing element (V); generating a centrifugal-force-induced friction between the processing element (V) and an inner circumferential surface (26) of the curved portion (20) of the guide channel (12); and braking the processing element (V) by means of the centrifugal-force-induced friction to a terminal speed which is at most 75% of the input speed.

Inventors:
PFAFFENRATH ERWIN (DE)
BÖCK SEBASTIAN (DE)
STÜTZER ROBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/086320
Publication Date:
June 29, 2023
Filing Date:
December 16, 2022
Export Citation:
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Assignee:
WEBER SCHRAUBAUTOMATEN GMBH (DE)
International Classes:
B23P19/00; B21J15/32; B65G51/02; B65G51/20
Domestic Patent References:
WO2019175321A12019-09-19
Foreign References:
DE202015102153U12015-05-13
DE1157151B1963-11-07
DE102015116214A12017-03-30
DE102008051488A12010-04-15
Attorney, Agent or Firm:
MANITZ FINSTERWALD (MFP) (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Bremseinheit (10) zum Abbremsen eines Verarbeitungselements (V), mit einem Führungskanal (12) für das Verarbeitungselement (V), wobei der Führungskanal (12) einen Führungskanaleingang (14) und einen Führungskanalausgang (22) aufweist, und wobei der Führungskanal (12) mindestens einen gekrümmten Abschnitt (20) aufweist, um das sich in dem Führungskanal (12) entlang bewegende, abzubremsende Verarbeitungselement (V) mit einer Fliehkraft zu beaufschlagen, welche das Verarbeitungselement (V) gegen einen krümmungsäußeren Bereich (30) einer Innenumfangsfläche (26) des gekrümmten Abschnitts (20) drückt, und wobei der mindestens eine gekrümmte Abschnitt (20) dazu ausgebildet ist, durch Reibung zwischen der Innenumfangsfläche (26) des Führungskanals (12) und dem Verarbeitungselement (V) das Verarbeitungselement (V) derart abzubremsen, dass das Verarbeitungselement (V) zwischen dem Führungskanaleingang (14) und dem Führungskanalausgang (22) mindestens 50% seiner kinetischen Energie verliert.

2. Bremseinheit (10) nach Anspruch 1 , wobei der zumindest eine gekrümmte Abschnitt (20) dazu ausgebildet ist, durch Reibung zwischen der Innenumfangsfläche (26) des Führungskanals (12) und dem Verarbeitungselement (V) das Verarbeitungselement (V) derart abzubremsen, dass das Verarbeitungselement (V) zwischen dem Führungskanaleingang (14) und dem Führungskanalausgang (22) mindestens 70%, insbesondere mindestens 90%, seiner kinetischen Energie verliert.

3. Bremseinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine gekrümmte Abschnitt (20) eine Gesamtkrümmung von mehr als 180°, insbesondere mehr als 270°, aufweist. Bremseinheit (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der gekrümmte Abschnitt (20) einen helixförmigen Führungskanalabschnitt (20B) umfasst. Bremseinheit (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der gekrümmte Abschnitt (20) formstabil ausgebildet ist. Bremseinheit (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der gekrümmte Abschnitt (20) durch ein einziges Bauteil (24) definiert ist. Bremseinheit (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein den gekrümmten Abschnitt (20) definierendes Bauteil (24) mittels 3D- Druck, insbesondere aus Metall, hergestellt ist. Bremseinheit (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Radius (R) des gekrümmten Abschnitts (20) in einem Bereich zwischen 1 ,5 und 6 mal der Länge des abzubremsenden Verarbeitungselements (V) liegt. Bremseinheit (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Radius (R) des gekrümmten Abschnitts (20) kleiner als 0,5 m, insbesondere kleiner als 0,3 m, ist. Bremseinheit (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an der Innenumfangsfläche (26) des gekrümmten Abschnitts (20) eine bremsverstärkende Struktur (28) vorgesehen ist. 18 1 . Bremseinheit (10) nach Anspruch 10, wobei die bremsverstärkende Struktur (28) dazu ausgebildet ist, das abzubremsende Verarbeitungselement (V) in eine Taumelbewegung zu versetzten. 2. Bremseinheit (10) nach Anspruch 10 oder 1 1 , wobei die bremsverstärkende Struktur (28) als helixförmige Erhebung auf der Innenumfangsfläche (26) des gekrümmten Abschnitts (20) ausgebildet ist. 3. Bremseinheit (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich im krümmungsäußeren Bereich (30) der Innenumfangsfläche (26) des Führungskanals (12) eine Ausnehmung (32) zur Aufnahme einer Spitze des abzubremsenden Verarbeitungselements (V) erstreckt. 4. Bremseinheit (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bremseinheit (10) ein Brems- und Halteelement (34) zum, insbesondere formschlüssigen, vollständigen Abbremsen und Halten des abzubremsenden Verarbeitungselements (V) umfasst. 5. Bremseinheit (10) nach Anspruch 14, wobei das Brems- und Halteelement (34), insbesondere pneumatisch, zwischen einer Freigabestellung und einer Haltestellung verstellbar ist, um das abzubremsende Verarbeitungselement (V) selektiv in dem Führungskanal (12) zu halten oder zur weiteren Verarbeitung freizugeben. 6. Bremseinheit (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Bereich des Führungskanaleingangs (14) zumindest eine Luftauslassöffnung (18) vorgesehen ist, um zur Förderung des Verarbeitungselements (V) benötigte Druckluft auszulassen. 19 System umfassend einen Vorratsbehälter für Verarbeitungselemente, einen, insbesondere einen runden Innenquerschnitt aufweisenden, Zuführschlauch für die Verarbeitungselemente von dem Vorratsbehälter zu einer Verarbeitungseinrichtung, und einer Bremseinheit (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, welche in einem Endbereich des Zuführschlauchs in Förderrichtung vor der Verarbeitungseinrichtung angeordnet ist. System nach Anspruch 17, wobei die Verarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten von, insbesondere einen Kopf und einen Schaft aufweisenden, Verbindungsmitteln, z.B. Schrauben, ausgebildet ist. Verfahren zum Abbremsen eines Verarbeitungselements (V), insbesondere mit einer Bremseinheit (10) oder einem System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten:

Einführen des Verarbeitungselements (V) in einen gekrümmten Abschnitt (20) eines Führungskanals (12) mit einer Eingangsgeschwindigkeit, Erzeugen einer Fliehkraft auf das Verarbeitungselement (V),

Erzeugen einer fliehkraftinduzierten Reibung zwischen dem Verarbeitungselement (V) und einer Innenumfangsfläche (26) des gekrümmten Abschnitts (20) des Führungskanals (12),

Abbremsen des Verarbeitungselements (V) mittels der fliehkraftinduzierten Reibung auf eine Ausgangsgeschwindigkeit, welche maximal 75%, insbesondere maximal 50%, der Eingangsgeschwindigkeit beträgt. 20 Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Verarbeitungselement (V) in dem gekrümmten Abschnitt (20) des Führungskanals (12), insbesondere durch einen Kontakt mit einer bremsverstärkenden Struktur (28), in eine Taumelbewegung versetzt wird. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei das Verarbeitungselement (V) einen Kopf und einen Schaft aufweist. Verfahren nach Anspruch 21 , wobei die fliehkraftinduzierte Reibung zwischen dem Verarbeitungselement (V) und der Innenumfangsfläche (26) überwiegend zwischen dem Kopf des Verarbeitungselements (V) und der Innenumfangsfläche (26) erzeugt wird.

Description:
Vorrichtung zum Abbremsen eines Verarbeitunqselements

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremseinheit zum Abbremsen eines Verarbeitungselements, insbesondere eines Verbindungsmittels, wie z.B. einer Schraube, eines Nagels oder eines Niets.

Eine derartige Vorrichtung ist grundsätzlich bekannt und wird beispielsweise in einem Schraubsystem mit automatischer Schraubenzuführung eingesetzt, um eine z.B. mittels Druckluft zugeführte Schraube zu stoppen, bevor sie mit dem Schraubwerkzeug in Eingriff gebracht wird.

Bei einfachen Vorrichtungen erfolgt das Abbremsen der zugeführten Schraube mittels eines starren Metallschiebers, welcher in einen Führungskanal geschoben wird, um diesen vollständig zu versperren. Problematisch ist hierbei, dass die Spitze der Schraube beim Aufprall auf den Metallschieber beschädigt werden kann. Außerdem können sich beim Aufprall der Schraube auf den Metallschieber Partikel oder Späne von der Schraube oder dem Metallschieber lösen, welche anschließend zu der Verschraubungsstelle mittransportiert werden, was insbesondere unerwünscht ist, wenn erhöhte Anforderungen an die Reinheit der Arbeitsbedingungen gestellt werden.

Eine andere bekannte Vorrichtung sieht daher eine Bürste mit einer Vielzahl von elastisch verformbaren Borsten als Bremselement vor. Hierdurch kann die Schraube schonend gebremst werden. Allerdings hat diese Variante den Nachteil, dass die zu bremsenden Schrauben bei hohen Zuführgeschwindigkeiten die Borsten stark belasten und dadurch die Bremse eine relativ geringe Lebensdauer aufweist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Bremseinheit bereitzustellen, welche Verarbeitungselemente, wie z.B. Schrauben, auch bei hohen Zuführgeschwindigkeiten schonend bremst und dabei eine hohe Haltbarkeit aufweist.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Bremseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 .

Die Bremseinheit dient zum Abbremsen eines Verarbeitungselements, insbesondere eines Verbindungsmittels wie z.B. einer Schraube, einem Nietelement oder einem Nagel. Die Bremseinheit bildet einen Führungskanal für das Verarbeitungselement. Der Führungskanal weist einen Führungskanaleingang und einen Führungskanalausgang auf. Um das Verarbeitungselement abzubremsen, weist der Führungskanal mindestens einen gekrümmten Abschnitt auf. Der gekrümmte Abschnitt dient dazu, das sich in dem Führungskanal entlang bewegende, abzubremsende Verarbeitungselement mit einer Fliehkraft zu beaufschlagen. Die Fliehkraft bewirkt, dass das Verarbeitungselement gegen einen krümmungsäußeren Bereich einer Innenumfangsfläche des gekrümmten Abschnitts gedrückt wird. Der mindestens eine gekrümmte Abschnitt ist, beispielsweise aufgrund seiner Art der Krümmung, seiner Beschaffeinheit an der Innenumfangsfläche, seiner Länge in Förderrichtung und/oder anderen Eigenschaften dazu ausgebildet, durch Reibung zwischen der Innenumfangsfläche des Führungskanals und dem Verarbeitungselement das Verarbeitungselement derart abzubremsen, dass das Verarbeitungselement zwischen dem Führungskanaleingang und dem Führungskanalausgang mindestens 50% seiner kinetischen Energie verliert. Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, eine Bremseinheit bereitzustellen, welche eine fliehkraftinduzierte Reibung an einer Innenumfangsfläche eines gekrümmten Führungskanalabschnitts nutzt, um ein Verarbeitungselement maßgeblich abzubremsen. Somit dient also der gekrümmte Abschnitt des Führungskanals als Bremse. Tests haben ergeben, dass erfindungsgemäße Bremseinheiten in der Lage sind, Schrauben auch bei hohen Zuführgeschwindigkeiten zuverlässig abzubremsen, ohne die Schraubenspitze zu beschädigen. Dabei hat sich auch gezeigt, dass die Bremseinheit verschleißarm ausgebildet werden kann, wodurch übliche Haltbarkeitserfordernisse an eine solche Bremseinheit zufriedenstellend erfüllt werden konnten.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.

Gemäß einer Ausführungsform ist der zumindest eine gekrümmte Abschnitt dazu ausgebildet, durch Reibung zwischen der Innenumfangsfläche des Führungskanals und dem Verarbeitungselement das Verarbeitungselement derart abzubremsen, dass das Verarbeitungselement zwischen dem Führungskanaleingang und dem Führungskanalausgang mindestens 70% seiner kinetischen Energie verliert. Vorzugsweise wird sogar mindestens 90% der kinetischen Energie des Verarbeitungselements zwischen dem Führungskanaleingang und dem Führungskanalausgang abgebaut, d.h. durch Reibung in Wärmeenergie umgewandelt.

Gemäß einer Ausführungsform weist der gekrümmte Abschnitt eine Gesamtkrümmung von mehr als 180°, insbesondere mehr als 270°, auf. Der gekrümmte Abschnitt kann zusammenhängend ausgebildet sein und/oder einen konstanten Radius aufweisen. Der gekrümmte Abschnitt kann aber auch mehrere gekrümmte Teilabschnitte umfassen, die beispielsweise durch einen geraden oder andersartig gekrümmten Abschnitt voneinander getrennt sind. Der gekrümmte Abschnitt kann einen ersten gekrümmten Teilabschnitt umfassen, der in eine erste Richtung ge- krümmt ist und mindestens einen zweiten gekrümmten Teilabschnitt umfassen, der in eine zweite, d.h. sich von der ersten Richtung unterscheidenden, Richtung gekrümmt ist.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der gekrümmte Abschnitt einen helixförmigen Führungskanalabschnitt. Der helixförmige Führungskanalabschnitt kann auch als schraubenförmig bezeichnet werden. Insbesondere kann der gekrümmte Abschnitt in Form eines Loopings einer Achterbahn ausgebildet sein, sodass sich eine Ausrichtung einer Längsachse des Verarbeitungselements in Folge einer Bewegung durch den gekrümmten Abschnitt stetig verändert. Vorzugsweise weist der helixförmige Führungskanalabschnitt eine Gesamtkrümmung von ca. 360° auf.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der gekrümmte Abschnitt zunächst einen ersten S-kurvenförmigen gekrümmten Abschnitt, anschließen einen helixförmigen gekrümmten Abschnitt und anschließend einen zweiten S- kurvenförmigen gekrümmten Abschnitt. Mittelachsen des Führungskanaleingangs und des Führungskanalausgangs können parallel zueinander ausgerichtet sein. Insbesondere können der Führungskanaleingang und der Führungskanalausgang fluchtend zueinander angeordnet sein.

Gemäß einer Ausführungsform ist der gekrümmte Abschnitt, d.h. das den gekrümmten Abschnitt definierende Bremselement oder die den gekrümmten Abschnitt definierenden Bremselemente, formstabil ausgebildet. Das bedeutet, dass sich ein Bauteil oder Bauteile, welche den gekrümmten Abschnitt definieren, bei einer für die übliche Verwendung nötigen Belastung nicht oder nur sehr gering elastisch oder plastisch verformen. In anderen Worten ist das zumindest eine Bauteil, welches den gekrümmten Abschnitt definiert, steif ausgebildet.

Der gekrümmte Abschnitt kann durch ein einziges Bauteil definiert sein. Gemäß einer einfach zu montierenden Ausführungsform ist der gekrümmte Abschnitt durch ein einstückig hergestelltes Bauteil definiert. Alternativ dazu kann der gekrümmte Abschnitt beispielsweise durch zwei nachträglich zusammengefügte, beispielsweise verschraubte oder verschweißte, Bauteile hergestellt sein.

Das den gekrümmten Abschnitt definierende Bauteil, d.h. das Bremselement, kann mittels 3D-Druck hergestellt sein. Dies macht es fertigungstechnisch besonders einfach, das den gekrümmten Abschnitt definierende Bauteil einstückig herzustellen. Um eine lange Lebensdauer der Bremseinheit zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn das den gekrümmten Abschnitt definierende Bauteil aus Metall hergestellt, z.B. 3-D-gedruckt, ist. Das Material, aus dem das Bauteil hergestellt ist, weist vorzugsweise eine höhere Festigkeit auf, als die abzubremsenden Verarbeitungselemente.

Allgemein ist es vorteilhaft, wenn ein Radius bzw. alle Radien des gekrümmten Abschnitts an eine Länge des jeweiligen abzubremsenden Verarbeitungselements angepasst ist bzw. sind. Das 3-D-Druck-Verfahren macht es auf kostengünstige Art möglich, für Kunden individuell an die zu bremsenden Verarbeitungselemente angepasste Bremselemente herzustellen.

Vorzugsweise liegt zumindest ein Radius des gekrümmten Abschnitts, d.h. ein Krümmungsradius, in einem Bereich zwischen 1 ,5 und 6 mal der Länge des abzubremsenden Verarbeitungselements. Der Krümmungsradius sollte allgemein so groß ausgelegt werden, dass das Verarbeitungselement den gekrümmten Abschnitt des Führungskanals passieren kann, ohne zu verkanten. Andererseits sollte der Krümmungsradius möglichst klein ausgelegt werden, damit das Verarbeitungselement eine derart hohe Fliehkraft und damit Reibung erfährt, dass das Verarbeitungselement ausreichend abgebremst wird. Bevorzugt liegt jeder Radius des gekrümmten Abschnitts in einem Bereich zwischen 1 ,5 und 6 mal der Länge des abzubremsenden Verarbeitungselements. Gemäß einer Ausführungsform ist der Radius des gekrümmten Abschnitts kleiner als 0,5 m. Für üblicherweise verarbeitete Schrauben, beispielsweise FDS- Schrauben, ist es vorteilhaft, wenn der Radius des gekrümmten Abschnitts kleiner als 0,3 m ist. Sofern der Radius des gekrümmten Abschnitts nicht konstant sein sollte, kann der größte Radius des gekrümmten Abschnitts kleiner als 0,5 m, insbesondere kleiner als 0,3 m, sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein durchschnittlicher Radius des gekrümmten Abschnitts kleiner als 0,5 m, insbesondere kleiner als 0,3 m, sein. Wiederum alternativ oder zusätzlich kann der kleinste Radius des gekrümmten Abschnitts kleiner als 0,5 m, insbesondere kleiner als 0,3 m, sein. Vorzugsweise ist der Radius des gekrümmten Abschnitts im Wesentlichen konstant und kleiner als 0,5 m, insbesondere kleiner als 0,3 m.

Um die Bremswirkung des gekrümmten Abschnitts weiter zu verbessen, kann an der Innenumfangsfläche des gekrümmten Abschnitts eine bremsverstärkende Struktur vorgesehen sein. Versuche haben ergeben, dass besonders gute Bremsleistungen erzielt werden, wenn die bremsverstärkende Struktur dazu ausgebildet ist, das abzubremsende Verarbeitungselement in eine Taumelbewegung zu versetzten.

Gemäß einer Ausführungsform kann die bremsverstärkende Struktur als helixförmige Erhebung auf der Innenumfangsfläche des gekrümmten Abschnitts ausgebildet sein. In anderen Worten kann eine Erhebung auf der Innenumfangsfläche des gekrümmten Abschnitts ausgeformt sein, welche sich spiralförmig entlang der Innenumfangsfläche des gekrümmten Abschnitts erstreckt. Diese bremsverstärkende Struktur kann mit dem Kopf eines Verbindungsmittels in Kontakt kommen und das Verbindungsmittel zu einer Taumelbewegung anregen. Hierdurch kann das Verbindungsmittel besonders effizient abgebremst werden.

Um eine Spitze des abzubremsenden Verarbeitungselements, z.B. einer abzubremsenden Schraube, nicht zu beschädigen, kann sich im krümmungsäußeren Bereich der Innenumfangsfläche des Führungskanals eine Ausnehmung zur Aufnahme der Spitze des abzubremsenden Verarbeitungselements erstrecken. Die Ausnehmung sollte dabei so gestaltet sein, dass die Spitze, während das Verarbeitungselement den gekrümmten Abschnitt durchläuft, in die Ausnehmung eintaucht und so die Spitze nicht mit der übrigen Innenumfangsfläche des Führungskanals in Kontakt kommt. Die Ausnehmung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die Spitze zu führen und zu vermeiden, dass die Spitze mit der Innenumfangsfläche des Führungskanals in Berührung kommt und dadurch beschädigt wird. Vorzugsweise erstreckt sich die Ausnehmung im krümmungsäußeren Bereich entlang der Förderrichtung über einen Winkel von mindestens 30°. Vorteilhafterweise geht die Ausnehmung am Ende der Ausnehmung fließend in die Innenumfangsfläche über.

Um das bereits durch den gekrümmten Abschnitt teilweise oder fast vollständig abgebremste Verarbeitungselement vollständig abzubremsen und in dem Führungskanal zu halten, kann die Bremseinheit ein Brems- und Halteelement zum, insbesondere formschlüssigen, vollständigen Abbremsen und Halten des abzubremsenden Verarbeitungselements umfassen. Das Brems- und Halteelement ist vorzugsweise am Führungskanalausgang, d.h. in Förderrichtung nach dem gekrümmten Abschnitt, angeordnet.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Brems- und Halteelement, insbesondere pneumatisch, zwischen einer Freigabestellung und einer Haltestellung verstellbar. Hierdurch kann das abzubremsende Verarbeitungselement selektiv in dem Führungskanal gehalten oder zur weiteren Verarbeitung freigegeben werden. Vorzugsweise ragt das Brems- und Halteelement in der Haltestellung nur teilweise in den Führungskanal hinein. Hierbei ist vorteilhaft, wenn das Brems- und Halteelement dazu ausgebildet ist, ausschließlich mit einem Kopf des zu haltenden Verarbeitungselements in Verbindung zu kommen, um eine Spitze des Verarbeitungselements nicht zu beschädigen. Um einen Transportluftstrom für die Verarbeitungselemente im Bereich des Führungskanaleingangs abzuschwächen und so die Bremsleistung zu erhöhen, kann am Führungskanaleingang zumindest eine Luftauslassöffnung vorgesehen sein. Vorzugsweise sind mehrere Luftauslassöffnung vorgesehen. Diese können in Umfangsrichtung des Führungskanaleingangs verteilt angeordnet sein.

Die Erfindung betrifft zudem ein System, umfassend einen Vorratsbehälter für Verarbeitungselemente, einen, insbesondere einen runden Innenquerschnitt aufweisenden, Zuführschlauch für die Verarbeitungselemente von dem Vorratsbehälter zu einer Verarbeitungseinrichtung, und einer Bremseinheit mit zumindest einem der vorstehenden oder nachfolgenden Merkmale, welche in einem Endbereich des Zuführschlauchs in Förderrichtung vor der Verarbeitungseinrichtung angeordnet ist.

Vorzugsweise ist das gesamte System, d.h. der Vorratsbehälter, der Zuführschlauch, und die Verarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten von, insbesondere einen Kopf und einen Schaft aufweisenden, Verbindungsmitteln, z.B. Schrauben, ausgebildet. Es ist vorteilhaft, wenn das gesamte System dazu ausgelegt ist, die Verarbeitungselemente so zu fördern, dass eine Haupterstreckungsrichtung der Verarbeitungselemente in Förderrichtung angeordnet ist. Sofern die Verarbeitungselemente über einen Kopf und einen Schaft verfügen, können die Verarbeitungselemente entweder mit dem Kopf voraus oder mit dem Kopf zuletzt gefördert werden.

Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Abbremsen eines Verarbeitungselements, insbesondere mit einer Bremseinheit nach zumindest einem der vorstehenden oder nachfolgenden Merkmale, mit den Schritten:

Einführen des Verarbeitungselements in einen gekrümmten Abschnitt eines Führungskanals mit einer Eingangsgeschwindigkeit, Erzeugen einer Fliehkraft auf das Verarbeitungselement,

Erzeugen einer fliehkraftinduzierten Reibung zwischen dem Verarbeitungselement und einer Innenumfangsfläche des gekrümmten Abschnitts des Führungskanals,

Abbremsen des Verarbeitungselements mittels der fliehkraftinduzierten Reibung auf eine Ausgangsgeschwindigkeit, welche maximal 75%, insbesondere maximal 50%, der Eingangsgeschwindigkeit beträgt.

Vorzugsweise wird das Verarbeitungselement mittels der fliehkraftinduzierten Reibung auf eine Ausgangsgeschwindigkeit abgebremst, welche maximal 30 % der Eingangsgeschwindigkeit, insbesondere maximal 10% der Eingangsgeschwindigkeit beträgt.

Gemäß einer Ausführungsform wird das Verarbeitungselement in dem gekrümmten Abschnitt des Führungskanals, insbesondere durch einen Kontakt mit einer bremsverstärkenden Struktur, in eine Taumelbewegung versetzt. Hierdurch wird die Bremswirkung verstärkt.

Das Verfahren sowie die Bremseinheit eigenen sich besonders gut für Verarbeitungselemente mit einem Schaft und einem gegenüber dem Schaft verbreiterten Kopf. Das Verfahren eignet sich besonders gut für Verarbeitungselemente mit einem Gewicht über 3 Gramm, insbesondere für Verarbeitungselemente zwischen 4 und 7 Gramm.

Sofern das Verarbeitungselement einen Kopf aufweist, ist es vorteilhaft, wenn die fliehkraftinduzierte Reibung zwischen dem Verarbeitungselement und der Innenumfangsfläche überwiegend zwischen dem Kopf des Verarbeitungselements und der Innenumfangsfläche erzeugt wird. Nachfolgend wird die Erfindung anhand rein beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bremseinheit;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A von Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Bremseinheit von Fig. 1 ;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene B-B von Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines gekrümmten Abschnitts der Bremseinheit von Fig. 1 ;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines gekrümmten Abschnitts gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 7A eine Stirnansicht des gekrümmten Abschnitts von Fig. 6;

Fig. 7B eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A von Fig. 7A;

Fig. 8 eine Seitenansicht eines gekrümmten Abschnitts gemäß einer dritten

Ausführungsform;

Fig. 9A eine Draufsicht des gekrümmten Abschnitts von Fig. 8; und

Fig. 9B ein Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A von Fig. 9A.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine Bremseinheit 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Bremseinheit 10 dient dazu, mittels Luftdruck zugeführte Verarbeitungselemente V, insbesondere Verbindungsmittel, wie z.B. Schrauben, abzubremsen, bevor diese an eine nicht gezeigte Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise eine Schraubvorrichtung, abgegeben werden. Die Bremseinheit 10 definiert einen Führungskanal 12 (siehe Fig. 2) für die Verarbeitungselemente V. Das abzubremsende Verarbeitungselement V wird durch den Führungskanal 12 hindurchgefördert und dabei abgebremst, indem das Verarbeitungselement V entlang des Führungskanals 12 mit Reibung beaufschlagt wird. An der Bremseinheit 10 ist ein Führungskanaleingang 14 vorgesehen, durch den die Verarbeitungselemente V in die Bremseinheit 10 eintreten. Der Führungskanaleingang 14 weist eine Schnittstelle 16 auf, um den Führungskanaleingang 14 mit einem nicht gezeigten Zuführschlauch zu verbinden. Der Zuführschlauch, wie auch der Führungskanal 12, sind dazu ausgebildet, Verarbeitungselemente V so zu transportieren, dass eine Haupterstreckungsrichtung der Verarbeitungselemente V in Förderrichtung F ausgerichtet ist. Hierzu ist es, speziell bei im Wesentlichen rotationssymmetrischen Verarbeitungselementen V, wie z.B. Schrauben, vorteilhaft, wenn der Zuführschlauch und der Führungskanal 12 einen zumindest im Wesentlichen runden Innenquerschnitt aufweisen. Um die zum Transport der Verarbeitungselemente V durch den Zuführschlauch benötigte Druckluft am Führungskanaleingang 14 teilweise abzulassen, sind am Führungskanaleingang 14 sich radial erstreckende Luftauslassöffnungen 18 vorgesehen.

Anschließend an den Führungskanaleingang 14 erstreckt sind ein gekrümmter Abschnitt 20. Der gekrümmte Abschnitt 20 dient dazu, das Verarbeitungselement V abzubremsen. Der gekrümmte Abschnitt 20 kann - wie in Fig. 2 zu sehen ist - einen ersten, S-kurvenförmigen Abschnitt 20A, anschließend einen zweiten, helixförmigen Abschnitt 20B, und zuletzt einen dritten, S-kurvenförmigen Abschnitt 20C aufweisen. Hierdurch ist es möglich, den gekrümmten Abschnitt 20 besonders kompakt auszubilden und dafür zu sorgen, dass der Führungskanaleingang 14 im Wesentlichen fluchtend zu einem, dem S-kurvenförmigen Abschnitt 20C nachfolgenden, Führungskanalausgang 22 angeordnet ist.

Der gekrümmte Abschnitt 20 des Führungskanals 12 wird durch ein einziges Bauteil 24 definiert. Dieses Bauteil 24 kann aufgrund seiner Funktion, das Verarbeitungselement V abzubremsen, auch Bremselement 24 genannt werden. Das Bremselement 24 umgibt den Führungskanal 12 umfangsseitig im Wesentlichen vollständig, sodass die Verarbeitungselemente V sicher entlang des Führungskanals 12 geführt werden. In anderen Worten weist das Bremselement 24 eine In- nenumfangsfläche 26 auf, die den gekrümmten Abschnitt 20 des Führungskanals 12 bildet. Das Bremselement 24 ist mittels eines 3D-Druck-Verfahrens hergestellt. Als Material zur Herstellung des Bremselements 24 eignen sich Metalllegierungen, die im 3D-Druck-Verfahren verarbeitbar und verschleißfest sind. Die Festigkeit des Bremselements 24 ist größer als die Festigkeit der entsprechenden Verarbeitungselemente V.

Um die Bremswirkung des Bremselements 24 weiter zu steigern, ist an der Innenumfangsfläche 26 zumindest eines Teilbereichs des gekrümmten Abschnitts 20 eine bremsverstärkende Struktur 28 vorgesehen. Die bremsverstärkende Struktur 28, die insbesondere in Fig 4 zu sehen ist, ist als helix- bzw. spiralförmige Erhebung 28 entlang der Innenumfangsfläche 26 ausgebildet. Die Erhebung 28 weist einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Der Querschnitt der Erhebung 28 ähnelt der Form einer flachen Sinuswelle. In anderen Worten ist die Erhebung 28 derart geformt, dass sich eine Höhe der Erhebung 28 in Förderrichtung F gesehen, stetig bis zu ihrem Maximum vergrößert und anschließend wieder stetig abfällt. Zudem ist die Erhebung 28 im Bereich ihres Maximums abgerundet, sodass die Erhebung 28 keine Kanten bildet. Die Erhebung 28 geht fließend in die weitere Innenumfangsfläche 26 über.

In einem krümmungsäußeren Bereich 30 der Innenumfangsfläche 26 des Führungskanals 12 ist zudem eine, sich in Transportrichtung bzw. Förderrichtung F erstreckende, Ausnehmung 32 (siehe Fig. 4) zur Aufnahme einer Spitze des abzubremsenden Verarbeitungselements V ausgebildet. Diese Ausnehmung 32 ermöglicht es, dass die Spitze des abzubremsenden Verarbeitungselements V in die Ausnehmung 32 eintaucht und dadurch umfangsseitig mit Flanken der Ausnehmung 32 in Kontakt kommt, anstelle mit der stirnseitigen Spitze mit dem krümmungsäußeren Bereich 30 der Innenumfangsfläche 26 in Kontakt zu kommen. Dies hat zum einen den Vorteil, dass die Spitze des Verarbeitungselements ge- schont wird. Zum anderen hat die Ausnehmung 32 auch den Effekt, dass die Lebensdauer des Bremselements 24 verlängert werden kann.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, ist am Führungskanalausgang 22 ein Brems- und Halteelement 34 vorgesehen. Das Brems- und Halteelement 34 ist linear geführt und durch einen Pneumatikkolben 36 linear zwischen einer Haltestellung (siehe Fig. 2) und einer Freigabestellung verfahrbar. In der Haltestellung ragt das Brems- und Halteelement 34 teilweise in den Führungskanal 12 hinein, um das Verarbeitungselement V an seinem Kopf zu halten und so an einer weiteren Bewegung in Förderrichtung F zu hindern. Vorzugsweise ist das Brems- und Halteelement 34 ebenfalls dazu ausgebildet, das Verarbeitungselement V an einer Bewegung entgegen der Förderrichtung F zu hindern.

Fig. 5 zeigt das eigentliche Bremselement 24 separat, d.h. ohne die den Führungskanaleingang 14 und den Führungskanalausgang 22 definierenden Module. Aus den Figuren 1 , 4 und 5 ist ersichtlich, dass ein Radius R des helixförmigen gekrümmten Abschnitts 20 im Bereich zwischen 2 und 10 mal eines Innendurchmessers, insbesondere zwischen 3 und 8 mal dem Innendurchmesser, des Führungskanals 12 liegt. Somit ist der Radius R verhältnismäßig klein, um das Verarbeitungselement V mit einer verhältnismäßig großen Fliehkraft zu beaufschlagen.

Die Figuren 6, 7A und 7B zeigen eine alternative, kompaktere Ausführungsform eines gekrümmten Abschnitts 20‘ der Bremseinheit 10. Im Vergleich zu der in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Ausführungsform weist diese kompaktere Ausführungsform nur einen helixförmigen Abschnitt 20A‘ auf, jedoch keine S-kurvenförmige Abschnitte. Dadurch ist der Führungskanaleingang 14‘ des gekrümmten Abschnitts 20‘, anders als bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 , radial versetzt zu dem Führungskanalausgang 22‘ des gekrümmten Abschnitts 20‘ angeordnet. Auch dieser gekrümmte Abschnitt 20‘ wird durch ein einziges Bauteil 24‘ definiert. Dieses Bauteil 24‘ ist aus Metall und im 3D-Druck-Verfahren hergestellt. Wie in Fig. 7B zu sehen ist, weist auch das Bauteil 24‘ an seiner Innenumfangsfläche 26 eine bremsverstärkende Struktur 28 in Form einer spiralförmigen Rippe auf.

Die Figuren 8, 9A und 9B zeigen eine dritte Ausführungsform eines gekrümmten Abschnitts 20“. Der gekrümmte Abschnitt 20“ weist - ähnlich wie der gekrümmte Abschnitt 20 aus Fig. 1 - einen ersten, S-kurvenförmigen Abschnitt 20A“, anschließend einen zweiten, helixförmigen Abschnitt 20B“, und zuletzt einen dritten, S-kurvenförmigen Abschnitt 20C“ auf. Zudem haben die erste und dritte Ausführungsform gemein, dass der Führungskanaleingang 14“ und der Führungskanal- ausgang 22“, wie in Fig. 8 und 9A zu sehen ist, fluchtend zueinander angeordnet sind. Während bei der ersten Ausführungsform eine Verbindungslinie zwischen dem Führungskanaleingang 14 und dem Führungskanalausgang 22 eine Tangente des helixförmigen gekrümmten Abschnitts 20B bildet, teilt eine Verbindungslinie zwischen dem Führungskanaleingang 14“ und dem Führungskanalausgang 22“ den helixförmigen gekrümmten Abschnitt 20B“ in etwa mittig.

Bezugszeichenliste

10 Bremseinheit

12 Führungskanal

14 Führungskanaleingang

16 Schnittstelle

18 Luftauslassöffnung

20 gekrümmter Abschnitt

22 Führungskanalausgang

24 Bauteil

26 Innenumfangsfläche

28 bremsverstärkende Struktur

30 krümmungsäußere Bereich

32 Ausnehmung

34 Brems- und Halteelement

36 Pneumatikkolben

V Verarbeitungselement

F Förderrichtung

R Radius