DE4101284A1 - Mit einem kniehebelmechanismus versehenes geraet zum bearbeiten von arbeitsgegenstaenden durch druck - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Bearbeiten von Arbeitsgegenständen durch Druck, welches einen mehr als zwei Hebelarmelemente aufweisenden Kniehebelmechanismus umfaßt, von dem ein in einer geradlinigen Führung verschiebbares Stempelele­ ment angetrieben wird.

Zu Geräten zum Druckbearbeiten von Arbeitsgegenständen gehören bekannter Weise sowohl handbetätigte Zangen, wie motori­ sch angetriebene Handgeräte oder stationäre Apparate, und jeweils auch solche, die zum Verpressen (Crimpen) von Kabelschuhen dien­ en. Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise zum Verpressen von Kabelschuhen anwendbar, ist aber keineswegs auf dieses Gebiet be­ schränkt.

In der europäischen Patentanmeldung 8 98 50 315.6 (Veröffentlichungsnummer 03 65 499) ist u. a. in Fig. 7 ein elekt­ risch angetriebenes Handgerät zum Bearbeiten von Arbeitsgegen­ ständen durch Druck, z. B. Crimpen von Kabelschuhen, dargestellt, bei dem eine in einer geradlinigen Führung im Gerätekörper ver­ schiebbare Arbeitsbacke von einem drei starre Hebelarmelemente aufweisenden Kniehebelmechanismus angetrieben wird. Alle drei Hebelarmelemente sind als Laschen gestaltet, und an einem ihrer beiden Enden in einem gemeinsamen Gelenkpunkt gelenkig vereint. Ihre anderen Enden sind in weiteren Gelenkpunkten an andere Be­ standteile des Gerätes angelenkt.

So ist das andere Ende einer Lasche zwecks Antrieb des Kniehebelmechanismus mit einer geradlinigen, translatorischen Be­ wegung an ein Mitnehmerglied angeschlossen, das auf einer moto­ risch angetriebenen, das Antriebsglied des Gerätes bildenden Vor­ schubschraube aufgeschraubt ist, das andere Ende einer weiteren Lasche ist in einem am Gerätekörper stationär angeordneten Ge­ lenkpunkt an den Gerätekörper angeschlossen, und das andere Ende der dritten Lasche ist als Abtriebsglied des Kniehebelmechanismus an die Arbeitsbacke angelenkt.

Dieser vorbekannte Kniehebelmechanismus umfaßt somit drei Hebelarmelemente und vier Gelenkpunkte oder -stellen. Ein konventioneller Kniehebelmechanismus mit drei Hebelarmelementen weist jedoch den Nachteil auf, daß der maximale Kraftumsatz, d. h. das Verhältnis der am Abtriebsglied abgegebenen Kraft zu der von diesem Abtriebsglied zurückgelegten Strecke erst in den allerletzten Phasen des Arbeitsvorganges eintritt, wie nachfol­ gend mit Hilfe des Diagramms Fig. 1 näher erläutert wird.

Hierbei ist auch zu beachten, daß bei manuellen Gerä­ ten vom Zangentyp die beiden Handgriffe in Ausgangslage nicht übermäßig weit von einander entfernt sein dürfen, da sie mit den Fingern einer Hand umfaßt werden müssen; die vom Antriebsglied, dem Handgriff, zurückzulegende Strecke ist deshalb möglichst kurz zu halten.

In der deutschen Patentschrift 31 34 311 ist ein pistolen­ förmiges, zangenartiges Handgerät zum Abisolieren von Leiterenden beschrieben, bei dem der eine Handgriff starr, und der andere ge­ lenkig an den Gerätekörper angeschlossen ist. Der gelenkig ange­ schlossene Handgriff ist anderweitig als mittels eines Kniehebel­ mechanismus kinematisch mit einem Backenpaar verbunden um dessen beide Backen in einer geradlinigen Führung zu verschieben. Pisto­ lenförmige Ausführung ist an und für sich auch bei anderen Hand­ geräten bekannt.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe ein Gerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die am Ab­ triebsglied abgegebene Kraft schon in früheren Abschnitten der von diesem Abtriebsglied zurückgelegten Strecke bedeutend zu steigen beginnt. Diese Aufgabe wird mittels eines Gerätes gemäß dem angeschlossenen Patentanspruch 1 gelöst, wobei in Unteran­ sprüchen vorteilhafte Weiterentwicklungen angegeben sind. Das Lö­ sungsprinzip kann so ausgedrückt werden, daß ein doppelter Knie­ hebelmechanismus mit vier Hebelarmelementen und fünf Gelenkpunk­ ten angewandt wird.

Die Erfindung soll nun an Hand von Ausführungsbeispie­ len gemäß den beiliegenden schematischen Zeichnung näher erläu­ tert werden. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Diagramm über das Verhältnis zwischen der Länge der vom Abtriebsglied zurückgelegten Strecke und der abge­ gebenen Kraft bei einem konventionellen und bei einem erfin­ dungsgemäßen Gerät, wenn beide mit der gleichen Kraft beauf­ schlagt werden;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Gerät in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Gerät in einer zweiten Ausführungsform, und

Fig. 4 ein für die Geräte gemäß Fig. 2 und 3 gemeinsa­ mes kinematisches Schema.

In Fig. 1 ist der Verlauf des oben angeführten Verhält­ nisses beim Beaufschlagen des Antriebsgliedes (12, 12′ in Fig. 4) mit 250 N bei einem Gerät mit einem konventionellen Kniehebelme­ chanismus (Kurve A), und bei einem erfindungsgemäßen doppelten Kniehebelmechanismus (Kurve B) dargestellt. Die Kurve C veran­ schaulicht den tatsächlichen Kraftaufwand bei der erfindungsge­ mäßen Zange. Auf der Abzissenachse ist die vom Abtriebsglied (25 in Fig. 4) zurückgelegte Strecke in Millimetern, und auf der Or­ dinatenachse die von diesem Abtriebsglied abgegebene Kraft in Newton aufgetragen. Die einzelnen Orte an den Kurven geben somit die an der Crimpstelle abgegebene Kraft nach Zurücklegen der be­ treffenden Strecke an.

Der für den Vergleich gewählte Antriebswert von 250 N entspricht dem Wert, welcher bei andauernder Arbeit mit einer Zange als wünschenswert angesehen wird.

Aus einem Vergleich der Kurven in Fig. 1 geht hervor, daß die Kraft in der Endphase (ca. 7 mm) zwar in beiden Fällen zureichend ist, aber daß der tatsächliche Verlauf des Kraftauf­ wandes gemäß der Kurve B bedeutend vorteilhafter ist. So über­ schreitet z. B. die abgegebene Kraft den Wert von 2000 N bei der Kurve B bereits nach etwa 5,2 mm, zum Unterschied von etwa 6,6 mm bei der Kurve A, und in dieser Lage 6,6 mm würde es eines weiteren Kraftaufwandes von etwa 500 N bedürfen, um von der Kurve A zu der Kurve B zu gelangen.

Das erfindungsgemäße Gerät kann sowohl in Pistolenform gemäß Fig. 2, als auch in gestreckter Form gemäß Fig. 3 herge­ stellt werden.

Gemäß Fig. 2-4 weist das erfindungsgemäße Gerät einen mit einem festen Handgriff 11 bzw. 11′ zu einer starren Einheit vereinten Gerätekörper 10 bzw. 10′ auf, an den in einem ersten Gelenkpunkt 21, der sich an einem ersten stationären Ort des Ge­ rätekörpers befindet, mittels eines ersten Zapfens 21a ein be­ weglicher Handgriff 12 bzw. 12′, der das Antriebsglied des Gerä­ tes bildet, angelenkt ist.

Im Gerätekörper 10, 10′ ist eine Aushöhlung oder Kammer 10a für den erfindungsgemäßen doppelten Kniehebelmechanismus, und eine geradlinige Führungsbahn 10b für ein Stempelelement (erster Backenträger od. dgl.) 13 vorgesehen. Am Stempelelement 13 ist, vorzugsweise austauschbar, eine erste Arbeitsbacke 13a, und am äußeren Ende der Führungsbahn 10b, ebenfalls vorzugsweise austauschbar, eine zweite Arbeitsbacke 14 angeordnet.

Die Schließbewegung des Handgriffes 12, 12′ im Sinne des Pfeiles P₁ bzw. P₁′ (die also im Diagramm Fig. 1 als mit einer Kraft von 250 N durchgeführt vorausgesetzt wird) wird mittels ei­ nes erfindungsgemäßen Doppelkniehebelmechanismus zu einer Schließbewegung des Stempelelementes 13 (Annäherungsbewegung an die zweite Arbeitsbacke 14) im Sinne des Pfeiles P₂ umgewandelt.

Der im wesentlichen in der Kammer 10a untergebrachte erfindungsgemäße doppelte Kniehebelmechanismus umfaßt vier He­ belarmelemente 31-34. Das erste Hebelarmelement 31 (Fig. 4) wird von einer Strecke S (Fig. 2 und 3) am beweglichen Handgriff 12, 12′ gebildet, die sich zwischen dem ersten Zapfen 21a und einem zweiten Zapfen 22a, 22a′ erstreckt, welcher am Handgriff 12, 12′ ange­ ordnet ist, und einen zweiten Gelenkpunkt 22 (Fig. 4) bildet.

Das erste Hebelarmelement 31, S ist somit starr (dreh­ fest) mit dem Antriebsglied 12, 12′ verbunden, und ist von diesem um den ersten Gelenkpunkt 21 wie um einen am Gerätekörper 10, 10′ stationär angeordneten Drehpunkt herum verschwenkbar (Pfeil P₃).

Im zweiten Gelenkpunkt 22 ist an das erste Hebelarmele­ ment 31, S mittels eines zweiten Zapfens 22a ein zweites Hebel­ armelement 32, welches von einer starren Lasche 32a gebildet ist, mit seinem einen Ende angelenkt.

An einer zweiten stationären Stelle am Gerätekörper 10, 10′ ist in einem dritten Gelenkpunkt 23, der von einem dritten Zapfen 23a gebildet ist, ein drittes Hebelarmelement 33, das von einer starren Lasche 33a gebildet ist, an den Gerätekörper 10, 10, angelenkt. Das zweite und das dritte Hebelarmelement 32 bzw. 32a und 33 bzw. 33a sind an ihren anderen Enden in einem vierten Gelenkpunkt 24 mittels eines vierten Zapfens 24a gelenkig ver­ eint.

Die genannten ersten und zweiten stationären Stellen am Gerätekörper 10, 10′ befinden sich in einem quer zur Richtung der Führungsbahn 10b verlaufenden Abstand A von einander entfernt.

Ein viertes Hebelarmelement 34, daß von einer starren Lasche 34 gebildet ist, ist an einem Ende ebenfalls im gemeinsa­ men vierten Gelenkpunkt 24, 24a erfaßt, und am anderen Ende mit­ tels eines Zapfens 25a an das Stempelelement 13 gelenkig ange­ schlossen. Der Zapfen 25a bildet somit das Abtriebsglied des dop­ pelten Kniehebelmechanismus.

Es ist zu beachten, daß einerseits der Handgriff 12, 12′ mittels des Zapfens 21a, und die Lasche 33a mittels des Zap­ fens 23a ausschließlich mit dem Gerätekörper 10, 10′, und ander­ seits die Lasche 32a mittels des Zapfens 22a ausschließlich mit dem Handgriff 12, 12′ verbunden sind.

In der pistolenförmigen Ausführung gemäß Fig. 2 ist der verschwenkbare Handgriff 12 an seinem Anschlußende erwei­ tert, und der zweite Zapfen 22a ist derart an diesem erweiterten Teil untergebracht, daß die Strecke S im geöffneten Zustand des Gerätes im wesentlichen in Richtung des vierten Hebelarmelementes 34, 34a und der Führungsbahn 10b verläuft.

In der gestreckten Ausführung gemäß Fig. 3 ist der zweite Zapfen 22a′ auf einer Verlängerung 12′a des Handgriffes 12′ diesseits des ersten Gelenkpunktes 21, 21a angebracht und die Strecke S verläuft auf dieser Verlängerung, die sich ebenfalls im geöffneten Zustand des Gerätes im wesentlichen in Richtung des vierten Hebelarmelementes 34, 34a und der Führungsbahn 10b er­ streckt.

Die Lasche 34a kann vorzugsweise an ihrem in der Zeich­ nung rechten ersten Ende einen kurzen Schlitz in der Mitte ihrer Dicke aufweisen, und an ihrem in der Zeichnung linken Ende gabel­ förmig gestaltet sein und mit den beiden Schenkeln des gabelför­ migen Teiles das Stempelglied 13 beiderseits umfassen. In den mittigen Schlitz in der Lasche 34a ist die Lasche 32a eingeführt, während die Lasche 33a doppelt ausgeführt ist und mit ihren bei­ den Teilen sowohl an die Lasche 34a, als auch an den Gerätekörper 10, 10′ jeweils von außen her anliegt.

Auch der Handgriff 12 ist in seinem oberen Teil 12a mit Vorteil gabelförmig gestaltet und umfaßt mit seinen beiden Schenkeln sowohl den Gerätekörper 10, als auch die Laschen 32a und 33a des Kniehebelmechanismus. In Fig. 3 ist anschaulichkeits­ halber der dem Betrachter zugewandte Schenkel des gabelförmigen Teiles 12a des Handgriffes 12 weggelassen.

Es ist offensichtlich, daß auch das erste Hebelarmele­ ment S von einer selbständigen Lasche gebildet sein kann, die vom Handgriff 12, 12′ um den ersten Zapfen 21a herum verschwenkbar ist, z. B. indem der Handgriff mit der Lasche entweder starr, oder mittels einer Verzahnung verbunden ist. Wesentlich ist, daß der Antrieb des ersten Hebelarmelementes, zum Unterschied z. B. vom translatorischen Antrieb bei dem eingangs erwähnten vorbekannten Gerät mit einfachem Kniehebelmechanismus, durch eine Drehbewe­ gung, d. h. Anlegen eines Drehmomentes, erfolgt. Ein weiterer Un­ terschied von dem eingangs erwähnten vorbekannten Kniehebelmecha­ nismus, der drei Hebelarmelemente und vier Gelenkpunkte aufweist, sind die vier Hebelarmelemente und fünf Gelenkpunkte der erfin­ dungsgemäßen Lösung, wobei ferner am Gerätekörper nicht ein, sondern zwei Gelenkpunkte stationär angeordnet sind.

Der erfindungsgemäße doppelte Kniehebelmechanismus kann so aufgefaßt werden, daß er aus einem ersten Kniehebelmechanis­ mus mit den Gliedern 31, 32, und einem zweiten Kniehebelmechanis­ mus mit den Gliedern 33, 34 besteht, wobei beide Mechanismen im "mittleren" Gelenkpunkt 24 des zweiten Mechanismus zusammengekop­ pelt sind.

Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, daß das erste und das vierte Hebelarmelement 31 (31a), 34 (34a) im wesentlichen pa­ rallel sowohl miteinander, als auch mit der Führungsbahn 10b ver­ laufen, während sich das zweite und das dritte Hebelarmelement 32 bzw. 32a und 33 bzw. 33a (in der in der Zeichnung dargestellten offenen Lage des Gerätes) quer zu dieser Richtung erstrecken.

An den verschwenkbaren Handgriff 12 und/oder an das erste Hebelarmelement kann drehfest eine an einem Segment 30a angeordnete kreisbogenförmige Zahnreihe 30 angeschlossen, und am Gerätekörper 10 ein federbelasteter, zusammenarbeitender Sperrha­ ken 31 verschwenkbar angeordnet werden, die zusammen ein an und für sich bekanntes Gesperre bilden, z. B. von einem der Typen, die in EP-A-02 77 684 in den Fig. 14-17 dargestellt sind.

Ferner kann der verschwenkbare Handgriff 12, 12′ in an sich bekannter Weise von Federkraft dauernd in die in der Zeich­ nung dargestellte offene Lage gezwungen werden, was in der Zeich­ nung nicht veranschaulicht ist.

Ebenfalls in an und für sich bekannter Weise kann einer der Zapfen, z. B. der fünfte Zapfen 25a, zwecks Lageeinstellung des Stempelelementes 13 mit einem exzentrischen Mittelteil herge­ stellt werden, wie dies z. B. in DE-C-25 55 071 beschrieben ist.

Claims (8)

1. Gerät zum Bearbeiten von Arbeitsgegenständen durch Druck, umfassend einen Gerätekörper (10, 10′), ein in einer im Gerätekörper (10, 10′) vorgesehenen geradlinigen Führungsbahn (10b) verschiebbares Stempelelement (13), ein Antriebsglied (12, 12′), und einen Kniehebelmechanismus, der mehr als zwei, an bei­ den Enden jeweils gelenkig angeschlossene, starre Hebelarmelemen­ te (31-34) aufweist, wobei eines der Hebelarmelemente (31) an ei­ nem Ende an das Antriebsglied (12, 12′), ein anderes Hebelarmele­ ment (34) an einem Ende an einem stationären Ort (23a) an den Ge­ rätekörper (10, 10′), und ein drittes Hebelarmelement (34) an ei­ nem Ende an das Stempelelement (13) angeschlossen ist, und wobei drei Hebelarmelemente (32-34) an ihren anderen Enden in einem ge­ meinsamen Gelenkpunkt (24) gelenkig vereint sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kniehebelmechanismus vier Hebelarmelemente (31, S; 32, 32a; 33, 33a; 34, 34a) aufweist, von denen das erste (31, S) vom Antriebsglied (12, 12′) des Gerätes mit einem Drehmo­ ment beaufschlagbar, und an einem Ende in einem an einer ersten stationären Stelle am Gerätekörper (10, 10′) befindlichen ersten Gelenkpunkt (21, 21a) an den Gerätekörper (10, 10′) angelenkt ist, das zweite Hebelarmelement (32, 32a) an einem Ende gelenkig in einem zweiten Gelenkpunkt (22, 22a) an das andere Ende des ersten Hebelarmelementes (31, S), das dritte Hebelarmelement (33, 33a) an einem Ende in einem dritten, an einer zweiten stationären Stelle am Gerätekörpers (10, 10′) befindlichen Gelenkpunkt (23, 23a) an den Gerätekörper (10, 10′), und das vierte Hebelarmele­ ment (34, 34a) an einem Ende gelenkig an das Stempelelement (13) angelenkt ist, und die drei letztgenannten Hebelarmelemente (32, 32a; 33, 33a; 34, 34a) an ihren anderen Enden im gemeinsamen Ge­ lenkpunkt (24, 24a), der den vierten Gelenkpunkt bildet, vereint sind, wobei sich die genannte erste und zweite stationäre Stelle (10, 10′) in Richtung quer zur Richtung der Führungsbahn (10b) im Abstand (A) voneinander befinden.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied ein im ersten Gelenkpunkt (21, 21a) verschwenk­ bar an den Gerätekörper (10, 10′) angeschlossener Handgriff (12, 12′) ist, wobei ein zweiter Handgriff (11) starr mit dem Geräte­ körper (10, 10′) verbunden ist, und daß das erste Hebelarmglied (31) von einer Strecke (S) am verschwenkbaren Handgriff (12, 12′) gebildet ist, die sich zwischen dem ersten Gelenkpunkt (21, 21a) und dem am verschwenkbaren Handgriff (12, 12′) angeordneten zwei­ ten Gelenkpunkt (22, 22a) erstreckt und zumindest im offenen Zu­ stand der Handgriffe (11, 12) im wesentlichen in Richtung der Führungsbahn (10b) verläuft.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es pistolenförmig gestaltet ist und der verschwenkbare Handgriff (12) an seinem Anschlußende erweitert ist, um die genannte Strecke (S) aufnehmen zu können.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine gestreckte Form aufweist und die genannte Strecke (S) an einer Verlängerung (12′a) des Handgriffes (12′) diesseits des ersten Gelenkpunktes (21, 21a) verläuft.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der schwenkbare Handgriff (12) in seinem Teil (12a) gabelförmig gestaltet ist und mit seinen beiden Schenkeln sowohl den Gerätekörper (10), als auch diejenige Laschen (32a, 33a) des Kniehebelmechanismus, welche das zweite und das dritte Hebelarmelement (32, 33) bilden, umfaßt.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die das vierte Hebelarmelement (34) bildende Lasche (34a) an ihrem einen Ende einen kurzen Schlitz in der Mit­ te ihrer Dicke aufweist, in den die das zweite Hebelarmelement (32) bildende Lasche (32a) eingeführt ist, und an ihrem anderen Ende gabelförmig gestaltet ist und mit den Schenkeln des gabel­ förmigen Teiles das Stempelglied (13) beiderseits umfaßt.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasche (33a), welche das dritte Hebelarm­ element (33) bildet, doppelt ausgeführt ist, und sowohl an der La­ sche (34a) welche das vierte Hebelarmelement bildet, als auch an dem Gerätekörper (10, 10′) von außen her anliegt.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den beweglichen Handgriff (12, 12′) bzw. an das erste Hebelarmelement (S, 31) drehfest eine Zahnreihe (30) angeschlossen ist, die zusammen mit einem am Gerätekörper (10, 10′) angeordneten, federbelasteten Sperrhaken (31) ein an und für sich bekanntes Gesperre bildet.