DE10060611C2 - Klemmvorrichtung - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klemmvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Herkömmlicherweise werden Klemmzylinder verwendet, um bspw. ein Bauelement festzuklemmen, wenn das Bauelement eines Automobils oder dgl. geschweißt wird. Ein solcher Klemmzylinder ist bspw. in dem US-Patent Nr. 4,458,889 beschrieben.

Der in dem US-Patent Nr. 4,458,889 beschriebene Klemmzylinder ist wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt aufgebaut. So ist eine Kolbenstange 2, die entsprechend der Antriebswirkung eines Zylinders 1c hin und her bewegbar ist, zwischen einem Paar geteilter Körper 1a, 1b angeordnet. Eine Kupplung 3 ist mit einem ersten Ende der Kolbenstange 2 verbunden. Ein Paar von Verbindungselementen 5a, 5b und ein Paar von Walzen 6a, 6b ist mit Hilfe einer ersten Welle 4 drehbar an beiden Seitenabschnitten der Kupplung 3 angebracht. Ein Arm 8 ist mit Hilfe einer zweiten Welle 7 um einen festgelegten Winkel drehbar zwischen dem Paar von Verbindungselementen 5a, 5b vorgesehen.

Bei dieser Anordnung kann das Paar von Walzen 6a, 6b mit Hilfe einer Vielzahl von Nadeln 9a, die in Öffnungen angebracht sind, gleiten. Die Kolbenstange 2 ist so vorgesehen, dass sie entsprechend der Führungswirken der Walzen 6a, 6b, die entlang von in den Körpern 1a bzw. 1b ausgebildeten Spurnuten 9b glei­ ten können, gemeinsam mit den Walzen 6a, 6b verschiebbar ist.

Der in dem US-Patent Nr. 4,458,889 beschriebene Klemmzylinder gemäß dem Stand der Technik weist jedoch keinen Mechanismus zum Aufrechterhalten des Klemmzustandes eines Werkstückes auf, bspw. wenn das dem Zylinder 1c zu­ geführte Druckfluid aus irgendeinem Grunde unterbrochen wird, während das nicht dargestellte Werkstück durch den Arm 8 geklemmt wird. Daher besteht die Befürchtung, dass der Klemmzustand des Werkstückes aufgehoben und das Werkstück gelöst werden kann.

Aus der DE 34 03 961 A1 geht eine gattungsgemäße Kniehebelspannvorrich­ tung zum Spannen von Karosserieteilen hervor, wobei dem Zylinder eine Blo­ ckiervorrichtung zugeordnet ist. Die Blockiervorrichtung weist einen Arretierkol­ ben mit über dessen Umfang verteilt angeordneten, käfigartigen Ausformungen und darin angeordneten Wälzkörpern, einen Entriegelungskolben und einen Kolben auf. Die Wälzkörper legen sich formschlüssig einerseits gegen die In­ nenwandung des Zylinders und andererseits gegen die Ausformungen des Arre­ tierkolbens an. Der Arretierkolben ist kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei sein größter Durchmesser auf der dem Kolben abgekehrten Seite liegt. Die Ausfor­ mungen vergrößern sich in ihrem Durchmesser entsprechend dem Kegelwinkel des Arretierkolbens. Die Blockiervorrichtung funktioniert folgendermaßen: wird der Zylinderraum mit Druckluft beaufschlagt, so wird eine Spannbacke über den Kolben und die Kolbenstange sowie die Kniehebelgelenkanordnung in Klemm- und Haltestellung bewegt. Bei dieser Bewegung werden die Wälzkörper der Blockiervorrichtung durch Federn in Richtung der Innenwandung des Zylinders belastet, vermögen aber keine Klemmwirkung auszuüben. Fällt der Druckmittel­ druck plötzlich ab, so werden die Wälzkörper zwischen der Innenwandung und den konisch ansteigenden Ausformungen eingeklemmt, so dass eine ungewollte Bewegung des Kolbens und damit eine Lösebewegung der Klemm- und Halte­ backe verhindert wird. Soll die Vorrichtung wieder gelöst werden, so kann ent­ weder Druckmittel in den Zylinderraum hineingegeben werden, um den Kolben nach oben zu bewegen, oder ein zweiter Zylinderraum zwischen dem Entriege­ lungskolben und dem Zylindergehäuseteil über eine Anschlussbohrung und eine Bohrung mit Druckmittel beaufschlagt werden. Hierdurch wird der Entriege­ lungskolben nach unten gedrückt und verschiebt die Wälzkörper entlang der Ausnehmungen, sodass der Klemmschluss zur Innenwandung des Zylinders aufgehoben wird. Die Verriegelung ist gelöst. Die Montage der am Außenum­ fang des Arretierkolbens vorgesehenen Federn und Wälzkörper ist mühsam und man muss beim Zusammensetzen der Zylindervorrichtung aufpassen, dass die Federn und Wälzkörper nicht herausfallen. Auch ist der Verbrauch an Druckluft zum Lösen der Blockierung relativ hoch, da der Entriegelungskolben über sei­ nen gesamten Umfang mit Entlastungsluft beaufschlagt werden muss. Da die Entriegelung gleichzeitig mit der Verschiebung des Kolbens erfolgt, wird diese jedenfalls zu Beginn der Bewegung erschwert und der Druckluftverbrauch weiter erhöht.

Die DE 41 92 710 T1 beschreibt eine Bremsvorrichtung für Fluidzylinder ohne Kolbenstange. Die Bremsvorrichtung besteht aus einem Bremshebel, der an einem von dem Kolben hin und her bewegten Übertragungskörper befestigt ist. Der Bremshebel wird mit einer an einer äußeren Seitenfläche des Zylinderkör­ pers angeordneten und sich parallel zu der Bewegungsrichtung des Kolbens erstreckenden Bremsführung in Verbindung gebracht. Dies erfolgt durch Ver­ schwenken des Bremshebels mit Hilfe eines Kolbens, der in einer Zylinderkam­ mer vorgesehen ist. Über einen zweiten Kolben in der Zylinderkammer wird der Bremshebel zum Freisetzen in entgegengesetzter Richtung verschwenkt. Eine für eine Zylindervorrichtung mit einem Kolben ohne Kolbenstange beschriebene externe Bremse ist mit einer an der Kolbenstange angreifenden Verriegelung nicht vergleichbar.

Aufgabe

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Klemmvorrichtung, die bei einfachem Aufbau den Klemmzustand eines Werkstücks zuverlässig auf­ recht erhalten kann, auch wenn die Zufuhr einer Antriebskraft zu einem Arm un­ terbrochen wird.

Ein übermäßiger Verbrauch an Druckfluid soll dabei vermieden werden und es soll außerdem ein verriegelter Zustand zuverlässig aufgehoben werden können, bevor ein Kolben verschoben wird.

Lösung

Diese Aufgaben werden mit der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprü­ che.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine Klemmvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt, der einen Verriegelungsme­ chanismus der Klemmvorrichtung darstellt.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1.

Fig. 4 verdeutlicht die Funktionsweise, indem ein Zustand dargestellt wird, in dem ein Arm von dem in Fig. 1 gezeigten Ursprungszu­ stand gedreht ist und ein Werkstück geklemmt wird.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4.

Fig. 6 verdeutlicht den Vorgang zum manuellen Aufheben des Verriege­ lungszustandes mit Hilfe eines durch eine manuelle Betätigungs­ öffnung eingesetzten Bolzens.

Fig. 7 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch eine modifizierte Ausfüh­ rungsform des Verriegelungsmechanismus.

Fig. 8 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt in einem Zustand, in dem der in Fig. 7 gezeigte verriegelte Zustand aufgehoben ist.

Fig. 9 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der wesentlichen Elemente eines Klemmzylinders gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 10 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Klemmzylinders gemäß Fig. 9.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Eine Klemmvorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung ist in Fig. 1 dargestellt. Die Klemmvorrichtung 10 weist einen Grundkör­ per 12, einen Zylinderabschnitt (Antriebsmechanismus) 14, der luftdicht abge­ dichtet mit einem unteren Ende des Grundkörpers 12 verbunden ist, einen Arm 20, der mit einem Lagerabschnitt 18 mit rechteckigem Querschnitt verbunden ist, der durch ein Paar von im Wesentlichen kreisförmigen Öffnungen (nicht dar­ gestellt), die durch den Grundkörper 12 ausgebildet sind, nach außen vorsteht, und einen Verriegelungsmechanismus 22 auf, der einen Zustand aufrecht erhält, in dem ein nicht dargestelltes Werkstück durch den Arm 20 geklemmt wird.

Der Zylinderabschnitt 14 weist einen Endblock 24 und ein zylindrisches Element mit im Wesentlichen elliptischem Querschnitt auf und umfasst ein Zylinderrohr 26, dessen erstes Ende luftdicht abgedichtet mit einer Aussparung des Endblo­ ckes 24 verbunden ist, und dessen zweites Ende luftdicht abgedichtet mit einem Blockelement 25 verbunden ist, um einen Verriegelungsmechanismus 22 zu bil­ den.

Der Zylinderabschnitt 14 weist außerdem einen Kolben 30, der in dem Zylinder­ rohr 26 aufgenommen ist und sich entlang einer Zylinderkammer 28 hin und her bewegt, und ein Stangenelement 32 auf, das mit einem mittleren Bereich des Kolbens 30 verbunden ist und gemeinsam mit dem Kolben 30 verschiebbar ist. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist das Stangenelement 32 so ausgebildet, dass es einen Querschnitt aufweist, der in einer im Wesentlichen senkrecht zu einer Achse stehenden Richtung im Wesentlichen kreisförmig ist. Ein Dämpfungsele­ ment 34 zur Anlage gegen den Kolben 30 ist zur Stoßabsorption an einem mitt­ leren Bereich des Endblockes 24 angebracht. Eine Kolbendichtung 36 ist an der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 30 angebracht.

Nicht dargestellte Befestigungslöcher sind durch die vier Ecken des Endblockes 24 gebohrt. Der Endblock 24, das Zylinderrohr 26 und das Blockelement 25 sind mit Hilfe von vier Wellen oder Bolzen (nicht dargestellt), die durch die Befesti­ gungslöcher eingesetzt sind, in luftdichter Weise miteinander verbunden. Ein Paar von Druckfluideinlass/auslassöffnungen 42a, 42b für die Zufuhr/Abfuhr des Druckfluides (bspw. unter Druck stehender Luft) zu/von der Zylinderkammer 28 sind in dem Blockelement 25 bzw. dem Endblock 24 ausgebildet.

Der Grundkörper 12 wird durch integrales Zusammensetzen eines ersten Ge­ häuses 46 und eines nicht dargestellten zweiten Gehäuses gebildet. Eine Kam­ mer ist in dem Grundkörper 12 durch Aussparungen geformt, die in dem ersten Gehäuse 46 bzw. dem zweiten Gehäuse ausgebildet sind. Das Stangenelement 32 ist so vorgesehen, dass sein freies Ende der Innenseite der Kammer gegen­ überliegt.

Ein Gelenkstangenmechanismus 64 zum Umsetzen der gradlinigen Bewegung des Stangenelements 32 in eine Drehbewegung des Armes 20 mit Hilfe eines Kniehebels 62 ist an dem ersten Ende des Stangenelements 32 vorgesehen.

Der Kniehebel 62 weist einen Gelenkblock 56 auf, der Gabelabschnitte mit von­ einander um einen festgelegten Abstand beabstandeten Zweigen, die im We­ sentlichen parallel zueinander verzweigt sind, umfasst, und einen Gelenkstift 70, der drehbar an durch den Gabelabschnitt ausgebildeten Öffnungen angebracht ist.

Der Gelenkstangenmechanismus (Kniehebelmechanismus) 64 weist eine Ver­ bindungsplatte (Verbindungselement) 72 auf, die zwischen den Zweigen des Gabelabschnittes des Kniehebels 62 mit Hilfe des Gelenkstiftes 70 angebracht ist, und einen Stützhebel 74, der durch das Paar im Wesentlichen kreisförmiger Öffnungen, die durch das erste Gehäuse 46 bzw. das zweite Gehäuse ausge­ bildet sind, drehbar gehalten wird.

Die Verbindungsplatte 72 ist zwischen dem Kniehebel 62 und dem Stützhebel 74 angeordnet und dient der Verbindung des Kniehebels 62 mit dem Stützhebel 74. Hierzu weist die Verbindungsplatte 72 ein Langloch 76 an der ersten Endseite und eine Öffnung 77 an der zweiten Endseite auf. Die Verbindungsplatte 72 ist mit dem freien Ende des Stangenelementes 72 mit Hilfe des Kniehebels 62 und des mit dem Langloch 76 in Eingriff stehenden Gelenkstiftes 70 verbunden. Mit dem Gabelabschnitt des Stützhebels 74 ist sie mit Hilfe eines drehbar an der Öffnung 77 angebrachten Verbindungsstiftes 78 verbunden. Eine gekrümmte Fläche 81 für den Kontakt mit der Führungswalze 79 ist an einem ersten Ende der Verbindungsplatte 72 ausgebildet.

Der Stützhebel 74 weist einen Gabelabschnitt, der eine Öffnung zur drehbaren Befestigung des Verbindungsstiftes 78 aufweist, und den Lagerabschnitt 18 mit rechteckigem Querschnitt auf, der in einer senkrecht zu der Achse des Stan­ genelementes 32 verlaufenden Richtung vorsteht und durch eine nicht darge­ stellte Öffnung zur Außenseite des Grundkörpers 12 vorsteht. Der Arm 20 zum Klemmen des nicht dargestellten Werkstückes ist lösbar an dem Lagerabschnitt 18 angebracht. Daher kann der Stützhebel 74 gemeinsam mit dem Arm 20 eine Drehbewegung vollziehen.

Aussparungen mit jeweils kreisbogenförmigem Querschnitt sind an oberen Ab­ schnitten innerer Wandflächen des ersten Gehäuses 46 und des zweiten Ge­ häuses ausgebildet. Die Führungswalze 79, die um einen festgelegten Winkel drehbar ist, indem sie in Kontakt mit der gekrümmten Fläche 81 der Verbin­ dungsplatte 72 steht, ist in den Aussparungen vorgesehen. Ein Stiftelement 82 zum drehbaren Halten der Führungswalze 79 ist an Öffnungen befestigt, die in dem ersten Gehäuse 46 und dem zweiten Gehäuse ausgebildet sind. Eine Viel­ zahl von Nadellagern 84 ist in Umfangsrichtung einer Durchgangsöffnung der Führungswalze 79 angebracht. Die Führungswalze 79 kann durch die Wälzwir­ kung der Nadellager 84 eine gleichmäßige Rollbewegung durchführen.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfasst der Verriegelungsmechanismus 22 das Blockelement 25, das mit dem ersten Ende des Grundkörpers 12 verbunden ist, um eine geschlossene Kammer 86 zu bilden, eine Verriegelungsplatte 90, die in der Kammer 86 angeordnet und extern auf das Stangenelement 32 mit Hilfe ei­ ner Öffnung 88 aufgesetzt ist, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, der etwas größer ist als der Querschnitt des Stangenelements 32 (vgl. Fig. 3), einen Haltestift 92, der die Verriegelungsplatte 90 an ihrem ersten Ende hält, und ein Halteelement 94, das an einer Aussparung des Blockelements 25 befestigt ist, um den Haltestift 92 zu halten. Die innere Umfangsfläche der Öffnung 88 der Verriegelungsplatte 90 weist einen kreisbogenförmigen vertikalen Querschnitt auf. Eine ringförmige Nut 96, die als Entlastungsnut für auf die äußere Fläche des Stangenelements 32 aufgebrachtes Schmieröl dient, ist an der inneren Um­ fangsfläche der Öffnung 88 ausgebildet (vgl. Fig. 2).

Der Verriegelungsmechanismus 22 weist außerdem ein Federelement 98 auf, das zwischen dem Grundkörper 12 und der Verriegelungsplatte 90 angeordnet ist, um die Verriegelungsplatte 90 zu dem Blockelement 25 vorzuspannen, so­ wie einen Entlastungskolben (Freigabekolben) 104, der an seinem oberen Ober­ flächenabschnitt einen Vorsprung 100 zur Anlage gegen die Verriegelungsplatte 90 aufweist und entlang einer Aussparung 102 des Blockelementes 25 ver­ schiebbar ist, und eine Druckkammer 106, die durch den Entlastungskolben 104 verschlossen wird und der das Druckfluid von dem ersten Druckfluidein­ lass/auslassanschluss 42a zugeführt wird.

Wenn die Verriegelungsplatte 90 um einen festgelegten Winkel geneigt ist, der nach unten und rechts um den Haltepunkt des Stützstiftes 92 geneigt ist, treten das Stangenelement 32 und die Öffnung 88 miteinander in Eingriff, um die Klemmwirkung zu verbessern. Dadurch wird ein verriegelter Zustand erreicht, in dem das Stangenelement 32 an einer Abwärtsverschiebung gehindert wird (sie­ he die Zwei-Punkt-Strich-Linien in Fig. 2). Wenn die Verriegelungsplatte 90 ent­ sprechend der Druckwirkung des Entlastungskolbens 104 gegen die Vorspann­ kraft des Federelementes 98 in einem im Wesentlichen horizontalen Zustand ist, vollzieht das Stangenelement 32 frei die Abwärtsbewegung und ein entriegelter Zustand wird erreicht (siehe die durchgezogenen Linien in Fig. 2). Eine Kolben­ dichtung 108 ist in einer Ringnut des Entlastungskolbens 104 angebracht. Ein ringförmiger Ausschnitt 110, der in Umfangsrichtung ausgeschnitten ist, ist an einer Bodenfläche des Entlastungs- oder Lösekolbens 104 ausgebildet.

Ein erster Durchgang 112 stellt eine Verbindung zwischen dem ersten Druck­ fluideinlass/auslassanschluss 42a und der Druckkammer 106 her. Der erste Durchgang 112 ist so ausgebildet, dass er um einen festgelegten Winkel nach unten und links geneigt ist. Dementsprechend kann auch in dem Zustand, in dem der Entlastungskolben 104 in der Aussparung 102 sitzt, das Druckfluid dem ringförmigen Ausschnitt 110 zugeführt werden, um den Entlastungskolben 104 nach oben zu drücken.

Außerdem ist ein zweiter Durchgang 114 vorgesehen, der eine Verbindung zwi­ schen der Druckkammer 106 und der oberen Zylinderkammer 28 (stangenseiti­ ge Zylinderkammer) herstellt. Der zweite Durchgang 114 ist um einen festgeleg­ ten Winkel nach unten und links geneigt. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ist dann, wenn der Entlastungskolben 104 in der Aussparung 102 sitzt, der zweite Durch­ gang 114 durch die äußere Umfangsfläche des Entlastungskolbens 104 ge­ schlossen, um die Verbindung zwischen der Druckkammer 106 und der oberen Zylinderkammer 28 zu unterbrechen. Dementsprechend kann das Druckfluid, das in die Druckkammer 106 eingeführt wird, nicht der oberen Zylinderkammer 28 zugeführt werden. Andererseits ist dann, wenn der Entlastungskolben 104 nach oben bewegt ist (vgl. Fig. 1 und 2), die Druckkammer 106 über den zwei­ ten Durchgang 114 mit der oberen Zylinderkammer 28 verbunden. Dementspre­ chend wird das Druckfluid, das in die Druckkammer 106 eingeführt wird, der oberen Zylinderkammer 28 zugeführt.

Eine Stangendichtung 116, die die äußere Umfangsfläche des Stangenelemen­ tes 32 umgibt, ist an dem Blockelement 25 angebracht. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein Stopper 120 zur Regulierung der Drehung des Armes 20 an einem Flansch 118 des Grundkörpers 12 angebracht.

Die Klemmvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden ihre Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise erläutert.

Zunächst wird die Klemmvorrichtung 10 mit Hilfe nicht dargestellter Befesti­ gungsmittel an einer festgelegten Position angebracht. Erste Enden von Rohrlei­ tungen, bspw. nicht dargestellter Rohre, werden mit dem Paar von Druckfluideinlass/auslassöffnungen 42a, 42b verbunden. Zweite Enden der Rohrleitungen werden mit einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle verbunden.

Fig. 1 zeigt einen ungeklemmten Zustand, während Fig. 4 den geklemmten Zu­ stand zeigt. Die nachfolgende Erläuterung wird unter der Annahme gegeben, dass der in Fig. 1 gezeigt ungeklemmte Zustand die Ursprungsposition ist. An der oben beschriebenen Ursprungsposition wird angenommen, dass das Druckfluid über den ersten Druckfluideinlass/auslassanschluss 42a der Druck­ kammer 106 zugeführt und der Entlastungskolben 104 nach oben bewegt wird, um einen Zustand zu erreichen, in dem die Verriegelungsplatte 90 in dem im Wesentlichen horizontalen Zustand ist, in dem das Stangenelement 32 unver­ riegelt verschieblich ist.

Nach Durchführen der oben beschriebenen Vorbereitungshandlungen erfolgt der Betrieb ausgehend von der in Fig. 1 gezeigten Ursprungsposition. Hierzu wird die nicht dargestellte Druckfluidzufuhrquelle betrieben, um das Druckfluid (bspw. unter Druck stehende Luft) von den zweiten Druckfluidein­ lass/auslassanschluss 42b der unter dem Kolben 30 angeordneten unteren Zy­ linderkammer 28 zuzuführen. Der Kolben 30 wird durch das in die Zylinderkam­ mer 28 eingeführte Druckfluid belastet, so dass der Kolben 30 entlang der Zy­ linderkammer 28 nach oben bewegt wird.

Die geradlinige Bewegung des Kolbens 30 wird über das Stangenelement 32 und den Kniehebel 62 auf den Kniehebelmechanismus 64 übertragen. Die ge­ radlinigen Wirkung wird entsprechend der Drehwirkung des Stützhebels 74, der den Kniehebelmechanismus 64 bildet, in eine Drehbewegung des Armes 20 umgesetzt.

Hierbei wirkt die Kraft, die die Verbindungsplatte 72 und den mit dem freien En­ de des Stangenelementes 32 in Eingriff stehenden Kniehebel 62 nach oben drückt, entsprechend der geradlinigen Bewegung (Aufwärtsbewegung) des Kol­ bens 30. Aufgrund der auf die Verbindungsplatte 72 ausgeübten Druckkraft wird die Verbindungsplatte 72 um einen festgelegten Winkel um den Haltepunkt des Ge­ lenkstiftes 70 gedreht, und der Stützhebel 74 wird entsprechend der Verbin­ dungswirkung der Verbindungsplatte 72 ebenfalls gedreht.

Daher wird der Arm 20 in Richtung des Pfeiles A um einen festgelegten Winkel um den Haltepunkt des Lagerabschnittes 18 des Stützhebels 74 gedreht.

Während des Vorgangs, bei dem der Arm 20 in Richtung des Pfeiles A gedreht wird, steht die gekrümmte Fläche 81 der Verbindungsplatte 72 in Kontakt mit der Führungswalze 79. Die Führungswalze 79 wird um den Mittelpunkt des Stiftelementes 82 gedreht, wobei sie in Kontakt mit der gekrümmten Fläche 81 bleibt.

Der Arm 20 wird weitergedreht bis er an dem Werkstück anliegt. Dadurch wird die Drehbewegung des Armes 20 gestoppt. Dementsprechend ist der geklemm­ te Zustand erreicht, in dem das Werkstück durch den Arm 20 geklemmt wird.

Wenn die Drehwirkung des Armes 20 angehalten wird und der Klemmzustand erreicht ist, werden der Kolben 30 und das Stangenelement 32 nur noch leicht weiter nach oben bewegt. Dann werden der Kolben 30 und das Stangenelement 32 an der Verschiebungsendposition angehalten (vgl. Fig. 4).

Wenn das Werkstück in dem geklemmten Zustand ist, ist der erste Druck­ fluideinlass/auslassanschluss 42 entsprechend der Umschaltwirkung eines nicht dargestellten Richtungskontrollventiles zur Umgebung offen. Dementsprechend wird das Druckfluid, das der Druckkammer 106 zugeführt wird, zur Umgebung abgelassen. Der Entlastungskolben 104 wird entsprechend der Vorspannkraft des Federelementes 98 entlang der Aussparung 102 nach unten bewegt. Wenn der Entlastungskolben 104 nach unten bewegt wird, ist daher die Verriege­ lungsplatte 90 in dem Zustand, in dem sie um einen festgelegten Winkel um den Haltepunkt des Stützstiftes 92 geneigt ist. In dieser Situation wird eine Klem­ mung zwischen der Öffnung 88 der Verriegelungsplatte 90 und der äußeren Umfangsfläche des Stangenelementes 32 bewirkt, um den verriegelten Zustand zu erreichen, in dem die Abwärtsbewegung des Stangenelementes 32 verhin­ dert ist.

In dem oben beschriebenen verriegelten Zustand wird, bspw., wenn der zweite Druckfluideinlass/auslassanschluss 42b in einem Zustand ist, in dem er zur Um­ gebung offen ist, auch dann, wenn die Zufuhr des Druckfluides aus irgendeinem Grunde in dem Zustand unterbrochen wird, in dem das Werkstück geklemmt wird, der Klemmzustand nicht aufgehoben, da er zuverlässig durch den Verrie­ gelungsmechanismus 22 aufrecht erhalten wird.

Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, wie oben beschrie­ ben, durch den Verriegelungsmechanismus 22 möglich, den geklemmten Zu­ stand des Werkstückes zuverlässig aufrecht zu erhalten, auch wenn die Zufuhr des Druckfluides zu dem als Antriebsmechanismus dienenden Zylinderabschnitt 14 unterbrochen wird.

Nachfolgend wird die Freigabe des Verriegelungszustandes erläutert.

Der Klemmzustand zwischen der äußeren Umfangsfläche des Stangenelemen­ tes 32 und der Öffnung 88 wird durch leichtes Bewegen der Kolbenstange 32 nach oben aufgehoben, indem das Druckfluid in dem verriegelten Zustand über den zweiten Druckfluideinlass/auslassanschluss 42b der unteren Zylinderkam­ mer 28 zugeführt wird. Nachfolgend wird die Zufuhr des Druckfluides von dem zweiten Druckfluideinlass/auslassanschluss 42b zu dem ersten Druckfluidein­ lass/auslassanschluss 42a durch Umschalten des nicht dargestellten Rich­ tungskontrollventiles umgeschaltet.

Das Druckfluid, das dem ersten Druckfluideinlass/auslassanschluss 42a zuge­ führt wird, wird über den ersten Durchgang 112 in die Druckkammer 106 einge­ führt. Der ringförmige Ausschnitt 110 des Entlastungskolbens 104 wird dadurch belastet, so dass der Entlastungskolben 104 nach oben verschoben wird. In die­ ser Situation wird der zweite Durchgang 114, der mit der oberen Zylinderkam­ mer 128 in Verbindung steht, durch die Seitenwand des Entlastungskolbens 104 verschlossen. Dadurch kann das Druckfluid nicht mehr der oberen Zylinder­ kammer 28 zugeführt werden. Das Stangenelement 32 wird an jeglicher Ab­ wärtsbewegung gehindert.

Wenn der Entlastungskolben 104 entsprechend der Wirkung des in die Druck­ kammer 106 eingeführten Druckfluides nach oben bewegt wird, wird die Verrie­ gelungsplatte 90 nach oben gedrückt. Dementsprechend wird die Verriege­ lungsplatte 90 von dem Zustand, in dem sie nach unten und rechts geneigt ist, durch Nutzung des Haltepunktes des Stützstiftes 92 in den im Wesentlichen ho­ rizontalen Zustand verschoben, und dadurch der verriegelte Zustand aufgeho­ ben. Dadurch wird die Verriegelungsplatte 90 von dem verriegelten Zustand, in dem die Verriegelungsplatte 90 nach unten und rechts geneigt ist, um das Stan­ genelement 32 an einer Verschiebung zu hindern, freigegeben. Somit ist das Stangenelement 32 in dem Zustand, in dem es sich frei nach unten bewegen kann.

Wenn der Freigabekolben 104 nach oben bewegt wird, um den Verriegelungs­ zustand aufzuheben, wird der zweite Durchgang 114, der mit der oberen Zylin­ derkammer 28 in Verbindung steht, geöffnet. Das Druckfluid, das der Druck­ kammer 106 zugeführt wird, wird über den zweiten Durchgang 114 in die obere Zylinderkammer 28 eingeführt, um den Kolben 30 nach unten zu drücken.

Wie oben beschrieben wurde, ist bei der Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung der zweite Durchgang 114 vorgesehen, um die Druckkammer 106 mit der oberen Zylinderkammer 28 zu verbinden. Nachdem der Entlastungskolben 104 nach oben bewegt ist, um den verriegelten Zustand aufzuheben, wird das Druckfluid über den zweiten Durchgang 114 in die obere Zylinderkammer 28 eingeführt.

Daher ist es nicht notwendig, einen zusätzlichen Anschluss für die Zufuhr des Druckfluides zu dem Entlastungskolben 104 vorzusehen. Außerdem kann die Druckkammer der oberen Zylinderkammer 28 zugeführt werden, nachdem der Entlastungskolben 104 nach oben bewegt wurde, um den verriegelten Zustand aufzuheben. Daher ist es nicht notwendig, einen Mechanismus zum Einstellen des Timings zum Verschieben des Entlastungskolben 104 und des Kolbens 30 vorzusehen. Es ist also möglich, die gesamte Klemmvorrichtung 10 mit einfa­ chem Aufbau zu verwirklichen.

Außerdem kann das Druckfluid, das dem Inneren der Druckkammer 106 zuge­ führt wird, und das Druckfluid, das der oberen Zylinderkammer 28 zugeführt wird, gemeinsam verwendet werden. Somit ist es möglich, den übermäßigen Verbrauch an Druckfluid zu vermeiden, und die Durchflussrate des zu verwen­ denden Druckfluides kann reduziert werden.

In diesem Fall wird der Kolben 30 durch die Zufuhr des Druckfluides zu der obe­ ren Zylinderkammer 28 nach unten bewegt. Wenn der Stützhebel 74 mit Hilfe der Verbindungsplatte 72 entsprechend der Abwärtsbewegung des Stangen­ elementes 32 in einer der oben beschriebenen Richtung entgegengesetzten Richtung gedreht wird, wird der Arm 20 in einer Richtung gedreht, in der er sich von dem Werkstück entfernt, so dass die in Fig. 1 gezeigte Ursprungsposition wiederhergestellt wird.

Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde so erläutert, dass der Verriegelungsmechanismus 22 betätigt wird, wenn das Werkstück geklemmt ist.

Es versteht sich jedoch, dass das Druckfluid in der Druckkammer 106 entspre­ chend der Schaltwirkung des nicht dargestellten Richtungskontrollventiles auch an die Umgebung abgeführt werden kann, um den Entlastungskolben 104 nach unten zu bewegen, bspw. wenn das Werkstück in dem ungeklemmten Zustand an der Ursprungsposition oder dgl. ist, so dass die Verriegelungsplatte 90 zum Erreichen des verriegelten Zustand schräg gestellt werden kann.

Bestandteil der Erfindung ist auch die in Fig. 6 gezeigte Anordnung. Hierbei ist eine manuelle Betätigungsöffnung 122 durch das Blockelement 25 gebohrt. Ein Bolzen 124 ist durch das manuelle Betätigungsloch 122 in eine Gewindeöffnung 126 eingeschraubt, die an einem Seitenabschnitt der Verriegelungsplatte 90 ausgebildet ist. Der Verriegelungszustand kann durch manuelles Betätigen des Bolzens 124 aufgehoben werden.

Als nächstes wird mit Bezug auf die Fig. 7 und 8 eine modifizierte Ausführungs­ form des Verriegelungsmechanismus erläutert. Hierbei werden die gleichen Aufbauelemente wie bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und auf ihre erneute Erläuterung wird verzichtet.

Fig. 7 zeigt einen verriegelten Zustand, während Fig. 8 einen Zustand darstellt, in dem die Verriegelung aufgehoben ist.

Bei einem Verriegelungsmechanismus 130 gemäß der modifizierten Ausfüh­ rungsform ist eine mit einem Boden ausgestattete zylindrische Öffnung 134 an einem im Wesentlichen mittleren Bereich eines Entlastungskolbens (Freigabe­ kolben) 132 ausgebildet. Ein Vorsprungselement 138, das ein festgelegtes Spiel 136 aufweist, ist in die Öffnung 134 eingesetzt. Das Vorsprungselement 138 ist so vorgesehen, dass es um eine festgelegte Länge in Richtung der Druckkam­ mer 106 in eine Öffnung des Blockelementes 25 vorsteht. Es wird durch eine Platte 142 gehalten, die mit Hilfe eines Gewindeelementes 140 an dem Block­ element 25 befestigt ist. Das Ursprungselement 138 weist eine Durchgangsöff­ nung 144 auf, die in Axialrichtung durchtritt. Ein Durchgang 146, der mit der Druckkammer 106 in Verbindung steht, ist für die Durchgangsöffnung 144 vor­ gesehen.

Ein Dichtungselement 148, das die äußere Umfangsfläche des Vorsprungsele­ mentes 138 umgibt, ist an der Öffnung 134 des Entlastungskolbens 132 ange­ bracht. Bevor der Entlastungskolben 132 nach oben bewegt wird, um über den Durchgang 146 hinwegzutreten, wird der Durchgang 146 entsprechend der Dichtwirkung des Dichtelementes 148 geschlossen. Die Zufuhr von Druckfluid zu der oberen Zylinderkammer 128 wird dadurch verhindert.

Andererseits wird, wenn der Entlastungskolben 138 weiter nach oben bewegt wird und über den Durchgang 146 hinwegtritt, der Durchgang 146 geöffnet, um eine Verbindung zwischen der Druckkammer 106 und der oberen Zylinderkam­ mer 28 herzustellen. Dementsprechend wird das Druckfluid in die obere Zylin­ derkammer 28 eingeführt.

Das Druckfluid wird dem Durchgang 146 über den Freiraum 136 zwischen der Öffnung 134 des Entlastungskolbens 132 und dem Vorsprungselement 138 zu­ geführt.

Bei dem Verriegelungsmechanismus 130 gemäß der modifizierten Ausführungs­ form wird der Durchgang 146 während des Zeitraums bis die Verriegelungsplat­ te 90 entsprechend der Aufwärtsbewegung des Entlastungskolbens 138 zum Aufheben des verriegelten Zustands verschoben wird, durch das Dichtelement 148 geschlossen. Dadurch wird das der Druckkammer 106 zugeführte Druckflu­ id zuverlässig daran gehindert, in die obere Zylinderkammer 28 einzutreten. Somit wird das Druckfluid nicht in die obere Zylinderkammer 28 eingeführt, be­ vor der verriegelte Zustand aufgehoben ist. Der Verriegelungsmechanismus 130 ist so vorgesehen, dass das Stangenelement 32 nach unten bewegt wird, nach­ dem der verriegelte Zustand zuverlässig aufgehoben ist.

Mit anderen Worten wird der Kolben 30 an einer Arbeit gehindert, bevor der Ent­ lastungskolben 132 zur Aufhebung des Verriegelungszustandes betätigt ist. Da­ her wird die Abwärtsbewegung des Stangenelementes 32 verhindert, bevor der Verriegelungszustand aufgehoben ist. Der verriegelte Zustand wird zuverlässig gewährleistet, da bei einer Abwärtsbewegung des Stangenelementes 32 bevor der verriegelte Zustand aufgehoben ist, die Klemmverbindung der Verriege­ lungsplatte 90 für das Stangenelement 32 verstärkt wird, und es ist schwierig, den verriegelten Zustand aufzuheben.

Die übrigen Funktions- und Wirkungsweisen sind die gleichen wie bei dem in Fig. 2 gezeigten Verriegelungsmechanismus, so dass auf eine erneute detaillier­ te Beschreibung verzichtet wird.

Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Zylinder als An­ triebsmechanismus verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf be­ schränkt. Es ist vielmehr auch möglich, dass das Stangenelement 32 durch Verwendung bspw. eines nicht dargestellten Linearstellgliedes oder eines nicht dargestellten Elektromotors verschoben wird.

Claims (8)

1. Klemmvorrichtung mit:
einem Grundkörper (12),
einem Antriebsmechanismus (14) zum Verschieben eines Stangenelementes (32), das im Inneren des Grundkörpers (12) vorgesehen ist, in Axialrichtung des Grundkörpers (12),
einem Kniehebelmechanismus (64) mit einem Verbindungselement (72), das mit dem Stangenelement (32) verbunden ist, um die geradlinige Bewegung des Stangenelements (32) in eine Drehbewegung umzusetzen,
einem Arm (20), der mit dem Kniehebelmechanismus (64) verbunden ist, um sich entsprechend einer Antriebswirkung des Antriebsmechanismus (14) um einen festgelegten Winkel zu drehen, und
einem Verriegelungsmechanismus (22, 130) im Inneren des Grundkörpers (12), um einen durch den Arm (20) bewirkten Klemmzustand eines Werkstückes un­ abhängig von der Gegenwart oder Abwesenheit der Übertragung einer An­ triebskraft des Antriebsmechanismus (14) auf den Arm (20) aufrecht zu erhalten,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus (22, 130) um­ fasst,

• - eine Verriegelungsplatte (90), die eine Öffnung (88) für den Eingriff mit dem Stangenelement (32) aufweist und um einen Haltepunkt eines Stützstiftes (92) schwenkbar ist,
• - einen Entlastungskolben (104, 132) zum Pressen der Verriegelungsplatte (90) entgegen der Vorspannkraft eines Federelementes (98), eine Druckkammer (106), der ein Druckfluid zum Pressen des Entlastungskolbens (104, 132) zuge­ führt wird, und
• - einen Durchgang (114, 146), welcher dann eine Verbindung zwischen der Druckkammer (106) und einer Zylinderkammer (28) des Antriebsmechanismus (14) herstellt, wenn der Entlastungskolben (104) verschoben wurde, um einen verriegelten Zustand aufzuheben.

2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus einen Zylinderabschnitt (14) mit einem Kolben (30) auf­ weist, der entsprechend der Wirkung eines der Zylinderkammer (28) über ein Paar von Druckfluideinlass/auslassöffnungen (42a, 42b) zugeführten Druckflui­ des verschiebbar ist.

3. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Vor­ sprungselement (138) zum Einsetzen in eine Öffnung (134) des Entlastungskol­ bens (132), wobei das Vorsprungselement (138) eine Durchgangsöffnung (144) zur Herstellung der Verbindung mit der Zylinderkammer (28) und einen Durch­ gang (146) zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Durchgangsöffnung (144) und der Druckkammer (106) aufweist.

4. Klemmvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlastungskolben (132) ein Dichtungselement (148) zum Schließen des Durch­ gangs (146) in einem verriegelten Zustand und zum Öffnen des Durchgangs (146) aufweist, wenn ein entriegelter Zustand gegeben ist.

5. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ei­ ne innere Umfangsfläche einer Öffnung (88) der Verriegelungsplatte (90) einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweist.

6. Klemmvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ei­ ne ringförmige Nut (96) an der inneren Umfangsfläche der Öffnung (88) der Ver­ riegelungsplatte (90) ausgebildet ist.

7. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (106) eine Verbindung mit einem ersten Druckfluidein­ lass/auslassanschluss (42a) für die Zufuhr eines Druckfluides umfasst.

8. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus (22) ein externes Betätigungselement (124) auf­ weist, das mit der Verriegelungsplatte (90) verbunden ist und durch eine Öff­ nung (122) nach außen vorsteht.