DE10137198A1 - Klemmvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Klemmvorrichtung umfasst einen Kniehebelmechanismus (64) mit einer Verbindungsplatte (72), die mit einem Stangenelement (32) verbunden ist, und einem Stützhebel (74), der mit der Verbindungsplatte (72) verbunden ist, um eine geradlinige Bewegung des Stangenelementes (32) in eine Drehbewegung umzuwandeln, ein an der Verbindungsplatte (72) ausgebildetes Langloch (65) zur Zusammenwirkung mit einem Gelenkstift (70), der an einer ersten Endseite des Stangenelementes (32) vorgesehen ist, und einen Hebelstopper (75) mit einer Befestigungsfläche (77) zur Regulierung einer Drehung des Stützhebels (74).

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klemmvorrichtung zum Klem­ men eines Werkstückes mit Hilfe eines Armes, der durch die Antriebswirkung eines Antriebsmechanismus um einen festgelegten Winkel drehbar ist.

Herkömmlicherweise werden Klemmzylinder dazu verwendet, eine zu schwei­ ßende Komponente eines Automobils oder dgl. zu klemmen. Ein solcher Klemmzylinder ist bspw. in dem US-Patent Nr. 4,458,889 beschrieben.

Wie in den Fig. 14 und 15 dargestellt ist, ist bei dem in dem US-Patent Nr. 4,458,889 beschriebenen Klemmzylinder eine Kolbenstange 2, die entspre­ chend der Antriebswirkung eines Zylinders 1c vorwärts und rückwärts 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 Verbin­ dern 5a, 5b und ein Paar von Walzen 6a, 6b ist drehbar an beiden Seiten der Kupplung 3 über eine erste Welle 4 angebracht. Ein Arm 8, der um einen festge­ legten Winkel drehbar ist, ist zwischen dem Paar von Verbindern 5a, 5b mit Hilfe einer zweiten Welle 7 angebracht.

Hierbei ist das Walzenpaar 6a, 6b mit Hilfe einer Vielzahl von Nadeln 9a, die in Öffnungen angebracht sind, gleitend vorgesehen. Die Kolbenstange 2 ist ge­ meinsam mit den Walzen 6a, 6b unter der Führungswirkung der Walzen 6a, 6b, die entlang von Spurnuten 9b an den Körpern 1a bzw. 1b gleiten können, ver­ schieblich.

Bei dem in dem US-Patent Nr. 4,458,889 beschriebenen herkömmlichen Klemmzylinder wird jedoch die Klemmkraft des ein Werkstück klemmenden Ar­ mes 8 durch den Rotationswinkel des Armes 8 verringert, da die Größe, die Dicke oder dgl. des nicht dargestellten Werkstückes, das von dem Arm 8 gehalten wird, variiert.

Mit anderen Worten wird der Rotationswinkel des Armes 8 aufgrund der Befesti­ gungsweise oder dgl. des Klemmzylinders geändert, wenn das Werkstück ge­ klemmt wird. Dadurch ändert (verringert) sich die Klemmkraft des das Werk­ stück klemmenden Armes.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Klemmvorrichtung vorzu­ schlagen, mit der eine im Wesentlichen konstante Klemmkraft eines ein Werk­ stück klemmenden Armes erreicht werden kann, auch wenn sich der Rotations­ winkel des Armes ändert.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprü­ chen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung, die wesentliche Teile einer Klemmvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt in Axialrichtung der Klemmvorrichtung ge­ mäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Teilansicht eines in Fig. 2 gezeigten Verrie­ gelungsmechanismus.

Fig. 4 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein Arm ausgehend von einer in Fig. 1 gezeigten Ursprungsposition gedreht ist und ein Werkstück geklemmt wird.

Fig. 5 zeigt mit teilweisen Weglassungen eine Seitenansicht, die den Ein­ griff eines Gelenkbolzens in ein Langloch darstellt, wenn sich die Dicke eines Werkstücks ändert.

Fig. 6 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Zustand darstellt, in dem der Arm ausgehend von dem in Fig. 4 gezeigten Zustand um einen festgelegten Winkel im Uhrzeigersinn gedreht wird.

Fig. 7 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Zustand darstellt, in dem der Arm ausgehend von dem in Fig. 6 gezeigten Zustand um einen festgelegten Winkel im Uhrzeigersinn weiterge­ dreht wird.

Fig. 8 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht in Axialrichtung, die eine Klemmvorrichtung gemäß einer ersten modifizierten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 9 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 8.

Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Stützhebel darstellt, der in der Klemmvorrichtung gemäß der ersten modifizierten Aus­ führungsform enthalten ist.

Fig. 11 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht in Axialrichtung, die eine Klemmvorrichtung gemäß einer zweiten modifizierten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 12 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XII-XII in Fig. 11.

Fig. 13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stützhebels, der in der Klemmvorrichtung gemäß der zweiten modifizierten Ausführungs­ form enthalten ist.

Fig. 14 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung von wesentlichen Elementen eines Klemmzylinders gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 15 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Klemmzylinders gemäß Fig. 14.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Klemmvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die Klemmvorrichtung 10 umfasst einen Grundkörper 12, einen Zylinderab­ schnitt (Antriebsmechanismus) 14, der mit einem unteren Ende des Grundkör­ pers 12 in luftdichter Weise verbunden ist, einen Arm 20, der mit einem Lager­ abschnitt 18 mit im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt verbunden ist, der durch ein Paar von im Wesentlichen kreisförmigen Öffnungen (nicht dargestellt), die durch den Grundkörper 12 ausgebildet sind, nach außen vorsteht, und einen Verriegelungsmechanismus 22, der im Inneren des Grundkörpers 12 vorgese­ hen ist und den Arm 20 an der Ursprungsposition in dem ungeklemmten Zu­ stand hält.

Der Zylinderabschnitt 14 umfasst einen Endblock 24 und ein winkliges fassför­ miges Zylinderrohr 26, dessen erstes Ende mit einer Aussparung des Endblockes 24 in luftdichter Weise verbunden ist, und dessen zweites Ende in luftdich­ ter Weise mit dem Grundkörper 12 verbunden ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfasst der Zylinderabschnitt 14 außerdem noch einen Kolben 30, der in dem Zylinderrohr 26 aufgenommen und entlang der Zy­ linderkammer 28 hin und her bewegbar ist, und ein Stangenelement 32, das mit einem zentralen Abschnitt des Kolbens 30 verbunden und gemeinsam mit dem Kolben 30 verschieblich ist. Ein Querschnitt des Kolbens 30, der im Wesentli­ chen senkrecht zu der Achse des Stangenelementes 32 liegt, weist eine im We­ sentlichen elliptische Gestalt auf. Der Querschnitt der Zylinderkammer 28 ist entsprechend dem Kolben 30 ebenfalls im Wesentlichen elliptisch ausgestaltet. Eine Kolbendichtung 36 ist an der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 30 an­ gebracht.

Nicht dargestellte Befestigungslöcher sind durch vier Eckabschnitte des Endblo­ ckes 24 gebohrt. Der Endblock 24, das Zylinderrohr 26 und der Grundkörper 12 werden mit Hilfe von vier Wellen (nicht dargestellt), die in die Befestigungslöcher eingesetzt sind, in luftdichter Weise zusammengesetzt. Ein Paar von Druck­ fluideinlasslauslassöffnungen 42a, 42b für die Zufuhr/Abfuhr des Druckfluides (bspw. unter Druck stehender Luft) zu/aus der Zylinderkammer 28 sind an dem Grundkörper 12 bzw. dem Endblock 24 ausgebildet.

Der Grundkörper 12 wird durch einstückiges Zusammensetzen eines ersten Ge­ häuses 46 und eines nicht dargestellten zweiten Gehäuses gebildet. Eine Kam­ mer 44 ist in dem Grundkörper 12 durch an dem ersten Gehäuse 46 und dem nicht dargestellten zweiten Gehäuse ausgebildete Aussparungen gebildet. Ein freies Ende des Stangenelementes 32 ist dem Inneren der Kammer 44 zuge­ wandt.

Ein Gelenkstangenmechanismus 64 zur Umwandlung der geradlinigen Bewe­ gung des Stangenelementes 32 in die Drehbewegung des Armes 20 mit Hilfe eines Gelenkverbinders 62 ist an einem ersten Ende des Stangenelementes 32 vorgesehen. Der Gelenkverbinder 62 umfasst einen Gelenkblock 56 mit einem Gabelabschnitt, dessen Zweige voneinander um einen festgelegten Abstand beabstandet und im Wesentlichen parallel zueinander verzweigt sind, und einen Gelenkzapfen 70, der drehbar in durch die Zweige ausgebildeten Öffnungen angebracht ist. Ein Eingriffsabschnitt 54 mit einer ersten schrägen Fläche 50 und einer zweiten schrägen Fläche 52 für den Eingriff mit einem Walzenelement 58 ist an einer ersten Seitenfläche des Gelenkblockes 56 ausgebildet (vgl. Fig. 3).

Der Gelenkstangenmechanismus 64 umfasst eine Verbindungsplatte (Verbin­ dungselement) 72, die zwischen den Zweigen des Gabelabschnitts des Gelenk­ verbinders 62 mit Hilfe eines Gelenkzapfens 70 angebracht ist, und einen Stütz­ hebel 74, der durch ein Paar von im Wesentlichen kreisförmigen Öffnungen, die durch das erste Gehäuse 42 bzw. das nicht dargestellte zweite Gehäuse aus­ gebildet sind, drehbar gehalten wird. Der Stützhebel 74 kann einstückig mit dem Arm 20 ausgebildet sein.

Die Verbindungsplatte 72 ist zwischen dem Gelenkverbinder 62 und dem Stütz­ hebel 74 angeordnet, um den Gelenkverbinder 62 und den Stützhebel 74 zu verbinden.

Die Verbindungsplatte 72 weist an seiner ersten Endseite ein Langloch 65, das eine im Wesentlichen elliptische Form hat, und eine nicht dargestellte Öffnung an seiner zweiten Endseite auf. Die Verbindungsplatte 62 ist mit dem freien En­ de des Stangenelements 32 mit Hilfe des Gelenkverbinders 62 und des mit dem Langloch 65 in Eingriff stehenden Gelenkzapfens 70 verbunden. Die Verbin­ dungsplatte 62 ist mit dem Gabelabschnitt des Stützhebels 74 mit Hilfe eines Gelenkstiftes 69 verbunden, der drehbar in der Öffnung angebracht ist. Eine ge­ krümmte Fläche 81, die mit einer Führungswalze 79 in Kontakt steht, ist an ei­ ner ersten Endseite der Verbindungsplatte 72 ausgebildet (vgl. Fig. 2).

Bei dieser Anordnung wird das mit dem Gelenkstift 70 in Eingriff tretende Lang­ loch 65 an der Verbindungsplatte 72 ausgebildet, um einen Freiraum für den Gelenkstift 70 zu schaffen. Dementsprechend kann sich die Gelenkplatte 72 in dem Bereich des Langloches verschieben. Mit anderen Worten kann der Kon­ taktbereich zwischen der Führungswalze 79 und der gekrümmten Fläche 81, die an der Verbindungsplatte 72 ausgebildet ist, an einer im Wesentlichen konstan­ ten Position gehalten werden, unabhängig von dem Rotationswinkel des Armes 20.

Der Stützhebel 74 weist einen Gabelabschnitt mit Zweigen, die Löcher zur dreh­ baren Anbringung des Gelenkstiftes 69 aufweisen, und den Lagerabschnitt 18 auf, der einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und so aus­ gebildet ist, dass er in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Achse des Stangenelements 32 (Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Papier­ ebene in Fig. 2) vorsteht. Zusätzlich ist der Lagerabschnitt 18 durch nicht darge­ stellte Öffnungen zu der Außenseite des Grundkörpers 12 offen. Der Arm 20 zum Klemmen eines nicht dargestellten Werkstücks ist lösbar an dem Lagerab­ schnitt 18 angebracht. Dadurch kann sich der Stützhebel 74 gemeinsam mit dem Arm 20 drehen.

Ein Hebelstopper (Befestigungsmechanismus) 75, der an einem inneren Wand­ eckabschnitt des ersten Gehäuses 46 mit Hilfe eines Gewindeelementes 73 an­ gebracht ist, ist unterhalb des Lagerabschnitts 18 vorgesehen. Der Hebelstop­ per 75 reguliert die Drehaktion des Stützhebels 74. Der Hebelstopper 75 weist eine Befestigungsfläche 77 auf, die um einen festgelegten Winkel nach unten und rechts geneigt ist.

Der Hebelstopper 75 kann so ausgebildet sein, dass er gemeinsam mit dem ers­ ten Gehäuse 46 oder dem nicht dargestellten zweiten Gehäuse expandiert, an­ statt den Hebelstopper 75 separat auszubilden.

Wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, umfasst der Verriegelungsmechanismus 22 einen Haltepunktstift 58, der in der Kammer 44 angeordnet ist und durch das erste Gehäuse 46 und das nicht dargestellte zweite Gehäuse gehalten wird, ei­ ne Verriegelungsplatte 60, die um einen festgelegten Winkel um den Haltepunkt des Haltepunktstiftes 58 drehbar an der ersten Endseite angebracht ist, ein Walzenelement 48, das zwischen verzweigten Vorsprüngen 61a, 61b der Ver­ riegelungsplatte 60 mit Hilfe des Stiftelementes 66 drehbar gehalten wird, einen Eingriffsabschnitt 54, der an dem Gelenkblock 56 vorgesehen ist und die erste schräge Fläche 50, die zweite schräge Fläche 52 und einen Kammabschnitt 53 an einem Grenzbereich zwischen der ersten schrägen Fläche 50 und der zwei­ ten schrägen Fläche 52 aufweist, so dass das Walzenelement 58 damit in Ein­ griff bringbar ist, und ein Federelement 68, dessen erstes Ende über eine Aus­ sparung 67, die an der Endseite der Verriegelungsplatte 60 gegenüber der Seite des Haltepunktstiftes 58 angeordnet ist, befestigt ist.

Das Federelement 68 weist ein zweites Ende auf, das an einer an der inneren Wandfläche des ersten Gehäuses 46 ausgebildeten Aussparung 71 befestigt ist. Das Federelement 68 presst die Verriegelungsplatte 60 durch seine Vorspann­ kraft konstant in einer durch einen Pfeil B angedeuteten Richtung um den Hal­ tepunkt des Haltepunktstiftes 58. Mit anderen Worten kann die Verriegelungs­ platte 60 um einen festgelegten Winkel in einer durch einen Pfeil A angedeute­ ten Richtung um den Haltepunkt des Haltepunktstiftes 58 gedreht werden, in­ dem auf das Walzenelement 48 eine Druckkraft ausgeübt wird, die größer ist als die Vorspannkraft des Federelements 68.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, sind der Neigungswinkel a der ersten schrägen Flä­ che 50 und der Neigungswinkel β der zweiten schrägen Fläche 52 relativ zu der vertikalen Ebene so vorgesehen, dass α < β gilt. In diesem Fall beträgt der Nei­ gungswinkel α vorzugsweise etwa 30 bis 45°, während der Neigungswinkel β vorzugsweise 10 bis 20° beträgt.

L₁ steht für den Abstand von dem Mittelpunkt des Haltepunktstiftes 58 zu dem Anlagepunkt, an dem das Walzenelement 58 an dem Eingriffsabschnitt 54 an­ greift (Mittelpunkt des Stiftelementes 66), und L₂ steht für den Abstand von dem Mittelpunkt des Haltepunktstiftes 58 zu dem Druckpunkt, an welchem das Fe­ derelement 68 angreift. Dann kann die Haltekraft des Verriegelungsmechanis­ mus 22 dadurch vergrößert werden, dass der Wert von L₂/L₁ groß gewählt wird.

Aussparungen 78 mit kreisbogenförmigem Querschnitt sind an den jeweiligen Oberseiten der inneren Wandflächen des ersten Gehäuses 46 und des nicht dargestellten zweiten Gehäuses des Grundkörpers 12 ausgebildet. Die Ausspa­ rungen 58 weisen eine Führungswalze 79 auf, die um einen festgelegten Winkel gedreht werden kann, indem sie mit der gekrümmten Fläche 81 der Verbin­ dungsplatte 72 in Kontakt tritt (vgl. Fig. 4 und 5).

Ein Stiftelement 82 zum drehbaren Halten der Führungswalze 79 ist in Öffnun­ gen befestigt, die an dem ersten Gehäuse 46 und dem nicht dargestellten zwei­ ten Gehäuse ausgebildet sind. Eine Vielzahl von Nadellagern 84 ist an einer Durchgangsöffnung der Führungswalze 79 in Umfangsrichtung angebracht. Die Führungswalze 79 lässt sich durch die Wälzwirkung der Nadellager 84 sanft drehen.

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.

Die Klemmvorrichtung 10 wird an einer festgelegten Position mit Hilfe eines nicht dargestellten Befestigungsmechanismus angebracht. Erste Enden von Lei­ tungen, bspw. nicht dargestellten Rohren, werden mit dem Paar von Druckfluid­ einlass/auslassöffnungen 42a bzw. 42b verbunden. Zweite Enden der Leitungen werden mit einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle verbunden.

Dann wird die nicht dargestellte Druckfluidzufuhrquelle betätigt, um das Druckfluid (bspw. Druckluft) von dem ersten Druckfluideinlass/auslassanschluss 42b in die Zylinderkammer 28, die an der unteren Seite des Kolbens 30 ange­ ordnet ist, einzuführen. Der Kolben 30 wird durch das in die Zylinderkammer 28 eingeführte Druckfluid entlang der Zylinderkammer 28 nach oben gedrückt.

Die geradlinige Bewegung des Kolbens 30 wird auf den Kniehebelmechanismus 64 mit Hilfe des Stangenelements 82 und des Gelenkverbinders 62 übertragen und durch die Drehwirkung des Stützhebels 74 des Kniegelenkmechanismus 64 in die Drehbewegung des Armes 20 umgewandelt.

Mit anderen Worten werden die Verbindungsplatte 72 und der mit dem freien Ende des Stangenelements 32 in Eingriff stehende Gelenkverbinder 62 durch die geradlinige Bewegung (Aufwärtsbewegung) des Kolbens 30 nach oben ge­ drückt. Die auf die Verbindungsplatte 72 ausgeübte Druckkraft dreht die Verbin­ dungsplatte 72 um einen festgelegten Winkel um den Haltepunkt des Gelenkstif­ tes 70. Außerdem dreht die oben genannte Druckkraft den Stützhebel 74 ent­ sprechend der Verbindungswirkung der Verbindungsplatte 72.

Dadurch wird der Arm 20 um einen festgelegten Winkel entgegen dem Uhrzei­ gersinn um den Haltepunkt des Lagerabschnitts 18 des Stützhebels 74 gedreht.

Während der Arm 20 in der oben beschriebenen Richtung entgegen dem Uhr­ zeigersinn gedreht wird, kontaktiert die gekrümmte Fläche 81 der Verbindungs­ platte 72 die Führungswalze 79. Die mit der gekrümmten Fläche 81 in Kontakt stehende Führungswalze 79 wird um die Mitte des Stiftelementes 82 gedreht.

Der Arm 20, der weiter gedreht wird, legt sich gegen das nicht dargestellte Werkstück W und stoppt dessen Drehbewegung. Als Folge hiervon klemmt der Arm 20 das Werkstück W (vgf. Fig. 4).

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, wird bei einer Änderung des Rotationswinkels des Armes 20, der die Werkstücke (W, W1, W2) klemmt, aufgrund unterschiedlicher Dicken der jeweiligen Werkstücke (W, W1, W2) oder dgl., die Verbindungsplatte 72 leicht entlang des Langloches 65, das mit dem Gelenkstift 70 in Eingriff steht, verschoben. Die Klemmkraft des Armes 20 kann dann im Wesentlichen konstant gehalten werden, da die Verbindungsplatte 72 sich innerhalb des Bereiches des Langloches 65 frei verschieben kann. Der Freiheitsgrad gilt auch bis zu einem gewissen Grad für den Stützhebel 74 und den Arm 20, der der Verbindungsplat­ te 72 folgt.

Mit anderen Worten ist der Freiheitsgrad der Verbindungsplatte 72 innerhalb des Bereiches des Langloches 65 vorgesehen und der Kontaktpunkt zwischen der gekrümmten Fläche 81 der Verbindungsplatte 72 und der Führungswalze 79 wird an identischer und konstanter Position gehalten. Dementsprechend kann bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Klemmkraft des Armes 20 im Wesentlichen konstant gehalten werden, auch wenn sich der Rotations­ winkel des das Werkstück W klemmenden Armes 20 ändert.

Wenn anschließend der Arm 20 aus der Klemmposition gelöst wird, wird das Druckfluid entsprechend der Schaltwirkung eines nicht dargestellten Rich­ tungskontrollventiles von dem zweiten Druckfluideinlass/auslassanschluss 42a an der gegenüberliegenden Seite in die auf der oberen Seite des Kolbens 30 angeordnete Zylinderkammer 28 zugeführt. Der Kolben 30 wird durch das in die Zylinderkammer 28 eingeführte Druckfluid verschoben und entlang der Zylinder­ kammer 28 nach unten bewegt.

Die geradlinige Bewegung des Kolben 30 wird mit Hilfe des Kniehebelmecha­ nismus 64 in die Drehbewegung des Armes 20 umgewandelt, und der Arm 20 wird im Uhrzeigersinn gedreht (vgl. Fig. 6). Wenn der Stützhebel 74 gemeinsam mit der Drehbewegung des Armes 20 im Uhrzeigersinn gedreht wird, legt sich die Seitenfläche des Stützhebels 74 an der Befestigungsfläche 77 des Hebel­ stoppers 75 an, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, um die Drehbewegung des Stützhe­ bels 74 im Uhrzeigersinn zu regulieren.

Fig. 7 zeigt den Gelenkstift 70, der an der Oberseite des Langloches 65 ange­ ordnet ist, und dient der Darstellung eines der Eingriffszustände zwischen dem Gelenkstift 70 und dem Langloch 65, wenn das Stangenelement 32 gemeinsam mit dem Kolben 30 nach unten bewegt wird, und wenn der Arm 20 durch eine Trägheitskraft im Uhrzeigersinn gedreht wird. Dementsprechend steht der Ge­ lenkstift 70 nicht notwendigerweise in Eingriff mit dem oberen Bereich des Lang­ loches 65.

Wenn die Drehwirkung des Stützhebels 74 in Richtung des Uhrzeigersinn durch den Hebelstopper 75 reguliert wird, wird der Kolben 30 durch das der Zylinder­ kammer 28 auf der Oberseite zugeführte Druckfluid weiter nach unten verscho­ ben. Der Kolben 30 erreicht dann seine in Fig. 2 gezeigte untere Grenzposition. Zu dieser Zeit sind das Stangenelement 32 und der Gelenkblock 56 gemeinsam mit dem Kolben 30 nach unten verschoben. Dann wird der Gelenkstift 70 ent­ lang des Langloches 65 leicht nach unten bewegt (siehe den Vergleich zwi­ schen den Fig. 7 und 2).

An der Ursprungsposition des in Fig. 2 dargestellten, ungeklemmten Zustandes wird die Drehwirkung des Stützhebels 74 in Richtung des Uhrzeigersinns durch die Befestigungswirkung des Hebelstoppers 75 reguliert. Zusätzlich erreicht der Kolben 30 seine untere Grenzposition, an der der Kolben 30 so reguliert wird, dass er sich nicht weiter abwärts verschieben kann. Dementsprechend wird der Arm 20 zuverlässig an einer Drehung in Richtung des Uhrzeigersinns gehindert. Im Gegensatz dazu wird das Druckfluid auf einem festgelegten Druck weiterhin der an der oberen Seite angeordneten Zylinderkammer 28 zugeführt, und der Kolben 30 wird durch die Wirkung des zugeführten Druckfluids nach oben ver­ schoben. Dementsprechend wird der Arm 20 zuverlässig an einer Drehung in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn gehindert.

Wie oben beschrieben wurde, wird der durch das Langloch 65 erlaubte Frei­ heitsgrad an der Ursprungsposition des ungeklemmten Zustands beschränkt, auch wenn das Langloch 65 vorgesehen ist, um eine im Wesentlichen konstante Klemmkraft des Armes 20 zu erreichen. Dementsprechend ist es möglich, eine Verzögerung an dem Arm 20 zuverlässig zu verhindern, die ansonsten durch das Langloch 65 bewirkt würde.

Als nächstes wird eine Erläuterung der Funktion und der Wirkungsweise des Verriegelungsmechanismus 22 gegeben.

Bevor der Arm 20 in Richtung des Uhrzeigersinns gedreht wird, um den Kolben 30 zu der unteren Grenzposition zu bewegen, tritt die zweite schräge Fläche 52 des Eingriffsabschnitts 54, der gemeinsam mit dem Gelenkblock 56 nach unten bewegt wird, mit dem Walzenelement 48 in Eingriff, das drehbar von der Verrie­ gelungsplatte 60 gehalten wird (vgl. Fig. 7).

In dieser Situation wird die Verriegelungsplatte 60 in der durch den Pfeil A an­ gedeuteten Richtung entgegen der Vorspannkraft des Federelements 68 ge­ presst. Das Walzenelement 48, das drehbar von der Verriegelungsplatte 60 gehalten wird, reitet über die zweite schräge Fläche 52 des Eingriffsabschnitts 54 und des Kammabschnitts 58, der in dem Grenzbereich zwischen der zweiten schrägen Fläche 52 und der ersten schrägen Fläche 50 ausgebildet ist. Das Walzenelement 48 tritt dann in Eingriff mit der ersten schrägen Fläche 50. Dem­ entsprechend wird der Arm 20 an der Ursprungsposition in seinem ungeklemm­ ten Zustand verriegelt (vgl. Fig. 2).

Bei dieser Ausführungsform bezieht sich die Ursprungsposition auf den Zustand, in dem der Kolben 30 an der unteren Grenzposition der Zylinderkammer 28 an­ kommt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

In dem obigen verriegeltem Zustand ist der zweite Druckfluidein­ lass/auslassanschluss 48 auch zur Atmosphäre hin offen. Dadurch hält der Ver­ riegelungsmechanismus 22 zuverlässig den ungeklemmten Zustand und gibt diesen nicht frei, auch wenn die Zufuhr des Druckfluids an der Ursprungspositi­ on in dem ungeklemmten Zustand des Armes 20 aus irgendeinem Grunde un­ terbrochen wird.

Zusätzlich kann der Verriegelungsmechanismus 22 den ungeklemmten Zustand des Armes 20 auch dann zuverlässig beibehalten, auch wenn die Zufuhr des Druckfluides zu dem Zylinderabschnitt 14 als Antriebsmechanismus unterbro­ chen wird, und auch dann, wenn die übertragende Antriebskraft auf den Arm 20 unterbrochen wird.

Die Kraft (Haltekraft) des Verriegelungsmechanismus 22, die den Arm 20 in dem ungeklemmten Zustand hält, muss geeignet sein, um eine Verschiebung des Armes 20 aufgrund der Trägheitskraft zu verhindern, auch wenn der Roboter oder dgl., an dem die Klemmvorrichtung 10 angebracht ist, betätigt wird. Außer­ dem muss die Kraft (Haltekraft) in der Lage sein, den ungeklemmten Zustand durch die Verschiebungskraft des Kolbens 30 freizugeben, wenn das Druckfluid erneut von dem Druckfluideinlass/auslass 42b zugeführt wird. In diesem Fall wird vorzugsweise der Neigungswinkel α der ersten schrägen Fläche 50 des Eingriffsabschnittes 54 relativ zu der vertikalen Ebene größer gewählt als der Neigungswinkel β der zweiten schrägen Fläche 52. Außerdem beträgt der Nei­ gungswinkel α der ersten schrägen Fläche 50 vorzugsweise etwa 30 bis 45°, während der Neigungswinkel β der zweiten schrägen Fläche 52 vorzugsweise etwa 10 bis 20° beträgt.

Obwohl der Zylinderabschnitt 14 bei der Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung als Antriebsmechanismus verwendet wurde, kann das Stangenelement 82 auch durch Verwendung eines nicht dargestellten Linearstellgliedes, eines Elektromotors oder dgl. verschoben werden.

Nachfolgend werden Klemmvorrichtungen 100a, 100b gemäß ersten und zwei­ ten modifizierten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Fig. 8 bis 13 erläutert. Die gleichen Komponenten wie bei der in Fig. 1 dar­ gestellten Ausführungsform werden hierbei mit gleichen Bezugszeichen verse­ hen und auf ihre erneute detaillierte Beschreibung verzichtet.

Die Klemmvorrichtungen 100a, 100b gemäß den ersten und zweiten modifizier­ ten Ausführungsformen unterscheiden sich von der Klemmvorrichtung 10 ge­ mäß der oben beschriebenen Ausführungsform dahingehend, dass der Rotati­ onswinkel θ des Armes 20 vorab auf einen festgelegten Winkel beschränkt wird. Bei der in Fig. 8 gezeigten ersten modifizierten Ausführungsform wird der Rota­ tionswinkel θ des Armes 20 bspw. auf etwa 45° eingestellt. Bei der in Fig. 11 gezeigten zweiten modifizierten Ausführungsform wird der Rotationswinkel θ des Armes 20 auf etwa 75° eingestellt. Auch wenn der Rotationswinkel θ des Armes 20 durch den festgelegten Winkel reguliert wird, verriegelt der Verriege­ lungsmechanismus 22 den Arm 20 in dem ungeklemmten Zustand an der Ur­ sprungsposition, ebenso wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungs­ form.

Jede der Klemmvorrichtungen 100a, 100b gemäß den ersten und zweiten modi­ fizierten Ausführungsformen weist einen Gelenkblock 102a, 102b, der mit einem ersten Ende eines Stangenelementes 32 verbunden ist und eine dem voreinge­ stellten Rotationswinkel 6 des Armes 20 entsprechende Länge aufweist, eine Verbindungsplatte 72, die zwischen Zweigen eines Gabelabschnittes des Ge­ lenkblockes 102a, 102b mit Hilfe eines Gelenkstiftes 70 angebracht ist, und ei­ nen Stützhebel 108a, 108b auf, der durch im Wesentlichen kreisförmige Öffnun­ gen, die durch ein erstes Gehäuse 46 und ein nicht dargestelltes zweites Ge­ häuse ausgebildet sind, drehbar gehalten wird.

Wie in den Fig. 10 und 13 dargestellt ist, ist ein Befestigungsabschnitt 110a, 110b, der als Mechanismus zum Regulieren des Rotationswinkel θ des Armes 20 dient, zwischen einem Paar von Lagerabschnitten 18 mit im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, die an beiden Endabschnitten des Stützhebels 108a, 108b ausgebildet sind, vorgesehen. Eine Anlagefläche 112a, 112b (vgl. Fig. 8 und 11), die aus einer schrägen Fläche besteht, ist für den Befestigungsab­ schnitt 110a, 110b ausgebildet.

Bei dieser Anordnung liegt die Befestigungsfläche 112a, 112b des Stützhebels 108a, 108b gegen einen Hebelstopper 75 an. Dementsprechend wird der Rota­ tionswinkel θ des Armes 20 an der Ursprungsposition in dem ungeklemmten Zustand reguliert. Die Befestigungsfläche 112a, 112b wird vorzugsweise durch schräge Flächen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln entsprechend dem ein­ zustellenden Rotationswinkel θ des Armes 20 gebildet.

Ein Paar von Näherungsschaltern (Proximitätsschaltern) 118a, 188b, die die Rotationsposition des Armes 20 durch Feststellen eines metallischen Elementes 116, das sich gemeinsam mit dem Gelenkblock 102a, 102b verschiebt, detektie­ ren, ist an der ersten Seitenfläche des Grundkörpers 12 vorgesehen.

Bei den ersten und zweiten modifizierten Ausführungsformen werden folgende Wirkungen und Vorteile durch die Regulierung des Rotationswinkels θ des Ar­ mes 20 erreicht.

Zunächst ist es möglich, eine Kollision oder den Kontakt des Armes 20 mit einer anderen Vorrichtung, einem anderen Element oder dgl., das nahe der Klemm­ vorrichtung 100a, 100b angeordnet ist, zu vermeiden, indem der Rotationswin­ kel θ des Armes 20 limitiert wird. Dadurch ist es möglich, einen engen Installati­ onsraum effizient zu nutzen.

Zweitens wird der Zyklus der Rotation des Armes 20 beschleunigt, indem der Rotationswinkel θ des Armes 20 auf einen kleinen Wert begrenzt wird. Dadurch kann die Betriebseffizienz verbessert werden.

Drittens wird der Verschiebungsweg des Kolbens 30 durch Begrenzung des Ro­ tationswinkels θ des Armes 20 verringert. Dadurch ist es möglich, den Luft­ verbrauch zur Verschiebung des Kolbens 30 zu verringern.

Bei den ersten und zweiten modifizierten Ausführungsformen wird der Rotati­ onswinkel θ des Armes 20 auf etwa 45 bzw. etwa 75° eingestellt. Es versteht sich jedoch, dass der Rotationswinkel θ des Armes 20 auch auf einen anderen beliebigen Wert eingestellt werden kann, indem bei der Montage der Klemmvor­ richtung 100a, 100b andere Gelenkblöcke und Rotationswinkel θ des Armes 20 verwendet werden.

Im Übrigen sind die Betriebs- und Funktionsweise die gleiche wie bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, so dass auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird.

Claims (7)

1. Klemmvorrichtung mit
einem Grundkörper (12),
einem Antriebsmechanismus (14) zur Verschiebung eines Stangenelementes (32), das im Inneren des Grundkörpers (12) vorgesehen ist, in einer Axialrich­ tung des Grundkörpers (12),
einem Kniehebelmechanismus (74), der ein mit dem Stangenelement (32) ver­ bundenes Verbindungselement (72) und einen mit dem Verbindungselement (72) verbundenen Stützhebel (74) aufweist, zur Umwandlung der gradlinigen Bewegung des Stangenelementes (32) in eine Drehbewegung,
einem Arm (20), der mit dem Kniehebelmechanismus (64) verbunden ist, um sich entsprechend der Antriebswirkung des Antriebsmechanismus (14) um ei­ nen festgelegten Winkel zu drehen,
einem Langloch (65) an dem Verbindungselement (72) zur Zusammenwirkung mit einem Gelenkstift (70), der an einer ersten Endseite des Stangenelementes (32) vorgesehen ist, und
einem Befestigungsmechanismus mit einer Befestigungsfläche (77) zur Regulie­ rung der Drehung des Stützhebels (74).

2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsmechanismus einen Hebelstopper (75) aufweist, und dass die Dre­ hung des Armes (20) an einer Ursprungsposition in einem nicht geklemmten Zustand reguliert wird, indem eine Seitenfläche des Stützhebels (74) sich gegen die Befestigungsfläche (77) des Hebelstoppers (75) anlegt.

3. Klemmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelstopper (75) separat von einem Gehäuse (46) im Inneren des Gehäuses (46) ausgebildet ist, oder dass der Hebelstopper (75) einstückig mit dem Ge­ häuse (46) ausgebildet ist.

4. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus aus einem Zylinderabschnitt (14) mit einem Kolben (30), der entsprechend der Wirkung eines einer Zylinder­ kammer (28) über ein Paar von Druckfluideinlass/auslassöffnungen (42a, 42b) zugeführten Druckfluides verschiebbar ist, besteht.

5. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mechanismus zur Regulierung eines Rotationswin­ kels des Armes (20) im Inneren des Grundkörpers (12) vorgesehen ist.

6. Klemmvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus zur Regulierung des Rotationswinkels des Armes (20) aus einem Befestigungsabschnitt (110a, 110b) an dem Stützhebel (108a, 108b) besteht, und dass der Rotationswinkel des Armes (20) an einer Ursprungsposition in ei­ nem ungeklemmten Zustand reguliert wird, indem sich eine Anlagefläche (112a, 112b) des Befestigungsabschnitts (110a, 110b) gegen einen Hebelstopper (75) anlegt.

7. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Grundkörpers (12) eine Führungswalze (79) vorgesehen ist, die in Kontakt mit einer gekrümmten Fläche (81) an einem ersten Ende des Verbindungselementes (72) tritt.