DE102004053514A1

DE102004053514A1 - Clamping device for clamping work pieces has actuation equipment consisting of main drive for execution of main stroke and clamping drive for execution of clamping stroke

Info

Publication number: DE102004053514A1
Application number: DE200410053514
Authority: DE
Inventors: Johannes Volzer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2024-10-30
Also published as: DE102004053514B4

Abstract

The clamping device has actuation equipment which consists of main drive (17) for execution of main stroke with which clamping arm (14), pivoted to clamping chuck (13) and present in intermediate position, is tilt able between release position (15) and near or in contact with work piece surface of work piece (12). Actuation equipment has clamping drive (31) coupled with clamping chuck in addition to main drive. Clamping drive is for the execution of clamping stroke with which clamping chuck is movable in such a manner that during constant relative motion between itself and clamping arm, clamping arm is brought to clamping position from intermediate position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken, mit einem an einem Spannkopf drehbeweglich gelagerten Spannarm, und mit einer auf den Spannarm einwirkenden Betätigungseinrichtung, bei deren Betätigung der Spannarm zwischen einer das zu spannende Werkstück freigebenden Freigabestellung und einer das zu spannende Werkstück festspannenden Spannstellung verschwenkbar ist.The The invention relates to a clamping device for clamping workpieces, with a clamping arm rotatably mounted on a clamping arm, and with an acting on the clamping arm actuator, in whose activity the tensioning arm between a releasing the workpiece to be clamped Release position and one to the exciting workpiece clamping Clamping position is pivotable.

Spannvorrichtungen zum Spannen von Werkstücken sind in verschiedensten Ausführungsformen bekannt. So ist beispielsweise in der DE 299 01 363 eine Kniehebel-Spannvorrichtung offenbart, die eine Betätigungseinrichtung in Form eines fluidbetätigten Arbeitszylinders besitzt, dessen Kolbenstange über einen Kniehebelmechanismus mit dem Spannarm verbunden ist. Durch Ein- bzw. Ausfahren der Kolbenstange wird der Spannarm wahlweise in Spannstellung oder in Freigabestellung verschwenkt. Die zum Festspannen des zu spannenden Werkstücks erforderliche Klemmkraft wird bei dieser Art von Spannvorrichtung dadurch erreicht, dass der Kniehebelmechanismus einen Totpunkt überwindet, sodass der Spannarm mit Klemmkraft an dem zu spannenden Werkstück anliegt. Problem solcher Spannvorrichtungen ist es, dass der Arbeitshub des Spannarms exakt auf das zu spannende Werkstück abgestimmt werden muss. Überwindet der Kniehebelmechanismus den Totpunkt nämlich nicht, so liegt je nach Reibverhältnis noch keine Selbsthem mung vor. Falls der Totpunkt jedoch zu weit überschritten wird, findet ebenfalls kein zuverlässiges Festspannen des Werkstücks statt, da der Kniehebelmechanismus dann Spiel hat.Clamping devices for clamping workpieces are known in various embodiments. For example, in the DE 299 01 363 discloses a toggle-type tensioning device having an actuating device in the form of a fluid-operated working cylinder, the piston rod is connected via a toggle mechanism with the tensioning arm. By retracting or extending the piston rod, the clamping arm is pivoted either in the clamping position or in the release position. The clamping force required for clamping the workpiece to be clamped is achieved in this type of clamping device in that the toggle mechanism overcomes a dead center, so that the clamping arm rests with clamping force on the workpiece to be clamped. Problem of such tensioning devices is that the working stroke of the clamping arm must be matched exactly to the workpiece to be clamped. If the toggle mechanism does not overcome the dead center, then there is no self-locking depending on the friction ratio. However, if the dead center is exceeded too far, also no reliable clamping of the workpiece takes place, since the toggle mechanism then has play.

In diesem Fall sitzt der Spannarm lose am zu spannenden Werkstück. Infolge von Werkstücktoleranzen ist es daher notwendig, diese Art von Spannvorrichtung individuell auf das jeweilige, zu spannende Werkstück einzustellen.In In this case, the clamping arm sits loosely on the workpiece to be clamped. As a result of workpiece tolerances It is therefore necessary to customize this type of jig on the respective, to exciting workpiece set.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach und zuverlässig handhabbar ist, insbesondere um Werkstücke mit unterschiedlichen Werkstücktoleranzen in einfacher Weise festzuspannen.task The invention is a clamping device for clamping workpieces of to create the aforementioned type, the easy and reliable manageable is, in particular workpieces with different workpiece tolerances to tighten in a simple manner.

Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.These The object is achieved by a clamping device with the features of the independent claim 1 solved. Further developments of the invention are shown in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Betätigungseinrichtung einen Hauptantrieb zur Durchführung eines Haupthubs aufweist, bei dem der Spannarm relativ bezüglich des Spannkopfes zwischen der Freigabestellung und einer nahebei oder in Kontakt mit der Werkstück-Oberfläche des zu spannenden Werkstücks befindlichen Zwischenstellung verschwenkbar ist, und dass die Betätigungseinrichtung zusätzlich zum Hauptantrieb einen mit dem Spannkopf gekoppelten Spannantrieb zur Durchführung eines Spannhubs besitzt, bei dem der Spannkopf bei konstanter Relativstellung zwischen ihm und dem Spannarm derart bewegbar ist, dass der Spannarm von der Zwischenstellung in die Spannstellung gelangt.The Draws inventive device characterized by the fact that the actuator a main drive to carry a Hauptthubs, wherein the clamping arm relative to the Clamping head between the release position and a nearby or in contact with the workpiece surface of the to exciting workpieces located intermediate position is pivotable, and that the actuating device in addition to Main drive one with the clamping head coupled tensioning drive for execution has a clamping stroke, in which the clamping head in constant relative position between him and the tensioning arm is movable so that the tensioning arm from the intermediate position reaches the clamping position.

Der Arbeitshub des Spannarms bzw. des Spannfingers ist also nunmehr in einen Haupthub und einen Spannhub unterteilt, die jeweils von voneinander unabhängigen Antrieben durchgeführt werden. Der Hauptantrieb hat die Aufgabe, den Spannarm per Haupthub von der Freigabestellung in die Zwischenstellung zu verschwenken und umgekehrt. In der Zwischenstellung, in der der Spannarm je nach Werkstücktoleranz entweder am zu spannenden Werkstück anliegt oder sich mit geringem Abstand oberhalb der Werkstück-Oberfläche befindet, übt der Spannarm noch keine oder nur eine geringe Klemmkraft auf das Werkstück aus. Diese Klemmkraft wird nunmehr durch den Spannantrieb eingeleitet, der dann zugeschaltet wird, wenn sich der Spannarm in der jeweiligen Zwischenstellung befindet.Of the Working stroke of the clamping arm or the clamping finger is now divided into a main stroke and a clamping stroke, each of independent of one another Drives performed become. The main drive has the task, the tension arm by main stroke to pivot from the release position to the intermediate position and vice versa. In the intermediate position, in which the clamping arm depending on the workpiece tolerance either on the workpiece to be clamped abuts or is located at a short distance above the workpiece surface, the clamping arm exercises no or only a small clamping force on the workpiece. This clamping force is now initiated by the tensioning drive, which is then switched on when the clamping arm in the respective Intermediate position is located.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung besitzt somit einen flexiblen Arbeitspunkt, das heißt, der Haupthub ist vom Spannhub entkoppelt, sodass auch bei unterschiedlichen Haupthüben und damit verbundenen unterschiedlichen Arbeitspunkten gespannt werden kann. Dadurch ist es möglich, Werkstücke mit unterschiedlichen Werkstücktoleranzen zu spannen.The has inventive clamping device Thus, a flexible operating point, that is, the main stroke is the Spannhub decoupled, so that even with different main strokes and tensioned with different working points can. This makes it possible workpieces with different workpiece tolerances to stretch.

Beim Haupthub wird der Spannarm gegenüber dem Spannkopf verschwenkt, während der Spannkopf ortsfest bleibt. Beim Spannhub hingegen wird der Spannkopf bewegt, sodass der Spannarm lediglich passiv mitbewegt wird, also in konstanter Relativstellung gegenüber dem Spannkopf verbleibt. Dadurch ist ein exaktes Spannen bzw. Festklemmen von Werkstücken möglich.At the Main stroke is opposite the tension arm the clamping head pivoted while the clamping head remains stationary. When clamping stroke, however, the clamping head moved, so that the clamping arm is moved only passively, ie remains in constant relative position relative to the clamping head. Thereby is an exact clamping or clamping of workpieces possible.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Hauptantrieb als Linearantrieb, insbesondere fluidbetätigter Arbeitszylinder, ausgebildet. Als Arbeitszylinder kann beispielsweise ein doppeltwirkender oder ein einfachwirkender Arbeitszylinder mit Rückstellfeder eingesetzt werden.at A development of the invention is the main drive as a linear drive, in particular fluid-operated Working cylinder, trained. As a working cylinder, for example a double-acting or a single-acting cylinder with Return spring be used.

In bevorzugter Weise besitzt die Spannvorrichtung eine Tragstruktur, an der der einerseits mit dem Spannkopf gekoppelte Spannantrieb andererseits ortsfest gelagert ist. Besonders bevorzugt ist der einerseits mit dem Spannarm gekoppelte Hauptantrieb andererseits ebenfalls ortsfest mit der Tragstruktur verbunden. Hauptantrieb und Spannantrieb können also an derselben Tragstruktur, beispielsweise einem plattenartiger Träger der Spannvorrichtung, befestigt sein.Preferably, the tensioning device has a support structure on which the one hand with the clamping head coupled clamping drive on the other hand is stored stationary. On the one hand, the main drive coupled on the one hand to the tensioning arm is also preferably connected in a stationary manner to the supporting structure. Main drive and tensioning drive can therefore be attached to the same support structure, for example a plate-like support of the tensioning device.

Alternativ ist es möglich, dass der Hauptantrieb komplett an Bord des Spannkopfes angeordnet ist. Dadurch wird der Hauptantrieb mitbewegt, falls der Spannkopf durch Betätigen des Spannantriebs bewegt wird.alternative Is it possible, that the main drive is arranged completely on board the clamping head. As a result, the main drive is moved, if the chuck through Actuate the tensioning drive is moved.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Spannantrieb ebenfalls als Linearantrieb ausgebildet, beispielsweise als fluidbetätigter, einfach- oder doppeltwirkender Arbeitszylinder. Besonders bevorzugt wird im Falle des Spannantriebs ein Linearantrieb in Form einer Kontraktionseinheit eingesetzt, die einen sich zwischen zwei beabstandeten Kopfstücken erstreckenden, bei Fluidbeaufschlagung in Längsrichtung kontrahierenden Kontraktionsschlauch aufweist, wobei ein erstes, linear unbewegliches, insbesondere an der Tragstruktur der Spannvorrichtung schwenkbar gelagertes Kopfstück und ein zweites, in Längsrichtung relativ zum ersten bewegliches, mit einem Abtriebskopf verbundenes, zweites Kopfstück vorgesehen sind. Bei Fluidbeaufschlagung der Kontraktionseinheit wird das zweite Kopfstück also zum ersten Kopfstück hin bewegt, das heißt, der Abstand zwischen den beiden Kopfstücken verringert sich, wobei diese Abstandsänderung auf den Spannkopf übertragen wird.at a development of the invention, the clamping drive is also designed as a linear drive, for example as a fluid-operated, single or double acting cylinder. Especially preferred In the case of the tensioning drive, a linear drive in the form of a Contraction unit used, the one between two spaced headpieces extending, contracting at fluid loading in the longitudinal direction Contraction tube, wherein a first, linear immovable, in particular pivotable on the support structure of the clamping device stored head piece and a second, in the longitudinal direction relative to the first movable, connected to a stripping head, second headpiece are provided. With fluid admission of the contraction unit becomes the second head piece So for the first head piece moved, that is, the distance between the two headers decreases, with this change in distance transferred to the chuck becomes.

In bevorzugter Weise ist der Kontraktionseinheit eine Druckfedereinrichtung zugeordnet, die wenigstens eine Druckfeder besitzt, die derart mit der Kontraktionseinheit zusammenwirkt, dass der Spannhub bei zunächst kontrahierter Kontrak tionseinheit und gespannter Feder durch Druckentlastung der Kontraktionseinheit und eine damit verbundene Entspannung der Druckfeder durchführbar ist, wobei die Federkraft der Feder die Klemmkraft des Spannarms in seiner Spannstellung aufrechterhält. Die Kontraktionseinheit kann also zur Spannung der Druckfeder dienen und kann eine Bewegung des Spannkopfes hervorrufen, die zu einem Lösen des Spannarms aus dessen Spannstellung führt. Die in Spannstellung wirkende Klemmkraft zwischen Spannarm und Werkstück wird also in bevorzugter Weise allein durch die Federkraft der Druckfeder zur Verfügung gestellt und während des gesamten Spannvorgangs aufrechterhalten. Dies hat den Vorteil, dass die Kontraktionseinheit in Spannstellung "drucklos" ist, sodass gewährleistet ist, dass der Spannarm nach einem plötzlichen Druckabfall, insbesondere Druckluftausfall, nicht öffnet, sondern geschlossen bleibt.In Preferably, the contraction unit is a compression spring device assigned, which has at least one compression spring, which with such the contraction unit cooperates, that the clamping stroke at first contracted Kontrak tion unit and strained spring by pressure relief of Contraction unit and an associated relaxation of the compression spring feasible is, wherein the spring force of the spring, the clamping force of the clamping arm maintains its clamping position. The contraction unit can therefore serve to tension the compression spring and can move cause the clamping head, resulting in a release of the clamping arm of the Clamping position leads. The clamping force between clamping arm and workpiece acting in clamping position becomes So in a preferred manner solely by the spring force of the compression spring to disposal posed and while maintained throughout the clamping process. This has the advantage that the contraction unit is in the tensioning position "pressure-free", so that it is ensured that the tensioning arm after a sudden Pressure drop, especially compressed air failure, does not open, but remains closed.

Prinzipiell wäre es auch möglich, die Klemmkraft in der Spannstellung durch Kontraktion der Kontraktionseinheit herbeizuführen. Eine zusätzliche Druckfeder wäre in diesem Fall nicht notwendig.in principle would it be also possible, the clamping force in the clamping position by contraction of the contraction unit bring about. An additional compression spring would be in not necessary in this case.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung besitzt die Spannvorrichtung erste Kraftübertragungsmittel zur Kraftübertragung vom Hauptantrieb auf den Spannarm und zweite Kraftübertragungsmittel zur Kraftübertragung vom Spannantrieb auf den Spannkopf.at a development of the invention has the clamping device first Power transmission means to power transmission from the main drive to the tensioner arm and second power transmission means for power transmission from the tension drive to the clamping head.

Den ersten Kraftübertragungsmitteln kann eine Anschlagfläche zugeordnet sein, an die sie nach Überschreitung ihres Totpunkts zur Vorgabe der Zwischenstellung des Spannarms anschlagen. Vorzugsweise tritt nach Überschreitung des Totpunkts Selbsthemmung der ersten Kraftübertragungsmittel auf, sodass eine stabile Übertotpunktlage gebildet wird, an der sich auch beim, dem Haupthub nachfolgenden Spannhub nichts mehr ändert. Durch die stabile Übertotpunktlage ist es möglich, dass sich an der Relativstellung zwischen Spannarm und Spannkopf während des Haupthubs nichts mehr ändert. In bevorzugter Weise ist als erstes Kraftübertragungsmittel eine Kniehebeleinrichtung mit wenigstens zwei gelenkig miteinander verbundenen Kniehebelarmen vorgesehen. Besonders bevorzugt besitzt die Kniehebeleinrichtung einen ersten Kniehebelarm und einen zweiten Kniehebelarm, wobei der erste Kniehebelarm einerseits am Spannkopf schwenkbar gelagert und andererseits über ein Gelenk schwenkbar mit dem zweiten Kniehebelarm verbunden ist, der andererseits mit dem Spannarm an einer mit Abstand zur Schwenkachse des Spannarms befindlichen Gelenkstelle schwenkbar gelagert ist. Die Ankopplung der Kniehebeleinrichtung an den Hauptantrieb erfolgt vorzugsweise am Gelenk zwischen erstem und zweitem Kniehebelarm.The first power transmission means can be a stop surface be assigned to them after exceeding their dead center to specify the intermediate position of the clamping arm. Preferably occurs after exceeding of the dead center self-locking of the first power transmission means, so that a stable over-center position is formed, at the also at, the main stroke subsequent clamping stroke nothing changes. Due to the stable over-center position Is it possible, that at the relative position between clamping arm and clamping head during the Main hubs nothing changes. Preferably, the first power transmission means is a toggle device provided with at least two articulated toggle lever arms articulated. Particularly preferably, the toggle device has a first Toggle arm and a second toggle lever, wherein the first toggle lever on the one hand pivotally mounted on the clamping head and on the other hand via a Swivel joint is connected to the second toggle lever, the on the other hand with the clamping arm at a distance from the pivot axis of the clamping arm located pivot point is pivotally mounted. The coupling of the toggle device to the main drive is preferably carried out at the joint between the first and second toggle lever.

Es ist möglich, dass die zweiten Kraftübertragungsmittel derart ausgebildet sind, dass der Spannarm mittels einer im Wesentlichen translatorischen Bewegung ohne Änderung seiner Orientierung von seiner Zwischenstellung in seine Spannstellung gelangt. Der Spannarm wird also nicht von seiner Zwischenstellung in seine Spannstellung weitergeschwenkt, sondern gelangt durch eine durch die Bewegung des Spannkopfs hervorgerufene im Wesentlichen translatorische Bewegung in die Spannstellung.It is possible, that the second power transmission means are formed such that the clamping arm by means of a substantially translatory movement without change his orientation from his intermediate position to his cocking position arrives. The clamping arm is thus not from its intermediate position pivoted into its clamping position, but passes through a essentially caused by the movement of the chuck translational movement into the clamping position.

In bevorzugter Weise sind zweite Kraftübertragungsmittel in Form eines Parallelogramm-Hebelgetriebes vorgesehen, mit zwei miteinander verbundenen, stets parallel zueinander ausgerichteten Hebelarmen, die jeweils einerseits mit dem Abtriebskopf und andererseits mit dem Spannkopf verbunden und dazwischen drehbar an der Tragstruktur der Spannvorrichtung gelagert sind.In Preferably, second power transmission means in the form of a Parallelogram lever mechanism provided, with two interconnected, always in parallel aligned lever arms, respectively on the one hand with the output head and on the other hand with the clamping head connected and rotatable therebetween to the support structure of the tensioning device are stored.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen der vom Spannantrieb stammenden Antriebskraft und der auf das Werkstück in Spannstellung des Spannarms einwirkenden Klemmkraft kann dabei also ausschließlich durch das Hebelverhältnis zwischen den Parallelogramm-Gelenken definiert sein.The ratio between the driving force originating from the tensioning drive and that to the workpiece in clamping position the clamping arm acting clamping force can therefore only by the leverage ratio be defined between the parallelogram joints.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:preferred embodiments are shown in the drawings and are explained in more detail below. The Drawings show:

1 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, wobei die Freigabestellung (durchgezogene Linien) und eine während des Haupthubs durchschwenkte Übergangsstellung (gestrichelte Linien) des Spannarms dargestellt sind, 1 a schematic side view of the clamping device according to the invention, wherein the release position (solid lines) and a durchschwenkte during the main stroke transition position (dashed lines) of the clamping arm are shown,

2 die Spannvorrichtung gemäß 1, wobei der Spannarm in Zwischenstellung dargestellt ist, wobei hier zusätzlich ein alternatives Ausführungsbeispiel der Spannvorrichtung gezeigt ist, bei dem sich der Hauptantrieb komplett an Bord des Spannkopfes befindet, und 2 the tensioning device according to 1 , wherein the clamping arm is shown in intermediate position, in which case an additional alternative embodiment of the clamping device is shown, in which the main drive is completely on board the clamping head, and

3 die Spannvorrichtung gemäß 1, wobei sich der Spannarm in Spannstellung befindet. 3 the tensioning device according to 1 , with the clamping arm in clamping position.

In den 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 11 zum Spannen von Werkstücken 12 dargestellt. Solche Werkstück-Spannvorrichtungen 11 werden dazu verwendet, Werkstücke 12 zu spannen, sodass daran weitere Bearbeitungsschritte durchgeführt werden können, beispielsweise bei Werkstücken in Form von Blechen, Laser-Schneidarbeiten oder dergleichen. Dazu wird das festzuspannende Werkstück 12 in der Regel auf einen Werk stücktisch gelegt, an dessen Rändern gegebenenfalls mehrere solcher Spannvorrichtungen 11 vorgesehen sind.In the 1 to 3 is a first embodiment of the clamping device according to the invention 11 for clamping workpieces 12 shown. Such workpiece clamping devices 11 are used to workpieces 12 to stretch, so that it further processing steps can be performed, for example, workpieces in the form of sheets, laser cutting or the like. For this purpose, the workpiece to be clamped 12 usually placed on a work piece table, at the edges, if necessary, several such clamping devices 11 are provided.

Die Spannvorrichtung besitzt einen an einem Spannkopf 13 drehbeweglich gelagerten Spannarm 14 und eine auf den Spannarm 14 einwirkende Betätigungseinrichtung, bei deren Betätigung der Spannarm 14 zwischen einer das zu spannende Werkstück 12 freigebenden Freigabestellung 15 und einer das zu spannende Werkstück festspannenden Spannstellung 16 verschwenkbar ist.The clamping device has one on a clamping head 13 rotatably mounted clamping arm 14 and one on the tension arm 14 acting actuator, upon actuation of the clamping arm 14 between a workpiece to be clamped 12 releasing release order 15 and one to the exciting workpiece clamping clamping position 16 is pivotable.

Die Betätigungseinrichtung besitzt einen Hauptantrieb in Form eines fluidbetätigten Arbeitszylinders 17, der über Lagermittel an einer Tragstruktur der Spannvorrichtung 11 in Form eines plattenartigen Trägers 18 schwenkbar gelagert ist. Als Lagermittel eignet sich beispielsweise ein an dem plattenartigen Träger 18 befestigter Lagerbock mit zwei nach oben ragenden Schenkeln, zwischen denen eine an der Unterseite des Arbeitszylinders vorstehende Lasche einsteckbar ist, wobei Schenkel und Lasche Öffnungen besitzen, durch die bei fluchtender Ausrichtung zwischen den Schenkelöffnungen und der Laschenöffnung ein Bolzen einsteckbar ist, der seinerseits die Schwenkachse für den Arbeitszylinder 17 aufweist. Der fluidbetätigte Arbeitszylinder 17 ist als doppeltwirkender Arbeitszylinder ausgebildet und besitzt ein Gehäuse mit einem Kolbenaufnahmeraum, in dem ein Hauptantriebskolben 19 axial verfahrbar gelagert ist, der den Kolbenaufnahmeraum in zwei Kolbenkammern 20, 21 unterteilt, wobei durch Fluidbeaufschlagung, insbesondere Durckluftbeaufschlagung, wahlweise der einen oder der anderen Kolbenkammer 20, 21 eine am Hauptantriebskolben 19 befestigte Kolbenstange 22 ein- bzw. ausfahrbar ist.The actuator has a main drive in the form of a fluid operated working cylinder 17 , the bearing means on a supporting structure of the tensioning device 11 in the form of a plate-like carrier 18 is pivotally mounted. As a bearing means, for example, one on the plate-like carrier is suitable 18 fixed bearing block with two upwardly projecting legs, between which a projecting on the underside of the working cylinder tab can be inserted, said leg and tab have openings through which in alignment between the leg openings and the tab opening a bolt is inserted, in turn, the pivot axis for the working cylinder 17 having. The fluid actuated working cylinder 17 is designed as a double-acting cylinder and has a housing with a piston receiving space in which a main drive piston 19 is mounted axially movable, the piston receiving space in two piston chambers 20 . 21 subdivided, wherein by Fluidbeaufschlagung, in particular pressurized air, optionally one or the other piston chamber 20 . 21 one at the main drive piston 19 attached piston rod 22 can be moved in or out.

Die Kolbenstange 22 ist an ihrem kolbenfernen Ende mit ersten Kraftübertragungsmitteln in Form einer Kniehebeleinrichtung 23 gekoppelt, die ihrerseits mit dem Spannarm 14 verbunden ist. Die Ein- bzw. Ausfahrbewegung der Kolbenstange 22 wird also über die Kniehebeleinrichtung 23 auf den Spannarm übertragen, sodass dieser wahlweise von seiner Freigabestellung 15 in eine nahebei oder in Kontakt mit der Werkstück-Oberfläche des zu spannenden Werkstücks 12 befindlichen Zwischenstellung 24 oder von dort zurück in die Freigabestellung 15 verschwenkbar ist.The piston rod 22 is at its end remote from the piston with first power transmission means in the form of a toggle device 23 coupled, in turn, with the clamping arm 14 connected is. The entry or exit movement of the piston rod 22 So is about the toggle device 23 transferred to the clamping arm, so that this optional of its release position 15 in a near or in contact with the workpiece surface of the workpiece to be clamped 12 located intermediate position 24 or from there back to the release position 15 is pivotable.

Die Kniehebeleinrichtung 23 besitzt einen ersten Kniehebelarm 25, der einenends schwenkbar am Spannkopf 13 gelagert ist und andernends über ein Gelenk 26 mit einem zweiten Kniehebelarm gelenkig verbunden ist. Der zweite Kniehebelarm 27 ist an dem, dem ersten Kniehebelarm 25 abgewandten Ende an einer Gelenkstelle 28 gelenkig mit dem Spannarm verbunden, wobei die Gelenkstelle 28 mit Abstand zur Schwenkachse des Spannarms 14 liegt, um ein Drehmoment auf den Spannarm 14 zu übertragen. Vorzugsweise ist der zweite Kniehebelarm 27 gelenkig mit einem Verbindungshebel 29 verbunden, der seinerseits drehmomentsteif mit dem Spannarm 14 verbunden ist.The toggle device 23 has a first toggle lever 25 , the one end pivoting on the chuck 13 is stored and at the other end of a joint 26 is hinged to a second toggle lever. The second toggle lever 27 is on that, the first toggle lever 25 opposite end at a hinge point 28 hingedly connected to the tensioning arm, the articulation point 28 with distance to the pivot axis of the clamping arm 14 lies to a torque on the clamping arm 14 transferred to. Preferably, the second toggle lever 27 articulated with a connecting lever 29 connected, in turn, torsionally stiff with the clamping arm 14 connected is.

Die Ankopplung der Kolbenstange 22 des Arbeitszylinders 17 erfolgt im Bereich des Gelenks 26 zwischen dem ersten und dem zweiten Kniehebelarm 25, 27.The coupling of the piston rod 22 of the working cylinder 17 takes place in the area of the joint 26 between the first and the second toggle lever 25 . 27 ,

Der Kniehebeleinrichtung ist ferner eine Anschlagfläche 30 zugeordnet, an die sie nach Überschreiten des Totpunkts zur Vorgabe der Zwischenstellung 24 des Spannarms 14 anschlagen kann. Vorzugsweise schlägt die Kniehebeleinrichtung 23 im Bereich des Gelenks 26 an die Anschlagfläche 30 an. Der Totpunkt wird vor dem Kontakt des Spannarms 14 mit der Werkstück-Oberfläche des zu spannenden Werkstücks 12 überschrit ten. Durch dementsprechende Anordnung der Anschlagfläche 30 kann exakt eingestellt werden, wie weit die Kniehebeleinrichtung 23 den Totpunkt überschreitet. Insgesamt wird bei Überschreitung des Totpunkts eine stabile Übertotpunktlage erreicht, bei der Selbsthemmung auftritt, sodass ein selbsttätiges Einfahren der Kolbenstange 22 in den Arbeitszylinder 17 verhindert ist. Dadurch ist es möglich, die kolbenstangenferne, erste Kolbenkammer 20 zu entlüften.The toggle device is also a stop surface 30 assigned to it after exceeding the dead center to specify the intermediate position 24 of the tensioning arm 14 can strike. Preferably, the toggle device beats 23 in the area of the joint 26 to the stop surface 30 at. The dead center is before the contact of the clamping arm 14 with the workpiece surface of the workpiece to be clamped 12 exceeded th by corresponding arrangement of the stop surface 30 can ex be set act, how far the toggle device 23 exceeds the dead center. Overall, a stable Übertotpunktlage is reached when exceeding the dead center, occurs in the self-locking, so that an automatic retraction of the piston rod 22 in the working cylinder 17 is prevented. This makes it possible, the piston rod distal, first piston chamber 20 to vent.

In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Spannvorrichtung 11 dargestellt, das sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass der als Arbeitszylinder 17 ausgebildete Hauptantrieb komplett an Bord des Spannkopfes 13 angeordnet ist, sodass er bei dessen Bewegung mitbewegt wird.In 2 is a second embodiment of the clamping device 11 represented, which differs from the first embodiment in that of the working cylinder 17 trained main drive completely on board the clamping head 13 is arranged so that it is moved in the movement.

Die Betätigungseinrichtung besitzt zusätzlich zum Hauptantrieb einen mit dem Spannkopf 13 gekoppelten Spannantrieb 31 zur Durchführung eines Spannhubs, bei dem der Spannkopf 13 bei konstanter Relativstellung zwischen ihm und dem Spannarm 14 derart bewegt wird, dass der Spannarm 14 von der Zwischenstellung 24 in die Spannstellung 16 gelangt. Der Spannantrieb 31 ist ebenfalls über dementsprechende Lagermittel ortsfest mit dem plattenartigen Träger 18 verbunden. Als Spannantrieb ist ein Linearantrieb in Form einer Kontraktionseinheit 31 vorgesehen, die einen sich zwischen zwei beabstandeten Kopfstücken 32, 33 erstreckenden, bei Fluidbeaufschlagung in Längsrichtung kontrahierenden Kontraktionsschlauch 34 aufweist. Bezüglich weiterer und näherer Details der Kontraktionseinheit 31 wird auf die WO 00/61952 A1 Bezug genommen, in der der Aufbau von Kontraktionseinheiten detailliert beschrieben ist.The actuator has in addition to the main drive one with the chuck 13 coupled tensioning drive 31 for performing a clamping stroke, wherein the clamping head 13 with constant relative position between him and the tension arm 14 is moved so that the clamping arm 14 from the intermediate position 24 in the clamping position 16 arrives. The tension drive 31 is also on corresponding bearing means fixed to the plate-like carrier 18 connected. The tensioning drive is a linear drive in the form of a contraction unit 31 provided one extending between two spaced headers 32 . 33 extending, with fluid loading in the longitudinal direction contracting contracting hose 34 having. Regarding further and closer details of the contraction unit 31 reference is made to WO 00/61952 A1, in which the construction of contraction units is described in detail.

Von den Kopfstücken 32, 33 der Kontraktionseinheit 31 ist ein erstes 32 linear unbeweglich am plattenartigen Träger 18 ge lagert, während das zweite 33 in Längsrichtung relativ zum ersten beweglich ist. Das zweite Kopfstück 33 ist über Lagermittel mit einem Abtriebskopf 35 verbunden, der seinerseits über zweite Kraftübertragungsmittel mit dem Spannkopf 13 verbunden ist. Als Lagermittel zur Lagerung des Abtriebskopfes 35 am zweiten Kopfstück 33 eignet sich beispielsweise wiederum ein Lagerbock mit zwei Schenkeln, zwischen denen der Abtriebskopf 35 einsteckbar und an einem Bolzen um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Im Innern des Kontraktionsschlauchs 34 befindet sich eine Druckfeder 36 (2), die bei Kontraktion der Kontraktionseinheit 31 gespannt ist und sich bei Entspannung der Kontraktionseinheit 31 ebenfalls entspannt. Bezüglich der Wirkungsweise der Druckfeder 36 wird auf die nachstehende Beschreibung verwiesen.From the head pieces 32 . 33 the contraction unit 31 is a first 32 linearly immovable on the plate-like support 18 ge stores, while the second 33 is movable in the longitudinal direction relative to the first. The second head piece 33 is about bearing means with a driven head 35 connected, in turn, via second power transmission means with the clamping head 13 connected is. As a bearing means for the storage of the output head 35 on the second head piece 33 For example, again a bearing block with two legs, between which the output head 35 inserted and is pivotally mounted on a bolt about a pivot axis. Inside the contraction tube 34 there is a compression spring 36 ( 2 ) when contraction of the contraction unit 31 is curious and relaxes the contraction unit 31 also relaxed. Regarding the operation of the compression spring 36 Reference is made to the description below.

Die Kraftübertragung zwischen der Kontraktionseinheit und dem Spannkopf 13 erfolgt über die zweiten Kraftübertragungsmittel, die in Form eines Parallelogramm-Hebelgetriebes 37 ausgebildet sind. Das Hebelgetriebe besitzt zwei miteinander verbundene, stets parallel zueinander ausgerichtete Hebelarme 38, 39, die jeweils einerseits am Abtriebskopf 35 und andererseits am Spannkopf 13 angelenkt sind, wobei sie zwischen den Anlenkpunkten über ein Drehlager 40 drehbar an der Tragstruktur der Spannvorrichtung 11 gelagert sind.The power transmission between the contraction unit and the clamping head 13 takes place via the second power transmission means, in the form of a parallelogram lever mechanism 37 are formed. The lever mechanism has two interconnected, always parallel to each other lever arms 38 . 39 , on the one hand on the output head 35 and on the other hand on the chuck 13 are articulated, being between the articulation points via a pivot bearing 40 rotatable on the support structure of the clamping device 11 are stored.

Beim Betrieb der Spannvorrichtung 11 wird zunächst der Haupthub über den als fluidbetätigter Arbeitszylinder 17 ausgebildeten Hauptantrieb eingeleitet. Dabei wird die erste Kolbenkammer 20 fluidbeaufschlagt, sodass die Kolbenstange 22 über dem am Hauptantriebskolben 19 anstehenden Fluiddruck ausfährt. Dadurch, dass die Kolbenstange 22 an das Gelenk 26 zwischen erstem und zweitem Kniehebelarm 25, 26 angreift, wird der am Spannkopf 13 schwenkbar gelagerte erste Kniehebelarm 25 kreisbogenförmig verschwenkt, wobei das Ge lenk 26 auf einem Kreisbogen wandert. Über den zweiten Kniehebelarm 27 wird nunmehr die Linearbewegung der Kolbenstange 22 über den Verbindungshebel 29 auf den Spannarm 14 übertragen, sodass dieser von seiner Freigabestellung 15 über eine in 1 exemplarisch dargestellte Übergangsstellung in seine in 2 dargestellte Zwischenstellung 24 schwenkt. Um die Schwenkbewegungen der Kniehebelarme 25, 27 auszugleichen, schwenkt der Arbeitszylinder 17 seinerseits um seine Schwenkachse am plattenartigen Träger 18. Während des gesamten Haupthubs ist der an der Trägerstruktur ortsfest gelagerte Spannkopf 13 unbewegt. Es wird also lediglich der Spannarm 14 gegenüber dem Spannkopf 13 verschwenkt. Abhängig von der Werkstücktoleranz des zu spannenden Werkstücks 12 ist der Spannarm 14 in seiner Zwischenstellung 24 entweder in Kontakt mit dem zu spannenden Werkstück 12 oder mit geringem Abstand, beispielsweise im Bereich von bis zu 3mm, oberhalb der werkstück-Oberfläche angeordnet. Die Zwischenstellung 24 des Spannarms 14 wird dabei dadurch vorgegeben, dass die Kolbenstange 22 so lange ausfährt und dabei die Kniehebelarme 25, 27 verschwenkt, bis das Gelenk 26 nach Überschreitung des Totpunkts an die Anschlagfläche 30 anschlägt. Dadurch wird eine stabile Übertotpunktlage gebildet, sodass eine starre Verbindung zwischen Kolbenstange 22, zweitem Kniehebelarm 27, Verbindungshebel 29 und Spannarm 14 gebildet wird. Die Kolbenstange 22 kann nun nicht mehr selbsttätig in den Arbeitszylinder 17 einfahren, sodass die Fluidbeaufschlagung der ersten Kolbenkammer 20 weggenommen werden kann. Im Falle eines als Pneumatikzylinder ausgebildeten Arbeitszylinders 17 könnte die erste Kolbenkammer 20 nunmehr entlüftet werden.When operating the clamping device 11 At first, the main stroke is via the fluid-actuated working cylinder 17 trained main drive initiated. In this case, the first piston chamber 20 fluid-loaded, so that the piston rod 22 above that at the main drive piston 19 pending fluid pressure extends. Because of the piston rod 22 to the joint 26 between first and second toggle lever 25 . 26 attacks, which is the chuck 13 pivotally mounted first toggle lever arm 25 pivoted circular arc, the Ge steering 26 wanders on a circular arc. About the second toggle lever 27 now becomes the linear movement of the piston rod 22 over the connecting lever 29 on the tension arm 14 transferred, so this from its release position 15 about one in 1 exemplified transitional position in his in 2 illustrated intermediate position 24 swings. To the pivoting movements of the toggle lever arms 25 . 27 compensate, the working cylinder pivots 17 in turn about its pivot axis on the plate-like carrier 18 , Throughout the main stroke of the support structure is fixedly mounted chuck 13 unmoved. So it's just the tension arm 14 opposite the clamping head 13 pivoted. Depending on the workpiece tolerance of the workpiece to be clamped 12 is the tension arm 14 in its intermediate position 24 either in contact with the workpiece to be clamped 12 or at a small distance, for example in the range of up to 3mm, located above the workpiece surface. The intermediate position 24 of the tensioning arm 14 is thereby dictated by the fact that the piston rod 22 extends as long and while the toggle arms 25 . 27 pivots until the joint 26 after exceeding the dead center to the stop surface 30 strikes. As a result, a stable Übertotpunktlage is formed, so that a rigid connection between the piston rod 22 , second toggle lever 27 , Connecting lever 29 and tension arm 14 is formed. The piston rod 22 can not now automatically in the working cylinder 17 retract, so that the fluid loading of the first piston chamber 20 can be taken away. In the case of a trained as a pneumatic cylinder working cylinder 17 could be the first piston chamber 20 be vented now.

Zur Durchführung des Spannhubs wird nunmehr die Kontraktionseinheit 31 druckentlastet, sodass diese sich entspannt und dabei auch die Druckfeder 36 entspannt wird. Dabei bewegt sich das zweite Kopfstück 33 vom ersten Kopfstück 32 weg, sodass der Abtriebskopf 35 nach oben fährt. Die am Abtriebskopf 35 angelenkten Hebelarme 38, 39 des Parallelogramm-Hebelgetriebes 37 schwenken nunmehr um ihre Drehlager 40 herum, beispielsweise, wie in den 1 bis 3 dargestellt, im Uhrzeigersinn, sodass der Spannkopf 13 nach unten bewegt wird, wobei die Relativstellung zwischen Spannarm 14 und Spannkopf 13 durch die stabile Übertotpunktlage der Kniehebeleinrichtung 23 nicht verändert wird, sodass der Spannarm 14 also quasi passiv durch die Bewegung des Spannkopfs 13 nach unten in seine Spannstellung 16 gelangt. Bei der Abwärtsbewegung des Spannkopfes 13 kann die Kolbenstange 22 aufgrund des "drucklosen" Zustandes oder der geringen Kraft der ersten Kolbenkammer 20 ein Stück weit in den Arbeitszylinder 17 einfahren. Man könnte hier auch von einer "schwimmenden Lagerung" der Kniehebeleinrichtung 23 sprechen. In Spannstellung 16 liegt der Spannarm 14 mit Klemmkraft am Werkstück 12 an, sodass dieses auf dem Werkstücktisch festgespannt wird. Die Klemmkraft wird dabei durch die in der Kontraktionseinheit 31 befindliche Druckfeder 36 aufrechterhalten. Die Kombination von Kontraktionseinheit 31 und Druckfeder 36 hat den Vorteil, dass der Spannarm 14 bei einem plötzlichen Druckabfall bzw. einem Druckluftausfall nicht öffnet, sondern geschlossen bleibt. Diese Anordnung kann auch als "Fail save"-Anordnung bezeichnet werden.To carry out the clamping stroke is now the contraction unit 31 relieved of pressure, so that it relaxes and also the compression spring 36 is relaxed. This moves the two te head piece 33 from the first head piece 32 away, so that the output head 35 goes up. The at the output head 35 hinged lever arms 38 . 39 of the parallelogram lever mechanism 37 now turn around their pivot bearings 40 around, for example, like in the 1 to 3 shown, clockwise, so the chuck 13 is moved down, with the relative position between clamping arm 14 and clamping head 13 through the stable over-center position of the toggle device 23 is not changed, so the tension arm 14 so to speak passive by the movement of the clamping head 13 down to its cocking position 16 arrives. During the downward movement of the clamping head 13 can the piston rod 22 due to the "depressurized" state or the low force of the first piston chamber 20 a little way into the working cylinder 17 retract. One could also say of a "floating bearing" of the toggle device 23 speak. In tension position 16 is the tension arm 14 with clamping force on the workpiece 12 on, so that it is clamped on the workpiece table. The clamping force is by the in the contraction unit 31 located compression spring 36 maintained. The combination of contraction unit 31 and compression spring 36 has the advantage that the clamping arm 14 does not open at a sudden pressure drop or a compressed air failure, but remains closed. This arrangement may also be referred to as a "fail-save" arrangement.

Zum Lösen des Spannarms 14 aus dessen Spannstellung 16 wird die Kontraktionseinheit 31 mit Druckluft beaufschlagt, sodass sie kontrahiert. Dabei wird das zweite Kopfstück 33 in Richtung des ersten Kopfstücks 32 bewegt, sodass der Abtriebskopf 35 nach unten bewegt wird, wobei die Hebelarme 38, 39 zurückschwenken, sodass der Spannkopf 13 insgesamt nach oben schwenkt. Durch Fluidbeaufschlagung der zweiten Kolbenkammer 21 wird nunmehr die Übertotpunktlage der Kniehebeleinrichtung 23 überwunden, sodass die Kolbenstange 22 wieder in den Arbeitszylinder 17 einfährt, wobei der daran angekoppelte Spannarm 14 von seiner Zwischenstellung 24 in seine Freigabestellung 15 zurückschwenkt.For releasing the clamping arm 14 from its clamping position 16 becomes the contraction unit 31 pressurized with compressed air so that it contracts. This is the second head piece 33 in the direction of the first head piece 32 moves so that the output head 35 is moved down, with the lever arms 38 . 39 Swing back so that the chuck 13 in total pivots upward. By fluidizing the second piston chamber 21 Now is the Übertotpunktlage the toggle device 23 overcome, so the piston rod 22 back in the working cylinder 17 retracts, with the attached clamping arm 14 from his intermediate position 24 in his release position 15 swings back.

Claims

Clamping device for clamping workpieces ( 12 ), with one on a clamping head ( 13 ) rotatably mounted clamping arm ( 14 ), and with one on the tension arm ( 14 ) acting upon actuation of the tensioning arm ( 14 ) between a releasing position releasing the workpiece to be clamped ( 15 ) and the workpiece to be clamped ( 12 ) clamping position ( 16 ) is pivotable, characterized in that the actuating device is a main drive ( 17 ) for carrying out a main stroke, in which the tensioning arm ( 14 ) relative to the chuck ( 13 ) between the release position ( 15 ) and one close to or in contact with the workpiece surface of the workpiece to be clamped ( 12 ) intermediate position ( 24 ) is pivotable, and that the actuating device in addition to the main drive ( 17 ) one with the clamping head ( 13 ) coupled tensioning drive ( 31 ) for performing a clamping stroke, wherein the clamping head ( 13 ) with constant relative position between it and the clamping arm ( 14 ) is movable such that the tensioning arm ( 14 ) from the intermediate position ( 24 ) in the clamping position ( 16 ).

Clamping device according to claim 1, characterized in that the main drive as a linear drive, in particular fluid-operated working cylinder ( 17 ), is trained.

Clamping device according to claim 1 or 2, characterized in that it has a supporting structure ( 18 ), on the one hand with the clamping head ( 13 ) coupled tension drive ( 31 ) is mounted on the other hand stationary.

Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the one hand with the clamping arm ( 14 ) coupled main drive ( 17 ) on the other hand also stationary with the support structure ( 18 ) connected is.

Clamping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the main drive ( 17 ) completely on board the clamping head ( 13 ) is arranged.

Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the tensioning drive has a linear drive, with a linearly movable output head ( 35 ), whose linear movement in the clamping stroke or in an acting in the opposite direction Lösehub is implemented.

Clamping device according to claim 6, characterized in that the linear drive as a contraction unit ( 31 ) is formed, which extends between two spaced headers ( 32 . 33 ) extending in fluid loading in the longitudinal direction contracting contraction tube ( 34 ), wherein a first, linear immovable head piece ( 32 ) and a second, in the longitudinal direction relative to the first movable, with the output head ( 35 ) in particular pivotally connected, the second head piece ( 33 ) is provided.

Clamping device according to claim 7, characterized in that the contraction unit ( 31 ) a compression spring device with at least one compression spring ( 36 ) associated with the Contraction unit ( 31 ) cooperates, that the clamping stroke at first contracted contraction unit ( 31 ) and tensioned compression spring ( 36 ) by depressurizing the traction unit ( 31 ) and an associated relaxation of the compression spring ( 36 ) is feasible, wherein the spring force of the compression spring ( 36 ) the clamping force of the clamping arm ( 14 ) in its clamping position ( 16 ).

Clamping device according to claim 8, characterized in that the compression spring device in the contraction unit ( 31 ) is integrated.

Clamping device according to one of the preceding claims, characterized by first power transmission means ( 23 ) for transmitting power from the main drive ( 17 ) on the tensioning arm ( 14 ), and second power transmission means ( 37 ) for power transmission from the tensioning drive ( 31 ) on the clamping head ( 13 ).

Clamping device according to claim 10, characterized in that the first power transmission means a stop surface ( 30 ) to which they are assigned after exceeding a dead center for specifying the intermediate position ( 24 ) of the tensioning arm ( 14 ) attacks.

Clamping device according to claim 10 or 11, characterized by first power transmission means in the form of a toggle device ( 23 ), the at least two articulated toggle lever arms ( 25 . 27 ) owns.

Clamping device according to claim 12, characterized in that the toggle lever means a first ( 25 ) and a second toggle lever arm ( 27 ), wherein the first toggle lever ( 25 ) on the one hand on the clamping head ( 13 ) pivotally mounted and on the other hand via a joint ( 26 ) pivotable with the second toggle lever arm ( 27 ), on the other hand with the clamping arm ( 14 ) at a distance from the pivot axis of the clamping arm ( 14 ) located hinge point ( 28 ) is pivotally connected ver, wherein preferably the coupling of the knee lever device ( 23 ) to the main drive ( 17 ) at the joint ( 26 ) between first and second toggle lever ( 25 . 27 ) is provided.

Clamping device according to claim 10, characterized in that the second power transmission means ( 37 ) are formed such that the clamping arm ( 14 ) by means of a substantially translational movement without changing its orientation from its intermediate position ( 24 ) in its clamping position ( 16 ).

Clamping device according to claim 10 or 14, characterized by second power transmission means in the form of a parallelogram lever mechanism ( 37 ), the two mutually connected, always parallel aligned lever arms ( 38 . 39 ), each on the one hand on the output head ( 35 ) and on the other hand on the clamping head ( 13 ) and rotatable therebetween on the supporting structure ( 18 ) of the tensioning device ( 11 ) are stored.