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Die
Erfindung betrifft eine Gelenkkopf-Klemmhalterung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie eine Verwendung einer solchen Gelenkkopf-Klemmhalterung.
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Es
ist bekannt, mit Kugelkopf klemmen die Raumposition von Gegenständen relativ
zu einer Halterung oder einem Werkzeug einzustellen. Nachteilig
bei bekannten Kugelkopf klemmen ist das geringe Moment hinsichtlich
möglicher
Verdrehungen oder aber Verdrehungen infolge von Drehmomenten beim
Festziehen der Klemmhalterung.
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Aus
der Offenlegungsschrift
DE
197 13 337 A1 ist eine Kugelkopfklemme bekannt, mit der
Platten an Fassaden gehaltert werden können. Bei dieser Kugelkopf
klemme wird ein Kugelkörper
mit einem Spannring gegen eine Kugelschale gespannt; zwischen Spannring
und Kugelkörper
ist ein Klemmring angeordnet, dessen dem Kugelkörper zugewandte Innenfläche der
Kontur des Kugelkörpers
angepasst ist. Der Klemmring wird beim Anziehen des Spannrings gegen
die Oberfläche
des Kugelkörpers
gepresst und fixiert diesen in seiner Position durch die flächige Pressung.
Die Reibungskräfte,
die mit dieser Art von Klemmung auf den Kugelkörper ausgeübt werden, sind jedoch in vielen
Fällen
nicht ausreichend, um eine stabile, schwingungsresis tente Fixierung
des Kugelkörpers
in der Kugelschale zu erreichen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkkopf-Klemmhalterung
anzugeben, die robust und stabil gegen Schwingungen ist und eine
genaue Einstellung ermöglicht,
indem eine unerwünschte
Verdrehung oder Verschwenkung des Kugelkörpers beim Festziehen der Klemmhalterung unterbunden
wird. Weiterhin soll eine Verwendung einer solchen Klemmhalterung
angegeben werden.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Gelenkkopf-Klemmhalterung
umfasst einen Grundkörper
und ein mit dem Grundkörper
verschraubbares Fixierelement, zwischen denen ein Gelenkkopf eingespannt
wird. Zwischen Fixierelement und Grundkörper sind zwei Ringe vorgesehen,
wobei der erste Ring als Gleitring ausgebildet ist, während der
zweite Ring mit einer dem Gelenkkopf zugewandten Kante versehen
ist, die beim Festziehen des Fixierelements den Gelenkkopf festklemmt
und/oder in den Gelenkkopf einschneidet und ihn in seiner Winkellage
im Grundkörper
fixiert. Auf diese Weise ist eine hochgenaue und feine dreidimensionale
Justierung eines mit dem Gelenkkopf verbundenen Gegenstandes in
der Klemmhalterung möglich.
Durch ein leichtes Anziehen des Fixierelements per Hand lassen sich über den
ersten (Gleit-)Ring Feststellkräfte
einstellen, die den zu positionierenden Gegenstand, beispielsweise
ein Sensor, vor selbstständigem
Verdrehen bzw. Verschwenken bewahren. Dennoch lässt sich der Gegenstand, dessen
Position mit der Klemmhalterung im Raum eingestellt werden soll,
so lange verstellen, bis die Klemmhalterung fixiert wird, indem
das Fixierelement mit einem Schraubschlüssel endgültig festgezogen wird. Dabei verhindert
der als Gleitring ausgebildete erste Ring, dass sich die eingestellte
Position beim Festziehen verstellt. Der zweite Ring fungiert dabei als
Klemm- oder Schneidring. Es ergibt sich eine feste Klemmung, die
auch Schwingungen standhält.
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Günstige Ausgestaltungen
und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu
entnehmen.
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Vorzugsweise
ist das Fixierelement als Überwurfmutter
mit einem Innengewinde ausgebildet, das in ein Außengewinde
des Grundkörpers
eingreift. Weiterhin ist es günstig,
den Gelenkkopf als Kugelkopf auszubilden, um ein Verschwenken und
Verdrehen des Gelenkkörpers
um große
Winkel zu ermöglichen.
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Vorzugsweise
weist der erste Ring eine Dicke auf, die deutlich geringer ist als
die des zweiten Rings. Eine günstige
Dicke des ersten Rings ist kleiner als 500 μm, bevorzugt höchstens
350 μm,
besonders bevorzugt höchstens
300 μm.
Für den
zweiten Ring ist eine Dicke von einigen Millimetern günstig, vorzugsweise
1–3 mm.
Weiterhin ist es günstig,
den ersten Ring zwischen Fixierelement und zweitem Ring anzuordnen
und den Innendurchmesser des ersten Rings in einer solchen Weise
zu dimensionieren, dass der erste Ring beim Festziehen des Fixierelements
am Gelenkkopf anliegt. Ist der erste Ring sehr dünn, kann sich dieser bei einem
Festziehen von Hand an den Gelenkkopf anschmiegen und trotzdem noch
ein Verdrehen des Gelenkkopfs zulassen, um den Gegenstand in die
gewünschte
Raumposition auszurichten.
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Bevorzugt
weist der zweite Ring einen größeren Innendurchmesser
auf als der erste Ring. Damit ist sichergestellt, dass bei leicht
von Hand angezogenem Fixierkörper
der zweite Ring noch nicht in den Gelenkkopf einschneidet, sondern
nur vom ersten Ring leicht fixiert wird. Die Fixierung durch den Gleitring
ist jedoch ausreichend, um beim endgültigen Festziehen des Fixierkörpers ein
unerwünschtes Verdrehen
des Gelenkkörpers
beispielsweise durch Reibung des ersten Rings auf dessen Oberfläche zu unterbinden.
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Vorzugsweise
ist der erste, als Gleitring fungierende Ring aus einem weichen
Material gebildet, wobei Messing bevorzugt ist. Zweckmäßigerweise
ist der zweite Ring aus Stahl gebildet.
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Die
erfindungsgemäße Klemmhalterung
eignet sich insbesondere zur lagegenauen Fixierung von Gegenständen – beispielsweise
Sensoren – im Fahrzeugrohbau
und der Fahrzeugmontage. Der Gelenkkopf wird dabei durch Verschrauben
des Fixierkörpers
mit dem Grundkörper
gegen einen Sitz im Grundkörper
gespannt, wobei beim Festziehen des Fixierkörpers der zweite Ring als Klemm-
oder Schneidring den Gelenkkopf festklemmt (oder in den Gelenkkopf
einschneidet). Vor dem endgültigen
Festziehen des Fixierkörpers
kann der Gelenkkörper
im Grundkörper
gedreht und/oder gekippt werden, wobei der erste Ring als Gleitring
vorzugsweise an dem Gelenkkörper
in einer solchen Weise anliegt, dass der Gelenkkörper gegenüber dem ersten Ring bewegt
werden kann. Die Klemmhalterung lässt sich mit von Hand leicht
angezogenem Fixierelement so feststellen, dass ein selbständiges Verdrehen
des Gelenkkörpers
im Grundkörper
unterbunden wird, der Gelenkkörper
aber dennoch gezielt in die gewünschte
Lage gedreht/gekippt werden kann. Ist diese Lage erreicht, so erfolgt
eine endgültige
Fixierung durch Festziehen des Fixierkörpers. Ein mit der Klemmhalterung
zu befestigender Körper,
etwa ein Sensor, lässt
sich dergestalt schwingungsstabil und hochgenau einstellen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale
in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten
und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Ansicht einer bevorzugten Klemmhalterung,
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2 einen
Schnitt durch die Klemmhalterung aus 1, und
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3 ein
Detail der Anordnung aus 2 mit Gleitring und Schneidring.
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In
den Figuren werden der Übersichtlichkeit halber
für funktionell
gleiche Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt
eine Gelenkkopf-Klemmhalterung 10 mit einem Gelenkkopf 11,
der mit Hilfe eines als Überwurfmutter
ausgebildeten Fixierelements 12 in einem Sitz 19 eines
Grundkörpers 14 einspannbar ist. 2 zeigt
einen Schnitt durch diese Klemmhalterung 10. Der Gelenkkopf 11 ist
als Kugelkörper
ausgebildet und mit einem angeformten, radial vom Kugelkörper 11 abragenden
Klemmbolzen 13 versehen, der durch eine zentrale Aussparung 21 der Überwurfmutter 12 nach
außen
ragt. An dem Klemmbolzen 13 kann ein Gegenstand, beispielsweise
ein Sensor, befestigt werden, dessen Position im Raum eingestellt werden
soll. Der Klemmbolzen 13 bzw. der Gelenkkopf 11 kann
im Sitz 19 des Grundkörpers 14 in
beliebige Raumlagen verschwenkt werden.
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Der
Grundkörper 14 weist
an seiner Unterseite einen Zapfen mit einem Außengewinde auf, mit dem die
Klemmhalterung 10 an einer entsprechenden Befestigung fixiert
werden kann. Im Inneren des Grundkörpers 14 ist ein Sitz 19 für den Gelenkkopf 11 vorgesehen,
während
der Außenbereich
des Grundkörpers 14 mit
einer radialen Erweiterung 15 in Form eines Sechskants
versehen ist (2). Beim Festziehen der Überwurfmutter 12 wird
der Gelenkkopf 11 gegen diesen Sitz 19 gepresst.
An der dem Sitz 19 gegenüberliegenden Außenseite
des Grundkörpers 14 ist
ein Gewinde vorgesehen, auf das die Überwurfmutter 12 aufgeschraubt
werden kann, um die Winkellage des Gelenkkopfs 11 in der
Klemmhalterung 10 zu fixieren.
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Wie 2 zu
entnehmen ist, ist zwischen Überwurfmutter 12 und
dem Gelenkkopf 11 ein erster Ring 16 und ein zweiter
Ring 17 angeordnet, welche beim Anziehen der Überwurfmutter 12 gegen
die Rundung des Gelenkkopfs 11 gepresst werden. Der erste
Ring 16 ist als Gleitring ausgebildet, während der
zweite Ring 17 als Klemm- oder Schneidring ausgebildet
ist.
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Wie
der Detaildarstellung der 3 deutlicher
zu entnehmen ist, ist der zweite Ring 17 so gestaltet,
dass beim Festziehen der Überwurfmutter 12 gegenüber dem
Grundkörper 14 eine
Kante 20 des Rings 17 den Gelenkkopf 11 im
Sitz 19 des Grundkörpers 14 festklemmt,
indem er ihn andrückt
oder sogar in ihn einschneidet. Dazu weist der zweite Ring 17 eine
Schräge
von einigen Grad, bevorzugt 5° bis 20°, besonders
bevorzugt 10°–12° auf. Die
Schräge ist
so gerichtet, dass die Schneidkante auf der vom ersten Ring 16 abgewandten
Seite des zweiten Rings 17 ausgebildet ist.
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Der
zweite Ring 17 ist vorzugsweise aus Stahl gebildet. Der
zweite Ring 17 ist deutlich dicker als der erste Ring 16,
zwischen der Überwurfmutter 12 und
dem zweiten Ring 17 angeordnet ist.
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Der
erste Ring 16 ist vorzugsweise aus Messing gebildet. Er
weist einen kleineren Innendurchmesser auf als der zweite Ring 17 und
ist vorzugsweise so dimensioniert, dass er beim Festziehen der Überwurfmutter 12 – wie in 3 gezeigt – an dem Gelenkkopf 11 anliegt.
Wird die Überwurfmutter 12 leicht
angezogen, kommt also zunächst
der erste Ring 16 zur Anlage am Gelenkkopf 11.
Wegen der geringen Dicke des ersten Rings 16 kann auch
von Hand eine gewisse Fixierung des Gelenkkopfs 11 durch
leichtes Anziehen der Überwurfmutter 12 erreicht
werden, da sich der erste Ring 16 sich an seinem inneren
Umfang leicht verformen kann. Gleichzeitig kann der Gelenkkopf 11 noch
in Sitz 19 des Grundkörpers 14 verschwenkt
bzw. verdreht werden, bis die gewünschte Position des Gegenstands,
beispielsweise des Sensors, eingestellt ist.
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Wird
die Überwurfmutter 12 schließlich mit einem
Schraubenschlüssel
festgezogen, kommt der zweite Ring 17 zur Anlage und fixiert
den Gelenkkopf 11 gegenüber
dem Grundkörper 14 durch
eine feste Klemmung oder durch Einschneiden in dessen Oberfläche. Aufgrund
der Fixierung des Gelenkkopfs 11 durch den ersten Ring 16,
die beim Anziehen der Überwurfmutter 12 ebenfalls
zunimmt, kann sich die eingestellte Position beim Anziehen der Überwurfmutter 12 nicht
mehr verstellen. Der am Klemmbolzen angeordnete Gegenstand ist nunmehr
stabil und schwingungsresistent positioniert.