-
Die
Erfindung betrifft eine insbesondere zur vorübergehenden Fixierung oder
Manipulation von Objekten, insbesondere Gegenständen bestimmte Vorrichtung
mit zumindest einem ersten und einem zweiten Kopf, wobei jeder Kopf
zwei durch ein Gelenk verbundene, relativ zueinander bewegliche,
das Objekt bei der Fixierung oder Manipulation zwischen sich einschließende vorderseitige
und rückseitige Wirkflächen aufweist,
und mit zwei jeweils mit einer einzigen Wirkfläche verbundenen Armen zur Einleitung
der Wirkkraft ausgestattet ist.
-
Eine
solche zur vorübergehenden
Handhabung, Fixierung oder Manipulation, beispielsweise durch Übertragen
einer Verformungskraft, von Gegenständen bestimmte Vorrichtung,
ist in der Praxis beispielsweise durch eine Zange oder auch ein
Schere realisiert, und zählt
somit bereits durch offenkundige Vorbenutzung zum Stand der Technik.
-
Dabei
ist eine Zange ein zweischenkliges Werkzeug, bei dem die Wirkflächen zum
Greifen, Umformen, Verformen, Schneiden oder in sonstiger Weise
ausgeführt
sind. Zangen bestehen in der Regel aus drei Bereichen, dem jeweils
einen Griff aufweisenden Hebelarmen, dem Gelenk und dem Zangenkopf
mit den Wirkflächen. Üblicherweise
sind Zangen mit zwei zweiseitigen Hebelarmen ausgestattet, die miteinander
durch ein Gelenk verbunden sind. In aller Regel bilden dabei die
Griffe die längeren
Arme, die kürzeren
Arme bilden den Zangenkopf. Nach dem Hebelgesetz wird die auf die
Griffe aufgebrachte Handkraft verstärkt und mittels des Zangenkopfs
auf einen Gegenstand übertragen.
-
Vom
Grundtypus der Zange abweichend gibt es zahllose Sonderformen, die
teilweise auch weite Verbreitung finden, wie etwa die auf dem Kniehebel-Prinzip
beruhenden Gripzangen. Beispielsweise sind Ausführungen als Kombinationszangen,
Rohrzangen, Wasserpumpenzangen, Seitenschneider, Sicherungsringzangen,
Schmiedezangen, Flachzangen, Lochzangen oder Kolbenringzangen bekannt.
-
Auch
im medizinischen Bereich sind Zangen vielfach gebräuchlich.
Beispielhaft können
hier Tupferzangen genannt werden, die oberhalb des Handgriffs ein
Schloss aufweisen, um das gefasste Objekt zu fixieren. Im Gegensatz
zur Tupferzange weist die Magill-Zange eine seitliche Abwinkelung der
Greifarme auf.
-
Weiterhin
sind unzählige
spezielle Zangen für
unterschiedlichste Anwendungszwecke geschaffen worden, wie beispielsweise
Grillzangen.
-
Eine
gattungsgemäße, ebenfalls
auch als Zange bezeichnete Vorrichtung zur Manipulation von Gegenständen ist
als Enthefterzange oder Heftklammerentferner bekannt, bei der jeweils
zwei spitz zulaufende Wirkflächen
einen Kopf bilden. Die vorderseitigen Wirkflächen der parallelen Köpfe sind
ebenso wie deren rückseitigen
Wirkflächen
einteilig miteinander verbunden, sodass man die vorderseitigen und
rückseitigen
Wirkflächen
jeweils auch als eine einzige, gespaltene oder durchbrochene Wirkfläche bezeichnen
könnte.
-
Der
in der Praxis so erzielbare Vorteil mehrerer Köpfe liegt vor allem darin,
dass durch mehrere durch jeden Kopf bestimmte, zueinander beabstandete
Angriffspunkte ein mögliches
Drehmoment um einen Angriffspunkt besser aufgenommen und dadurch
die Handhabung insbesondere großer
Gegenstände
wesentlich erleichtert werden kann.
-
Die
zum Stand der Technik zählenden
Vorrichtungen, insbesondere Zangen, mit mehreren Köpfen haben
jedoch den gemeinsamen Nachteil, dass sich die vorderseitigen und
rückseitigen
Wirkflächen
der benachbarten Köpfe
stets parallel bewegen. Sofern also das zu fixierende oder zu manipulierende
Objekt eine nicht vollkommen ebene Formgebung und zudem eine konstante
Materialstärke
aufweist, beschränkt
sicht die Übertragung
der Wirkkraft im Wesentlichen auf einen einzigen Kopf, sodass die vorteilhafte
Wirkung nicht in der gewünschten
Weise eintritt.
-
Während bei
den üblichen
Zangen die Wirkfläche
fest mit dem Hebelarm verbunden ist, bezieht sich die
DE 20 2005 006 197 U1 demgegenüber auf eine
Zange mit zwei einstellbaren Zangenköpfen, wobei die Zangenmäuler in
voneinander verschiedene Stellungen, nämlich jeweils in einen geöffneten bzw.
geschlossenen Zustand, gebracht werden können. Um so eine Zange mit
einem Doppelzangenkopf zu schaffen, bei der zwei nach vorn bzw.
nach hinten umstellbare Hebelarme und zwei Zangenköpfe vorhanden
sind, sind zwei Zangenköpfe
mittels der Griffe bedienbar, um ein Zangenmaul von je zwei Zangenbacken
zu öffnen
bzw. zu schließen,
wobei das Öffnen
und das Schließen
des Zangenmauls von jeweils beiden Zangenbacken simultan vorgenommen werden
kann.
-
Eine
als Gripzange bekannte Zange ist mittels einer Einstellschraube
auf eine Öffnungsweite einstellbar
und in dieser Position am Werkstück
festklemmbar. Gelöst
wird die Gripzange durch einen zusätzlichen Hebel, welcher wiederum
den Totpunkt überwindet.
Die
US 72 37 425 B1 offenbart
eine auf diesem Prinzip der Gripzange beruhende Doppelzange, deren
unabhängig
betätigbare,
mit jeweils einer Andruckplatte verbundene Hebel gegen ein gemeinsames
Widerlager anpressbar sind.
-
Tatsächlich handelt
es sich bei dieser Doppelkopfzange jedoch um einen Wechselkopf,
weil jeweils nur ein Kopf in Funktionsbereitschaft ist, sodass sich
lediglich eine alternative Einsatzmöglichkeit ergibt.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, eine
zuverlässige Übertragung
der Wirkkraft auf das Objekt mittels aller Wirkflächen zu
ermöglichen.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer
Vorrichtung gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu
entnehmen.
-
Erfindungsgemäß ist also
eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die jeweiligen Wirkflächen der benachbarten
Köpfe in
einer Reihenanordnung derart miteinander verbunden sind, dass die
rückseitige Wirkfläche des
ersten Kopfs mit der vorderseitigen Wirkfläche des zweiten Kopfs unbeweglich
verbunden ist. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus,
dass die Übertragung
der Wirkkraft auf das Objekt dann in optimaler Weise erfolgt, wenn
die Wirkflächen
der beiden Köpfe
sich nicht etwa wie beim Stand der Technik parallel, also weggesteuert
bewegen, sondern die Köpfe
vielmehr in einer Reihenschaltung verbunden sind und daher ein Kraftausgleich
zwischen den beiden Köpfen
erfolgt. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei nicht
auf Zangen zum Halten oder Manipulieren, beispielsweise also das
Bewegen von Gegenständen,
beschränkt.
Vielmehr eröffnet
die Vorrichtung vielfältige
Einsatzmöglichkeiten
als Hubgerät
in Verbindung mit automatisierten oder mechanisierten Anlagen, beispielsweise
als Kranhaken oder Greifvorrichtung, bei Scherenarmmanipulatoren
aber auch als Schraubstock oder auch als Küchengerät. Dabei sind der erste Arm
ausschließlich
mit der vorderseitigen Wirkfläche
des ersten Kopfs und der zweite Arm ausschließlich mit der rückseitigen
Wirkfläche
des zweiten Kopfs verbunden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung
ist dabei unter der vorderseitigen und rückseitigen Wirkfläche eine
in Bezug auf das Objekt gegenüberliegende,
also beidseitige Anordnung zu verstehen.
-
Der
Ausgleich der Wirkkraft erfolgt dabei mittels des Verbindungselements,
durch welches die rückseitige
Wirkfläche
des ersten Kopfs und die vorderseitige Wirkfläche des zweiten Kopfs unbeweglich verbunden
sind und zwar unabhängig
von dem jeweiligen Öffnungswinkel
der beiden Köpfe,
sodass selbst solche Objekte, deren Dicke im Bereich der verschiedenen
Köpfe unterschiedlich
ist, oder gewölbte
Flächen,
die im Bereich der Köpfe keine
gemeinsame Ebene aufweisen, zuverlässig und mit derselben Wirkkraft
belastet werden.
-
Das
Verbindungselement kann eine nahezu beliebige Formgebung aufweisen,
die geeignet ist, die Wirkkraft zwischen den Wirkflächen der
beiden Köpfe
zu übertragen.
Dabei wird das Verbindungselement nicht direkt betätigt, sondern
lediglich mittelbar mit der Wirkkraft belastet. Besonders praxisnah ist
hingegen eine Abwandlung, bei welcher das Verbindungselement zumindest
abschnittsweise parallel, insbesondere koaxial zu einer Gelenkachse
des Gelenks angeordnet ist und somit eine äußerst kompakte Bauform gestattet.
-
Dabei
kann gemäß einer
weiteren besonders praxisgerechten Abwandlung das Verbindungselement
eine Aufnahme für
eine Gelenkachse des Gelenks aufweisen, sodass also das Verbindungselement
als zentrales Element die Wirkflächen
verbindet und die Gelenkachse aufweist, sodass lediglich noch die
Arme mit den zugehörigen
Wirkflächen
ergänzt werden
müssen.
Der konstruktive Aufwand kann so weiter reduziert werden.
-
Die
Wirkflächen
könnten
relativ zueinander parallel beweglich angeordnet sein, wie dies
beispielsweise bei einem Schraubstock aber auch bei vielen Haltevorrichtungen
und Fixiervorrichtungen wünschenswert
ist. Hierzu kann beispielsweise eine Parallelogrammführung vorgesehen
sein. Eine andere besonders einfache Abwandlung wird hingegen dadurch
realisiert, dass die Wirkflächen
zueinander schwenkbeweglich angeordnet sind.
-
Die
Erfindung kann vorteilhaft auch bei solchen Varianten realisiert
werden, die lediglich einen einseitigen Hebelarm aufweisen, sodass
also das Gelenk an einem den Wirkflächen gegenüberliegenden Endbereich des
Hebelarms angeordnet ist. Die Anwendung ist dabei im Wesentlichen
für solche
Anwendungen optimal, bei denen die Erhöhung der Kraft entsprechend
den Hebelgesetzen nicht erforderlich ist. Besonders vielversprechend
sind hingegen auch Abwandlungen, bei denen die Arme jeweils als
zweiseitige Hebelarme ausgeführt
sind. Hierdurch kann in an sich bekannter Weise eine Erhöhung der
Kraft erreicht und die Erfindung somit bei nahezu allen an sich
bekannten Zangen, Scheren oder ähnlichen
Vorrichtungen eingesetzt werden.
-
Zu
Erhöhung
der Kraft ist es gemäß einer weiteren
besonders Erfolg versprechenden Abwandlung empfehlenswert, wenn
das Gelenk als ein Mehrgelenk ausgeführt ist, wie dies beispielsweise
prinzipiell bei Bolzenschneidern bekannt und gewünscht ist, sodass erfindungsgemäß beispielsweise
durch die parallele Einleitung eine nahezu übereinstimmende Trenn- oder
Schneidkraft ermöglicht
wird.
-
Weiterhin
erweist es sich als besonders sinnvoll, wenn die Vorrichtung ein
Stellmittel zur Festlegung der Wirkflächen in einer insbesondere
beliebigen relativen Position aufweist. Hierdurch kann nach dem
Prinzip einer Gripzange die zum Halten oder Fixieren des Objekts
erforderliche Wirkkraft durch das Stellmittel gehalten werden, sodass
eine vorübergehende
Verbindung ohne weitere manuelle Krafteinleitung erreicht wird.
Die Handhabung der Vorrichtung wird so wesentlich erleichtert.
-
Bei
einer anderen ebenfalls besonders praxisnahen Abwandlung, bei welcher
das Gelenk eine Gelenkachse und mehrere Gelenkaufnahmen zur Festlegung
des relativen Abstands zumindest einer Wirkfläche von dem Gelenk in verschiedenen
Positionen aufweist, kann die Öffnungsweite
zwischen den Wirkflächen
eingestellt und die Wirkflächen
so nahezu parallel an das Objekt angelegt werden. Durch die so erreichbare
flächige
Anlage der Wirkflächen
wird die Übertragung
der Wirkkraft wesentlich optimiert.
-
Dabei
kann die Vorrichtung sowohl zur Manipulation, also der Verformung
oder Betätigung
des Objektes, als auch zum vorübergehenden
Halten eines Gegenstands ausgeführt
sein, wobei sich Ausgestaltungen der Vorrichtung für den praktischen
Einsatz eigenen, bei denen die Vorrichtung als eine Zange ausgeführt ist.
Lediglich beispielhaft sind zu den nahezu beliebigen Bauformen die
Kombi-, Schmiede- oder die Spitzzange zu nennen.
-
Eine
demgegenüber
abgewandelte Ausführungsform
der Erfindung wird dann erreicht, wenn die Vorrichtung als eine
insbesondere für
industrielle Anwendungen bestimmte Hubvorrichtung ausgeführt ist,
sodass die Vorrichtung sich nicht nur für die manuelle Betätigung eignet,
sondern auch vielfältige Einsatzmöglichkeiten
bei automatisierten Anwendungen eröffnet. Denkbar sind Anwendungen
für Robotergreifer
ebenso wie Scherenhubvorrichtungen.
-
Da
die Bewegung der Wirkflächen
nicht wegabhängig,
also parallel erfolgt, bewegen sich die Köpfe beim Öffnen und Schließen in der
Praxis nicht zeitgleich. Um das Öffnen
der beiden Köpfe
zu erleichtern ist es daher von Vorteil, wenn die Wirkflächen entgegen
der Rückstellkraft
zumindest eines Federelements zueinander beweglich angeordnet sind,
sodass die Öffnungsbewegung
durch das Federelement, vorzugsweise das Federelement des jeweiligen
Kopfs, unterstützt
wird und dadurch nahezu zeitgleich erfolgt.
-
Weiterhin
erweist es sich als praxisnah, wenn zumindest eine Wirkfläche an einer
in verschiedenen Positionen festlegbaren Greifbacke angeordnet ist,
um so eine mit der Haupterstreckung des Objekts in Überstimmung
bringbare Orientierung einstellen zu können.
-
Zur
Anpassung an unterschiedliche Beschaffenheiten der Oberfläche des
Objekts oder zum Ausgleich der gegenüber der Haupterstreckungsebene des
Objekts versetzten Schließebene
der paarweisen Wirkflächen
der beiden Köpfe
weisen gemäß einer
weiteren besonders sinnvollen Ausgestaltung zumindest eine Wirkfläche des
ersten Kopfs an ihrer den Wirkflächen
des zweiten Kopfs abgewandten und/oder zugewandten Randbereich der
Anlagefläche
eine Abrundung oder Abwinkelung auf. Durch die gerundeten Anlageflächen lässt sich
die Haltekraft optimieren und zugleich eine unerwünschte Beeinträchtigung
der Oberfläche
des Objekts zuverlässig vermeiden.
-
Bei
einer anderen, ebenfalls besonders zweckmäßigen Abwandlung, bei welcher
die Vorrichtung einen die Öffnungsweite
zwischen den Wirkflächen
zumindest eines Kopfs begrenzenden Anschlag aufweist. Hierdurch
wird die Öffnungsweite
beim Lösen
der Wirkflächen
von dem Objekt begrenzt, sodass der Mitnahmeeffekt für den zuletzt öffnenden Kopf
frühzeitig
eintritt. Der Anschlag kann hierzu beispielsweise bedarfweise in
unterschiedlichen Positionen festlegbar und beispielsweise stufenlos
einstellbar sein.
-
Die
Vorrichtung könnte
zur Übertragung
einer Öffnungskraft
auf das Objekt, beispielsweise zum Öffnen von Sicherungsringen
eingesetzt werden. Besonders sinnvoll ist hingegen eine Abwandlung,
bei welcher die Wirkkraft in Wirkrichtung der jeweils gegenüberliegenden
Wirkfläche
desselben Kopfes gerichtet ist, um so eine Halte- oder Verformungskraft auf
das zwischen den Wirkflächen
eingeschlossene Objekt übertragen
zu können.
-
Selbstverständlich können die
Köpfe übereinstimmend
oder in spiegelsymmetrischer Form ausgeführt sein. Eine andere ebenfalls
besonders zweckmäßige Abwandlung
wird dann erreicht, wenn die Köpfe
eine unterschiedliche Formgebung ihrer Wirkflächen aufweisen. Hierdurch können mehrere Arbeitsgänge durch
die Ausführung
der Vorrichtung in der Vorrichtung zusammengefasst und die Durchführung dadurch
wesentlich vereinfacht werden. Insbesondere können bei der Vorrichtung der
eine Kopf zum Fixieren und der andere Kopf zum Schneiden des Objektes
bestimmt sein.
-
Die
Erfindung lässt
verschiedene Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon
in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese
zeigt in
-
1 eine
Prinzipskizze einer Zange mit zwei Köpfen nach dem Stand der Technik
in einer Draufsicht;
-
2 die
in der 1 gezeigte Zange nach dem Stand der Technik in
einer Vorderansicht;
-
3 in
einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße, als
Schmiedezange ausgeführte
Vorrichtung;
-
4 die
in der 3 gezeigte Schmiedezange in einer Vorderansicht;
-
5 eine
Abwandlung der in der 3 gezeigten Zange mit einer
Abrundung der Anlagefläche;
-
6 in
einer perspektivischen Darstellung eine weitere, als Spitzzange
ausgeführte
Vorrichtung;
-
7 die
einzelnen Bauelemente der in der 6 gezeigten
Spitzzange jeweils in einer Draufsicht oder einer Seitenansicht.
-
Die 1 und 2 zeigen
in einer Draufsicht sowie in einer Vorderansicht eine Zange 1 mit zwei
Köpfen 2, 3 wie
sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Köpfe 2, 3 sind
dabei derart parallel angeordnet, dass die Wirkflächen 4, 5, 6, 7,
die hier als flache Backen ausgeführt sind, stets eine parallele,
also übereinstimmende
Bewegung ausführen.
Dabei ist jeweils ein Hebelarm 8 den beiden oberen Wirkflächen 4, 6 und
ein weiterer Hebelarm 9 den beiden unteren Wirkflächen 5, 7 der
parallelen Köpfe 2, 3 in
Bezug auf ein Objekt 10 zugeordnet. Der Vorteil einer solchen
Zange 1 liegt in den zwei Angriffspunkten 11, 12,
die eine sichere Handhabung des Objekts 10, insbesondere
eine bessere Übertragung auftretender
Drehmomente ermöglichen.
-
Wie
jedoch in der 2 deutlich zu erkennen ist,
wird dieser Vorteil bei solchen Objekten 10, die im Bereich
der beiden Köpfe 2, 3 jeweils
eine unterschiedliche Materialstärke
d, D aufweisen, nicht erreicht, weil dann lediglich im Bereich eines
einzigen der beiden Köpfe 2, 3 eine
kraftschlüssige
Verbindung realisiert werden kann.
-
Dieser
Nachteil wird mit einer in der 3 in einer
perspektivischen Darstellung gezeigten, erfindungsgemäß als Schmiedezange
ausgeführten
Vorrichtung 13 vermieden. Diese Vorrichtung 13 zur
vorübergehenden
Fixierung des Objekts hat ebenfalls einen ersten Kopf 14 und
einen zweiten Kopf 15. Jedem Kopf 14, 15 sind
zwei durch ein Gelenk 16, 17 verbundene, relativ
zueinander bewegliche, das Objekt 10 bei der Fixierung
oder Manipulation zwischen sich einschließende vorderseitige und rückseitige Wirkflächen 18, 19, 20, 21 zugeordnet.
Dabei ist jedoch ein erster Arm 22 ausschließlich mit
der vorderseitigen Wirkfläche 18 des
ersten Kopfs 14 und ein zweiter Arm 23 ausschließlich mit
der rückseitigen Wirkfläche 21 des
zweiten Kopfs 15 verbunden. Die Verbindung der rückseitigen
Wirkfläche 19 des
ersten Kopfs 14 mit der vorderseitigen Wirkfläche 20 des zweiten
Kopfs 15 wird hingegen durch ein Verbindungselement 24 erreicht,
welches durch eine einteilige Ausführung der Wirkflächen 19, 20 und
des Verbindungselements 24 realisiert ist. Für die jeweiligen Wirkflächen 18, 19, 20, 21 der
benachbarten Köpfe 14, 15 ergibt
sich somit eine Reihenanordnung, sodass ein Ausgleich der Wirkkraft
zwischen den beiden Köpfen 14, 15 selbsttätig erfolgt.
-
Insbesondere
erfolgt dabei keine zwangsgeführte
parallele Bewegung der Wirkflächen 18, 19, 20, 21,
sodass sich wie in den 4 und 5 zu erkennen
auch dann eine zuverlässige Übertragung der
Wirkkraft durch eine gleichmäßige Anlage
aller Wirkflächen 18, 19, 20, 21 an
dem Objekt 10 ergibt, wenn dieses im Bereich der beiden
Köpfe 14, 15 jeweils
eine unterschiedliche Materialstärke
d, D, oder wie in der 5 gezeigt, einen gegenüber einer
Ebene der Gelenke 16, 17 geneigten Verlauf aufweist. Hierzu
hat die in der 5 gezeigte Variante der Wirkflächen 18, 19, 20, 21 der
beiden Köpfe 14, 15 an
ihren einander abgewandten und zugewandten Randbereichen ihrer Anlageflächen eine
Abrundung 24.
-
In 6 ist
in einer perspektivischen Darstellung eine weitere, als Spitzzange
ausgeführte
Vorrichtung 25 zu erkennen. Dargestellt ist eine Position beim öffnen der
Vorrichtung 25, bei der sich aufgrund der erfindungsgemäßen Reihenschaltung
die parallelen Köpfe 26, 27 nicht
etwa zeitgleich, sondern nacheinander öffnen. Ein Verbindungselement 28, welches
die rückseitige
Wirkfläche 29 des
ersten Kopfs mit der vorderseitigen Wirkfläche 30 des zweiten
Kopfes unbeweglich verbindet, ist dabei als ein koaxial zu einer
Gelenkachse 31 des Gelenks 32 angeordnetes Formteil
ausgeführt.
-
Die
einzelnen Bauelemente der in 6 gezeigten
Vorrichtung 25 sind in 7 in einer
Draufsicht oder einer Seitenansicht dargestellt. Zu erkennen ist
das als Formteil ausgeführte
Verbindungselement 28 mit der daran angeformten rückseitigen Wirkfläche 29 des
ersten Kopfs 26 und der vorderseitigen Wirkfläche 30 des
zweiten Kopfs 27. Weiterhin trägt das Verbindungselement 28 auch
bereits die Gelenkachse 31 zur Aufnahme der beiden Arme 33, 34,
die hierzu jeweils eine entsprechende zur Aufnahme der Gelenkachse 31 bestimmte
Durchbrechung 35 hat.