DE102010056257A1 - Clamping device with expanding lever for applying an axial force to a shaft - Google Patents
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Abstract
Es handelt sich um eine neuartige Vorrichtung zum Aufbringen einer Axialkraft an einem Schaft, die gegenüber dem Stand der Technik eine Vielzahl praxisfreundlicher Eigenschaften mit kostengünstiger Herstellbarkeit vereinigt. Die Vorrichtung eignet sich vor allem zur axialen und rotatorischen Fixierung von Steuer Tableau-Einbaugeräten in rein kreisrund ausgeführten Montagedurchbrüchen. An dem die Steuertableaufläche durchdringenden Schaft (0) des zu befestigenden Gerätes wird entweder direkt oder über einen mit dem Schaft verbundenen Sockel (00) vermittels der sich an der Tableau-Rückseite abstützenden Spannvorrichtung eine von der Tableau-Rückseite weg gerichtete Axialkraft aufgebracht und somit die mit einem Bund oder sonstigem Anschlag versehene Gerätevorderseite an die Tableau-Vorderseite gepresst. Eine neuartiges, sowohl am Schaft oder Sockel wie auch gegeneinander drehbares „Wippe(1)-Spreizhebel(2)”-System mit kombinierter „Zug- und Druck”-Schraube (4) sorgt durch seinen besonders praxisgerechten, raumsparenden und kostengünstigen Aufbau für schnelle Montage, gut dosierbare Anpresskraft und lockerungssicher wirksamen Verdrehschutz über einen vorher unerreicht weiten Tableaudickenbereich. Dies wird ermöglicht durch die Wirkung des Spreizhebels, dessen Proportionen eine definiert wählbare Übersetzung der Axialbewegung der Schraube in Bezug zur Spannie Parameter der Spannvorrichtungskinematik quasi unabhängig voneinander optimal auf die Praxisbedingungen abgestimmt werden. Trotz weitem Spannbereich bleibt die Schraube raum- und montagezeitsparend kurz, die Krafteinwirkung auf das Steuertableau-Gerät ist stets axial gerichtet und praxisgerecht dosiert sowohl zur Sicherstellung der erforderlichen Anpress- und Verdrehschutzkräfte wie auch zum Vermeiden von Beschädigungen bei grober Handhabung. Großen Komfort bietet die Vorrichtung auch bezüglich der Montage mit nur „einer Hand” und ihre Bedienung und Funktion ist weitestgehend „selbsterklärend” und „eigensicher”.It is a novel device for applying an axial force to a shaft, which, compared to the prior art, combines a large number of practical properties with inexpensive manufacturability. The device is particularly suitable for the axial and rotational fixation of built-in control panel devices in purely circular assembly openings. On the shaft (0) of the device to be fastened penetrating the control panel surface, either directly or via a base (00) connected to the shaft, by means of the clamping device supported on the back of the panel, an axial force directed away from the panel's back is applied and thus the The front of the device with a collar or other stop is pressed against the front of the panel. A new "rocker (1) -spread lever (2)" system with combined "pull and push" screw (4), which can be rotated on the shaft or base as well as against each other, ensures fast, thanks to its particularly practical, space-saving and cost-effective structure Assembly, easy-to-dose contact force and anti-loosening effective anti-twist protection over a previously unattainable range of panel thickness. This is made possible by the action of the spreading lever, the proportions of which are a defined, selectable translation of the axial movement of the screw in relation to the clamping parameters of the clamping device kinematics, which are optimally matched to the practical conditions almost independently of one another. Despite the wide clamping range, the screw remains short to save space and assembly time, the force acting on the control panel device is always axially directed and dosed in a practical manner, both to ensure the required contact pressure and anti-twist protection forces and to avoid damage during rough handling. The device also offers great convenience in terms of assembly with just “one hand” and its operation and function is largely “self-explanatory” and “intrinsically safe”.
Description
1. Technisches Problem1. Technical problem
Zur Überwachung und manuellen Steuerung von Maschinen und Anlagen werden Steuertableaus in verschiedensten Größen und Ausführungen verwendet, auf denen spezifisch angepasst an die jeweilige Aufgabe elektrische und/oder fluidische Schalter und Regler und/oder Leuchtanzeigen, kleine Displays und Anzeigeinstrumente wie auch rein mechanisch wirkende Tasten angebracht sind.For monitoring and manual control of machines and systems control panels are used in a variety of sizes and designs on which specifically adapted to the task electrical and / or fluidic switches and / and indicator lights, small displays and gauges as well as purely mechanical buttons attached are.
Je umfangreicher, gedrängter und vielfältiger ein derartiges Tableau bestückt ist, desto mehr wird die Art und Weise der Montage und Fixierung der genannten Geräte auf dem Tableau ein wichtiges Kriterium für wettbewerbsfähige Wirtschaftlichkeit, zuverlässige Funktion und universellen Einsatz.The more extensive, compact and varied such a panel is equipped, the more the way of mounting and fixing the said devices on the panel becomes an important criterion for competitive economy, reliable function and universal use.
2. Stand der Technik2. State of the art
Im Bestreben, diese „Fixierung” ständig weiter zu optimieren, sind eine Vielzahl von technischen Lösungen entwickelt worden, mit denen die Anbieter von Steuertableau-Geräten konkurrieren.In an effort to further optimize this "fixation", a variety of technical solutions have been developed with which providers of control panel devices compete.
In den überwiegenden Fällen des Einbaues von der Steuertableau-Vorderseite aus geht es um das Befestigen eines aus einem Schaft mit Querschnittsvergrößerung („Band”) bestehenden Gerätes, welches durch die Tableau-Öffnung gesteckt sich mit dem Bund an der Tableau-Vorderseite abstützt.In the vast majority of the installation of the control panel front is about attaching a from a shaft with cross-sectional enlargement ("band") existing device, which is inserted through the tableau opening is supported with the collar on the front panel.
Durch das Anbringen und die Wirkung einer weiteren Mechanik am Schaft wird das Gerät von der Tableau-Rückseite aus gegen die Tableau-Vorderseite gezogen.By attaching and the effect of another mechanism on the shaft, the device is pulled from the back of the panel against the Tableau front.
Eine Abdichtung der Tableau-Öffnung wie auch eine mechanische Blockierung des Geräteschaftes bezüglich daran angreifender Zug- und Drehkräfte während der Bedienung ist sicherzustellen.A seal of the tableau opening as well as a mechanical locking of the device shaft with respect to it attacking tensile and rotational forces during operation must be ensured.
Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass bis auf wenige Ausnahmen die Tableau-Öffnungen und demzufolge auch der Querschnitt des Geräteschaftes kreisrund ausgeführt sind.Furthermore, it should be noted that, with a few exceptions, the tableau openings and consequently also the cross section of the device shaft are circular.
So sind „einfache” Lösungen wie eine simple ringförmige Mutter („Ringmutter”) zusammen mit einem Gewinde am Schaft ebenso gebräuchlich wie verschiedene Arten von „Sockeln”, die mit dem Schaft des Gerätes verbunden werden und sich mit Druckschrauben an der Tableau-Rückseite abstützen.So "simple" solutions such as a simple annular nut ("ring nut") together with a thread on the shaft are just as common as various types of "sockets" that are connected to the shaft of the device and supported with pressure screws on the back panel ,
Als besonders vorteilhaft sind dabei mit einfachem Schraubendreher zu bedienende Lösungen mit nur einer Schraube bzw. einem „Bedienelement” anzusehen, die keine – wie bei einer Ringmutter stets erforderlich – formschlüssig mit dem Geräteschaft oder Bund gegen Verdrehen wirkende Radial-Erweiterung („Verdrehschutzausnehmung”) oder Satelliten-Bohrung einer rein kreisrunden Tableau-Öffnung zur Sicherstellung des Verdrehschutzes benötigen.Be particularly advantageous to use with simple screwdriver solutions to be operated with only one screw or a "control" that no - as always necessary with a ring nut - positively acting with the device shaft or collar against rotation Radial extension ("Verdrehschutzausnehmung") or satellite drilling a purely circular tableau opening to ensure the anti-rotation need.
Ebenso sind am Schaft befestigte „Sockel” mit axial zum Schaft verschiebbaren (
Aus der Patentschrift
Diese „Wippe mit Stützschraube” ist gut praxistauglich und hat eine große Verbreitung gefunden.This "rocker with support screw" is well practicable and has found a wide distribution.
Die Patentschrift
Eine zusätzliche, Formschluss bietende Kontur an der Tableau-Öffnung ist hier nicht erforderlich.An additional, form fit bidding contour on the tableau opening is not required here.
Dieser Mechanismus stellt ebenfalls eine gute, praxistaugliche Lösung mit hohem Marktanteil dar. Als nachteilig kann eine nicht ganz „selbsterklärende” Handhabung gesehen werden.This mechanism is also a good, practical solution with a high market share. As a disadvantage, not quite "self-explanatory" handling can be seen.
Aus der Patentschrift
In der Patentschrift
Problem 1:Problem 1:
Es ist von der Spannvorrichtung z. B. bei den weitverbreiteten, genormten „22,5 mm-Einbaudurchmesser-Geräten” ein Dickenunterschied der Steuertableaus von mindestens 5 mm zu beherrschen. Darüber hinausgehende Werte sind sehr erstrebenswert, denn sie erhöhen Praxistauglichkeit und Marktchancen.It is from the jig z. As in the widespread, standardized "22.5 mm mounting diameter devices" a difference in thickness of the control panels of at least 5 mm to master. Values beyond that are very desirable, because they increase the practicability and market opportunities.
Ein derart großer Klemm- bzw. Schwenkbereich der Wippe erfordert eine entsprechend lange Schraube, was sich sehr störend auf andere Anbauteile wie elektrische Öffner- und Schließer-Elemente sowie kostentreibend durch die deutliche Verlängerung der Montagezeit auswirkt.Such a large clamping or pivoting range of the rocker requires a correspondingly long screw, which has a very disturbing effect on other attachments such as electrical NC and NO elements and cost-driving through the significant extension of assembly time.
Problem 2:Problem 2:
Durch eine möglichst kurze Wippe wegen erwünschter Minimierung des Einbaurasters entsteht ein weiteres Problem mit dem starken Kippen der Wippe bei dünneren Tableaus. Ungünstige Kräfte schräg zur Längsachse des Geräteschaftes und bei starrer Gewindeführung (
Es muß eine elastische Gewindeführung (
Problem 3:Problem 3:
Zur Installation der Steuertableau-Geräte sind praxisgerechte Werkzeuge wie Kreuzschlitzdreher Gr. 1 oder 2 und Einfachschlitzdreher Gr. 4, 5 bis 6 üblich. Die entsprechend dem mit diesen Werkzeugen von Hand erzeugbarem Drehmoment von etwa 2,5 Nm zu dimensionierende Stützschraube erlaubt, vor allem bei Missachten spezifischer Drehmomentempfehlungen, das Aufbringen übergroßer Zugkräfte auf den Geräteschaft und punktuell kritischer Druckkräfte auf das Steuertableau.To install the control panel devices are practical tools such as Kreuzschlitzdreher Gr. 1 or 2 and single slotted grinder Gr. 4, 5 to 6 usual. The support screw to be dimensioned according to the torque of about 2.5 Nm which can be generated by these tools by hand allows, above all for ignoring specific torque recommendations, the application of oversized tensile forces on the device shaft and punctually critical pressure forces on the control panel.
Eine Entschärfung von Problem 3 wird in einem entsprechend
Die in
3. Neue technische Lösung3. New technical solution
Mit der nun beschriebenen Erfindung wurde eine neue „Spannvorrichtung mit Spreizhebel” für die Befestigung von Steuertableau-Geräten und ähnlich gearteten Forderungen zum „Aufbringen einer Axialkraft an einem Schaft” mit vollständiger Lösung der genannten „3 Hauptprobleme” geschaffen.With the invention now described, a new "tensioning device with expansion lever" for the attachment of control panel devices and similar kind of demands for "applying an axial force on a shaft" with complete solution of said "3 main problems" created.
Dies gelingt durch ein auf die Praxisbedingungen der Steuertableau-Geräte abgestimmtes, jedoch unkompliziert und damit sehr kostengünstig aufgebautes neuartiges Wippe-(Spreiz)-Hebel-System nach
3.a) Lösung Problem 13.a)
Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen mit schwenkbarer Wippe (
Die Verbindungslinie der mindestens 2 Anlenkpunkte (
Zweitere Hebel-Enden (
Da die Abstandsveränderung der Stützachse bezogen auf die Bewegung des Bedienelementes durch die Wahl der Hebelproportionen in weiten Grenzen übersetzbar ist, können z. B. auch mit einer sehr kurzen Schraube und demzufolge entsprechend wenig Umdrehungen derselben große Dickenunterschiede der Steuertableaus überbrückt werden.Since the distance change of the support axis relative to the movement of the operating element by the choice of the lever proportions can be translated within wide limits, z. B. also with a very short screw and consequently correspondingly little turns the same large differences in thickness of the control panels are bridged.
3.b) Lösung Problem 23.b)
Mit einer entsprechend weitreichenden Abstandsveränderung der Stützachse nach
Ein während des Spannvorganges, d. h. während der Abstandsänderung der Stützachse durch Druck des Schraubendrehers auf die zu drehende Schraube (
Ebenso ist ein gegenüber obigem gegenläufiges Kippen der Wippe in engen Grenzen nicht spürbar nachteilig und wird bei der besonders praktischen Ausführung gemäß
3.c) Lösung Problem 33.c)
Aus
Im Gegensatz zur bekannten Wippe mit Stützschraube verändert sich hier selbst bei größeren Hebelübersetzungen die Kraftwirkungsrichtung auf den Schaft in keiner irgendwie nachteiligen Weise. Ist das Bedienelement als Gewindeschraube ausgeführt, so kann wegen der vermittels der Hebelübersetzung bestimmbaren Abstandsveränderungskinematik der Stützachse eine quasi beliebige Gewindesteigung gewählt werden.In contrast to the known rocker with support screw changes the direction of action of force on the shaft in any kind of disadvantageous way here even with larger leverage ratios. If the operating element is designed as a threaded screw, a quasi arbitrary thread pitch can be selected because of the distance change kinematics of the support axis which can be determined by means of the lever transmission.
Der praxisgerechte, steile Drehmomentanstieg für ein gut spürbares „Festsitzgefühl” zusammen mit kurzer Montagezeit und trotzdem hoher Sicherheit gegen Lockerung ist durch entsprechende Abstimmung mit der Hebelübersetzung gut zu realisieren.The practice-oriented, steep increase in torque for a clearly noticeable "tight seat feeling" together with short assembly time and nevertheless high safety against loosening can be easily achieved by appropriate coordination with the lever ratio.
Mit gezielt dimensionierten, ggf. progressiv veränderlichen Federungen und Hebelverhältnissen der Spannvorrichtung können weitere Optimierungen der Praxistauglichkeit erreicht werden.With specifically dimensioned, possibly progressively variable suspensions and lever ratios of the clamping device further optimizations of practicality can be achieved.
4. Optimierte Spannvorrichtungen4. Optimized fixtures
4.a) mit speziellem Vorteil bei Anlenkung direkt am Schaft4.a) with special advantage in articulation directly on the shaft
Für eine direkt am Schaft gelagerte Spannvorrichtung zeigen
4.b) mit weiteren Vorteilen unabhängig von Anlenkung an Schaft oder Sockel4.b) with further advantages regardless of articulation on shaft or socket
Ein derartig wirkendes federndes Element ist zwar bereits aus
Dazu ist es als U-förmige Drahtfeder mit an den Enden 3-fach abgewinkelten Schenkeln (
Die Federschenkel (
Zur De- und Wiedermontage der Spannvorrichtung ist durch die beschriebene Federkraft zwischen Hebel und Wippe auch eine in „Entspannungsrichtung” wirkende Axial-Fixierung des Hebelsteges (
Indem somit das Gesamtsystem stets unter Federbelastung steht, ergeben sich als weitere Vorteile eine hohe Qualitätsanmutung – ”klapperfrei” auch im Lieferzustand – und eine exakte Handhabbarkeit bei der Montage.By thus the entire system is always under spring load, resulting in other benefits a high quality appearance - "rattle-free" in the delivery state - and an exact handling during assembly.
Außerdem nimmt die Federkraft und somit die schwächende Wirkung auf die Axialkraft am Schaft mit dünner und damit empfindlicher werdenden Steuertableaus vorteilhafterweise zu und erlaubt dadurch gleichbleibende Montagekraft am Bedienelement, d. h. eine tableaudickenunabhängige Drehmomentempfehlung für die Schraube.In addition, the spring force and thus the weakening effect on the axial force on the shaft with thinner and thus more sensitive control panels advantageously increases and thereby allows consistent mounting force on the control, d. H. a tableau thickness-independent torque recommendation for the screw.
Durch zusätzliche Verschränkung der zweiteren Biegeschenkel (
Wenn wie in
Der Spannbereich der Vorrichtung vergrößert sich durch Addition der durch die Bewegung der Schraubenspitze zusätzlich entstandenen Abstandsveränderung zwischen Stützachse und Verbindungslinie der Widerlager-Abstützpunkte. Bei symmetrisch zur Stützachse liegenden Widerlager-Abstützpunkten wirkt die Hälfte des axialen Weges der Schraubenspitze als zusätzliche Abstandsveränderung, wie auch aus dem Vergleich mit
Ist zwischen Schraubenkopf und -Schaft ein ausgeprägter Bund (
Gleichzeitig wird dadurch der Weg des Hebelsteges in Entspannungsrichtung begrenzt und bei vollständigem Ausdrehen der Schraube, wenn also nur noch die Schraubenspitze bis zum Gewindeanfang in der Blechmutter steckt, eine definierte Ausgangsstellung von Hebelsteg und Schraube, d. h. die Start-Position für ein maximal dickes Tableau, eingenommen.At the same time thereby the path of the lever web is limited in the relaxation direction and with complete unscrewing of the screw, so if only the screw tip inserted to the beginning of the thread in the sheet metal nut, a defined starting position of the lever web and screw, d. H. the start position for a maximum thick tableau, taken.
Wie auch im Vergleich von
Zur Schonung sehr dünner Tableaus kann der mittlere Flachquerschnitt (
Da nach
Weiterhin kommt gegenüber einer reinen, nur Druck erzeugenden „Stützschraube” mit der „Unterkopf-Reibung” einer Zug-Schraube eine – durch z. B. wechselwirkende Radialrippen auf beiden Reibflächen ggf. auch gezielt steuerbare – Drehmomentkomponente hinzu womit insgesamt wesentlich mehr Parameter zur optimalen Abstimmung der Montage- und Spannkräfte in Bezug auf Handhabbarkeit und zuverlässige aber auch Fehlbedienung vermeidende Funktion zur Verfügung stehen.Furthermore, compared to a pure, only pressure-generating "support screw" with the "under-head friction" of a pull-a screw - by z. B. interacting radial ribs on both friction surfaces if necessary also specifically controllable - torque component with a total of significantly more parameters for optimum coordination of assembly and clamping forces in terms of manageability and reliable but also incorrect operation are avoiding function available.
Wird, wie in
Gegenüber den bekannten Lösungen mit Wippe und Stützschraube ist vor allem bei dünneren Tableaus eine zusätzliche deutliche Versteifung der Kraftübertragung durch den systembedingt geringeren Abstand zwischen dem „Mutter”-Gewinde, d. h. dem umfassten Schraubenquerschnitt, und der Tableau-Rückseite gegeben.Compared to the known solutions with rocker and support screw especially for thinner panels an additional significant stiffening of the power transmission through the systemic smaller distance between the "mother" thread, d. H. the included screw cross-section, and the panel back.
4.c) mit speziellem Vorteil bezüglich Montagezeit4.c) with special advantage in terms of assembly time
Sofern es die zur praxisgerechten Funktion und Handhabung erforderlichen Kräfteverhältnisse erlauben, kann durch ein „Schnellspann-Bedienelement” die Montagezeit weiter verkürzt werden.If the force ratios required for practice-oriented function and handling allow it, the assembly time can be further shortened by a "quick-release operating element".
Prinzipiell bewirkt das Bedienelement ja das Zusammenführen von Hebelsteg und zweiterem Wippensteg. Dies kann neben einer „normalen” Schraube auch mit einem „Exzenter- oder Nocken-Schnellspanner” (wie an Sportfahrrädern üblich), mittels eines „Kniehebels” oder auch mit einer „Doppelgewindeschraube” geschehen.In principle, the operating element indeed causes the merging of the lever web and the second rocker web. This can be done in addition to a "normal" screw with an "eccentric or cam quick release" (as usual on sports bicycles), by means of a "toggle lever" or with a "double-threaded screw".
Eine solche Doppelgewindeschraube hat keine Kopfreibung und benötigt z. B. bei gleicher Steigung der beiden Gewinde nur die halbe Umdrehungszahl, d. h. auch nur die halbe Montagezeit zum „Zusammenziehen” der genannten Hebel- und Wippenstege.Such a double-threaded screw has no Kopfreibung and needed z. B. with the same slope of the two threads only half the number of revolutions, d. H. even half the assembly time for "contraction" of the said lever and seesaw webs.
Sie besitzt von der Spitze ausgehend auf einem „kleinen” Durchmesser vorzugsweise ein (erstes) Rechtsgewinde und auf einem abgesetzt größeren Durchmesser ein (zweites) Linksgewinde, dessen Kerndurchmesser größer als der Außendurchmesser des ersten Gewindes ist.It has from the tip on a "small" diameter preferably a (first) right-hand thread and a larger diameter on a (second) left-hand thread whose core diameter is larger than the outer diameter of the first thread.
Das Rechtsgewinde wirkt mit einem entsprechenden Gewinde des Wippensteges, das Linksgewinde mit einem entsprechenden Gewinde des Hebelsteges zusammen, so dass für die Handhabung „Rechtsdrehen gleich Festziehen” erhalten bleibt. Ist „Linksdrehen gleich Festziehen” erwünscht, können Rechts- und Linksgewinde natürlich auch vertauscht werden.The right-hand thread cooperates with a corresponding thread of the rocker web, the left-hand thread with a corresponding thread of the lever web, so that for handling "right turn equals tightening" is maintained. If "turning to the left is the same as tightening", right-hand and left-hand threads can, of course, be reversed.
Die Gewindelängen sind den funktionell erforderlichen Umdrehungen anzupassen. Bei gleicher Steigung gleiche Gewindelängen, bei unterschiedlicher Steigung entsprechend proportionierte unterschiedliche Gewindelängen.The thread lengths must be adapted to the functionally required revolutions. For the same pitch equal thread lengths, with different pitch correspondingly proportioned different thread lengths.
Sollte ohne Rücksicht auf die Schraubenumdrehungen und die Schraubenlänge eine besonders leichtgängige Handhabung mit hoher Spannkraft erwünscht sein, kann mit einem gleichgerichteten, abgesetzten Doppelgewinde unterschiedlicher Steigung auch ein beliebig feines „Differenzgewinde” erzeugt werden.Should be desired regardless of the screw revolutions and the screw length particularly smooth handling with high clamping force, with a rectified, offset double thread of different pitch and an arbitrarily fine "differential thread" can be generated.
5. Dimensionierungsbeispiel für Bedientableau-Geräte der sogenannten „22,5 mm”-Norm5. Dimensioning example for control panel devices of the so-called "22.5 mm" standard
Da derartige Geräte für einen kreisrunden Steuertableau-Einbaudurchmesser von 22,5 mm in der Industrie weit verbreitet sind und gewissermaßen die Messlatte für gute Praxistauglichkeit in rauer Umgebung darstellen, soll hierzu ein Dimensionierungsbeispiel angegeben werden.Since such devices for a circular control panel mounting diameter of 22.5 mm are widely used in industry and to some extent represent the benchmark for good practicality in harsh environment, a sizing example will be given.
Als Material für Wippe und Hebel bietet sich gehärtetes und verzinktes Stahlblech von ca. 0,9 mm Stärke an. Derartige Stanz-, Biege-, Prägeteile bieten neben kostengünstiger und prozesssicherer Herstellbarkeit eine Fülle von Gestaltungsmöglichkeiten zum Realisieren erwünschter Funktionen.The material used for rocker and lever is hardened and galvanized sheet steel of approx. 0.9 mm thickness. Such stamping, bending, embossing parts offer, in addition to cost-effective and process-reliable manufacturability, a wealth of design options for realizing desired functions.
Mit aus einem Hochkantquerschnitt herausgescherten, gebogenen oder geprägten Zungen, Laschen und Durchzügen können stabile Anschläge und Lagerzapfen, mit Sicken gezielte Versteifungen und mit Abkantungen Flächen für die Schraubenführung (Blechmutter, Hebelsteg) und für elektrische Anschlußklemmen (Erdung) geschaffen werden. Rigid stops and trunnions, beaded stiffeners and bevelled edges can be created for the screw guide (sheet metal nut, lever bridge) and for electrical connection terminals (earthing) by means of curved or embossed tongues, tabs and passages cut out from a vertical cross-section.
Die Vorzüge der neuartigen Spannvorrichtung mit Spreizhebel sollen nun im konkreten Beispiel vor allem hinsichtlich der bekannten Hauptprobleme herkömmlicher Lösungen besonders verdeutlicht werden.The advantages of the novel tensioning device with expansion lever should now be made particularly clear in the concrete example, especially with regard to the known main problems of conventional solutions.
5.a) Schraubenlänge5.a) screw length
Es wird ein Spannbereich von 0 bis 8 mm angenommen, was eine Steigerung von 60% gegenüber der Normforderung darstellt. Mit einem Übersetzungsverhältnis der Bewegung von Hebelsteg und Stützachse von 1 zu 2,5 ist eine Axialbewegung von max. 3,5 mm des an der Schraubenkopfauflage des Hebelsteges aufliegenden Schraubenkopfes ausreichend, um diesen Spannbereich und zusätzlich über 1 mm Federweg in Schaftlängsrichtung abzufahren, wozu eine Schraube von nur etwa 14 mm Gesamtlänge genügt.It is assumed a clamping range of 0 to 8 mm, which represents an increase of 60% compared to the standard requirement. With a ratio of the movement of the lever bridge and support shaft from 1 to 2.5 is an axial movement of max. 3.5 mm of the screw head resting on the screw head support of the lever web sufficient to extend this clamping range and in addition over 1 mm travel in the longitudinal direction of the shaft, for which a screw of only about 14 mm overall length is sufficient.
Eine herkömmliche, auf dem Markt weit verbreitete einfache Wippe mit Stützschraube benötigt beispielsweise mit einer 40 mm langen Wippe für einen Spannbereich von 0 bis 6 mm bereits eine ca. 24 mm lange Schraube.A conventional, widespread on the market simple rocker with support screw, for example, with a 40 mm long rocker for a clamping range of 0 to 6 mm already needs a 24 mm long screw.
5.b) Schrägstellung von Wippe und Schraube5.b) Inclination of rocker and screw
Im angenommenen Spannbereich von 0 bis 8 mm bleibt die maximale Schrägstellung der Wippe eines ebenfalls 40 mm langen neuartigen Wippe-Hebel-Systems mit „Doppelfunktionsschraube” völlig unkritisch unter 5 Grad Abweichung von der Parallelität zur Tableau-Rückseite.In the assumed clamping range of 0 to 8 mm, the maximum inclination of the rocker of a likewise 40 mm long innovative rocker-lever system with "double-action screw" remains completely uncritical under 5 degrees deviation from the parallelism to the back of the panel.
Im Gegensatz dazu wären mit diesem Spannbereich bei einer vergleichbaren herkömmlichen Vorrichtung etwa 25 Grad Schrägstellung für das dünnste Tableau erforderlich.In contrast, this clamping range would require about 25 degrees skew for the thinnest panel in a comparable conventional device.
Die der Wippenschrägstellung folgende, ebenso geringe Schrägstellungstendenz der Schraube ist mit dem „natürlichen” Kippspiel einer Blechmutter leicht abzufangen, so dass die Schraube stets nahezu parallel zur Schaftlängsachse stehen kann ohne dass eine drehbare Mutter wie bei der verbreiteten herkömmlichen Lösung erforderlich ist.The rocker inclination following, equally low skew tendency of the screw is easy to intercept with the "natural" tilting play a metal nut, so that the screw can always be almost parallel to the shaft longitudinal axis without a rotatable nut as in the widespread conventional solution is required.
Da der Hebelsteg bzw. dessen die Schraube unterhalb ihres Kopfes führende Bohrung sich auch nur weniger als 1 mm parallel zum Tableau bewegt, bleibt die Schraube alleine hierdurch nahezu parallel zur Schaftlängsachse stabilisiert. Eine großzügig bemessene „Führungsöse” wie bei der verbreiteten Lösung ist nicht erforderlich.Since the lever web or its bore leading the screw below its head moves even less than 1 mm parallel to the tableau, the screw alone hereby remains stabilized almost parallel to the shaft longitudinal axis. A generously sized "guide eyelet" as with the common solution is not required.
5.c) Querkräfte am Schaft5.c) lateral forces on the shaft
Die Verschiebung des Wippe-Hebel-Systems quer zu seiner Stützachse durch die kreisförmige Bewegung der Hebelenden kann während einer über den gesamten angenommenen Spannbereich von 0 bis 8 mm verlaufenden „Überbrückungsphase” auf weniger als 1 mm beschränkt bleiben, wenn die Vorrichtung so proportioniert wird, dass die Stützachse und die Anlenkung des Hebels an der Wippe im Falle eines 4 mm dicken Tableaus auf einer Ebene parallel zur Tableau-Rückseite liegen.The displacement of the rocker-lever system transversely to its support axis by the circular movement of the lever ends may be limited to less than 1 mm during a "bridging phase" over the entire assumed 0 to 8 mm clamping range, when the device is proportioned that the support axis and the articulation of the lever on the rocker in the case of a 4 mm thick panel on a plane parallel to the Tableau back.
Auch in der durch die Setz- bzw. Federwirkung des Gesamtsystems aus Steuertableau-Gerät und Spannvorrichtung über ca. 1,5 mm Stützachsenverschiebung verlaufenden „Spannphase” treten keinerlei störende Querkräfte am Geräteschaft auf, da die aufgrund der wenig von der Parallelität zum Tableau abweichenden Wippenstellung ohnehin geringe „Schrägkomponente” der Wippe von der entgegengesetzten Komponente der Hebelkraft entschärft wird.Even in the by the setting or spring action of the overall system of control panel device and tensioning device about 1.5 mm support axis shift extending "clamping phase" occur no disturbing lateral forces on the device shaft, as due to the little of the parallelism to the tableau deviating rocker position anyway low "oblique component" of the rocker is defused by the opposite component of the leverage.
5.d) Umdrehungen der Schraube5.d) turns of the screw
Mit einer bei Blechschrauben der hier gut geeigneten Größe von 4,2 mm üblichen Steigung von 1,4 mm wird mit maximal 2,5 Umdrehungen der Schraube ein Spannbereich von gut 8 mm Tableaudicken-Unterschied zuzüglich 1 mm Federweg überstrichen.With a typical 1.4 mm pitch of self-tapping screws of a suitable size of 4.2 mm, a clamping range of a good 8 mm panel thickness difference plus 1 mm spring travel is covered with a maximum of 2.5 turns of the screw.
Die verbreitete herkömmliche Version benötigt für nur 6 mm Dickenunterschied ca. 7 Umdrehungen.The widespread conventional version requires about 7 turns for only 6 mm thickness difference.
5.e) Spannkraft-Drehmoment-Verhältnis5.e) Tension-torque ratio
Die Spannkraft der Vorrichtung in Abhängigkeit vom Drehmoment an der Bedienschraube bewegt sich mit den Dimensionierungen des Beispiels nach überschlägiger Berechnung in einem praxisgerechten Bereich von etwa 300 N bei 1 Nm Drehmoment an der Schraube.The clamping force of the device as a function of the torque on the operating screw moves with the dimensions of the example after rough calculation in a practical range of about 300 N at 1 Nm torque on the screw.
Eine optimale Anpassung an die jeweiligen Praxisanforderungen kann durch Variation von Gewindesteigung und Flankenwinkel der Schraube, Oberflächenbehandlung von Schraube und Blechmutter, Struktur von Schraubenkopf-Unterseite und Hebelsteg und vor allem durch das Übersetzungsverhältnis des Hebels vorgenommen werden.An optimal adaptation to the respective practical requirements can be made by varying the thread pitch and flank angle of the screw, surface treatment of the screw and sheet metal nut, structure of the screw head underside and the lever web and above all by the transmission ratio of the lever.
Obwohl auch gegenläufige Wirkungen berücksichtigt werden müssen, läßt sich durch die Vielzahl der Eingriffsmöglichkeiten immer ein den herkömmlichen Systemen weit überlegener Kompromiss finden.Although opposing effects must be considered, can be Variety of intervention options always find a far superior to conventional systems compromise.
5.f) Montage mit „einer Hand”5.f) Installation with "one hand"
Bei Anlenkung des Wippe-Hebel-Systems direkt am Schaft kann – wie bereits erwähnt und in der Patentschrift
Beim neuartigen Wippe-Hebel-System eröffnet eine derartige Feder – wie unter 4. bereits erwähnt – zusätzliche Möglichkeiten zur Steuerung der Spannkräfte und eine vorteilhafte Stabilisierung der ungespannten Vorrichtung.In the novel rocker-lever system such a spring opens - as already mentioned under 4. - additional possibilities for controlling the clamping forces and an advantageous stabilization of the unstressed device.
5.g) Anlenkung an einem Sockel5.g) linkage on a pedestal
Ist alternativ das neuartige Wippe-Hebel-System an einem „herkömmlich” am Schaft zu befestigenden Sockel angelenkt, so kann ohne gravierende Nachteile für die Hauptfunktionen die genannte Feder zur Kostenersparnis weggelassen werden.Alternatively, if the novel rocker-lever system is articulated on a "conventional" socket to be fastened to the shaft, the said spring can be omitted for cost savings without serious disadvantages for the main functions.
Die vorteilhafte Rückstellwirkung auf den Hebel kann vergleichbar auch durch zwischen Wippe und Hebel wirkende federnde Zungen erzeugt werden, die einstückig aus deren Querschnitten herausgeschert bzw. gebogen werden können.The advantageous restoring action on the lever can be generated comparatively by acting between rocker and lever spring tongues, which can be cut out in one piece from the cross sections or bent.
In dieser alternativen Ausführung besteht die neuartige Spannvorrichtung damit ebenso aus nur 3 Teilen wie die verbreitete „Wippe mit Stützschraube” und bietet trotzdem neben vergleichbaren Kosten bisher nicht gekannte Vorteile in Funktion und Bedienkomfort.In this alternative embodiment, the novel clamping device thus consists of only three parts as the widespread "rocker with support screw" and still offers not only comparable costs so far unrecognized advantages in function and ease of use.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 00
- Schaftshaft
- 0000
- Sockelbase
- 11
- Wippeseesaw
- 22
- (Spreiz-)Hebel(Spreading) lever
- 3(a, b)3 (a, b)
- (Dreh-)Verbindung Wippe und Hebel(Rotary) connection rocker and lever
- 44
- Bedienelement/SchraubeControl / screw
- 5(a, b)5 (a, b)
- erstere Hebelendenformer ends of levers
- 6(a, b)6 (a, b)
- zweitere Hebelendensecond ends of levers
- 77
- Hebelsteglever bar
- 8(a, b)8 (a, b)
- erstere Wippenarmeformer rocker arms
- 9(a, b)9 (a, b)
- zweitere Wippenarmesecond rocker arms
- 1010
- erster Wippenstegfirst rocker bar
- 1111
- zweiter Wippenstegsecond rocker bar
- 1212
- Stützachsesupport axle
- 13(a, b)13 (a, b)
- Anlenkpunkt(e) am Schaft oder SockelArticulation point (s) on the shaft or base
- 1414
- federndes Elementresilient element
- 1515
- erster Hebelarmfirst lever arm
- 1616
- zweiter Hebelarmsecond lever arm
- 1717
- Verbindungslinie der AbstützpunkteConnection line of the support points
- 1818
- erster Abstützpunkt zum Widerlagerfirst support point to the abutment
- 1919
- zweiter Abstützpunkt zum Widerlagersecond support point to the abutment
- 20(a, b)20 (a, b)
- Federschenkelspring leg
- 2121
- Federstegspring bar
- 2222
- Quernut am SchaftQuernut on the shaft
- 23(a, b)23 (a, b)
- Torsions- und BiegezoneTorsion and bending zone
- 2424
- Schraubenkopfscrew head
- 2525
- Schraubenspitzescrew tip
- 2626
- BlechmutterBlechmutter
- 2727
- Gewindethread
- 2828
- Schraubenbundscrew collar
- 2929
- Aussparung im zweitem WippenstegRecess in the second rocker bar
- 3030
- Gegenstück/ZungeCounterpart / tongue
- 3131
- Längsnut am SchaftLongitudinal groove on the shaft
- 3232
- SchraubenkopfauflageScrew head contact
- 3333
- Hochkantquerschnitt des HebelstegesVertical section of the lever web
- 3434
- mittlerer Flachquerschnitt des Hebelstegesaverage flat cross-section of the lever web
- 35(a, b)35 (a, b)
- äußere Flachquerschnitte des Hebelstegesouter flat cross-sections of the lever web
- 3636
- unterer Flachquerschnitt am zweiten Wippensteglower flat cross-section on the second rocker bar
- 3737
- oberer Flachquerschnitt am zweiten WippenstegUpper flat cross-section on the second rocker bar
- 3838
- Flachquerschnitt am ersten WippenstegFlat cross section on the first rocker bar
- 39(a, b)39 (a, b)
- Torsions-FederschenkelTorsion spring leg
- 40(a, b)40 (a, b)
- erstere Biege-Schenkelformer bending thighs
- 41(a, b)41 (a, b)
- zweitere Biege-Schenkelsecond bending thighs
- 4242
- SchraubenkopfauflageScrew head contact
- 4343
- Widerlager/Tableau-RückseiteAbutment / Tableau back
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0771484 B1 [0010] EP 0771484 B1 [0010]
- EP 0452462 B1 [0010] EP 0452462 B1 [0010]
- EP 0889564 B1 [0011, 0021, 0023, 0027] EP 0889564 B1 [0011, 0021, 0023, 0027]
- EP 0683931 B1 [0013] EP 0683931 B1 [0013]
- DE 1114880 B [0016] DE 1114880 B [0016]
- DE 102007002565 B4 [0017, 0021, 0024, 0027, 0039, 0080] DE 102007002565 B4 [0017, 0021, 0024, 0027, 0039, 0080]
- DE 1114889 B [0020] DE 1114889 B [0020]
- EP 045246281 [0027] EP 045246281 [0027]
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-
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- 2010-12-24 DE DE201010056257 patent/DE102010056257B4/en active Active
-
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- 2011-12-20 DE DE112011104589.1T patent/DE112011104589A5/en not_active Withdrawn
- 2011-12-20 WO PCT/DE2011/002156 patent/WO2012089195A2/en active Application Filing
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---|---|
DE112011104589A5 (en) | 2014-06-26 |
WO2012089195A2 (en) | 2012-07-05 |
WO2012089195A3 (en) | 2012-09-27 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20130508 |
|
R084 | Declaration of willingness to licence |