DE102014111344A1

DE102014111344A1 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE102014111344A1
Application number: DE102014111344.6A
Authority: DE
Inventors: Richard Kaiser
Original assignee: DE STA CO Europe GmbH; DESTACO Europe GmbH
Current assignee: DESTACO Europe GmbH
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2016-02-11
Also published as: MX2017001778A; BR112017002441A2; US20170144274A1; CN106573363A; WO2016019947A1; US10328551B2; CN106573363B; EP3177433A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, umfassend eine drehbar gelagerte, mit einem Spannelement (1) verdrehfest verbundene Spannwelle (2) und eine Stellmechanik (3), die zur Umsetzung einer linearen Antriebsbewegung in eine Drehbewegung der Spannwelle (2) mit dieser wirkverbunden ausgebildet ist, wobei die Spannwelle (2) aus einer Innenwelle (2.1) und einer die Innenwelle (2.1) aufnehmenden, mit der Stellmechanik (3) verbundenen Außenwelle (2.2) gebildet ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die verdrehfest mit dem Spannelement (1) verbundene Innenwelle (2.1) radial zur Hauptdrehachse der Spannwelle (2) innerhalb der Außenwelle (2.2) verschieblich, aber verdrehfest gelagert ist und dass zur Lagefestlegung der Innenwelle (2.1) in Bezug auf die Außenwelle (2.2) ein mit der Innenwelle (2.1) wirkverbundenes Stellelement (4) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Spannvorrichtung, insbesondere eine so genannte Kniehebelspannvorrichtung, der eingangs genannten Art ist aus dem Patentdokument DE 10 2011 018 987 A1 bekannt. Diese Spannvorrichtung besteht aus einer drehbar gelagerten, mit einem Spannelement verdrehfest verbundenen Spannwelle und aus einer Stellmechanik, die zur Umsetzung einer linearen Antriebsbewegung in eine Drehbewegung der Spannwelle mit dieser wirkverbunden ausgebildet ist, wobei die Spannwelle aus einer Innenwelle und einer die Innenwelle aufnehmenden, mit der Stellmechanik verbundenen Außenwelle gebildet ist. Bei dieser Lösung ist das Spannelement verdrehfest mit der Außenwelle verbunden. Die Innenwelle ist mit einem Handhebel verbunden, mit dem die Spannvorrichtung auf einfache Weise aus einer Übertotpunktposition der als Kniehebelmechanik ausgebildeten Stellmechanik gelöst werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere solle eine Kniehebelspannvorrichtung geschaffen werden, die beim Spannen von Bauteilen Toleranzen in der Bauteilgröße ausgleichen kann.
Diese Aufgabe ist mit einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die verdrehfest mit dem Spannelement verbundene Innenwelle radial zur Hauptdrehachse der Spannwelle innerhalb der Außenwelle verschieblich, aber verdrehfest gelagert ist und dass zur Lagefestlegung der Innenwelle in Bezug auf die Außenwelle ein mit der Innenwelle wirkverbundenes Stellelement vorgesehen ist.
Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung insbesondere dadurch aus, dass die Verschieblichkeit der Innenwelle in der Außenwelle zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen genutzt werden kann, wobei die Verschiebung der Innenwelle innerhalb der Außenwelle, was nachfolgend noch genauer erläutert wird, über das vorzugsweise mit der Stellmechanik verbundene Stellelement realisiert wird.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt jeweils im Schnitt
1 die erfindungsgemäße Spannvorrichtung in maximaler Spannstellung;
2 die Spannvorrichtung gemäß 1 vor Erreichen der maximalen Spannstellung;
3 die Spannvorrichtung gemäß 1 zu Beginn der Spannstellung;
4 die Spannvorrichtung gemäß 1 in halb geöffneter Position;
5 die Spannvorrichtung gemäß 1 in geöffneter Position; und
6 vergrößert die aus Innen- und Außenwelle bestehende Spannwelle mit einem elastischen Rückstellelement in der Spannstellung gemäß 3.
Die in den Figuren dargestellte Spannvorrichtung besteht in bekannter Weise zunächst aus einer drehbar gelagerten, mit einem Spannelement 1, vorzugsweise einem so genannten Spannarm, verdrehfest verbundenen Spannwelle 2 und aus einer Stellmechanik 3, die zur Umsetzung einer linearen Antriebsbewegung in eine Drehbewegung der Spannwelle 2 mit dieser wirkverbunden ausgebildet ist, wobei die Spannwelle 2 aus einer Innenwelle 2.1 und einer die Innenwelle 2.1 aufnehmenden, mit der Stellmechanik 3 verbundenen Außenwelle 2.2 gebildet ist.
Ferner ist vorgesehen, dass die besonders bevorzugt als Kniehebelmechanik ausgebildete Stellmechanik 3 wahlweise ein Zwischenglied 6, ein Verlängerungsglied 9 und/oder ein Stellglied 10 umfasst. Dabei ist das genannte Stellglied 10 mit einem vorzugsweise pneumatisch arbeitenden Kolbenantrieb 15 verbunden ausgebildet, d. h. die Stellmechanik 3 ist in einem Spannerkopfgehäuse 11 und an diesem ein mit einem in das Spannerkopfgehäuse 11 eingreifenden Stellglied 10 verbundener Kolbenantrieb 15 angeordnet.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Stellmechanik 3 mit einer Zusatzmechanik zum handbetätigten Öffnen und Schließen der (Kniehebel-)Spannvorrichtung versehen ist. Dabei ist genauer betrachtet (siehe hierzu 2) vorgesehen, dass diese Zusatzmechanik besonders bevorzugt aus einer ersten, mit dem Stellglied 10 gelenkig verbundenen Lasche 18 und aus einer zweiten, gelenkig mit der ersten und gelenkig mit dem Spannerkopfgehäuse 11 verbundenen Lasche 19 besteht, wobei die zweite Lasche von außerhalb des Spannerkopfgehäuses 11 mittels eines (nicht extra dargestellten) Hebels drehbar ausgebildet ist.
Wesentlich für die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ist nun, dass die verdrehfest mit dem Spannelement 1 verbundene Innenwelle 2.1 radial zur senkrecht zur Bildebene stehenden Hauptdrehachse der Spannwelle 2 innerhalb der Außenwelle 2.2 verschieblich, aber verdrehfest gelagert ist und dass zur Lagefestlegung der Innenwelle 2.1 in Bezug auf die Außenwelle 2.2 ein mit der Innenwelle 2.1 wirkverbundenes Stellelement 4 vorgesehen ist.
Dabei ist die Innenwelle 2.1 als im Querschnitt gesehen vorzugsweise quadratische Vierkantwelle ausgebildet und die Außenwelle 2.2 weist einen im Querschnitt gesehen im wesentlichen rechteckigen Aufnahmebereich 17 für die Innenwelle 2.1 auf.
Weiterhin ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Stellelement 4 als fest mit der Innenwelle 2.1 verbundener, eine Durchgriffsöffnung 2.3 an der Außenwelle 2.2 durchgreifender und mit der Stellmechanik 3 wirkverbundener, vorzugsweise zylindrischer Zapfen ausgebildet ist.
Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, bei der zum Verschwenken der Spannwelle 2 in bekannter Weise an der Außenwelle 2.2 ein Hebelarm 5 angeordnet und dieser gelenkig mit einem Zwischenglied 6 verbunden ausgebildet ist, vorgesehen, dass der an seinem innenwellenabgewandten Ende stirnseitig mit einer Kontaktfläche 4.1 versehene Zapfen mit einem am Zwischenglied 6 angeordneten Stellnocken 6.1 zusammenwirkend ausgebildet ist.
Diese Maßgaben haben, was unten noch genauer erläutert wird, zur Folge, dass eine Verschwenkung des Zwischengliedes 6 zu einer Verschiebung des Zapfens und damit der Innenwelle 2.1 innerhalb der Außenwelle 2.2 führt.
Außerdem ist zwischen der Innenwelle 2.1 und der Außenwelle 2.2 ein vorzugsweise als senkrecht zur Hauptdrehachse der Spannwelle orientierter Zylinderstift ausgebildetes Zentrierelement 7 angeordnet. Dieses Zentrierelement 7 ist dabei fest mit der Innenwelle 2.1 verbunden und verschieblich in der Außenwelle 2.2 gelagert ausgebildet.
Ferner ist (siehe hierzu 6) zwischen der Innenwelle 2.1 und der Außenwelle 2.2 ein vorzugsweise als Schraubendruckfeder ausgebildetes (vorzugsweise elastisches) Rückstellelement 8 angeordnet, wobei dieses Rückstellelement 8 besonders bevorzugt teilweise in einer Ausnehmung 16 an der Innenwelle 2.1 angeordnet ist.
Wie sich weiterhin aus den Figuren ergibt, ist das Zwischenglied 6 gelenkig mit einem Verlängerungsglied 9 verbunden ausgebildet, wobei dieses Verlängerungsglied 9 seinerseits gelenkig mit dem linear beweglichen Stellglied 10 verbunden ist.
Darüber hinaus ist einerseits vorgesehen, dass am verlängerungsgliedseitigen Ende des Stellgliedes 10 ein mit einer am Spannerkopfgehäuse 11 vorgesehenen Führungsbahn 12 zusammenwirkendes und vorzugsweise als Rolle ausgebildetes erstes Führungselement 13 angeordnet ist. Andererseits ist außerdem vorgesehen, dass am zwischengliedseitigen Ende des Verlängerungsgliedes 9 ein mit einer am Spannerkopfgehäuse 11 vorgesehenen Führungsbahn 12 zusammenwirkendes und vorzugsweise als Rolle ausgebildetes zweites Führungselement 14 angeordnet ist.
Noch etwas genauer betrachtet, ist weiterhin vorgesehen, dass die Führungsbahn 12 vom Kolbenantrieb 15 ausgehend zunächst einen geraden Führungsbahnabschnitt 12.1 und an ihrem kolbenantriebabgewandten Ende einen gekrümmten Führungsbahnabschnitt 12.2 aufweist (siehe 5). Dabei ist das erste Führungselement 13 ausschließlich im geraden Führungsbahnabschnitt 12.1 und das zweite Führungselement 14 je nach Spannstellung entweder im geraden oder auch im gekrümmten Führungsbahnabschnitt 12.1, 12.2 geführt ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung funktioniert wie folgt:
Ausgangspunkt der nachfolgenden Beschreibung ist die Spannvorrichtung in geöffneter Stellung gemäß 5. In dieser Position ist das vom vorzugsweise pneumatisch arbeitenden Kolbenantrieb 15 angetriebene Stellglied 10 in seiner tiefsten Position. Wird nun der Kolbenantrieb 15 betätigt, so führt dies zu einer Bewegung des Stellgliedes 10 senkrecht nach oben. 4 zeigt eine sich auf diese Weise ergebende Stellung, wobei die Verstellung des Stellgliedes 10 gleichzeitig zu einer Verstellung des Verlängerungsgliedes 9, des Zwischengliedes 6 und damit letztlich in bekannter Weise zu einer Schwenkbewegung der Spannwelle 2 und damit des Spannelements 1 führt.
In Öffnungsstellung (siehe 5) berührt der erfindungsgemäße Stellnocken 6.1 die Kontaktfläche 4.1, was aber in dieser Stellposition zunächst einmal keine weitere Bedeutung hat. Wichtig ist aber, dass sich der Stellnocken 6.1 und die Kontaktfläche 4.1 schon in der Stellposition gemäß 4 nicht mehr berühren, was zur Folge hat, dass sich die vom Rückstellelement 8 (siehe hierzu 5) kraftbeauschlagte Innenwelle 2.1 in Richtung Hebelarm 5 bewegt, und zwar geführt von dem Zentrierelement 7, das über der Länge der Spannwelle 2 übrigens auch mehrfach vorgesehen sein kann.
Wird nun mittels des Kolbenantriebs 15 das Stellglied 10 weiter noch oben verschoben, so wird zunächst die in 3 dargestellt Stellung, die dem Beginn der eigentlichen Spannstellung entspricht, und anschließend die in 2 dargestellte Stellung erreicht, bei der sich das zweite Führungselement 14 des Verlängerungsgliedes 9 bereits auf dem gekrümmten Führungsbahnabschnitt 12.2 befindet und damit leicht nach rechts verschwenkt ist. Da weiterhin der Stellnocken 6.1 bereits die Kontaktfläche 4.1 berührt, wird die Innenwelle 2.1 bereits geringfügig gegen die Kraft des Rückstellelements 8 nach unten gedrückt. Wie weiterhin ersichtlich, ist es aufgrund der Stellung der Kniehebelmechanik bereits in diesen Positionen gemäß 2 und 3 nicht mehr möglich (Stichwort: Selbsthemmung), durch Aufbringen einer Kraft auf das Spannelement 1 dieses in Öffnungsstellung zu bewegen.
Um nun den eingangs genannten, erfindungsgemäßen Toleranzausgleich nutzen zu können, wird ausgehend von 2 nunmehr das Stellglied 10 noch weiter nach oben verschoben, so dass das zweite Führungselement 14 auf dem gekrümmten Führungsbahnabschnitt 12.2 noch weiter nach rechts bewegt und damit letztlich das Zwischenglied noch weiter im Uhrzeigersinn gedreht wird. Diese weitere Drehung hat dabei zur Folge, dass der Stellnocken 6.1 das Stellelement 4 noch weiter gegen die Kraft des Rückstellelements 8 in einer linearen Bewegung nach unten drückt, d. h. insgesamt betrachtet, zeichnet sich die erfindungsgemäße Spannvorrichtung dadurch aus, dass die Gesamtbewegung des Spannelements 1 beim Öffnen und Schließen aus einer überlagerten Dreh- und Verschiebebewegung besteht.
Der Übergang von geschlossener Stellung (siehe 1) zur geöffneten Stellung (siehe 5) erfolgt entsprechend in umgekehrter Reihenfolge.
Der Bewegungsablauf der oben genannten, zur Zusatzmechanik für eine Handbetätigung gehörenden Laschen 18, 19 ergibt sich im übrigen ebenfalls aus den 1 bis 5.
Bezugszeichenliste

1: Spannelement
2: Spannwelle
2.1: Innenwelle
2.2: Außenwelle
2.3: Durchgriffsöffnung
3: Stellmechanik
4: Stellelement
4.1: Kontaktfläche
5: Hebelarm
6: Zwischenglied
6.1: Stellnocken
7: Zentrierelement
8: Rückstellelement
9: Verlängerungsglied
10: Stellglied
11: Spannerkopfgehäuse
12: Führungsbahn
12.1: geraden Führungsbahnabschnitt
12.2: gekrümmter Führungsbahnabschnitt
13: erstes Führungselement
14: zweites Führungselement
15: Kolbenantrieb
16: Ausnehmung
17: Aufnahmebereich
18: erste Lasche
19: zweite Lasche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011018987 A1 [0002]

Claims

Spannvorrichtung, umfassend eine drehbar gelagerte, mit einem Spannelement (1) verdrehfest verbundene Spannwelle (2) und eine Stellmechanik (3), die zur Umsetzung einer linearen Antriebsbewegung in eine Drehbewegung der Spannwelle (2) mit dieser wirkverbunden ausgebildet ist, wobei die Spannwelle (2) aus einer Innenwelle (2.1) und einer die Innenwelle (2.1) aufnehmenden, mit der Stellmechanik (3) verbundenen Außenwelle (2.2) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehfest mit dem Spannelement (1) verbundene Innenwelle (2.1) radial zur Hauptdrehachse der Spannwelle (2) innerhalb der Außenwelle (2.2) verschieblich, aber verdrehfest gelagert ist, und dass zur Lagefestlegung der Innenwelle (2.1) in Bezug auf die Außenwelle (2.2) ein mit der Innenwelle (2.1) wirkverbundenes Stellelement (4) vorgesehen ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (4) als fest mit der Innenwelle (2.1) verbundener, eine Durchgriffsöffnung (2.3) an der Außenwelle (2.2) durchgreifender und mit der Stellmechanik (3) wirkverbundener, vorzugsweise zylindrischer Zapfen ausgebildet ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 2, wobei zum Verschwenken der Spannwelle (2) an der Außenwelle (2.2) ein Hebelarm (5) angeordnet und dieser gelenkig mit einem Zwischenglied (6) verbunden ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der an seinem innenwellenabgewandten Ende stirnseitig mit einer Kontaktfläche (4.1) versehene Zapfen mit einem am Zwischenglied (6) angeordneten Stellnocken (6.1) zusammenwirkend ausgebildet ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenwelle (2.1) und der Außenwelle (2.2) ein vorzugsweise als senkrecht zur Hauptdrehachse der Spannwelle orientierter Zylinderstift ausgebildetes Zentrierelement (7) angeordnet ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (7) fest mit der Innenwelle (2.1) verbunden und verschieblich in der Außenwelle (2.2) gelagert ausgebildet ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenwelle (2.1) und der Außenwelle (2.2) ein vorzugsweise als Schraubendruckfeder ausgebildetes Rückstellelement (8) angeordnet ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (6) gelenkig mit einem Verlängerungsglied (9) verbunden ausgebildet ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlängerungsglied (9) gelenkig mit einem linear beweglichen Stellglied (10) verbunden ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass am verlängerungsgliedseitigen Ende des Stellgliedes (10) ein mit einer am Spannerkopfgehäuse (11) vorgesehenen Führungsbahn (12) zusammenwirkendes und vorzugsweise als Rolle ausgebildetes erstes Führungselement (13) angeordnet ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am zwischengliedseitigen Ende des Verlängerungsgliedes (9) ein mit einer am Spannerkopfgehäuse (11) vorgesehenen Führungsbahn (12) zusammenwirkendes und vorzugsweise als Rolle ausgebildetes zweites Führungselement (14) angeordnet ist.