-
Die Erfindung betrifft eine Schwenkbacke zum Schwenken eines Werkstückes, mit einem Gehäuse, in dem ein doppeltwirkender Kolben in einer, durch mindestens einen Abschlussdeckel, begrenzten Kolbenkammer aufgenommen ist, der durch ein Druckmedium entlang eines Verstellweges zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verstellbar ist, sowie mit einem durch die Verstellung des Kolbens in der Kolbenkammer verdrehbaren Abtriebsritzel, an dem eine Werkstückaufnahme befestigbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Mitnehmer zum Koppeln mit einer erfindungsgemäßen Schwenkbacke sowie ein System zum Verschwenken eines Werkstückes.
-
Derartige Schwenkbacken sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt und werden als System in Kombination mit einer zweiten Schwenkbacke oder mit einem Mitnehmer dazu verwendet, ein zu bearbeitendes Werkstück – beispielsweise einen Motorblock – aufzunehmen und zu drehen. Hierzu wird die axiale Verstellung des Kolbens in der Kolbenkammer zwischen den beiden Endlagen in eine Verdrehbewegung des Abtriebsritzels umgewandelt.
-
Bei diesen Schwenkbacken werden Kolben mit kreisförmigen Kolbenflächen verwenden. Hierbei hat es sich jedoch als äußerst nachteilig erwiesen, dass das zur Verfügung stehende Drehmoment durch den Durchmesser des kreisförmigen Kolbens begrenzt wird. Zur Erhöhung des Drehmoments, das von dem Kolben erzeugt und auf das Abtriebsritzel übertragen wird, muss daher ein Kolben mit einem größeren Durchmesser verwendet werden. Hierdurch entsteht jedoch die Notwendigkeit, auch den Durchmesser der Kolbenkammer zu vergrößern und damit ein breiteres Gehäuse zu verwenden, wodurch sich letztlich die Gesamtbreite der Schwenkbacke erhöht. Damit reduziert sich jedoch der zur Verfügung stehende Schwenkraum zwischen den Schwenkbacken, wodurch ein Verschwenken größerer Werkstücke ohne die Verwendung eines größeren Grundträgers, der die Schwenkbacken trägt, nicht möglich ist.
-
Dem die Schwenkbacke betreffenden Teil der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schwenkbacke der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die im Stand der Technik bestehende Nachteile beseitigt werden und eine Erhöhung des Drehmoments bei gleichbleibender Gehäusebreite der Schwenkbacke realisiert werden kann. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Mitnehmer bereitzustellen, der mit der erfindungsgemäßen Schwenkbacke gekoppelt werden kann sowie ein System aus einer ersten Schwenkbacke und einer zweiten Schwenkbacke oder einem Mitnehmer bereitzustellen, die einfach miteinander verbunden werden können.
-
Der die Schwenkbacke betreffende Teil dieser Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Schwenkbacke der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Differenz der Kolbenfläche des Kolbens und einer Kreisfläche, die durch einen Inkreis auf der Kolbenfläche beschrieben ist, größer ist als null und eine Zusatzfläche bildet, so dass die Längsachse der Kolbenfläche senkrecht zum Verstellweg des Kolbens und im Wesentlichen in Richtung des Abtriebsritzels orientiert ist.
-
Mit dieser Gestaltung ist der Vorteil verbunden, dass im Vergleich zu einer Verwendung eines Kolbens mit einer kreisförmigen Kolbenfläche eine größere Kolbenfläche und damit ein höheres Drehmoment an dem Abtriebsritzel zur Verfügung steht, ohne dass Gehäuse zu verbreitern. Es wird vielmehr der in dem Gehäuse zur Verfügung stehende Bauraum zwischen der Kolbenkammer und dem Abtriebsritzel effektiv ausgenutzt und die Kolbenfläche in dieser Richtung vergrößert. Durch die Erhöhung des Drehmoments werden zudem auch die Schwenkzeiten reduziert, wodurch die Dauer des Bearbeitungsprozesses des Werkstücks verkürzt wird.
-
Im Rahmen der Erfindung ist es zudem bevorzugt, wenn der Querschnitt der Kolbenflächen ausgewählt ist aus einer Gruppe, die einen ovalen Querschnitt, einen ellipsenförmigen Querschnitt sowie einen polygonalen Querschnitt mit mindestens 3 abgerundeten Ecken umfasst, und besonders bevorzugt durch ein Viereck mit abgerundeten Ecken gebildet ist. Diese Formen und insbesondere auch die hierzu korrespondierenden Formen der Kolbenkammer sind einfach herzustellen. Auch wird durch die abgerundete Form ein Abdichten der Kolbenkammer erleichtert.
-
Als günstig hat es sich weiterhin gezeigt, wenn das Abtriebsritzel mit einer ersten an dem Kolben ausgebildeten Zahnstange über einen Zahnradsatz derart verbunden ist, dass eine Verstellung des Kolbens in der Kolbenkammer eine Verdrehung des Abtriebsritzels bewirkt. Durch die Verwendung eines Zahnradsatzes, können beliebige Distanzen zwischen der ersten Zahnstange und dem Abtriebsritzel einfach überwunden werden. Durch die geeignete Wahl von Anzahl und Größe der Zahnräder des Zahnradsatzes ist es also möglich, beliebig große Schwenkbacken zu realisieren, um damit unterschiedlich große Werkstücke zu verschwenken.
-
Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch vorgesehen, dass das Abtriebsritzel über einen Treibriemen mit der Zahnstange gekoppelt wird.
-
Als vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, wenn ein erstes im Verzahnungseingriff mit der ersten an dem Kolben ausgebildeten Zahnstange stehendes Synchronisationsrad vorgesehen ist, dem eine Synchronisationsaufnahme zur Aufnahme einer Synchronisationsstange zugeordnet ist. Hierdurch lässt sich die erfindungsgemäße Schwenkbacke einfach mit einer zweiten Schwenkbacke oder mit einem Mitnehmer koppeln, wenn dies durch das zu bearbeitende Werkstück notwendig sein sollte. Bei leichten und symmetrischen Werkstücken ist eine derartige Kopplung nicht notwendig. Hier ist es ausreichend, eine Schwenkbacke und einen Mitnehmer zu verwenden, ohne deren Bewegungen miteinander zu synchronisieren. Sobald jedoch das Werkstück nicht symmetrisch ist oder unterschiedlich angeordnete Bohrbilder aufweist, mit denen die Werkstückaufnahmen gekoppelt werden, müssen die Bewegungen der Schwenkbacke und die des Mitnehmers synchronisiert werden, um ein unbeabsichtigtes Verdrehen des Mitnehmers zu verhindern. Eine Synchronisierung ist zudem auch dann notwendig, wenn zwei Schwenkbacken verwendet werden – also beispielsweise bei sehr schweren Werkstücken. Ohne die Synchronisierung bestünde ansonsten die Gefahr, dass die Verdrehung der einen Schwenkbacke durch die der anderen Schwenkbacke abgebremst würde, was zu einer unförmigen Schwenkbewegung des Werkstücks führen würde.
-
Ganz besonders bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung zudem, wenn zum Abbremsen des Kolbens beim Erreichen der ersten Endlage und der zweiten Endlage gegenläufig orientierte Stoßdämpfer vorgesehen sind, die in dem Kolben angeordnet sind. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Bewegung des Kolbens beim Erreichen der Endlage nicht abrupt gestoppt, sondern gedämpft wird. Durch die Anordnung der Stoßdämpfer innerhalb des Kolbens wird zudem eine effektive Kühlung der Stoßdämpfer erreicht, da diese stets vollständig von dem Druckmedium umgeben sind. Hierdurch wird eine effektive Wärmeabfuhr der Wärme realisiert, die bei der Dämpfung der Verstellbewegung des Kolbens entsteht, da der Stoßdämpfer bei jeder Schwenkbewegung automatisch gekühlt wird. Durch die verbesserte Kühlung lassen sich auch kürzere Schwenkzeiten realisieren, da sich das Öl der Stoßdämpfer viel weniger erhitzt und somit eine größere Dämpfwirkung erzielt werden kann. Da die Stoßdämpfer im Inneren des Kolbens angeordnet sind, ragen diese nicht aus den Abschlussdeckeln heraus, und sind damit effektiv vor Beschädigungen geschützt, die auftreten können, wenn die Stoßdämpfer – wie im Stand der Technik – den Abschlussdeckeln zugeordnet sind und über diese hinausragen.
-
Um eine kompakte Bauweise des Kolbens realisieren zu können, sind die Längsachsen der Stoßdämpfer zueinander versetzt. Somit kann die Länge des Kolbens geringer gewählt werden, als wenn die Stoßdämpfer koaxial zueinander angeordnet wären. Da hierdurch auch die Länge des Gehäuses reduziert werden kann, lässt sich dadurch auch das Gewicht der erfindungsgemäßen Schwenkbacke reduzieren.
-
Als vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, wenn dem mindestens einen Abschlussdeckel eine Dämpferjustierung zur Wechselwirkung mit einem der Stoßdämpfer zugeordnet ist. Hierdurch kann die Dämpfungscharakteristik des Stoßdämpfers auf einfach Art und Weise verändert werden. Hierbei hat es sich auch als besonders günstig gezeigt, wenn die Dämpferjustierung von der der Kolbenkammer abgewandten Seite des Abschlussdeckels her angepasst werden kann. Dies birgt den Vorteil, dass die Charakterisik der Dämpferjustierung angepasst werden kann, ohne den Abschlussdeckel von der Kolbenkammer zu lösen, der bevorzugt mit dem Gehäuse verschraubt ist.
-
Im Rahmen der Erfindung hat es sich weiterhin bewährt, wenn eine Hubbegrenzung vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass der Kolben eine Zwischenstellung zwischen der ersten Endlage und der zweiten Endlage einnehmen kann. Durch die Verwendung der Hubbegrenzung ist es möglich, auch Zwischenstellungen anzufahren, die von der ersten Endlage und der zweiten Endlage des Kolbens verschieden sind, um andere Winkelstellungen des zu bearbeitenden Werkstücks zu ermöglichen.
-
Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Hubbegrenzung als ein Hilfskolben ausgeführt ist, der in einer dem Abschlussdeckel zugeordneten Hilfskolbenkammer zwischen einer ersten Position, in der die Verstellung des Kolbens in die Endlage möglich ist, und einer zweiten Position, in der die Verstellung des Kolbens in die Zwischenstellung möglich ist, verstellbar gelagert ist. Insbesondere bei der Verwendung zweier Hilfskolben kann der Kolben so auf einfachere Art und Weise Zwischenstellungen einnehmen, indem der Kolben selbst nicht mehr durch das Druckmedium beaufschlagt wird, sondern lediglich durch die Verstellung der Hilfskolben verstellt wird. Ausgehend von dem Kolben in der einen Endlage, in der einer der Hilfskolben zur Anlage an eine der Kolbenflächen gebracht ist, wird dazu zunächst die Zufuhr des Druckmittels in die Kolbenkammer unterbunden und die Hilfskolben werden in den Hilfskolbenkammern beaufschlagt. Hierdurch werden beide Hilfskolben gegenläufig in Richtung der Kolbenkammer verstellt, wodurch der eine der Hilfskolben den Kolben aus der einen Endlage heraus verstellt, bis der andere der Hilfskolben zur Anlage an die andere Kolbenfläche des Kolbens gelangt und damit die Verstellung des Kolbens begrenzt. Der Kolben befindet sich nun in der Zwischenstellung.
-
Im Rahmen der Erfindung ist es hierbei jedoch auch vorgesehen, zunächst einen der Hilfskolben in die zweite Position, in der die Verstellung des Kolbens in die Zwischenstellung möglich ist, zu verstellen und dort zu arretieren. Wird dann der Kolben in der Kolbenkammer durch das Druckmittel verstellt, so wird dessen Verstellung durch den arretierten Hilfskolben begrenzt. Die Verstellung des Kolbens endet also bereits in der Zwischenstellung, die durch den arretierten Hilfskolben vorgegeben ist. Bei einer Verstellung des Kolbens wird dieser also die Endlage nicht einnehmen, sondern durch den in der zweiten Position festgelegten Hilfskolben in der Zwischenstellung gestoppt.
-
In diesem Zusammenhang hat es sich weiter auch besonders bewährt, wenn in dem Abschlussdeckel eine Öffnung ausgebildet ist, in der ein Dichtgewindestift befestigbar ist. Insbesondere bei der Verwendung zweier Hilfskolben kann dadurch die Verstellung der Hilfskolben in den jeweiligen Hilfskolbenkammern aus der zweiten Position in die erste Position durch die Verstellung des Kolbens in der Kolbenkammer erreicht werden. Während der eine Hilfskolben durch die Kolbenfläche des Kolbens selbst verstellt wird, erfolgt die Verstellung des anderen Hilfskolbens durch das den Kolben verstellende Druckmittel, das über die in dem Abschlussdeckel ausgebildete Öffnung von der Kolbenkammer in die dem Kolben zugewandte Seite der Hilfskolbenkammer strömt und dabei den anderen Hilfskolben beaufschlägt. Dies birgt den Vorteil, dass den Hilfskolbenkammern lediglich ein Druckmittelanschluss zugeordnet werden muss, wodurch der Herstellungsaufwand reduziert wird. Mit der in dem Abschlussdeckel ausgebildeten Öffnung, die die Kolbenkammer mit der Hilfskolbenkammer verbindet, ist zudem der Vorteil verbunden, dass das in der der Kolbenkammer zugewandten Seite der Hilfskolbenkammer befindliche Medium in die Kolbenkammer entweichen kann, wenn der Hilfskolben aus der ersten Position in die zweite Position verstellt wird. Als besonders günstig hat es sich in diesem Zusammenhang auch erwiesen, wenn dem Hilfskolben ein in die Kolbenkammer reichender Anschlag zur Beaufschlagung des Kolbens zugeordnet ist, dessen Abstand zu dem Hilfskolben einstellbar ist. Hierdurch lassen sich auf einfache Art und Weise verschiedene Zwischenstellungen des Kolbens realisieren.
-
Besonders bewährt hat es sich hierbei auch, wenn in dem mindestens einen Abschlussdeckel eine Durchführung vorgesehen ist, in der der Anschlag verstellbar geführt ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass bei der Verstellung des Hilfskolbens aus der ersten Position in die zweite Position der Anschlag gleichfalls verstellt wird, um die Verstellung des Kolbens zu begrenzen.
-
Als besonders günstig hat es sich im Rahmen der Erfindung auch erwiesen, wenn die Hubbegrenzung als mindestens ein Anschlagstück ausgebildet ist, das in einer dem Gehäuse zugeordneten Begrenzungsaufnahme befestigbar ist. Insbesondere kann das mindestens eine Anschlagstück im Bereich des Abtriebsritzels angebracht werden, wodurch die Begrenzung der Verschwenkung unmittelbar an dem zu schwenkenden Werkstück erfolgt. Im Rahmen der Erfindung ist es hierbei auch vorgesehen, dass dem Abtriebsritzel ein Gegenanschlag zugeordnet ist, der sich bei der Verdrehung des Abtriebsritzels mit verdreht und mit dem Anschlagstück wechselwirkt. Zudem hat es sich in diesem Zusammenhang auch besonders bewährt, wenn in dem Anschlagstück eine Gewindebohrung ausgebildet ist, in die eine Justierschraube eigeschraubt werden kann, die mit dem Gegenanschlag wechselwirkt, um die Verschwenkung des Werkstücks zu begrenzen. Die Lage der Justierschraube in dem Anschlagstück lässt sich hier besonders bevorzugt durch eine Kontermutter festlegen.
-
Bevorzugt ist es weiterhin, wenn auf der dem Abtriebsritzel abgewandten Seite des Kolbens eine zweite Zahnstange ausgebildet ist, die im Verzahnungseingriff mit einem zweiten Synchronisationszahnrad steht, dem eine Synchronisationsaufnahme zur Aufnahme einer Synchronisationsstange zugeordnet ist. Durch die Verwendung des zweiten Synchronisationszahnrades, das auf der dem Abtriebsritzel abgewandten Seite des Kolbens im Verzahnungseingriff mit der zweiten Zahnstange steht, kann die erfindungsgemäße Schwenkbacke über eine Synchronisationsstange so mit einer zweiten Schwenkbacke oder einem Mitnehmer gekoppelt werden, dass auch nicht symmetrische Werkstücke wie beispielsweise Motorblöcke, bei denen eine Synchronisierung unerlässlich ist, mit einem großen Schwenkradius verschwenkt werden können, ohne dass die Synchronisationsstange den Schwenkradius begrenzen würde. Im Rahmen der Erfindung ist es hierbei explizit vorgesehen, dass das zweite Abtriebsritzel auch nachgerüstet werden kann.
-
Als vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, wenn mindestens ein Mittel zur Positionsabfrage vorgesehen ist. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise der Schwenkstatus des Werkstücks abgefragt und überprüft werden. In diesem Zusammenhang hat es sich insbesondere auch bewährt, wenn das Mittel als ein einen Magneten aufweisender Magnetschalter oder als ein induktiver Näherungsschalter gebildet ist. Hierdurch wird eine einfache Handhabbarkeit und ein vereinfachter Einbau gewährleistet. Um die Position möglichst nahe an dem zu verschwenkenden Werkstück abzufragen, hat es sich dabei besonders bewährt, wenn der Magnet einem im unmittelbaren Verzahnungseingriff mit dem Abtriebsritzel entstehenden Zahnrades des Zahnkranzes zugeordnet ist, da hierdurch die Bestimmung des Schwenkstatus in unmittelbarer Nähe zu dem Werkstück erfolgt.
-
Als günstig hat es sich auch erwiesen, wenn das Druckmittel einer Gruppe entstammt, die Hydrauliköl und Druckluft umfasst. Diese Druckmittel sind häufig bauseitig bereits vorhanden, so dass eine infrastrukturelle Nachrüstung nicht notwendig ist und die erfindungsgemäßen Schwenkbacken ohne kostenintensive Umbauarbeiten verwendet werden können. Hierdurch ist also eine kostengünstige Lösung gegeben.
-
Der den Mitnehmer betreffende Teil der Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch einen Mitnehmer zum Koppeln mit einer Schwenkbacke, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Aufnahmeritzel, an dem eine Werkstückaufnahme befestigbar ist und das mit einem Mitnehmerzahnrad derart verbunden ist, dass eine Verstellung des Mitnehmerzahnrades eine Verstellung des Aufnahmeritzels bewirkt, sowie mit einem ersten Kopplungsritzel, das in unmittelbarem Verzahnungseingriff mit dem Mitnehmerzahnrad steht und eine Kopplungsaufnahme aufweist. Durch die Kopplungsaufnahme, die an dem ersten Kopplungsritzel ausgebildet ist, ist gewährleistet, dass der erfindungsgemäße Mitnehmer durch eine Synchronisationsstange mit einer Schwenkbacke so gekoppelt werden kann, dass die Verstellung des Kolbens der Schwenkbacke nicht nur eine Verdrehung des Abtriebsritzels der Schwenkbacke, sondern auch eine Verdrehung des Aufnahmeritzels des Mitnehmers bewirkt.
-
Um auch Werkstücke mit einem großen Schwenkradius verschwenken zu können, hat es sich zudem bewährt, wenn der dem Aufnahmeritzel abgewandten Seite des Mitnehmerzahnrades ein zweites Kopplungsritzel mit einer Kopplungsaufnahme zugeordnet ist. Der erfindungsgemäße Mitnehmer kann dann durch eine Synchronisationsstange mit dem zweiten Synchronisationszahnrad einer Schwenkbacke gekoppelt werden, das auf der dem Abtriebsritzel abgewandten Seite des Kolbens angeordnet ist.
-
Der das System betreffende Teil der Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch ein System zum Verschwenken eines Werkstückes umfassend eine erste Schwenkbacke und eine zweite Schwenkbacke oder einen Mitnehmer. Hierdurch ist ein System geschaffen, dass an die Anforderungen des zu verschwenkenden Werkstücks angepasst werden kann. So kann das System aus zwei Schwenkbacken gebildet werden, wenn ein besonders schweres Werkstück oder ein Werkstück mit weit außen liegendem Schwerpunkt verschwenkt werden soll, das ein besonders hohes Drehmoment erfordert. Auch kann durch die Verwendung eines Systems, das aus zwei Schwenkbacken gebildet ist, aufgrund des höheren Gesamtdrehmoments kleinere Kolben verwendet werden. Bei symmetrischen Werkstücken kann das System hingegen aus einer Schwenkbacke und einem Mitnehmer gebildet sein.
-
In diesem Zusammenhang hat es sich insbesondere auch bewährt, wenn die erste Schwenkbacke und die zweite Schwenkbacke oder der Mitnehmer durch eine Synchronisationsstange miteinander gekoppelt sind. Somit kann insbesondere bei nicht symmetrischen Werkstücken bzw. bei Werkstücken, die unterschiedliche Bohrbilder aufweisen, auf einfache Art und Weise eine Synchronisation der Schwenkbewegung realisiert werden. Zudem wird durch die Verwendung einer Synchronisationsstange beim Einsatz zweier Schwenkbacken ein Abbremsen der einen Schwenkbacke durch die Bewegung der anderen Schwenkbacke und somit eine unförmige Schwenkbewegung verhindert.
-
Im Folgenden wird die Erfindung an in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwenkbacke,
-
2 einen Querschnitt durch die erste Ausführungsform der Schwenkbacke, mit einer Detailansicht A der Kolbenfläche,
-
3 eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwenkbacke,
-
4 eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform mit induktivem Näherungsschalter,
-
5 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwenkbacke mit einer zweiten Synchronisationsaufnahme,
-
6 einen Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwenkbacke,
-
7 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwenkbacke mit Hilfskolben als Hubbegrenzung,
-
8 einen Längsschnitt durch die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwenkbacke mit in Endlage befindlichem Kolben,
-
9 einen Längsschnitt durch die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwenkbacke mit in einer Zwischenstellung befindlichem Kolben,
-
10 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mitnehmers,
-
11 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mitnehmers mit einer zweiten Kopplungsaufnahme,
-
12 ein System umfassend eine Schwenkbacke und einen Mitnehmer,
-
13 ein System umfassend eine Schwenkbacke und einen über eine Synchronisationsstange gekoppelten Mitnehmer,
-
14 ein System umfassend eine Schwenkbacke mit einer zweiten Synchronisationsaufnahme und einen Mitnehmer mit einer zweiten Kopplungsaufnahme, die über eine Synchronisationsstange gekoppelt sind,
-
15 ein System zweier Schwenkbacken,
-
16 ein System zweier durch eine Synchronisationsstange gekoppelter Schwenkbacken mit einem Werkstück, und
-
17 ein System zweier durch eine Synchronisationsstange gekoppelter Schwenkbacken mit jeweils einer zweiten Synchronisationsaufnahme.
-
1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Schwenkbacke 1 zum Schwenken eines Werkstücks 42, mit einem Gehäuse 2, in dem ein doppeltwirkender Kolben 3 in einer, durch zwei Abschlussdeckel 4 begrenzten Kolbenkammer 5 aufgenommen ist. Der Kolben 3 ist in der Kolbenkammer 5 durch ein Druckmedium entlang eines Verstellweges zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verstellbar. Die Schwenkbacke 1 umfasst weiterhin ein durch die Verstellung des Kolbens 3 in der Kolbenkammer 5 verdrehbares Abtriebsritzel 6, an dem eine Werkstückaufnahme 7 befestigbar ist. Die Differenz zwischen der Kolbenfläche 8 des Kolbens 3 und einer Kreisfläche 9, die durch einen Inkreis 10 auf der Kolbenfläche 8 beschrieben ist, ist größer als null, wie nachstehend in 2 zu der Detailansicht A näher erläutert wird. Hierdurch wird eine Zusatzfläche gebildet, so dass die Längsachse der Kolbenfläche 8 senkrecht zum Verstellweg des Kolbens 3 und im Wesentlichen in Richtung des Abtriebsritzels 6 orientiert ist. Die Kolbenfläche 8 des Kolbens 3 ist bei dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Viereck mit abgerundeten Ecken gebildet. Das Abtriebsritzel 6 ist mit einer ersten an dem Kolben 3 ausgebildeten Zahnstange 11 über einen Zahnradsatz 12 derart verbunden, dass eine Verstellung des Kolbens 3 in der Kolbenkammer 5 ein Verdrehen des Abtriebsritzels 6 bewirkt. Im direkten Verzahnungseingriff mit der ersten Zahnstange 11, die am Kolben 3 ausgebildet ist, steht ein erstes Synchronisationszahnrad 13, dem eine Synchronisationsaufnahme 14 zur Aufnahme einer Synchronisationsstange 15 zugeordnet ist. Durch die Synchronisationsstange 15 kann die Schwenkbacke 1 mit einer weiteren Schwenkbacke 1 oder einem Mitnehmer 32 zu einem System zum Verschwenken eines Werkstücks 42 gekoppelt werden.
-
In dem Kolben 3 sind Stoßdämpfer 16 angeordnet, um die Bewegung des Kolbens 3 beim Erreichen der ersten Endlage und der zweiten Endlage abzubremsen. Die Stoßdämpfer 16 sind dabei gegenläufig orientiert und weisen zueinander versetzte Längsachsen auf, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel übereinander angeordnet sind. In den Abschlussdeckeln 4 ist jeweils eine Dämpferjustierung 17 zur Wechselwirkung mit einem der Stoßdämpfer 16 ausgebildet. Wenn der Kolben 3 aus der ersten Endlage in die zweite Endlage verstellt wird, trifft der Stoßdämpfer 16 auf die Dämpferjustierung, wodurch die Bewegung des Kolbens 3 beim Erreichen der Endlage abgebremst wird. Zudem kann auch die Dämpfungscharakteristik der Stoßdämpfer 16 durch die Dämpferjustierung 17 eingestellt werden. Hierzu ist die Dämpferjustierung 17 von der Außenseite der Schwenkbacke 1 her zugänglich und kann verstellt werden, ohne zuvor den Abschlussdeckel 4 demontieren zu müssen. In dem Abschlussdeckel 4 ist weiterhin eine Öffnung 46 ausgebildet, in die ein Dichtgewindestift 45 eingeschraubt ist, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Kolbenkammer 5 abdichtet.
-
An einem im unmittelbaren Verzahnungseingriff mit dem Abtriebsritzel 6 stehenden Zahnrad 18 des Zahnradsatzes 12 ist ein Magnet 19 eines Magnetschalters 20 angeordnet, der als ein Mittel zur Positionsabfrage 21 dient. Wird der Kolben 3 verstellt, so kommt es auch zu einer Verstellung des Zahnrades 18 und des daran befestigten Magneten 19. Zur Überwachung des Schwenkstatus des Werkstücks 42 wird die Lage des Magneten 19 durch Magnetschalter 20 erfasst, die in im Gehäuse 2 ausgebildeten Aufnahmen 25 aufgenommen sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Kolben 3 in der Kolbenkammer 5 mittels Druckluft verstellt. Auf der dem Abtriebsritzel 6 abgewandten Seite des Kolbens 3 ist eine zweite Zahnstange 22 ausgebildet, die im Verzahnungseingriff mit einem zweiten Synchronisationszahnrad 23 gebracht werden kann, das in der zweiten Ausführungsform gemäß 5 ersichtlich ist und bei der in der 1 dargestellten ersten Ausführungsform nicht vorgesehen ist. Das Gehäuse 2 ist daher auf der dem Abtriebsritzel 6 abgewandten Seite des Kolbens mit einer Bodenplatte 24 verschlossen, die zur Befestigung des zweiten Synchronisationszahnrades 23 entfernt werden kann.
-
Aus der in der 2 dargestellten Schnittansicht durch das Gehäuse 2 und der Detailansicht A wird insbesondere die Form der Kolbenfläche 8 deutlich, die durch ein Viereck mit abgerundeten Ecken gebildet ist. Hierbei ist die schraffiert dargestellte Differenz zwischen der Kolbenfläche 8 des Kolbens 3 und der Kreisfläche 9, die durch den Inkreis 10 auf der Kolbenfläche 8 beschrieben ist, größer als null, so dass durch die Differenz der Flächen eine Zusatzfläche gebildet wird, mit der letztlich ein größeres Drehmoment erzeugt werden kann, ohne die Breite des Gehäuses 2 vergrößern zu müssen. Aus der 2 ist weiterhin der Magnetschalter 20 und die in dem Gehäuse 2 ausgebildete Aufnahme 25 ersichtlich, in die der Magnetschalter 20 aufgenommen ist.
-
Der in der 3 dargestellten Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Schwenkbacke 1 können insbesondere die Aufnahmen 25 für das als Magnetschalter 20 gebildete Mittel zur Positionsabfrage 21 entnommen werden. In dem Abschlussdeckel 4 ist zudem eine Durchführung 26 ausgebildet, durch die eine Hubbegrenzung 27 in die Kolbenkammer 5 geführt werden kann, mit der der Kolben 3 eine Zwischenstellung zwischen seinen Endlagen einnehmen kann. Bei dem in der 3 dargestellten Perspektivansicht des ersten Ausführungsbeispiels ist diese Durchführung 26 druckmitteldicht verschlossen.
-
Die perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwenkbacke 1, die in 4 dargestellt ist, zeigt einen als das Mittel zur Positionsabfrage 21 dienenden induktiven Näherungsschalter 28 mit Schaltnocken 29, die an einer dem ersten Synchronisationszahnrad 13 zugeordneten Schalterscheibe 43 befestigt sind.
-
Bei der Verstellung des Kolbens 3 in der Kolbenkammer 5 wird das erste Synchronisationszahnrad 13 und damit auch die Schalterscheibe 43 mit den daran befindlichen Schaltnocken 29 verdreht. Die Lage der Schaltnocken 29 wird dabei durch die induktiven Näherungsschalter 28 erfasst. Auch ist der 4 zu entnehmen, dass in dem Gehäuse 2 Begrenzungsaufnahmen 30 ausgebildet sind, in denen zur Hubbegrenzung jeweils ein Anschlagstück 31 eingesetzt und befestigt werden kann. In dem Anschlagstück 31 ist jeweils eine Gewindebohrung ausgebildet, in die eine Justierschraube 47 eingeschraubt ist, deren Lage relativ zu dem Anschlagstück 31 durch eine Kontermuttern 48 festgelegt ist. Dem Abtriebsritzel 6 ist dabei ein Gegenanschlag 44 zugeordnet, der mit dem Abtriebsritzel 6 verdreht wird und mit den Justierschrauben 47 der Anschlagstücke 31 wechselwirkt und damit die Schwenkbewegung des Werkstücks 42 begrenzt.
-
In der perspektivischen Ansicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwenkbacke 1, die in 5 dargestellt ist, ist die Bodenplatte 24, die das Gehäuse 2 im Bereich der zweiten Zahnstange 22 abdeckt, entfernt und durch das zweite Synchronisationszahnrad 23 ersetzt, das ebenfalls – wie das erste Synchronisationszahnrad 13 – eine Synchronisationsaufnahme 14 zur Aufnahme einer Synchronisationsstange 15 aufweist und mit der zweiten Zahnstange 22 im Verzahnungseingriff steht. Bei der in der 5 dargestellten zweiten Ausführungsform besteht somit die Möglichkeit, einen Mitnehmer 32 oder eine zweite Schwenkbacke 1 an unterschiedlichen Stellen über eine Synchronisationsstange 15 mit der erfindungsgemäßen Schwenkbacke 1 zu koppeln, um Werkstücken 42 mit einem großen Schwenkradius zu verschwenken.
-
Aus der in der 6 ersichtlichen Schnittansicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwenkbacke 1 wird der Verzahnungseingriff zwischen der zweiten Zahnstange 22, die dem Kolben 3 zugeordnet ist, und dem zweiten Synchronisationszahnrad 23 ersichtlich. Wird der Kolben 3 zwischen der ersten Endlage und der zweiten Endlage verstellt, so resultiert dies in einer Verdrehung des zweiten Synchronisationszahnrades 23. Wenn nun in der Synchronisationsaufnahme 14 des zweiten Synchronisationszahnrades 23 eine Synchronisationsstange 15 aufgenommen ist, so wird diese ebenfalls verdreht und ermöglicht damit eine Synchronisation einer zweiten Schwenkbacke 1 oder eines Mitnehmers 32. Somit können auch Werkstücke 42 mit einem großen Schwenkradius verschwenkt werden.
-
Bei dem in der 7 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenkbacke 1 ist den Abschlussdeckeln 4 jeweils eine Hilfskolbenkammer 33 zugeordnet, in der ein als die Hubbegrenzung 27 fungierender Hilfskolben 34 zwischen einer ersten Position, in der die Verstellung des Kolbens 3 in die Endlage möglich ist, und einer zweiten Position, in der die Verstellung des Kolbens 3 in die Zwischenstellung möglich ist, verstellbar gelagert ist. Die Funktionsweise des Hilfskolbens 34 wird insbesondere aus den Schnittansichten der 8 und 9 ersichtlich.
-
In 8 befindet sich der Kolben 3 in der ersten Endlage. Die eine Kolbenfläche 8 des Kolbens 3 stützt sich hierbei an einem Anschlag 35 des einen Hilfskolbens 34 ab, der durch die in dem Abschlussdeckel 4 ausgebildete Durchführung 26 in die Kolbenkammer 5 reicht. Um die gewünschte Zwischenstellung des Kolbens anzufahren, werden nun die beiden Hilfskolben 34 in den Hilfskolbenkammern 33 ausgehend von der in der 8 dargestellten ersten Position durch das Druckmittel in die in der 9 dargestellte zweite Position überführt. Dabei verstellt der eine Hilfskolben 34 den Kolben 3 so lange, bis der Anschlag 35 des anderen Hilfskolbens 34 zur Anlage mit der anderen Kolbenfläche 8 des Kolbens 3 gelangt und damit die Verstellung des Kolbens 3 blockiert. Der Kolben 3 befindet sich nun in der in der 9 dargestellten Zwischenstellung. Diese Verstellung erfolgt also lediglich durch die Beaufschlagung der Hilfskolben 34, während der Kolben 3 gerade nicht durch das Druckmittel in der Kolbenkammer 5 beaufschlagt wird. Die Verstellung der Hilfskolben 34 aus ihrer zweiten Position, die in der 9 dargestellt ist, in die erste Position, die in der 8 dargestellt ist, erfolgt durch eine Druckmittelbeaufschlagung des in der Zwischenstellung befindlichen Kolbens 3. Hierdurch wird der Kolben 3 aus der Zwischenstellung in die Endlage verstellt. Durch die Kolbenfläche 8 des Kolbens 3 wird dabei der eine Hilfskolben 34 aus der zweiten Position in die erste Position verstellt. Gleichzeitig wird der andere Hilfskolben 34 durch das den Kolben 3 in der Kolbenkammer 5 verstellende Druckmittel beaufschlagt, das durch die Öffnung 46 in dem Abschlussdeckel 4 von der Kolbenkammer 5 in die Hilfskolbenkammer 33 strömt. Zu diesem Zweck ist der Dichtgewindestift 45 entfernt, der die Öffnung 46 des Abschlussdeckels 4 verschließen kann. Somit strömt bei der Verstellung des Kolbens 3 aus der Zwischenstellung in die Endlage das die Verstellung des Kolbens 3 bewirkende Druckmittel in die dem Kolben 3 zugewandte Seite der Hilfskolbenkammer 33 und verstellt dabei den anderen Hilfskolben 34 aus der zweiten Position in die erste Position. Die Schwenkbacke 1 befindet sich dann wieder in der in 8 dargestellten Ausgangslage. Die Hilfskolben 34 sind nun jeweils in der ersten Position und der Kolben 3 befindet sich in der ersten Endlage. 10 zeigt eine erste Ausführungsform des Mitnehmers 32 mit einem Gehäuse 2, in dem ein drehbar gelagertes Aufnahmeritzel 36 aufgenommen ist. An dem Aufnahmeritzel 36 kann eine Werkstückaufnahme 7 befestigt werden, in der das zu schwenkende Werkstück 42 aufgenommen werden kann. Das Aufnahmeritzel 36 ist dabei durch einen Zahnradsatz 12 mit einem Mitnehmerzahnrad 37 derart verbunden, dass ein Verdrehen des Mitnehmerzahnrades 37 ein Verdrehen des Aufnahmeritzels 36 bewirkt. Der Mitnehmer 32 weist weiterhin ein erstes Kopplungsritzel 38 auf, das in unmittelbarem Verzahnungseingriff mit dem Mitnehmerzahnrad 37 steht und eine Kopplungsaufnahme 39 aufweist. Die Kopplungsaufnahme 39 ist dabei so ausgelegt, dass eine Synchronisationsstange 15 aufgenommen werden kann, die mit einer Synchronisationsaufnahme 14 einer Schwenkbacke 1 koppelbar ist. Das Gehäuse 2 ist auf seiner Unterseite im Bereich des Mitnehmerzahnrads 37 durch eine Bodenplatte 24 verschlossen, die entfernbar ist. Das Gehäuse 2 des Mitnehmers 32 entspricht dabei dem der erfindungsgemäßen Schwenkbacke 1. So sind auch die Stirnseiten des Gehäuses 2 durch Abschlussdeckel 4 verschlossen, die lösbar mit dem Gehäuse 2 verbunden sind.
-
Die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mitnehmers 32 ist in einer Schnittansicht in 11 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist die Bodenplatte 24 entfernt und der dem Aufnahmeritzel 36 abgewandten Seite des Mitnehmerzahnrades 37 ein zweites Kopplungsritzel 40 mit einer Kopplungsaufnahme 39 zugeordnet. Somit kann der Mitnehmer 32 auch mit dem zweiten Synchronisationszahnrad 23 einer Schwenkbacke 1 synchronisiert werden, wenn ein Werkstück mit einem großen Schwenkradius verschwenkt werden soll.
-
12 zeigt ein System aus einer Schwenkbacke 1 und einem Mitnehmer 32 jeweils gemäß den ersten Ausführungsformen, die auf einem gemeinsamen Grundträger 41 montiert sind. Zwischen die Werkstückaufnahmen 7, die jeweils der Schwenkbacke 1 und dem Mitnehmer 32 zugeordnet sind, kann nun ein Werkstück 42 befestigt werden und durch die Verstellung des Kolbens 3, der in der Kolbenkammer 5 der Schwenkbacke 1 angeordnet ist, verdreht werden.
-
Um bei einem nicht symmetrischen Werkstück 42 eine Verstellung des Mitnehmers 32 relativ zu der Schwenkbacke 1 zu unterbinden, ist bei dem aus der 13 ersichtlichen System die Schwenkbacke 1 und der Mitnehmer 32 über die Synchronisationsstange 15 gekoppelt, die in der Synchronisationsaufnahme 14 des ersten Synchronisationszahnrades 13, das der Schwenkbacke 1 zugeordnet ist, und der Kopplungsaufnahme 39 des ersten Kopplungsritzels 38 des Mitnehmers 32 aufgenommen ist.
-
Das in 14 dargestellte System dient zum Verschwenken von Werkstücken 42 mit einem großen Schwenkradius. Hierzu werden eine Schwenkbacke 1 mit einem zweiten Synchronisationszahnrad 23 sowie ein Mitnehmer 32 mit einem zweiten Kopplungsritzel 40 verwendet, die über eine Synchronisationsstange 15 miteinander gekoppelt sind. Da die Synchronisationsstange 15 mit dem zweiten Synchronisationszahnrad 23 und dem zweiten Kopplungsritzel 40 gekoppelt sind, kann das Werkstück 42 verschwenkt werden, ohne dass die Synchronisationsstange 15 diese Verschwenkung behindern würde.
-
Anstelle eines Mitnehmers 32 kann auch eine zweite Schwenkbacke 1 verwendet werden, wenn das Gewicht des zu verschwenkenden Werkstücks 42 ein größeres Drehmoment erforderlich werden lässt. Dies ist in 15 dargestellt. Auch hier können – wie in 16 und 17 dargestellt – die beiden Schwenkbacken über eine Synchronisationsstange 15 synchronisiert werden. Diese kann dabei entweder jeweils – wie in 16 dargestellt – dem ersten Synchronisationszahnrad 13 oder – wie in 17 dargestellt – dem zweiten Synchronisationszahnrad 23 zugeordnet werden. Die Synchronisierung über das zweite Synchronisationszahnrad 23 hat aber insbesondere dann Vorteile, wenn Werkstücke 42 mit einem großen Schwenkradius verschwenkt werden, da hier dann die Synchronisationsstange 15 weiter von dem Werkstück 42 entfernt angeordnet ist und die Verschwenkung nicht behindert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schwenkbacke
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kolben
- 4
- Abschlussdeckel
- 5
- Kolbenkammer
- 6
- Abtriebsritzel
- 7
- Werkstückaufnahme
- 8
- Kolbenfläche
- 9
- Kreisfläche
- 10
- Inkreis
- 11
- erste Zahnstange
- 12
- Zahnradsatz
- 13
- erstes Synchronisationszahnrad
- 14
- Synchronisationsaufnahme
- 15
- Synchronisationsstange
- 16
- Stoßdämpfer
- 17
- Dämpferjustierung
- 18
- Zahnrad
- 19
- Magnet
- 20
- Magnetschalter
- 21
- Mittel zur Positionsabfrage
- 22
- zweite Zahnstange
- 23
- zweites Synchronisationszahnrad
- 24
- Bodenplatte
- 25
- Aufnahme
- 26
- Durchführung
- 27
- Hubbegrenzung
- 28
- induktiver Näherungsschalter
- 29
- Schaltnocke
- 30
- Begrenzungsaufnahme
- 31
- Anschlagstück
- 32
- Mitnehmer
- 33
- Hilfskolbenkammer
- 34
- Hilfskolben
- 35
- Anschlag
- 36
- Aufnahmeritzel
- 37
- Mitnehmerzahnrad
- 38
- erstes Kopplungsritzel
- 39
- Kopplungsaufnahme
- 40
- zweites Kopplungsritzel
- 41
- Grundträger
- 42
- Werkstück
- 43
- Schalterscheibe
- 44
- Gegenanschlag
- 45
- Dichtgewindestift
- 46
- Öffnung
- 47
- Justierschraube
- 48
- Kontermutter