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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Greifen und/oder Spannen eines Werkstückes, wie zum Beispiel eines Bleches oder dergleichen, vornehmlich zur Verwendung im Karosserie- oder Rohbau sowie im Presswerk insbesondere der Kfz-Industrie. Eine derartige Vorrichtung wird im Rohbau häufig als Spanner und im Presswerk häufig als Greifer bezeichnet. Trotz der unterschiedlichen Bezeichnungen weisen sie im Prinzip die gleiche „Klemmfunktion“ auf.
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Im Stand der Technik sind Vorrichtungen der eingangs genannten Art sowohl mit einer Kniehebelmechanik als auch mit einer Kurvenmechanik bekannt. Gerade für den Rohbau ist eine Abdichtung der vorgenannten Mechaniken von Vorteil oder sogar erforderlich, um Störungen durch z. B. Verklebungen etc. zu vermeiden. Es sind auch schon Spanner mit einer Kniehebelmechanik in gekapselter Bauform bekannt. Bei Spannern mit einer Kurvenmechanik ist dies jedoch nicht der Fall.
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Aus der
US 2002/0 043 751 A1 ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
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Aus der
DE 10 2012 003 918 B4 und der
DE 42 36 670 A1 ist jeweils bekannt eine Vorrichtung zum Greifen und/oder Spannen eines Werkstückes, wie z. B. eines Bleches oder dergleichen, vornehmlich zur Verwendung im Karosserie- oder Rohbau sowie im Presswerk, insbesondere der Kfz-Industrie, umfassend eine Kurvenmechanik mit einer Schubachse, mindestens ein über die Kurvenmechanik um eine Schwenkwelle schwenkbares Vorrichtungsteil zum Greifen und/oder Spannen, und ein Gehäuse mit integrierter Kolben-Zylinder-Einheit mit zugeordneter Kolbenstange, deren Kolbenkopf zum Betätigen des mindestens einen Vorrichtungsteils über die Schubachse der Kurvenmechanik in Verbindung steht, wobei die Schwenkwelle in dem Gehäuse relativ zum Gehäuse schwenkbar gelagert ist und die Kurvenmechanik in dem Gehäuse gekapselt ist sowie sowohl die Schubachse als auch die Schwenkwelle axial in einer Wirklinie mit der Kolbenstange angeordnet sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einer Kurvenmechanik in gekapselter und kompakter Bauform bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Greifen und/oder Spannen eines Werkstückes, wie zum Beispiel eines Bleches oder dergleichen, vornehmlich zur Verwendung im Karosserie- oder Rohbau sowie im Presswerk insbesondere der Kfz-Industrie, umfassend eine Kurvenmechanik mit einer Schubachse, mindestens ein über die Kurvenmechanik um eine Schwenkwelle schwenkbares Vorrichtungsteil zum Greifen und/oder Spannen, und ein Gehäuse mit einer integrierten Kolben-Zylinder-Einheit mit zugeordneter Kolbenstange, deren Kolbenkopf zum Betätigen des mindestens einen Vorrichtungsteils über die Schubachse der Kurvenmechanik in Verbindung steht, wobei das mindestens eine schwenkbare Vorrichtungsteil außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, die Schwenkwelle in dem Gehäuse relativ zum Gehäuse schwenkbar gelagert ist und die Kurvenmechanik in dem Gehäuse gekapselt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Schubachse als auch die Schwenkwelle axial in einer Wirklinie mit der Kolbenstange angeordnet sind. Die Vorrichtung kann beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch angetrieben werden.
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Vorteilhafterweise ist die Schwenkwelle in Längsrichtung mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet. Insbesondere kann die Schwenkwelle aus zwei über Formschluss aufgenommene Schwenkhalbwellen ausgebildet sein.
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Zweckmäßigerweise ist die Vorrichtung für eine mechanische Endlagenverriegelung, insbesondere eine Überspann-Verriegelung, ausgebildet. Dies kann auch als selbsthemmend bezeichnet werden. Dadurch wird beispielsweise ein Spannen auch bei einem Druckabfall gewährleistet. Noch allgemeiner weist die Vorrichtung durch eine entsprechende Gestaltung durch die Kurvenmechanik einen Spannwegausgleich auf.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die der Kolben-Zylinder-Einheit zugeordnete Kolbenstange ein von dem mindestens einen Vorrichtungsteil abgewandtes Ende auf, das durch den Zylinderboden der Kolben-Zylinder-Einheiten nach hinten pneumatisch abgedichtet herausgeführt und durch eine Platte sowie eine Membran nach außen gekapselt ist, und weist die Vorrichtung eine Entriegelungseinrichtung auf, die durch Drücken auf das hintere Ende der Kolbenstange in Längsrichtung derselben betätigbar ist. Die Membran verschließt dabei das Gehäuse. Im Stand der Technik erfordert die Entriegelung insbesondere bei einer Kniehebelmechanik den Einsatz von zusätzlichen Komponenten und ist oft kompliziert. In der besonderen Ausführungsform reicht es dagegen aus, auf das hintere Ende der Kolbenstange zu drücken, um den Spannarm im Falle eines Druckabfalls zu entsperren.
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Vorteilhafterweise ist die Kurvenmechanik in dem Gehäuse mittels einer abnehmbaren Bodenplatte gekapselt. Die Bodenplatte kann durchaus eine nichtplattenförmige Gestalt, wie zum Beispiel eine nach außen gewölbte Gestalt aufweisen, um zum Beispiel einen nach außen schwenkfähigen Teil der Kurvenmechanik abzudecken.
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Zweckmäßigerweise weist die abnehmbare Bodenplatte gehärtete Laufflächen für Laufrollen auf beiden Seiten der Schubachse auf.
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Insbesondere kann dabei außerdem vorgesehen sein, dass die Bodenplatte so ausgebildet ist, dass sie gleichzeitig einen Gehäusedeckel und ein Gegenlager für das mindestens eine Vorrichtungsteil bildet. Sie kann insbesondere einen Träger, der eine Lauffläche für die Laufrollen bietet und ihre Stützkräfte aufnimmt, bilden. Der Gehäusedeckel kann im Prinzip an jeder Seite des Gehäuses, also zum Beispiel unten, angeordnet sein. Durch die Kurvenmechanik kann grundsätzlich eine kompakte Bauform erzielt werden. Durch die Bodenplatte kann insbesondere die Bauteilhöhe (weiter) reduziert werden. Im Stand der Technik wird ein Gegenlager üblicherweise durch eine separate zusätzlich anzubringende Einheit gebildet. Dies ist hier in der besonderen Ausführungsform nicht notwendig. Durch die Anwendung einer Lösung mit einer schiefen Ebene zur Kraftverstärkung die Kurvenlösung für die ganze Arbeits- bzw. Schwenkbewegung beispielsweise eines Spannarms wird ein geringerer Kolbenhub benötigt. Bei einem Spanner mit Kurvenmechanik (Kurvenspanner) wird die Spannkraft durch die pneumatisch oder hydraulisch angetriebenen, auf der schiefen Ebene rollenden Laufrollen erzeugt. Die bei der Kraftverstärkung eingesetzte schiefe Ebene kann so konstruiert werden, dass sie eine erhebliche Überlänge aufweist. Dadurch werden darauf rollende Laufrollen beim Überspannen eines Spannarms, was beispielsweise bei einer Spannschraubenabnutzung passiert, länger die Spannkraft übertragen. Bei den herkömmlichen Kniehebelspannern ist das Nachsetzverhalten der Spannschrauben nicht vorhanden. Durch die zusätzlich integrierte Kurvenmechanik kann auch beim Kniehebelspanner das Nachsetzverhalten realisiert werden. Dies erfordert jedoch einen erhöhten konstruktiven Einsatz (siehe Gebrauchsmuster
DE 297 13 944 U1 bzw. Patent
DE 10 2004 007 346 B3 ).
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Bei den exemplarisch dargestellten 19 bis 21 beträgt dieser Überspannwinkel α beispielsweise 1,6° bzw. beträgt die Überspannlänge beispielsweise 1,5mm. Durch die Änderung der mechanischen Eingangsparameter (Kurvengeometrie, Drehpunktlage oder Spannarmlänge) können die Werte abweichen.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kurvenmechanik einen Spannhebel auf, der mit der Schwenkwelle formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/ oder spielfrei verbunden ist.
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Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Spannhebel eine sich beidseitig verjüngende, vorzugsweise rechteckige, Bohrung aufweist und die Schwenkwelle komplementär zur Bohrung ausgelegte Zapfen aufweist.
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Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass der Spannhebel eine integrierte Kurvenkulisse aufweist, in die die Schubachse eingreift.
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Insbesondere kann dabei außerdem vorgesehen sein, dass auf den beiden äußeren Enden der Schubachse jeweils mindestens eine Laufrolle sitzt und die Vorrichtung im Inneren des Gehäuses gehärtete, vorzugsweise plattenförmige, Einsätze als Laufflächen für die Laufrollen aufweist. Beispielsweise kann das Gehäuse aus Aluminium bestehen, während dort, wo die Achsen- bzw. Laufrollen-Stützkräfte aufgenommen werden müssen, Laufrollenführungen mit einer Stahlauflage eingesetzt sein können.
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Vorteilhafterweise ist die der Kolben-Zylinder-Einheit zugeordnete Kolbenstange in Längsrichtung mehrteilig, insbesondere zweiteilig insbesondere als eine bzw. die Entriegelungseinrichtung, gestaltet. Dies ermöglicht eine einfache Montage des Kolbenkopfes von der Seite der Bodenplatte.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in dem Gehäuse eine Durchgangsbohrung quer zur Längserstreckung der Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist und an mindestens einem Ende der Durchgangsbohrung eine sich verjüngende, vorzugsweise rechteckige, Tasche für eine verdrehsichere, vorzugsweise spielfreie, Befestigung der Vorrichtung zum Beispiel an einer Konsole vorgesehen ist. Vorteilhafterweise ist an beiden Enden eine entsprechende Tasche vorgesehen. Dies liefert eine einfache Aufnahme beispielsweise für eine Spanneranbindung mit Verdrehsicherung, die beidseitig anwendbar ist. Die eigentliche Spanneranbindung wird dann vorteilhafterweise als Negativ (zur Tasche) angefertigt, von einer Seite in die Tasche eingeführt und von der anderen Seite beispielsweise mittels einer Schraube befestigt, sodass der Kopf der Schraube in der Tasche versenkt ist. Die Konusanbindung kann beispielsweise mit einer Kugel, einem Wellenzapfen, einem Rohr oder einer Aufnahmeplatte ausgebildet sein. Hinsichtlich dieser und weiterer möglicher Details wird auf die
DE 10 2012 003 918 B4 vollumfänglich Bezug genommen.
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In einer besonderen Ausführungsform ist das mindestens eine Vorrichtungsteil ein Spannarm oder ein Greifarm.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform weist das Gehäuse eine obere, vorzugsweise schlitzförmige, Öffnung für eine Stellungsabfrageeinrichtung zum Beispiel zur Abfrage der Stellung des Kolbenstangenkopfes oder des Spannhebels auf.
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Schließlich kann dabei insbesondere vorgesehen sein, dass die obere Öffnung bei Fehlen/Nichtverwenden einer Stellungsabfrageeinrichtung bedarfsweise mittels einer Platte oder ähnlichem verschließbar ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zu Grunde, dass, anders als im Stand der Technik, in dem eine Kurvenkulisse (Spannkurve) in einem Spann- oder Greifarm integriert ist, durch Trennung von Kurvenkulisse und Spann- bzw. Greifarm und Integration der Kurvenkulisse in dem Gehäuse sowie durch die Anordnung der Schubachse und der Schwenkwelle in einer Wirklinie bzw. Wirkebene mit der Kolbenstange eine Spann- bzw. Greifvorrichtung erzielt werden kann, die gekapselt bzw. abgedichtet und zudem auch noch kompakt (insbesondere in der Bauhöhe) ist. Anders ausgedrückt, weist im Beispiel eines Spanners der neue Spanner einen innerhalb des Gehäuses liegenden Spannhebel und einen damit in Verbindung stehenden, außerhalb des Gehäuses angeordneten Spannarm auf. Die resultierende Vorrichtung kann daher auch als ein Kleinspanner/greifer, Kompaktspanner/greifer bzw. Minispanner/greifer bezeichnet werden.
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Durch die Anordnung der Schubachse und der Schwenkwelle in einer Wirklinie mit der Kolbenstange lässt sich eine Reduktion oder Vermeidung von unerwünscht auftretenden zusätzlichen Drehmomenten erreichen. Beispielsweise Spanner allgemein, insbesondere aber auch mit einer Kurvenmechanik, sollten in der Spannlage selbsthemmend sein. Das heißt, dass bei Ausfall der Antriebskraft, z.B. bei Druckluftausfall, der Spanner nicht ungewollt öffnen soll. Hierzu ist mechanisch bedingt ein spitzer Kurvenwinkel nötig, der jedoch beim Öffnen des Spanners einen nachteiligen Effekt mit sich bringt. Es muss in der Rückhubansteuerung zunächst eine große Reibkraft überwunden werden, bevor der Spanner überhaupt öffnen kann. Bei bekannten vollgekapselten Spannern liegen zwar die Kolben-Zylinder-Einheit und die Schubachse häufig auf einer Wirklinie, doch ist die Schwenkwelle (Drehachse) versetzt hierzu angeordnet, sodass ein zusätzliches Drehmoment in der Mechanik erzeugt wird. Neben dem dadurch größeren Platzbedarf erschwert diese Anordnung der Komponenten die mechanische Auslegung in Bezug auf die Selbsthemmung oder das Öffnen mit der Schwenkwelle (Drehachse), die aus dem Gehäuse herausgeleitet ist. Mit der vorliegenden Erfindung wird dies gerade vermieden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zum Greifen und/oder Spannen eines Werkstückes wie z. B. eines Bleches oder dergleichen, vornehmlich zur Verwendung im Karosserie- oder Rohbau sowie im Presswerk insbesondere in der Kfz- Industrie anhand der schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert werden. Dabei zeigt:
- 1 eine perspektivische Ansicht von einer Vorrichtung gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schräg von vorne;
- 2 eine weitere perspektivische Ansicht von der Ausführungsform von 1, aber mit davon separierter Stellungsabfrageeinrichtung;
- 3 eine perspektivische Ansicht von einer Vorrichtung gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schräg von vorne;
- 4 eine Seitenansicht von der Vorrichtung von 3;
- 5 eine Vorderansicht von der Vorrichtung von 3;
- 6 eine Rückansicht von der Vorrichtung von 3;
- 7 eine Draufsicht von der Vorrichtung von 3;
- 8 eine Unteransicht von der Vorrichtung von 3;
- 9 eine Explosionsansicht von der Vorrichtung von 3;
- 10 eine Schnittansicht entlang der Linie X - X in 7;
- 11 eine Seitenansicht wie 4, aber im geöffneten Zustand der Vorrichtung;
- 12 eine Draufsicht wie 7 von der Vorrichtung von 11;
- 13 eine Schnittansicht entlang der Linie XIII - XIII von 12;
- 14 eine Schnittansicht wie 10, aber bei Überhub;
- 15 eine Schnittansicht entlang der Linie XV - XV in 7;
- 16 eine Schnittansicht entlang der Linie XVI - XVI in 7;
- 17 eine Seitenansicht wie 4, aber ohne Spannarm;
- 18 eine Draufsicht wie 7, aber ohne Spannarm;
- 19 eine Schnittansicht entlang der Linie XIX - XIX in 18;
- 20 die Vorrichtung von 3 in Spannposition, wobei einige Komponenten weggelassen sind, um die Funktionsweise besser zeigen zu können;
- 21 die Vorrichtung von 20 mit Überhub;
- 22 Teile der Vorrichtung von 3 zur Erläuterung der Abdichtung und Entriegelung;
- 23 eine Explosionsansicht eines Teils einer Kolben-Zylinder-Einheit nebst zugeordneter Kolbenstange der Vorrichtung von 3;
- 24 Einzelheiten der Lagerung von Laufrollen der Vorrichtung von 3;
- 25 eine Schnittansicht entlang der Linie XXV - XXV in 4;
- 26 ein erstes Anbindungsbeispiel der Vorrichtung von 3;
- 27 ein zweites Anbindungsbeispiel der Vorrichtung von 3; und
- 28 ein drittes Anbindungsbeispiel der Vorrichtung von 3.
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Die in den 1 und 2 gezeigte Vorrichtung 10 zum Spannen einen Werkstückes (nicht gezeigt), wie zum Beispiel eines Bleches oder dergleichen, die auch als ein Spanner bzw. Kleinspanner bezeichnet werden kann, weist ein Gehäuse 12 aus zum Beispiel Aluminium auf. In dem hinteren Bereich 12a des Gehäuses 12, das dort eine im Wesentlichen rechteckige Außenkontur, aber im Inneren eine zylindrische Innenkontur aufweist (siehe zum Beispiel 10) ist eine Kolben-Zylinder-Einheit 14 (siehe zum Beispiel 10) integriert. Im vorderen Bereich 12b weist das Gehäuse 12 eine schlitzförmige Öffnung 16 in seiner Oberseite auf. Vom Inneren des Gehäuses 12 ragt in die Öffnung 16 ein Kolbenkopf 18 hinein. Wie sich aus der weiteren Beschreibung noch ergeben wird, ist der Kolbenkopf 18 in der Öffnung 16 in deren Längsrichtung hin- und her bewegbar. Die Stellung des Kolbenkopfes 18 in Längsrichtung der Öffnung 16 kann mittels einer Stellungsabfrageeinrichtung 20 abgefragt werden. Die Stellungsabfrageeinrichtung 20 ist über der Öffnung 16 auf das Gehäuse setzbar und mittels Schrauben 22, die in entsprechende Gewindelöcher 24 an der Oberseite des Gehäuses 12 ausgebildet sind, an dem Gehäuse 12 befestigbar. Wenn die Vorrichtung 10 ohne die Stellungsabfrageeinrichtung 20 zum Einsatz kommen soll, so kann die Öffnung 16 durch eine Platte (nicht gezeigt) abgedeckt werden, um die Vorrichtung 10 vor Schmutz zu schützen.
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Des Weiteren ist den 1 und 2 zu entnehmen, dass die Vorrichtung 10 einen Spannarm 26 aufweist, der sich außerhalb des Gehäuses 12 befindet und über eine in dem Gehäuse 12 gelagerte und ggf. zusätzlich abgedichtete Schwenkwelle 28 relativ zum Gehäuse 12 schwenkbar ist. Genauer gesagt weist der Spannarm 26 an seinem zum Gehäuse 12 gewandten Ende eine Gabelung auf. Die beiden seitlichen Arme 30 der Gabelung sind über jeweils eine Schelle 32 mit den äußeren Enden 34 (siehe zum Beispiel 9) der Schwenkwelle 28 mittels Schrauben 35 formschlüssig verklemmt.
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Zudem ist den 1 und 2 noch ein Gegenlager 36 für den Spannarm 26 entnehmbar. Das Gegenlager 36 ist in diesem Beispiel ein Bestandteil einer unteren Bodenplatte 38, die - mit Schrauben 39 am Gehäuse 12 lösbar befestigt - im vorderen Bereich 12b des Gehäuses die Unterseite schützend abdeckt und in diesem Beispiel nach außen gewölbt ist.
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Des Weiteren weist das Gehäuse 12 eine sich quer zur seiner Längserstreckung erstreckende Durchgangsbohrung 40 auf. Auf der in den 1 und 2 sichtbaren Seite ist am äußeren Ende der Durchgangsbohrung 40 eine sich nach innen verjüngende, im Wesentlichen quadratische, Tasche 42 für eine verdrehsichere und vorzugsweise spielfreie Befestigung der Vorrichtung 10 vorgesehen.
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Die in den 3ff gezeigte Vorrichtung 44 zum Spannen eines Werkstückes unterscheidet sich von der in den 1 und 2 gezeigten Vorrichtung 10 im Prinzip lediglich darin, dass sie nicht zur Aufnahme einer Stellungsabfrageeinrichtung 20 auf dem Gehäuse 12 ausgebildet ist. Sie weist nämlich keine mit der Öffnung 16 vergleichbare Öffnung auf. Die übrige Beschreibung der Vorrichtung gemäß den 3ff kann im Prinzip auch für die Vorrichtung gemäß den 1 und 2 gelten. Daher wird hinsichtlich der Komponenten mit den Bezugszahlen 12, 12a , 12b, 14, 18, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40 und 42 auf die Beschreibung der Vorrichtung 10 gemäß den 1 und 2 verwiesen.
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Beide Vorrichtungen 10 und 44 können zum Beispiel pneumatisch angetrieben werden. Alternativ wäre zum Beispiel auch eine elektrische oder hydraulische Antriebseinheit denkbar.
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4 zeigt eine Seitenansicht von der Vorrichtung 44 von 3. Zusätzlich zu den bereits beschriebenen Komponenten ist an der Unterseite im mittleren Bereich 12c des Gehäuses 12 ein Luftblindstopfen 46 zu sehen. Dadurch kann die Druckluftversorgung von oben oder von unten gewählt werden.
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5 zeigt eine Vorderansicht der Vorrichtung 44.
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Anhand der 6 ist ersichtlich, dass die Rückseite 48 des Gehäuses 12 durch eine mittels Schrauben 50 lösbar an dem Gehäuse 12 befestigte Platte 52 mit in diesem Beispiel einer kreisförmigen Öffnung 56, die von der Innenseite mit einer elastischen Membran 54 abgedeckt ist, abgedichtet wird (siehe beispielsweise auch 10).
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7 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung 44 von 3. Im mittleren Bereich 12c des Gehäuses 12 sind an der Oberseite zwei Druckluftanschlussöffnungen 57 für einen Vor- und Rückhub angeordnet.
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Die 8 zeigt eine Unteransicht von der Vorrichtung 44.
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Der Explosionsansicht in der 9 sind die bereits vorangehend beschriebenen, aber auch weitere Komponenten der Vorrichtung 44 zu entnehmen. Die in dem hinteren Bereich 12a des Gehäuses 12 untergebrachten Komponenten umfassen eine mehrteilige Kolbenstange 58. Diese umfasst im Prinzip den Kolbenkopf 18, einen Kolbenstift 59, auf dem ein Kolben 60 sitzt, eine Entriegelungseinrichtung 62 (siehe auch die Ausführungen zu 16) und eine Schraube, in diesem Beispiel eine Standard-Schulter-Passschraube 64, zur Verschraubung der Komponenten (siehe auch 23). Der Kolbenkopf 18 weist in diesem Beispiel eine winkelförmige Gestalt auf, wobei ein Schenkel davon eine Gewindebohrung 65 für die Standard-Schulter-Passschraube 64 aufweist.
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Die Kolbenstange 58 erstreckt sich mittig durch einen Zylinderboden 66, der auch als ein Deckel bezeichnet werden kann, nach hinten in Richtung zur Membran 56. Der Zylinderboden 66 ist in dem Gehäuse durch einen O-Ring 68 abgedichtet und durch einen Sicherungsring 70 gesichert. In vorderen Bereich 12b des Gehäuses 12 sind in der vorderen Wand und in der hinteren Wand jeweils eine Bohrung 72 vorgesehen, die zueinander fluchten und jeweils mit einer Buchse 74 zur Aufnahme der Schwenkwelle 28 versehen sind. Die Schwenkwelle 28 ist aus zwei Teilen 28a und 28b gebildet, die mittels einer Schraube, in diesem Beispiel einer Zylinderschraube 75 zur Bildung einer durchgehenden Welle verbunden sind. Jeder der beiden Teile 28a und 28b erstreckt sich durch die jeweilige Buchse 74 hindurch bis in eine Bohrung 78 (siehe zum Beispiel 10) in einem Spannhebel 76 einer Kurvenmechanik 80 (siehe zum Beispiel 10) hinein. Dadurch dass das Einführende jedes der Teile 28a und 28b der Schwenkwelle 28 eine im Wesentlichen rechteckige Außenkontur aufweist und die Bohrung 78 in dem Spannhebel 76 eine korrespondierende Innenkontur aufweist (siehe zum Beispiel 10), wird eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schwenkwelle 28 und dem Spannhebel 76 erzielt. Das gegenüberliegende Ende 34 jedes Teils 28a und 28b weist einen in diesem Beispiel im Wesentlichen quadratischen Umriss auf. Die beiden Arme 30 des Spannarms 26 weisen jeweils eine dreieckige Aussparung 84 auf. In Kombination mit den oben genannten Schellen 32, die auch jeweils eine dreieckige Aussparung 86 aufweisen, kann somit der Spannarm 26 über seine beiden Arme 30 mit den Enden 34 der beiden Teile 28a und 28b der Schwenkwelle 28 kraft- und formschlüssig verbunden werden. Der Spannhebel 76 weist zwei zueinander parallel verlaufende Wände 76a und 76b mit jeweils einer integrierten Kurvenkulisse 88 (siehe 10) auf. Die Kurvenkulissen 88 fluchten zueinander und weisen jeweils einen Abschnitt 88a (siehe zum Beispiel 13) mit einer schiefen Ebene und einen Abschnitt 88b mit einem nicht linearen, insbesondere bogenförmigen Verlauf auf. In die beiden zueinander parallel verlaufenden Kurvenkulissen 88 greift eine Schubachse 90 über die zwei inneren Rollen 94 (siehe 10). Diese erstreckt sich auch durch eine Bohrung 92 in dem Kolbenkopf 18, der zwischen den beiden Wänden 76a und 76b des Spannhebels 76 angeordnet ist. Die Schubachse 90 und die Schwenkwelle 28 befinden sich gemeinsam axial in einer Wirklinie 112 mit der Kolbenstange 58 (s. z.B. 10). Genauer gesagt kreuzen die Schubachse 90 und die Schwenkwelle 28 parallel zueinander verlaufend im rechten Winkel die Verlängerung der Wirklinie 112 der Kolbenstange 58 bzw. der Kolben-Zylinder-Einheit 14.
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Auf beiden Seiten der Schubachse 90 befinden sich jeweils zwei Laufrollen 94 nebeneinander. Die jeweils äußere der beiden Laufrollen läuft zwischen einer oberen Lauffläche 96, die von einem gehärteten plattenförmigen Einsatz 98 (siehe 24), der in diesem Beispiel von der Unterseite des vorderen Bereiches 12b des Gehäuses 12 in das Innere des Gehäuses 12 eingesetzt und darin zum Beispiel durch Schrauben befestigt werden kann, und einer unteren Lauffläche 100, die von in der Bodenplatte 38 in diesem Beispiel einteilig ausgebildeten Wand 102 bereitgestellt wird (siehe 24). Die jeweils innere der beiden Laufrollen an jedem Ende der Schubachse 90 rollt dagegen in der jeweils zugehörigen Kurvenkulisse 88 (siehe 24).
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10 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie X - X in 7.
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Hier werden die inneren Elemente bei einer Spannsituation dargestellt.
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In 11 wird nun die Vorrichtung 44 von 3 in einer Seitenansicht wie 4, aber im geöffneten Zustand der Vorrichtung gezeigt. Mit „geöffneten Zustand“ soll ein Zustand gemeint sein, in dem der Spannarm 26 aus der Spann- bzw. Klemmposition herausgeschwenkt ist. 12 zeigt eine Unteransicht der Vorrichtung 44 von 11.
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13 zeigt eine entsprechende Schnittansicht entlang der Linie XIII - XIII von 12.
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14 soll die Vorrichtung 44 mit Überhub a (siehe zum Beispiel 20 und 21) zeigen Überhub tritt auf, wenn bedingt durch Abrieb von den Spannelementen, die sich auf der Kulissenkurve 88 Abschnitt 88a in der Richtung vom Schwenkwelle 28 weg bewegende Laufrolle 94 ihre Standard-Spannposition verlässt. Auf diese Weise wird der Kolbenhub vergrößert bzw. verlängert.
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Wie sich anhand der Zusammenschau der 10, 13 und 14 ergibt, beginnt der Schließvorgang, d.h. das Herunterschwenken des Spannarms 26, indem Luftüberdruck über die mit der vorderen Luftkammer, die zwischen dem Kolben 60 und der zum Spannarm 26 hin gelegenen Zylinderstirnwand eingeschlossen ist, verbundene Druckluftanschlussöffnung 57 direkt in die vordere Luftkammer des Zylinders der Kolben-Zylinder-Einheit 14 eingelassen wird. Der mit einem Luftpolster beaufschlagte Kolben 60 bewegt sich dann in den hier relevanten Figuren von rechts nach links und verschiebt damit die Kolbenstange 58 gemeinsam mit der in dem Kolbenkopf 18 aufgenommenen Schubachse 90 nach hinten (Rückhub). Die auf der Schubachse 90 aufgenommenen inneren Laufrollen 94 erzeugen eine durch die Einwirkung der schiefen Ebene im Bereich 88a verstärkte nach oben gerichtete Spannkraft. Die am Spannhebel 76 wirkende Spannkraft erzeugt - vergleichbar mit dem Scherenprinzip - über die Schwenkwelle 28 und den Spannarm 26 eine Klemmkraft.
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Beim Öffnen wird der Luftüberdruck in die andere der beiden Druckluftanschlussöffnungen 57 eingeleitet und indirekt über einen im Gehäuse 12 gebohrten Luftkanal in die hintere Luftkammer der Kolben-Zylinder-Einheit 14 eingelassen. Der Kolben 60 verschiebt sich dann gemeinsam mit der Kolbenstange 58 in den 10, 13 und 14 von links nach rechts. Die Laufrollen 94 nehmen abrollend den Spannhebel 76 und den über die Schwenkwelle 28 wegschwenkenden Spannarm 26 mit.
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In der 15 wird noch einmal im Detail gezeigt, wie die geteilte Schwenkwelle 28 abgedichtet aus dem Gehäuse 12 herausgeführt ist.
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16 zeigt Details hinsichtlich der Möglichkeit einer Entriegelung des Spannarms 26, wenn der Spannarm zuvor in die Spannposition gebracht worden ist und danach ein Druckabfall eingetreten ist. In einem solchen Fall ist der Spannarm 26 durch die selbsthemmende Kurvenmechanik 80 in der Spannposition mechanisch verriegelt. Das Öffnen des Spannarms 26 erfolgt in diesem Fall durch manuelles Drücken auf die Membran 54 und weiter auf das hintere Ende 58c der Kolbenstange 58.
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17 zeigt eine Seitenansicht wie 4, aber ohne Spannarm.
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18 zeigt eine entsprechende Draufsicht.
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Die 19 soll noch einmal das Funktionsprinzip der Vorrichtung 44 verdeutlichen. Hierzu wurde der Schnitt XIX so gewählt, dass die innere Laufrolle 94 in einer Spannposition auf der schiefen Ebene des Abschnitts 88a der Kurvenkulisse 88 zu erkennen ist. Weiterhin wird gezeigt, wie die Vorrichtung 44 die so kompakte Bauform aufweisen kann. In dem gezeigten Beispiel wird durch die Anwendung der Lösung mit einer schiefen Ebene für die Kraftverstärkung sowie die Lösung mit einer Kurve für die gesamte Arbeits- bzw. Schwenkbewegung des Spannarms 26 ein geringer Kolbenhub benötigt. In diesem Beispiel beträgt dieser 21 mm. Der Kolbenhub wird in diesem Beispiel aufgeteilt in 10mm Schwenk- bzw. Spannbewegung des Spannarms 26 und 11mm Überhub als Reserve für das Nachsetzverhalten beim Abrieb der Spannschraube (nicht gezeigt). Auf diese Weise wird die Bauteillänge deutlich reduziert. Die Reduzierung der Bauteilhöhe wird durch die Bodenplatte 38 erreicht, die gleichzeitig eine Abdeckung für den wegschwenkenden Spannhebel 76 und ein Gegenlager, nämlich Gegenlager 36, für den Spannarm 26 darstellt.
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Die 20 und 21 dienen zur Erläuterung der Funktion einer in die schiefe Ebene der Kurvenkulisse 88 einkonstruierten Überlänge. Durch solch eine einfache konstruktive Lösung werden Überspannwinkel α von in diesem Beispiel 1,6° bzw. Überspannlängen b von in diesem Beispiel circa 1,5mm effektiv gewährleistet.
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22 zeigt noch einmal Details der Komponenten zur Entriegelung.
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23 zeigt noch einmal Details der Kolbenstange 58.
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24 zeigt noch einmal Details der Führung der Laufrollen 94.
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In der 25 sind beide Seiten des Gehäuses für die Anbindung der Vorrichtung 44 zu sehen. Beide Seiten sind symmetrisch zueinander und so ausgebildet, wie dies auch in der 3 ersichtlich ist. In diesem Beispiel sind die Taschen 42 konusförmig mit einem spitzen Winkel ausgebildet.
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Schließlich zeigen die 26 bis 28 unterschiedliche Einrichtungen für die Anbindung der Vorrichtung 44. In der 26 ist dazu eine Kugel 104 mit Konuszapfen 106 vorgesehen, der mit der Ausbildung der Tasche 42 korrespondiert.
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In der 27 erfolgt die Anbindung der Vorrichtung 44 über einen Rohrklemmer 108 an der Unterseite des Gehäuses 12.
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Schließlich erfolgt in der 28 die Anbindung mittels eines anderen Rohrklemmers 110 an der Oberseite des Gehäuses 12.
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Zumindest in einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Greifen und/oder Spannen mit einer Kurvenmechanik in gekapselter Bauform bereitgestellt, bei der die Kolbenstange, aber auch weitere Komponenten auf einfache Weise montiert werden können. Zudem ist die Vorrichtung recht kompakt.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in den beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Gehäuse
- 12a
- Bereich
- 12b
- Bereich
- 12c
- Bereich
- 14
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 16
- Öffnung
- 18
- Kolbenkopf
- 20
- Stellungsabfrageeinrichtung
- 22
- Schrauben
- 24
- Gewindelöcher
- 26
- Spannarm
- 28
- Schwenkwelle
- 28a, 28b
- Teile
- 30
- Arme
- 32
- Schelle
- 34
- Enden
- 35
- Schrauben
- 36
- Gegenlager
- 38
- Bodenplatte
- 39
- Schrauben
- 40
- Durchgangsbohrung
- 42
- Tasche
- 44
- Vorrichtung
- 46
- Luftblindstopfen
- 48
- Rückseite
- 50
- Schrauben
- 52
- Platte
- 54
- Membran
- 56
- Öffnung
- 57
- Druckluftanschlussöffnungen
- 58
- Kolbenstange
- 58c
- Kolbenstangenende
- 59
- Kolbenstift
- 60
- Kolben
- 62
- Entriegelungseinrichtung
- 64
- Standard- Schulter-Passschraube
- 65
- Gewindebohrung
- 66
- Zylinderboden
- 68
- O-Ring
- 70
- Sicherungsring
- 72
- Bohrung
- 74
- Buchse
- 75
- Schraube
- 76
- Spannhebel
- 76a, b
- Wände
- 78
- Bohrung
- 80
- Kurvenmechanik
- 84
- Aussparungen
- 86
- Aussparungen
- 88
- Kurvenkulisse
- 88a, b
- Abschnitte
- 90
- Schubachse
- 92
- Bohrung
- 94
- Laufrollen
- 96
- Lauffläche
- 98
- Einsätze
- 100
- Lauffläche
- 102
- Wände
- 104
- Kugel
- 106
- Konuszapfen
- 108
- Rohrklemmer
- 110
- Rohrklemmer
- 112
- Wirklinie
- a
- Überhub
- b
- Überspannlänge
- α
- Überspannwinkel
- P1
- Position von Kolben im Überhub
- P2
- Position von Kolben in Spannstellung
- P3
- Position von Spannarmen beim Überspannen
- P4
- Position von Spannarmen beim Spannen
