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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus dem Patentdokument
DE 10 2016 200 180 A1 bekannt. Diese besteht aus einem beweglich in einem Grundkorpus gelagerten Spannglied, einem mit dem Spannglied wirkverbundenen, linear beweglichen Stellglied, einem mit dem Stellglied wirkverbundenen Federelement und einem mit dem Federelement wirkverbundenen, drehbar gelagerten Betätigungselement. Das Federelement ist bei dieser Lösung wegen der Nutenplatte (dort Bezugszeichen 19) als Zugfeder (dort Bezugszeichen 24) ausgebildet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll die Betriebssicherheit einer solchen Spannvorrichtung bei einem grundsätzlich nicht auszuschließenden Bruch des Federelements verbessert werden.
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Diese Aufgabe ist mit einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass das Federelement als beim Spannen mit dem Betätigungselement zusammendrückbare Druckfeder ausgebildet ist.
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Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung dadurch aus, dass statt der Zugfeder eine Druckfeder verwendet wird. Dies hat - insbesondere auch im Zusammenhang mit anderen Weiterbildungen - weitreichende Folgen und Vorteile, auf die weiter unten noch genauer eingegangen wird.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigt
- 1 im Schnitt die erfindungsgemäße Spannvorrichtung in geöffneter Stellung;
- 2 im Schnitt die Spannvorrichtung gemäß 1 auf dem Weg in Verschlussstellung;
- 3 im Schnitt die Spannvorrichtung gemäß 1 in Verschlussstellung bei stark belastetem Federelement;
- 4 im Schnitt die Spannvorrichtung gemäß 1 in Verschlussstellung bei wenig belastetem Federelement;
- 5 im Schnitt von der Seite die Spannvorrichtung gemäß 4;
- 6 perspektivisch die Spannvorrichtung gemäß 1 in einer ersten Ansicht in Verschlussstellung;
- 7 perspektivisch die Spannvorrichtung gemäß 1 in einer zweiten Ansicht in Verschlussstellung;
- 8 im Schnitt das belastete Federelement gemäß 4 in einer ersten Seitenansicht;
- 9 im Schnitt das belastete Federelement gemäß 4 in einer zweiten Seitenansicht;
- 10 in Seitenansicht einen Gehäuseabschnitt der Spannvorrichtung, in dem ein Rastmechanismus angeordnet ist;
- 11 als Transparentdarstellung den den Rastmechanismus aufnehmenden Gehäuseabschnitt;
- 12 als Explosionsdarstellung den Rastmechanismus; und
- 13 im Schnitt den einen Bewegungsmechanismus und den Rastmechanismus aufnehmenden Gehäuseabschnitt, an dem das Betätigungselement angeordnet ist.
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Die in den Figuren dargestellte Spannvorrichtung besteht in bekannter Weise aus einem beweglich in einem Grundkorpus 1 gelagerten Spannglied 2, einem mit dem Spannglied 2 wirkverbundenen, linear beweglichen Stellglied 3, einem mit dem Stellglied 3 wirkverbundenen Federelement 4 und einem mit dem Federelement 4 wirkverbundenen, drehbar gelagerten Betätigungselement 5, siehe insbesondere 1.
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Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass das Spannglied 2 als Spannhaken ausgebildet und am Grundkorpus 1 ein Gegenlager 13 für diesen Spannhaken vorgesehen ist. Weiterhin ist bevorzugt, dass am Grundkorpus 1 ein Zentrierdorn 16 vorgesehen und das Spannglied 2 mindestens teilweise in diesem Zentrierdorn 16 angeordnet ist.
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Wesentlich für die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ist nun, dass das Federelement 4 als beim Spannen mit dem Betätigungselement 5 zusammendrückbare Druckfeder ausgebildet ist.
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Zusätzlich ist bevorzugt, dass das Spannglied 2 schwenkbar und verschieblich im Grundkorpus 1 gelagert angeordnet ist. Ebenso ist bevorzugt, dass am stellgliedseitigen Ende des Spannglieds 2 ein Führungsschlitz 14 und am spanngliedseitigen Ende des Stellglieds 3 ein in den Führungsschlitz 14 eingreifender Zapfen 15 vorgesehen ist. Zudem ist vorzugsweise am Spannglied 2 eine Kurvenführung 17 und am Grundkorpus 1 ein in die Kurvenführung 17 eingreifender Führungszapfen 18 vorgesehen, siehe hierzu insbesondere 2.
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Es ist außerdem vorzugsweise vorgesehen, dass am dem Spannglied 2 abgewandten Ende des Stellglieds 3 ein Widerlagerelement 6 für das Federelement 4 angeordnet ist. Dabei ist vorzugsweise das Federelement 4 als Schraubendruckfeder ausgebildet. Das Widerlagerelement 6 ist vorzugsweise tellerförmig ausgebildet. Zudem ist bevorzugt, dass das Stellglied 3 zentrisch und das Federelement 4 konzentrisch zum Stellglied 3 am Widerlagerelement 6 angeordnet ist. Wobei sich bevorzugterweise das Federelement 4 einerseits am Stellglied 3 und andererseits an einem mit dem Betätigungselement 5 wirkverbundenen Widerlager 7 abstützend ausgebildet ist. Weiterhin ist bevorzugt, dass das Widerlager 7 an einem Ende eines vorzugsweise topfförmigen Gehäuses 8 angeordnet und das Betätigungselement 5 mit dem anderen Ende des Gehäuses 8 wirkverbunden ausgebildet ist. Es ist außerdem bevorzugt, dass das Widerlager 7 wie ein Deckel für das vorzugsweise topfförmige Gehäuse 8 ausgebildet ist, wobei am Deckel ein Durchgangsloch 19 für das Stellglied 3 vorgesehen ist. Zudem ist bevorzugt, dass das Widerlagerelement 6 zur Ausbildung eines Dämpfers kolbenartig im Gehäuse 8 gelagert ausgebildet ist und/oder dass das Gehäuse 8 im Grundkorpus 1 verschieblich gelagert ausgebildet ist.
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Des Weiteren ist bevorzugt, dass am im übrigen abgedichtet im Gehäuse 8 geführten Widerlagerelement 6 ein Kanal 9 angeordnet ist, siehe hierzu insbesondere 8. Zudem ist vorzugsweise am abgesehen vom Kanal 9 im übrigen abgedichtet im Gehäuse 8 geführten Widerlagerelement 6 ein Rückschlagventil 10 angeordnet, siehe hierzu insbesondere 9. Zusätzlich sind vorzugsweise sowohl der Kanal 9 als auch das Rückschlagventil 10 jeweils zur fluidischen Verbindung zweier beidseitig des Widerlagerelements 6 angeordneter Räume 8.1, 8.2 vorgesehen. Dabei ist vorzugsweise das Gehäuse 8, insbesondere die Räume 8.1, 8.2 mit einem Dämpfungsmedium, vorzugsweise Öl, befüllt ausgebildet. Hierbei ist bevorzugt, dass der Kanal 9 eine eine schnelle Expansion des Federelements 4 verhindernde Dimensionierung aufweist und/oder dass das Rückschlagventil 10 bei einer zu einer Kompression des Federelements 4 führenden Bewegung des Widerlagerelements 6 relativ zum Widerlager 7 durchlässig und bei einer zu einer Expansion des Federelements 4 führenden Bewegung des Widerlagerelements 6 relativ zum Widerlager 7 abdichtend ausgebildet ist.
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Weiterhin ist vorzugsweise zur drehbaren Lagerung des Betätigungselements 5 eine drehbar am Grundkorpus 1 gelagerte Drehwelle 11 vorgesehen. Des Weiteren ist bevorzugt, dass an der Drehwelle 11 ein Hebelarm 20 angeordnet ist. Ebenso ist bevorzugt, dass am Hebelarm 20 gelenkig ein Zwischenglied 21 gelagert ist. Dabei ist vorzugsweise das Zwischenglied 21 gelenkig mit dem Gehäuse 8 verbunden ausgebildet. Die Drehwelle 11, der Hebelarm 20 und das Zwischenglied 21 bilden dabei (siehe 13) vorzugsweise einen Bewegungsmechanismus 23.
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Zudem ist bevorzugt, dass das Zwischenglied 21 u-förmig und in Spannstellung die Drehwelle 11 umschließend ausgebildet ist. Ebenso ist vorzugsweise das Zwischenglied 21 als Teil einer Kniehebelvorrichtung ausgebildet.
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Zudem ist vorzugsweise an der im Gehäuseabschnitt 1.1 gelagerten Drehwelle 11 ein die Spannvorrichtung in Öffnungsstellung haltender Rastmechanismus 12 vorgesehen. Es ist dabei bevorzugt, dass der Rastmechanismus 12 aus einer am Grundkorpus 1 befestigten Platte 12.1 mit Rastvorsprung 12.2, einer mit dem Rastvorsprung 12.2 zusammenwirkenden Kugel 12.3, einer verschieblich, aber verdrehfest mit der Drehwelle 11 verbundenen Lagerplatte 12.4 für die Kugel 12.3 und einer die Kugel 12.3 gegen die Platte 12.1 drückenden Federeinrichtung gebildet ist. Wobei weiterhin bevorzugt ist, dass die Federeinrichtung aus mindestens einer Tellerfeder 12.5 gebildet ist, siehe hierzu insbesondere die 10 bis 13. Wie sich für den Fachmann aus den vorliegenden technischen Rahmenbedingungen ergibt, muss bei alledem mindestens ein Rastvorsprung 12.2 und mindestens eine Kugel 12.3 vorgesehen sein. Vorzugsweise sind aber jeweils zwei bzw. besonders bevorzugt sogar drei Rastvorsprünge 12.2 bzw. Kugeln 12.3 über den Umfang verteilt vorgesehen.
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Schließlich ist vorzugsweise am Grundkorpus 1 eine mit dem Stellglied 3 zusammenwirkende, vorzugsweise induktiv arbeitende Endstellungsabfrageeinrichtung 22 angeordnet.
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Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung gemäß dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel funktioniert wie folgt:
- Zunächst befindet sich die Spannvorrichtung in einer offenen Position (siehe 1). Das Spannglied 2 ist vollständig im Zentrierdorn 16 angeordnet und der Hebelarm 20 befindet sich in einer oberen bzw. seitlichen Stellung. In diesem Zustand wird die Spannvorrichtung offen gehalten, da die Kugel 12.3 des Rastmechanismus 12 vom Rastvorsprung 12.2 blockiert wird. Damit ist eine unerwünschte selbstständige Bewegung des Betätigungselements 5 und damit eine Verstellung des Zwischenglieds 21 ausgeschlossen.
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Um die Spannvorrichtung in die Spannstellung zu bringen, wird nun der Hebelarm 20 mit Hilfe des Betätigungselements 5 nach unten gedreht und somit die Kugel 12.3 entgegen dem Widerstand des Rastvorsprungs 12.2 an diesem vorbei bewegt. Dies hat zur Folge, dass das Gehäuse 8 im Grundkorpus 1 mit Hilfe des Zwischengliedes 21 nach unten gezogen wird, wobei das Stellglied 3 mit nach unten bewegt wird. Die Abwärtsbewegung des Stellglieds 3 bewirkt nun über die Kopplung des Stellglieds 3 mit dem Spannglied 2 über den Führungsschlitz 14 und den Zapfen 15 ebenfalls eine Abwärtsbewegung des Spannglieds 2, welche gleichzeitig mit einer Schwenkbewegung des Spannglieds 2, bedingt durch den Lauf des Führungszapfens 18 in der Kurvenführung 17, stattfindet. Die Überlagerung dieser beiden Bewegungen bewirkt nun, dass das Spannglied 2 aus dem Zentrierdorn 16 heraustritt, sich in Richtung des Gegenlagers 13 bewegt und dabei ein dort aufgelegtes Werkstück festspannt. Da der Hebelarm 20 und das Zwischenglied 21 als Teil einer Kniehebelvorrichtung (Bewegungsmechanismus 23) ausgebildet sind und sich deren Kniehebel in Spannstellung der Spannvorrichtung in einer Übertotpunktposition befindet, ist sichergestellt, dass sich die Spannstellung nicht von alleine lösen kann. Dies ermöglicht, gemeinsam mit dem zuvor erwähnten Rastmechanismus 12, einen besonders sicheren Betrieb der Spannvorrichtung.
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Erreicht das Spannglied 2 das Werkstück, so kann es nicht weiter nach unten gezogen werden. Gleiches gilt dann auch für das mit dem Spannglied 2 verbundenen Stellglied 3 und das mit diesem verbundene Widerlagerelement 6. Das Gehäuse 8 mit dem Widerlager 7 kann allerdings, bei Bewegung des Hebelarms 20, noch ein Stück weiter abgesenkt werden. Da das Federelement 4 zwischen dem Widerlagerelement 6 und dem Widerlager 7 positioniert ist, bewirkt dies, dass das Federelement 4 komprimiert wird (vergleiche 2 und 3). Die hierdurch entstehende Federkraft wirkt einem unerwünschten Öffnen der Spannvorrichtung entgegen und bedingt so eine höhere Betriebssicherheit der Spannvorrichtung. Zudem ist so sichergestellt, dass selbst bei einem Bruch des Federelements 4 die Spannstellung gewahrt bleibt. Weiterhin wirkt sich die zuvor beschriebene Befüllung der Räume 8.1 und 8.2 des Gehäuses 8 mit einem Dämpfungsmedium sicherheitsförderlich aus, da hierdurch abrupte Bewegungen des Stellglieds 3 bzw. insbesondere des außen an der Spannvorrichtung angeordneten Betätigungselements 5 abgeschwächt bzw. verhindert werden.
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Die vom Federelement 4 ausgeübte Federkraft ist beim Spannen dickerer Werkstücke größer als bei dünneren, da hier das Federelement 4 stärker komprimiert wird (vergleiche 3 und 4). Das flexible Komprimieren des Federelements 4 erlaubt dabei (was sehr vorteilhaft ist) einen gewissen Toleranzausgleich in der Dicke des Werkstücks bei immer noch ausreichender Spannkraft bei sehr dünnen Werkstücken.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung besteht darin, dass durch Verwendung einer Druckfeder als Federelement 4 bei gleicher (hoher) Spannkraft ein kleinerer Bauraum für das Federelement benötigt wird als bei vergleichbaren Konstruktionen mit einer Zugfeder.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundkorpus
- 1.1
- Gehäuseabschnitt
- 2
- Spannglied
- 3
- Stellglied
- 4
- Federelement
- 5
- Betätigungselement
- 6
- Widerlagerelement
- 7
- Widerlager
- 8
- Gehäuse
- 8.1
- Raum
- 8.2
- Raum
- 9
- Kanal
- 10
- Rückschlagventil
- 11
- Drehwelle
- 12
- Rastmechanismus
- 12.1
- Platte
- 12.2
- Rastvorsprung
- 12.3
- Kugel
- 12.4
- Lagerplatte
- 12.5
- Tellerfeder
- 13
- Gegenlager
- 14
- Führungsschlitz
- 15
- Zapfen
- 16
- Zentrierdorn
- 17
- Kurvenführung
- 18
- Führungszapfen
- 19
- Durchgangsloch
- 20
- Hebelarm
- 21
- Zwischenglied
- 22
- Abfrageeinrichtung
- 23
- Bewegungsmechanismus
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016200180 A1 [0002]
