DE102020115803A1

DE102020115803A1 - Übertragungsgetriebe für einen Schwenkspanner

Info

Publication number: DE102020115803A1
Application number: DE102020115803.3A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Kratz
Original assignee: Ludwig Ehrhardt GmbH
Current assignee: Ludwig Ehrhardt GmbH
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2040-06-17
Also published as: DE102020115803B4; KR20230022173A; CN115697635A; WO2021255060A1; EP4164839A1; US20230256568A1; JP2023530129A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Übertragungsgetriebe zur Bewegungsumwandlung von einer Antriebsbewegung in eine Abtriebsbewegung, insbesondere in einem Schwenkspanner (1) zum Spannen von Bauteilen. Das erfindungsgemäße Übertragungsgetriebe umfasst zunächst ein bewegliches Antriebsglied (9), das im Betrieb die Antriebsbewegung ausführt, insbesondere als Kolben. Weiterhin hat das erfindungsgemäße Übertragungsgetriebe ein bewegliches Abtriebsglied (4), das im Betrieb die Abtriebsbewegung ausführt, insbesondere als Stange, sowie ein Kurvengetriebe, das die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (9) entsprechend einer vorgegebenen Übertragungskurve in die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (4) umwandelt, wobei von der Antriebsbewegung und der Abtriebsbewegung eine Bewegung eine Axialbewegung entlang einer vorgegebenen Bewegungsachse ist oder zumindest enthält, während die andere Bewegung eine Rotationsbewegung um die Bewegungsachse ist oder zumindest enthält. Die Erfindung sieht vor, dass das Kurvengetriebe zwei Kontaktflächen (F1, F2) aufweist, die flächig aufeinander gleiten und dadurch die Bewegungsumwandlung bewirken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Übertragungsgetriebe zur Bewegungsumwandlung von einer Antriebsbewegung in eine Abtriebsbewegung, insbesondere in einem Schwenkspanner zum Spannen von Bauteilen.
Aus EP 1 264 659 B1 ist ein herkömmlicher Schwenkspanner bekannt, der beispielsweise zum Spannen von Werkstücken auf Maschinentischen dient. Hierbei ist ein Spanneisen schwenkbar und axial verschiebbar, wobei die Bewegung des Spanneisens von einem Kolben angetrieben wird, der axial und druckmittelbetätigt in einem Arbeitszylinder des Schwenkspanners verschiebbar ist. Zwischen dem verschiebbaren Kolben und dem verschiebbaren und schwenkbaren Spanneisen ist hierbei ein Übertragungsgetriebe angeordnet, das die rein axiale Bewegung des Kolbens in die kombinierte Schwenk- und Axialbewegung des Spanneisens umwandelt. Diese Bewegungsumwandlung erfolgt bei dem bekannten Schwenkspanner mit einer Kulissenführung. Darüber hinaus weist der bekannte Schwenkspanner Dichtungen auf, die einen Durchtritt von Medien (z.B. Hydrauliköl) in axialer Richtung entlang der Kulissenführung verhindern. Diese Dichtungen sind axial über und unter der Kulissenführung angeordnet, wodurch die axiale Bauhöhe des herkömmlichen Schwenkspanners erhöht wird, da die Dichtungen über und unter der Kulissenführung Bauraum benötigen. Nachteilig an dem bekannten Schwenkspanner ist also die Tatsache, dass die Dichtungen einen zusätzlichen Bauraum benötigen und dadurch die axiale Bauhöhe des Schwenkspanners vergrößern.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, die axiale Bauhöhe eines Schwenkspanners zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Übertragungsgetriebe gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Das erfindungsgemäße Übertragungsgetriebe dient allgemein zur Bewegungsumwandlung von einer Antriebsbewegung in eine Abtriebsbewegung. Die Erfindung ist also nicht beschränkt auf den Einsatz des erfindungsgemäßen Übertragungsgetriebes in einem Schwenkspanner. Vielmehr kann das erfindungsgemäße Übertragungsgetriebe auch anders eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Übertragungsgetriebe weist in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik ein bewegliches Antriebsglied auf, das im Betrieb die Antriebsbewegung ausführt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Schwenkspanners handelt es sich bei dem Antriebsglied vorzugsweise um einen Kolben, der druckmittelbetätigt axial verschiebbar ist, wobei der Antrieb des Kolbens beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch erfolgen kann.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Übertragungsgetriebe in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik ein bewegliches Abtriebsglied auf, das im Betrieb die Abtriebsbewegung ausführt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Schwenkspanners handelt es sich vorzugsweise um eine Stange, die das Spanneisen trägt, wobei die Stange sowohl axial verschiebbar als auch schwenkbar ist.
Ferner weist auch das erfindungsgemäße Übertragungsgetriebe wie beim Stand der Technik ein Kurvengetriebe auf, das die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (z.B. Kolben) entsprechend einer vorgegebenen Übertragungskurve in die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (z.B. Stange) umwandelt.
Hierbei ist zu erwähnen, dass von der Antriebsbewegung und der Abtriebsbewegung eine dieser Bewegungen eine Axialbewegung entlang einer vorgegebenen Bewegungsachse ist oder zumindest eine translatorische Bewegungskomponente entlang der Bewegungsachse enthält, während die jeweils andere Bewegung eine Rotationsbewegung um die Bewegungsachse ist oder zumindest eine rotatorische Bewegungskomponente enthält. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Schwenkspanners ist die Antriebsbewegung eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Bewegungskomponente, während die Abtriebsbewegung eine kombinierte Rotations- und Axialbewegung ist.
Die Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, dass das Kurvengetriebe keine Kulissenführung aufweist, wie es bei EP 1 264 659 B1 der Fall ist. Vielmehr weist das Kurvengetriebe bei dem erfindungsgemäßen Übertragungsgetriebe zwei Kontaktflächen auf, die flächig aufeinander gleiten und dadurch die Bewegungsumwandlung bewirken. Die aufeinander gleitenden Kontaktflächen sind deshalb vorzugsweise Freiformflächen, die vorzugsweise entlang einer Schraubenlinie verlaufen. Hierbei ist zu erwähnen, dass die Freiformflächen in einem Querschnitt rechtwinklig zu der Bewegungsachse vorzugsweise nicht kreisförmig sind. Beispielsweise können die Kontaktflächen im Querschnitt rechtwinklig zu der Bewegungsachse elliptisch sein. Eine axiale Verschiebung der aufeinander gleitenden Kontaktflächen relativ zueinander entlang der Bewegungsachse führt also zwangsläufig zu einer Rotationsbewegung der beiden Kontaktflächen relativ zueinander. Umgekehrt führt eine Drehung der beiden Kontaktflächen relativ zueinander zwangsläufig auch zu einer Axialbewegung der Kontaktflächen relativ zueinander. Durch eine geeignete Formgebung der Freiformflächen lassen sich nahezu beliebige Übertragungskurven realisieren, wobei die Übertragungskurven das Verhältnis zwischen der Antriebsbewegung und der Abtriebsbewegung wiedergeben.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Kurvengetriebe nicht selbsthemmend ist. Dies ist wichtig, damit eine Verschiebung bzw. Drehung der Kontaktflächen relativ zueinander nicht zu einem Blockieren des Kurvengetriebes führt. Die Kontaktflächen sind deshalb vorzugsweise glatt, absatzfrei und positiv bzw. negativ gewölbt.
Es wurde vorstehend zum Stand der Technik als Nachteil erwähnt, dass die Dichtungen die axiale Bauhöhe des Schwenkspanners erhöhen, was unerwünscht ist. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion kann eine Dichtung jedoch in die Kontaktflächen integriert sein. Hierbei ist zu erwähnen, dass die Dichtung in axialer Richtung im Bereich der aufeinander gleitenden Kontaktflächen angeordnet sein kann, so dass kein zusätzlicher axialer Bauraum für die Unterbringung der Dichtung erforderlich ist.
Beispielsweise kann in einer der aufeinander gleitenden Kontaktflächen eine Ringnut angeordnet sein, die zur Aufnahme der Dichtung dient. Die Ringnut kann wahlweise in der antriebsseitigen Kontaktfläche oder in der abtriebsseitigen Kontaktfläche angeordnet sein.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die beiden aufeinander gleitenden Kontaktflächen vorzugsweise an dem Antriebsglied einerseits und an dem Abtriebsglied andererseits angeordnet sind. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass nur das Antriebsglied oder das Abtriebsglied eine Kontaktfläche aufweist, während die korrespondierende weitere Kontaktfläche ortsfest angeordnet ist.
Bei dem Einsatz des erfindungsgemäßen Übertragungsgetriebes in einem Schwenkspanner ist die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (z.B. Kolben) vorzugsweise eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Bewegungskomponente. Das Antriebsglied kann deshalb auch gegen eine Verdrehung um die Bewegungsachse gesichert werden. Bei einem Kolben als Antriebsglied kann dies beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Kolben einen elliptischen Querschnitt hat und in einem Arbeitszylinder mit einem entsprechend angepassten elliptischen Querschnitt verschiebbar ist.
Die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds ist dagegen in einer Anfangsphase der Abtriebsbewegung vorzugsweise eine reine Rotationsbewegung ohne eine translatorische Komponente, wie es von Schwenkspannern an sich bekannt ist. So führt die axiale Antriebsbewegung des Kolbens in der Anfangsphase nur zu einem Schwenken des Schwenkeisens ohne eine Axialbewegung.
In einer Endphase der Abtriebsbewegung ist die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (z.B. Schwenkeisen) dagegen vorzugsweise eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Komponente. Nach dem Schwenken des Schwenkeisens in die Spannstellung wird das Schwenkeisen dann also lediglich axial bewegt, um ein Bauteil zu spannen.
In einer Übergangsphase zwischen der Anfangsphase und der Endphase kann die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (z.B. Schwenkeisen) dagegen eine kombinierte Rotations- und Axialbewegung sein.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Übertragungsgetriebe eine Axialsperre aufweisen kann, die in der Anfangsphase der Bewegung eine Axialbewegung des Abtriebsglieds (z.B. Schwenkeisen) entlang der Bewegungsachse verhindert und die Axialbewegung des Abtriebsglieds in der Endphase freigibt. Beispielsweise kann die Axialsperre hierzu eine elliptische Scheibe aufweisen, die drehstarr mit dem Abtriebsglied verbunden oder einstückig an das Abtriebsglied angeformt ist. Die elliptische Scheibe kann dann nur in einer bestimmten Drehstellung in einer elliptischen Bohrung axial verschoben werden, wohingegen die elliptische Scheibe ansonsten eine Axialverschiebung sperrt.
Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass es sich bei dem Antriebsglied um einen Kolben handeln kann, der in einem Arbeitszylinder entlang der Bewegungsachse verschiebbar ist, wobei der Kolben in dem Arbeitszylinder von einem Arbeitsfluid druckmittelbetätigt verschiebbar ist, beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch. Das Abtriebsglied kann dagegen eine Stange sein, wie es an sich von Schwenkspannern bekannt ist. Der Arbeitszylinder und der Kolben können hierbei einen Querschnitt aufweisen, der nicht kreisrund ist, wodurch eine Drehung des Kolbens in dem Arbeitszylinder verhindert wird. Beispielsweise können der Kolben und der Arbeitszylinder einen nicht zylindrischen Querschnitt haben (z.B. ein Polygon oder aber eine Ellipse).
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Kolben eine durchgehende Axialbohrung auf, wobei eine Stange durch die Axialbohrung in dem Kolben hindurchgeführt ist. Die äußere Mantelfläche der Stange einerseits und die Innenfläche der Axialbohrung in dem Kolben andererseits bilden hierbei die aufeinander gleitenden Kontaktflächen für die Bewegungsumwandlung.
Allgemein ist zu erwähnen, dass das Antriebsglied vorzugsweise verdrehsicher gelagert ist, so dass sich das Antriebsglied nicht um die Bewegungsachse drehen kann. Das Antriebsglied ist dagegen vorzugsweise axial verschiebbar gelagert, so dass sich das Antriebsglied axial entlang der Bewegungsachse bewegen kann.
Allgemein ist auch zu erwähnen, dass das Antriebsglied das Abtriebsglied vorzugsweise ringförmig umgibt. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass das Abtriebsglied das Antriebsglied ringförmig umgibt.
Die vorstehenden Beschreibungsteile beziehen sich vorzugsweise auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Übertragungsgetriebes in einem Schwenkspanner. Es wurde jedoch bereits vorstehend erwähnt, dass auch andere Einsatzgebiete für das erfindungsgemäße Übertragungsgetriebe denkbar sind. Das erfindungsgemäße Übertragungsgetriebe eignet sich deshalb für verschiedene Bewegungsumwandlungen, die nachfolgend kurz beschrieben werden.
In einer Erfindungsvariante - siehe auch 9 - ist die Antriebsbewegung des Antriebsglieds eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Bewegungskomponente, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds eine reine Rotationsbewegung ohne eine translatorische Bewegungskomponente ist. Hierbei ist das Antriebsglied vorzugsweise gegen eine Drehung um die Bewegungsachse gesichert, so dass das Antriebsglied keine Rotationsbewegung ausführen kann, sondern nur eine Axialbewegung entlang der Bewegungsachse. Das Abtriebsglied ist dagegen bei dieser Erfindungsvariante vorzugsweise gegen eine Verschiebung entlang der Bewegungsachse gesichert, so dass das Abtriebsglied keine Axialbewegung entlang der Bewegungsachse ausführen kann, sondern nur eine Rotationsbewegung um die Bewegungsachse. Das Antriebsglied ist hierbei vorzugsweise eine Stange, die von einem Kolben als Abtriebsglied umgeben ist. Die Kontaktflächen für die Bewegungsumwandlung befinden sich hierbei vorzugsweise in der äußeren Mantelfläche der Stange einerseits in der Durchgangsbohrung des Kolbens andererseits.
In einer anderen Erfindungsvariante - siehe auch 10 - ist die Antriebsbewegung des Antriebsglieds ebenfalls eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Bewegungskomponente, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds eine reine Rotationsbewegung ohne eine translatorische Bewegungskomponente ist. Diese Erfindungsvariante entspricht also teilweise der vorstehend beschriebenen ersten Erfindungsvariante. Allerdings sind hierbei Kolben und Stange vertauscht, d.h. das Antriebsglied ist ein Kolben, während das Abtriebsglied eine Stange ist.
In einer anderen Erfindungsvariante - siehe auch 11 - ist die Antriebsbewegung des Antriebsglieds eine reine Rotationsbewegung ohne eine translatorische Bewegungskomponente, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Bewegungskomponente ist. Das Antriebsglied ist hierbei vorzugsweise gegen eine Verschiebung entlang der Bewegungsachse gesichert, so dass das Antriebsglied keine Axialbewegung ausführen kann, sondern nur eine Rotationsbewegung um die Bewegungsachse. Das Abtriebsglied ist dagegen gegen eine Drehung um die Bewegungsachse gesichert, so dass das Abtriebsglied keine Rotationsbewegung ausführen kann, sondern nur eine Axialbewegung entlang der Bewegungsachse. Hierbei ist das Antriebsglied eine Stange, während das Abtriebsglied ein Kolben ist.
In einer weiteren Erfindungsvariante - siehe auch 12 - wird ebenfalls eine reine Rotationsbewegung in eine reine Axialbewegung umgewandelt, wie es vorstehend beschrieben wurde. Allerdings ist hierbei das Antriebsglied ein Kolben, während das Abtriebsglied eine Stange ist.
Eine weitere Erfindungsvariante - siehe auch 13 - sieht vor, dass die Antriebsbewegung des Antriebsglieds eine reine Rotationsbewegung ohne eine translatorische Bewegungskomponente ist, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung ist. Hierbei sind Antriebsglied und Abtriebsglied identisch und werden von einer Stange gebildet, die von einem Kolben umgeben ist. Eine Drehung der Stange führt hierbei also zu einer Kombination einer Drehung und Axialverschiebung der Stange. Der Kolben ist deshalb bei dieser Erfindungsvariante sowohl gegen eine Drehung als auch gegen eine Verschiebung gesichert und somit innerhalb des Übertragungsgetriebes ortsfest.
Eine weitere Erfindungsvariante - siehe auch 14 - sieht dagegen vor, dass eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Bewegungskomponente in eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung umgewandelt wird. Auch hierbei sind Antriebsglied und Abtriebsglied identisch und werden durch eine Stange gebildet, die von einem Kolben umgeben wird. Der Kolben ist hierbei ebenfalls innerhalb des Übertragungsgetriebes ortsfest angeordnet und somit sowohl gegen Verschiebung als auch gegen Drehung gesichert.
Eine andere Erfindungsvariante - siehe auch 15 - sieht vor, dass eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung in eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung umgewandelt wird. Auch hierbei sind Antriebsglied und Abtriebsglied identisch und werden durch eine Stange gebildet, die von einem Kolben umgeben ist, wobei der Kolben wiederum ortsfest innerhalb des Übertragungsgetriebes angeordnet ist, d.h. der Kolben ist gegen eine axiale Verschiebung und gegen eine Drehung gesichert.
In einer weiteren Erfindungsvariante - siehe auch 16 - ist die Antriebsbewegung des Antriebsglieds eine reine Rotationsbewegung, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung ist. Auch hierbei sind Antriebsglied und Abtriebsglied identisch und werden durch einen Kolben gebildet, der eine Stange umgibt. Hierbei ist die Stange in dem Übertragungsgetriebe ortsfest angeordnet, d.h. die Stange ist gegen eine axiale Verschiebung und gegen eine Drehung gesichert.
Eine weitere Erfindungsvariante - siehe auch 17 - sieht vor, dass antriebsseitig eine reine Axialbewegung vorliegt, während abtriebsseitig eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung erzeugt wird. Auch hierbei sind Antriebsglied und Abtriebsglied identisch und werden durch einen Kolben gebildet, der eine Stange umgibt, wobei die Stange sowohl gegen eine Axialverschiebung als auch gegen eine Drehung gesichert ist.
In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel - siehe auch 18 - liegen sowohl antriebsseitig als auch abtriebsseitig kombinierte Axial- und Rotationsbewegungen vor. Hierbei sind Antriebsglied und Abtriebsglied wiederum identisch und werden durch einen Kolben gebildet, der eine Stange umgibt, wobei die Stange gegen eine Verschiebung und gegen eine Drehung gesichert ist.
Bei den vorstehend genannten verschiedenen Erfindungsvarianten befinden sich die Kontaktflächen (Freiformflächen) des Kurvengetriebes einerseits in der äußeren Mantelfläche der Stange und andererseits in der Innenfläche des Kolbens.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich allgemein auf ein erfindungsgemäßes Übertragungsgetriebe unabhängig von dem Einsatzgebiet. Die Erfindung beansprucht jedoch auch Schutz für einen Schwenkspanner mit einem solchen Übertragungsgetriebe, wobei das Spanneisen des Schwenkspanners von dem Abtriebsglied des Übertragungsgetriebes bewegt wird, während das Antriebsglied ein Kolben ist, der in einem Arbeitszylinder druckmittelbetätigt verschiebbar ist.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.

1A-7A zeigen verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Schwenkspanners in einer entspannten Stellung.
1B-17B zeigen die entsprechenden Ansichten in einer geschwenkten Stellung des Schwenkspanners.
1C-7C zeigen die entsprechenden Ansichten des Schwenkspanners in einer gespannten Stellung.
1D-7D zeigen die entsprechenden Ansichten des Schwenkspanners in einer durchgespannten Stellung.
8 zeigt eine Tabelle mit einer Aufstellung der verschiedenen möglichen Bewegungsumwandlungen.
9-18 zeigen schematische Darstellung zur Verdeutlichung der verschiedenen möglichen Bewegungsumwandlungen aus der Tabelle in 8.

Im Folgenden wird nun das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwenkspanners 1 beschrieben, wie es in den 1A-7A, 1B-7B, 1C-7C und 1D-7D dargestellt ist. Hinsichtlich des grundsätzlichen Aufbaus und der Funktionsweise des Schwenkspanners 1 wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen, wie er beispielsweise aus EP 1 264 659 B1 und aus DE 102 52 549 A1 bekannt ist. Im Folgenden werden deshalb lediglich einige erfindungswesentliche Einzelheiten des erfindungsgemäßen Schwenkspanners 1 beschrieben.
So weist der Schwenkspanner 1 zunächst ein Gehäuse 2 auf, das durch einen Gehäusedeckel 3 an seiner Oberseite abgeschlossen ist.
Durch eine Bohrung in dem Gehäusedeckel 3 verläuft ein Schwenkkolben 4, der einen Schwenkarm 5 mit einem daran montierten Schwenkeisen 6 trägt. Der Schwenkkolben 4 ist mit dem Schwenkarm 5 und dem Spanneisen 6 in vertikaler Richtung verschiebbar und um eine vertikale Schwenkachse schwenkbar, wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und noch detailliert beschrieben wird. An dieser Stelle ist lediglich zu erwähnen, dass der Schwenkkolben 4 mit dem Spanneisen 6 und dem Schwenkarm 5 ein Abtriebsglied im Sinne der Erfindung bildet.
In dem Gehäuse 2 ist unten eine Einstellbuchse 7 angeordnet, die einen elliptischen Innenquerschnitt hat und einen Arbeitszylinder 8 mit einem elliptischen Querschnitt bildet.
In dem Arbeitszylinder 8 ist ein Kolben 9 axial verschiebbar, wobei der Kolben 9 ebenfalls einen elliptischen Querschnitt hat. Der Kolben 9 kann also in dem Arbeitszylinder 8 axial verschoben werden, d.h. in vertikaler Richtung, wohingegen eine Drehung des Kolbens 9 in dem Arbeitszylinder 8 nicht möglich ist. Der Kolben bildet hierbei ein Antriebsglied im Sinne der Erfindung.
Der Kolben 9 hat eine Mittelbohrung, durch die ein Ellipsenkörper 10 hindurchgeführt ist, der am unteren Ende des Schwenkkolbens 4 angeformt ist, wobei der Ellipsenkörper 10 an seiner äußeren Mantelfläche eine gewölbte Freiformfläche F2 aufweist, die einer Schraubenlinie folgt. Die Durchgangsbohrung in dem Kolben 9 weist innen eine entsprechend angepasste gewölbte Freiformfläche F1 auf, die ebenfalls einer Schraubenlinie folgt. Eine Axialverschiebung des Kolbens 9 relativ zu dem Ellipsenkörper 10 führt also zu einer Bewegungsumwandlung entsprechend einer weitgehend frei vorgebbaren Übertragungskurve.
Ferner ist zu erwähnen, dass am unteren Ende des Schwenkkolbens 4 ein Anschlag 11 und eine Kontermutter 12 festgeschraubt sind.
An dem Schwenkkolben 4 ist eine elliptische Scheibe 13 angeformt, die eine Axialsperre bildet. So liegt die elliptische Scheibe 13 in der entspannten Schwenkstellung gemäß den 1A-7A auf der Oberseite der Einstellbuchse 7 auf, so dass der Schwenkkolben 4 mit der elliptischen Scheibe 13 nicht axial nach unten bewegt werden kann.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Kolben 9 in dem Arbeitszylinder 8 druckmittelbetätigt in axialer Richtung verschoben werden kann. Hierzu weist der Schwenkspanner 1 Hydraulikanschlüsse 14, 15 auf.
Im Folgenden wird nun zunächst der Übergang aus der entspannten Stellung gemäß den 1A-7A in die Schwenkstellung gemäß den 1B-7B beschrieben.
Hierbei wird der Kolben 9 in dem Arbeitszylinder 8 axial nach unten bewegt, wobei der Kolben 9 aufgrund der elliptischen Querschnitte des Arbeitszylinders 8 und des Kolbens 9 gegen eine Verdrehung gesichert ist.
Bei dieser Abwärtsbewegung des Kolbens 9 gleiten die Freiformflächen F1, F2 in der äußeren Mantelfläche des Ellipsenkörpers 10 einerseits und in der Durchgangsbohrung des Kolbens 9 andererseits aufeinander, was zu einer Bewegungsumwandlung führt. Die reine Axialbewegung des Kolbens 9 wird hierbei zunächst in eine reine Drehbewegung des Schwenkkolbens 4 umgewandelt.
Dabei liegt die elliptische Scheibe 13 des Schwenkkolbens 4 auf der Oberseite der Einstellbuchse 7 auf und verhindert dadurch eine Axialverschiebung des Schwenkkolbens 4.
In der Schwenkstellung gemäß den 1B-7B ist die elliptische Scheibe 13 an dem Schwenkkolben 4 dagegen so gedreht, dass sie in Deckung mit dem Arbeitszylinder 8 liegt. Dies hat zur Folge, dass die elliptische Scheibe 13 dann nach unten in den Arbeitszylinder 8 eintauchen kann, was auch eine entsprechende Axialbewegung des Schwenkkolbens 4 ermöglicht. Bei einer weiteren Abwärtsbewegung des Kolbens 9 nimmt dieser dann den Schwenkkolben 4 axial mit und gelangt dann in die gespannte Stellung gemäß den 1C-7C und schließlich in die durchgespannte Stellung gemäß den 1D-7D.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass in die Freiformfläche F1 in der Durchgangsbohrung des Kolbens 9 eine Ringnut eingelassen ist, in der eine Dichtung 16 angeordnet ist. Die Dichtung 16 verhindert hierbei einen axialen Mediendurchtritt durch den Spalt zwischen den aufeinander gleitenden Freiformflächen F1, F2. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die Dichtung 16 direkt in der Freiformfläche F1 angeordnet sein kann, so dass kein zusätzlicher axialer Bauraum benötigt wird.
8 zeigt eine Tabelle mit verschiedenen möglichen Konfigurationen für die Bewegungsumwandlung von dem Antriebsglied auf das Abtriebsglied und zwar unabhängig von dem konkreten Einsatzgebiet in dem Schwenkspanner 1.
Die 9-18 zeigen einfache, schematische Darstellungen der Getriebekonstruktion zur Bewegungsumwandlung zwischen einer Stange S und einem Kolben K, wobei die Stange S in ihrer Mantelfläche eine Freiformfläche aufweist, die zusammenwirkt mit einer entsprechenden Freiformflächen in der Durchgangsbohrung des Kolbens K. Die beiden korrespondierenden Freiformflächen verlaufen hierbei entlang einer Schraubenlinie, wie nur schematisch dargestellt ist.
Aus den Darstellungen und aus der Tabelle gemäß 8 ist unmittelbar ersichtlich, dass verschiedene Konfigurationen möglich sind, bei denen teilweise die Stange S das Antriebsglied bildet, während der Kolben K ein Abtriebsglied ist. Bei anderen Konfigurationen ist dagegen der Kolben K das Antriebsglied, während die Stange S das Abtriebsglied ist. Ansonsten ist die Funktionsweise der dargestellten Konfigurationen in der Tabelle gemäß 8 erläutert.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Erfindungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen.
Bezugszeichenliste

1: Schwenkspanner
2: Gehäuse des Schwenkspanners
3: Gehäusedeckel
4: Schwenkkolben
5: Schwenkarm
6: Spanneisen
7: Einstellbuchse mit elliptischem Innenquerschnitt
8: Arbeitszylinder mit elliptischem Querschnitt
9: Kolben mit elliptischem Außenquerschnitt und innere Freiformfläche
10: Ellipsenkörper am Schwenkkolben mit Freiformfläche
11: Anschlag
12: Kontermutter
13: Elliptische Scheibe an dem Schwenkkolben
14, 15: Hydraulikanschlüsse des Schwenkspanners
16: Dichtung
F1: Freiformfläche in dem Kolben 9
F2: Freiformfläche an dem Ellipsenkörper 10
S: Stange mit äußerer Freiformfläche
K: Kolben mit innerer Freiformfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1264659 B1 [0002, 0010, 0038]
DE 10252549 A1 [0038]

Claims

Übertragungsgetriebe zur Bewegungsumwandlung von einer Antriebsbewegung in eine Abtriebsbewegung, insbesondere in einem Schwenkspanner (1) zum Spannen von Bauteilen, mit a) einem beweglichen Antriebsglied (9), das im Betrieb die Antriebsbewegung ausführt, insbesondere als Kolben, b) einem beweglichen Abtriebsglied (4), das im Betrieb die Abtriebsbewegung ausführt, insbesondere als Stange, und c) einem Kurvengetriebe, das die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (9) entsprechend einer vorgegebenen Übertragungskurve in die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (4) umwandelt, d) wobei von der Antriebsbewegung und der Abtriebsbewegung eine Bewegung eine Axialbewegung entlang einer vorgegebenen Bewegungsachse ist oder zumindest enthält, während die andere Bewegung eine Rotationsbewegung um die Bewegungsachse ist oder zumindest enthält, dadurch gekennzeichnet, e) dass das Kurvengetriebe zwei Kontaktflächen (F1, F2) aufweist, die flächig aufeinander gleiten und dadurch die Bewegungsumwandlung bewirken.
Übertragungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass die aufeinander gleitenden Kontaktflächen (F1, F2) Freiformflächen (F1, F2) sind, b) dass die Freiformflächen (F1, F2) vorzugsweise entlang einer Schraubenlinie verlaufen, c) dass die Freiformflächen (F1, F2) in einem Querschnitt rechtwinklig zu der Bewegungsachse vorzugsweise nicht kreisförmig sind, d) dass das Kurvengetriebe vorzugsweise nicht selbsthemmend ist.
Übertragungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, a) dass eine Dichtung (16) vorgesehen ist, um an den aufeinander gleitenden Kontaktflächen (F1, F2) eine Strömung eines Mediums entlang der Bewegungsachse zu verhindern, und b) dass die Dichtung (16) in axialer Richtung im Bereich der aufeinander gleitenden Kontaktflächen (F1, F2) angeordnet ist.
Übertragungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass axial im Bereich der aufeinander gleitenden Kontaktflächen (F1, F2) eine Ringnut in eine der aufeinander gleitenden Kontaktflächen (F1, F2) eingelassen ist, wobei die Dichtung (16) in der Ringnut angeordnet ist.
Übertragungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Kontaktflächen (F1, F2) an dem Antriebsglied (9) angeordnet ist, während die andere der beiden Kontaktflächen (F1, F2) an dem Abtriebsglied (4) angeordnet ist.
Übertragungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (9) in einer Anfangsphase eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Bewegungskomponente ist, b) dass die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (4) in der Anfangsphase eine reine Rotationsbewegung ohne eine translatorische Komponente ist, c) dass die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (4) in einer Endphase eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Komponente ist, und d) dass die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (4) in einer Übergangsphase zwischen der Anfangsphase und der Endphase vorzugsweise eine kombinierte Rotations- und Axialbewegung ist.
Übertragungsgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, a) dass eine Axialsperre vorgesehen ist, die in der Anfangsphase der Bewegung eine Axialbewegung des Abtriebsglieds (4) entlang der Bewegungsachse verhindert und die Axialbewegung des Abtriebsglieds (4) in der Endphase freigibt, b) dass die Axialsperre vorzugsweise eine elliptische Scheibe (13) aufweist, die drehstarr mit dem Abtriebsglied (4) verbunden ist, und c) dass die elliptische Scheibe (13) in einer elliptischen Bohrung axial verschiebbar ist und zwar nur in einer bestimmten Drehstellung des Abtriebsglieds (4) mit der elliptischen Scheibe, wohingegen die elliptische Scheibe (13) ansonsten die Axialbewegung des Abtriebsglieds (4) sperrt.
Übertragungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Antriebsglied (9) ein Kolben (9) ist oder von einem Kolben (9) angetrieben wird, b) dass der Kolben (9) in einem Arbeitszylinder (8) entlang der Bewegungsachse verschiebbar ist, c) dass der Kolben (9) in dem Arbeitszylinder (8) von einem Arbeitsfluid druckmittelbetätigt verschiebbar ist, insbesondere hydraulisch oder pneumatisch, d) dass das Abtriebsglied (4) eine Stange (4) ist, e) dass der Arbeitszylinder (8) und der Kolben (9) vorzugsweise einen Querschnitt aufweisen, der nicht kreisrund ist, so dass der Kolben (9) in dem Arbeitszylinder (8) nicht um die Bewegungsachse drehbar, sondern nur entlang der Bewegungsachse verschiebbar ist.
Übertragungsgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Kolben (9) eine durchgehende Axialbohrung aufweist, b) dass die Stange (4) durch die Axialbohrung in dem Kolben (9) hindurchgeführt ist, c) dass die äußere Mantelfläche der Stange (4) und die Innenfläche der Axialbohrung in dem Kolben (9) die aufeinander gleitenden Kontaktflächen (F1, F2) sind.
Übertragungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Antriebsglied (9) verdrehsicher gelagert ist, so dass sich Antriebsglied (9) nicht um die Bewegungsachse drehen kann, und b) dass das Antriebsglied (9) axial verschiebbar gelagert ist, so dass sich Antriebsglied (9) axial entlang der Bewegungsachse bewegen kann.
Übertragungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Antriebsglied (9) das Abtriebsglied (4) ringförmig umgibt, oder b) dass das Abtriebsglied das Antriebsglied (9) ringförmig umgibt.
Übertragungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass (9) die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (S) eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Bewegungskomponente ist, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (K) eine reine Rotationsbewegung ohne eine translatorische Bewegungskomponente ist, a1) wobei das Antriebsglied (S) gegen eine Drehung um die Bewegungsachse gesichert ist, so dass das Antriebsglied (S) keine Rotationsbewegung ausführen kann, a2) während das Abtriebsglied (K) gegen eine Verschiebung entlang der Bewegungsachse gesichert ist, so dass das Abtriebsglied (K) keine Axialbewegung ausführen kann, a3) wobei das Antriebsglied (S) vorzugsweise eine Stange (S) ist, während das Abtriebsglied (K) vorzugsweise ein Kolben (K) ist, oder b) dass (10) die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (K) eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Bewegungskomponente ist, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (S) eine reine Rotationsbewegung ohne eine translatorische Bewegungskomponente ist, b1) wobei das Antriebsglied (K) gegen eine Drehung um die Bewegungsachse gesichert ist, so dass das Antriebsglied (K) keine Rotationsbewegung ausführen kann, b2) während das Abtriebsglied (S) gegen eine Verschiebung entlang der Bewegungsachse gesichert ist, so dass das Abtriebsglied (S) keine Axialbewegung ausführen kann, b3) wobei das Antriebsglied (K) vorzugsweise ein Kolben (K) ist, während das Abtriebsglied (S) vorzugsweise eine Stange ist, oder c) dass (11) die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (S) eine reine Rotationsbewegung ohne eine translatorische Bewegungskomponente ist, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (K) eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Bewegungskomponente ist, c1) wobei das Antriebsglied (S) gegen eine Verschiebung entlang der Bewegungsachse gesichert ist, so dass das Antriebsglied (S) keine Axialbewegung ausführen kann, c2) während das Abtriebsglied (K) gegen eine Drehung um die Bewegungsachse gesichert ist, so dass das Abtriebsglied (K) keine Rotationsbewegung ausführen kann, c3) wobei das Antriebsglied (S) vorzugsweise eine Stange (S) ist, während das Abtriebsglied (K) vorzugsweise ein Kolben (K) ist, oder d) dass (12) die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (K) eine reine Rotationsbewegung ohne eine translatorische Bewegungskomponente ist, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (S) eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Bewegungskomponente ist, d1) wobei das Antriebsglied (K) gegen eine Verschiebung entlang der Bewegungsachse gesichert ist, so dass das Antriebsglied (K) keine Axialbewegung ausführen kann, d2) während das Abtriebsglied (S) gegen eine Drehung um die Bewegungsachse gesichert ist, so dass das Abtriebsglied (S) keine Rotationsbewegung ausführen kann, d3) wobei das Antriebsglied (K) vorzugsweise ein Kolben (K) ist, während das Abtriebsglied (S) vorzugsweise eine Stange (S) ist, oder e) dass (13) die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (S) eine reine Rotationsbewegung ohne eine translatorische Bewegungskomponente ist, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (S) eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung ist, e1) wobei das Antriebsglied (S) auch das Abtriebsglied (S) bildet, e2) wobei das Antriebsglied (S) und das Abtriebsglied (S) vorzugsweise eine Stange (S) sind, die vorzugsweise von einem Kolben (K) umgeben ist, e3) wobei der Kolben (K) gegen eine Verschiebung und gegen eine Drehung gesichert ist, oder f) dass (14) die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (S) eine reine Axialbewegung ohne eine rotatorische Bewegungskomponente ist, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (S) eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung ist, f1) wobei das Antriebsglied (S) auch das Abtriebsglied (S) bildet, f2) wobei das Antriebsglied (S) und das Abtriebsglied (S) vorzugsweise eine Stange (S) sind, die vorzugsweise von einem Kolben (K) umgeben ist, f3) wobei der Kolben (K) gegen eine Verschiebung und gegen eine Drehung gesichert ist, oder g) dass (15) die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (S) eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung ist, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (S) eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung ist, g1) wobei das Antriebsglied (S) auch das Abtriebsglied (S) bildet, g2) wobei das Antriebsglied (S) und das Abtriebsglied (S) vorzugsweise eine Stange (S) sind, die von einem Kolben (K) umgeben ist, g3) wobei der Kolben (K) gegen eine Verschiebung und gegen eine Drehung gesichert ist, oder h) dass (16) die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (K) eine reine Rotationsbewegung ist, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (K) eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung ist, h1) wobei das Antriebsglied (K) auch das Abtriebsglied (K) bildet, h2) wobei das Antriebsglied (K) und das Abtriebsglied (K) vorzugsweise ein Kolben (K) sind, der eine Stange (S) umgibt, h3) wobei die Stange (S) gegen eine Verschiebung und gegen eine Drehung gesichert ist, oder i) dass (17) die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (K) eine reine Axialbewegung ist, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (K) eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung ist, i1) wobei das Antriebsglied (K) auch das Abtriebsglied (K) bildet, i2) wobei das Antriebsglied (K) und das Abtriebsglied (K) vorzugsweise ein Kolben (K) sind, der vorzugsweise eine Stange (S) umgibt, i3) wobei die Stange (S) gegen eine Verschiebung und gegen eine Drehung gesichert ist, oder j) dass (18) die Antriebsbewegung des Antriebsglieds (K) vorzugsweise eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung ist, während die Abtriebsbewegung des Abtriebsglieds (K) vorzugsweise eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung ist, j1) wobei das Antriebsglied (K) vorzugsweise auch das Abtriebsglied (K) bildet, j2) wobei vorzugsweise das Antriebsglied (K) und vorzugsweise das Abtriebsglied (K) ein Kolben (K) sind, der vorzugsweise eine Stange (S) umgibt, j3) wobei vorzugsweise die Stange (S) gegen eine Verschiebung und gegen eine Drehung gesichert ist.
Übertragungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (F1, F2) des Kurvengetriebes einerseits in der äußeren Mantelfläche der Stange (S) und andererseits in der Innenfläche des Kolbens (K) angeordnet sind.
Schwenkspanner (1) zum Spannen von Bauteilen, mit einem Übertragungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Bewegen eines Spanneisens bei einem Spannvorgang.
Schwenkspanner (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Spanneisen (6) von dem Abtriebsglied (4) des Übertragungsgetriebes bewegt wird, und b) dass das Antriebsglied ein Kolben (9) ist, der in einem Arbeitszylinder (8) druckmittelbetätigt verschiebbar ist.