DE102020212618A1

DE102020212618A1 - Präzisionskupplung

Info

Publication number: DE102020212618A1
Application number: DE102020212618.6A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Spanner
Original assignee: Steyr Daimler Puch Fahrzeugtechnik AG and Co KG
Current assignee: Magna Steyr Fahrzeugtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2022-04-07
Also published as: US20220106971A1; US11892019B2

Abstract

Eine Präzisionskupplung zur Befestigung eines Bauteiles an einer Vorrichtung, umfassend eine erste Kupplungshälfte (1) und eine zweite Kupplungshälfte (2), wobei die erste Kupplungshälfte (1) einen um eine Schwenkachse schwenkbaren Spannhebel (3) umfasst, wobei der Spannhebel (3) zumindest eine seitliche Lasche (4) mit einer schrägen Anzugsfläche (5) aufweist, wobei die zweite Kupplungshälfte (2) zumindest einen Verriegelungsfinger (6) mit einer schrägen Anzugsfläche (5) aufweist, so dass, bei aneinander angesetzten Kupplungshälften (1, 2) in einer Offenstellung, beim Verschwenken des Spannhebels (3) die seitliche Lasche (4) der ersten Kupplungshälfte (1) den Verriegelungsfinger (6) der zweiten Kupplungshälfte (2) hintergreift und die schräge Anzugsfläche (5) der seitlichen Lasche (4) entlang der schrägen Anzugsfläche (5) des Verriegelungsfingers (6) gleitet und hierdurch die beiden Kupplungshälften (1, 2) aneinander gezogen werden, um eine Verriegelungsstellung einzunehmen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Präzisionskupplung zur Befestigung eines Bauteiles an einer Vorrichtung.
Stand der Technik
Es ist bekannt, Kupplungen vorzusehen, die eine erste Kupplungshälfte und eine zweite Kupplungshälfte umfassen, um Bauteile möglichst exakt an stabilen Vorrichtungen zu befestigen. Solche Kupplungen können Beispielsweise im Automobilbau eingesetzt werden. Die Vorrichtung kann beispielsweise eine Messvorrichtung sein und das Bauteil ein zu prüfendes Bauteil eines Kraftfahrzeuges. Die Vorrichtung kann beispielsweise auch ein Werkzeug sein und das Bauteil kann ein Manipulator sein, der auf das Werkzeug aufgesetzt werden soll, um von dem Werkzeug eingesetzt zu werden.
Die erste oder die zweite Kupplungshälfte kann dazu mit der Vorrichtung fest oder auswechselbar verbunden sein. Die andere der beiden Kupplungshälften kann mit dem Bauteil, beispielsweise dem Manipulator, fest oder auswechselbar verbunden sein. Durch Verriegeln der beiden Kupplungshälften aneinander, kann daher das Bauteil an der Vorrichtung befestigt werden.
Es ist bereits bekannt, dass derartige Kupplungen manuell schließbar und öffenbar sein können.
Beispielsweise offenbart die DE 10 2017 202 767 A1 eine Vorrichtung zum Verbinden von pneumatischen Werkzeugen mit Manipulatoren, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: a) einen Hauptkörper, der an einem Manipulator befestigbar ist und mit einem oder mehreren Sitzen zum Aufnehmen entsprechender Kopplungsabschnitte eines Werkzeugs versehen ist; b) zumindest einen Gang zum Zuführen eines Arbeitsfluids zu dem Werkzeug oder zum Absaugen eines Arbeitsfluids aus dem Werkzeug, wobei sich der Gang durch den Hauptkörper der Vorrichtung hindurch erstreckt; c) einen Ineingriffnahmemechanismus, um die Kopplungsabschnitte des Werkzeugs in Eingriff zu nehmen, wobei der Ineingriffnahmemechanismus bezüglich des Hauptkörpers zwischen einer Verriegelungsposition, in der die Kopplungsabschnitte des Werkzeugs in den entsprechenden Sitzen des Hauptkörpers verriegelt sind, und einer Entriegelungsposition, in der die Kopplungsabschnitte des Werkzeugs frei sind, die entsprechenden Sitze des Hauptkörpers abzukoppeln, bewegbar ist; wobei der Ineingriffnahmemechanismus in der Verriegelungsposition den Gang pneumatisch offen hält, um das Strömen des Arbeitsfluids zu ermöglichen, und der Ineingriffnahmemechanismus in der Entriegelungsposition den Gang pneumatisch geschlossen hält, um das Strömen des Arbeitsfluids zu verhindern.
Die Kupplung dieser Lösung hat allerdings den Nachteil, dass beim Schließen vorhandene Bauteiltoleranzen nicht gut ausgeglichen werden können und somit bei geschlossener Kupplung ein Spiel zwischen befestigtem Bauteil und Manipulator verbleibt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Präzisionskupplung zur Befestigung eines Bauteiles an einer Vorrichtung anzugeben, wobei durch einfache manuelle Betätigung der Kupplung ein spielfreier Halt des Bauteils an der Vorrichtung erreicht werden kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Präzisionskupplung zur Befestigung eines Bauteiles an einer Vorrichtung, umfassend eine erste Kupplungshälfte und eine zweite Kupplungshälfte, wobei die erste Kupplungshälfte einen um eine Schwenkachse schwenkbaren Spannhebel umfasst, wobei der Spannhebel zumindest eine seitliche Lasche mit einer schrägen Anzugsfläche aufweist, wobei die zweite Kupplungshälfte zumindest einen Verriegelungsfinger mit einer schrägen Anzugsfläche aufweist, so dass, bei aneinander angesetzten Kupplungshälften in einer Offenstellung, beim Verschwenken des Spannhebels die seitliche Lasche der ersten Kupplungshälfte den Verriegelungsfinger der zweiten Kupplungshälfte hintergreift und die schräge Anzugsfläche der seitlichen Lasche entlang der schrägen Anzugsfläche des Verriegelungsfingers gleitet und hierdurch die beiden Kupplungshälften aneinander gezogen werden, um eine Verriegelungsstellung einzunehmen.
Im Rahmen dieser Schrift bedeutet dabei „seitlich“ eine Ebene, die normal auf die Schwenkachse steht und somit im Wesentlichen in der Ebene der Bewegung des Spannhebels. Die „seitliche Lasche“ ist somit eine flächige Ausformung, die in der Ebene der Bewegung des Spannhebels vom Spannhebel absteht, bevorzugt im Wesentlichen radial von der Schwenkachse absteht.
Die Lasche kann einen Verriegelungsfinger der zweiten Kupplungshälfte hintergreifen. Der Verriegelungsfinger weist daher eine von der zweiten Kupplungshälfte abgehobene Fläche auf.
Sowohl die Lasche als auch der Verriegelungsfinger weisen schräge Anzugsflächen auf, also Flächen die in Bezug auf eine Grundebene der jeweiligen Kupplungshälfte geneigt sind. Da die Lasche den Verriegelungsfinger hintergreift, ist zumindest die, der ersten Kupplungshälfte zugewandte Fläche der Lasche und die der zweiten Kupplungshälfte zugewandte Fläche des Verriegelungsfingers als Anzugsfläche und somit schräg ausgebildet.
Erfindungsgemäß wird zum Schließen der Kupplungshälften der Spannhebel geschwenkt, so dass die seitliche Lasche der ersten Kupplungshälfte den Verriegelungsfinger der zweiten Kupplungshälfte hintergreift und die schräge Anzugsfläche der seitlichen Lasche entlang der schrägen Anzugsfläche des Verriegelungsfingers gleitet und hierdurch die beiden Kupplungshälften aneinander gezogen werden, um eine Verriegelungsstellung einzunehmen. Durch die schrägen Anzugsflächen werden daher die beiden Kupplungshälften und somit das Bauteil und die Vorrichtung aneinander gezogen. Die Befestigung des Bauteils kann daher spielfrei erfolgen.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
Vorzugsweise weist der Spannhebel zumindest zwei seitliche Laschen mit jeweils einer schrägen Anzugsfläche auf und die zweite Kupplungshälfte zumindest zwei Verriegelungsfinger mit jeweils einer schrägen Anzugsfläche, so dass, bei aneinander angesetzten Kupplungshälften in der Offenstellung, beim Verschwenken des Spannhebels die seitlichen Laschen der ersten Kupplungshälfte die Verriegelungsfinger der zweiten Kupplungshälfte hintergreifen und die schrägen Anzugsflächen der seitlichen Laschen entlang der schrägen Anzugsflächen der Verriegelungsfinger gleiten und hierdurch die beiden Kupplungshälften aneinander gezogen werden, um die Verriegelungsstellung einzunehmen.
Bevorzugt liegen die zwei oder jeweils zwei seitliche Laschen, mit der Schwenkachse als Mittelpunkt, einander gegenüber. Die Laschen stehen daher bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten von der zentralen Schwenkachse des Spannhebels ab.
Vorzugsweise weist der Spannhebel eine Seitenkontur auf, also eine Kontur die wieder seitlich, also in Bewegungsrichtung des Spannhebels, vom Spannhebel absteht, bevorzugt auf der selben Ebene der Lasche oder Laschen, jedoch in Umfangsbereichen in welchen keine Laschen ausgebildet sind. Ein federbelasteter Fixierstift gleitet bei Betätigung des Spannhebels entlang der Seitenkontur. Die Seitenkontur des Spannhebels weist eine zur Verriegelungsstellung hin radial abfallende Kurve auf. Hierdurch wird die manuelle Betätigung des Spannhebels in die Verriegelungsstellung durch die Federkraft erleichtert.
Bevorzugt weist die Seitenkontur des Spannhebels auch eine Kerbe auf und der federbelastete Fixierstift greift in der Offenstellung in die Kerbe ein. Der Spannhebel wird hierdurch in seiner Offenstellung leicht fixiert.
Vorzugsweise ist an der Schwenkachse der ersten Kupplungshälfte ein zentraler Positionierbolzen ausgebildet, wobei der Spannhebel um den zentralen Positionierbolzen schwenkbar ist. Am Positionierbolzen kann dazu eine Buchse angeordnet sein. Die zweite Kupplungshälfte weist bevorzugt eine zentrale Öffnung auf, insbesondere eine Bohrung, so dass die beiden Kupplungshälften durch Einbringen des zentralen Positionierbolzens in die zentrale Öffnung zueinander positioniert werden können.
Die erste Kupplungshälfte und die zweite Kupplungshälfte sind bevorzugt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet. Der zentrale Positionierbolzen und die zentrale Öffnung liegen dann bevorzugt im Mittelpunkt der Kreisform.
Bevorzugt sind die erste und zweite Kupplungshälfte mittels zumindest eines nicht-zentralen Positionierbolzens und einer gegenüberliegenden nicht-zentralen Öffnung gegeneinander verdrehgesichert. Die Öffnung kann als Langloch ausgebildet sein, das sich normal auf die unerwünschte Drehrichtung erstreckt, oder als runde Bohrung.
Die erste Kupplungshälfte weist bevorzugt einen Aufnahmeraum für den Spannhebel auf und Begrenzungen des Aufnahmeraums, die den möglichen Weg für eine Schwenkbewegung des Spannhebels begrenzen. Der Aufnahmeraum ist bevorzugt durch eine Schließplatte axial abgeschlossen.
Die Schräge der Anzugsfläche der Lasche und die Schräge der Anzugsfläche des Verriegelungsfingers beträgt vorzugsweise etwa 3 Grad.
Die erste Kupplungshälfte weist bevorzugt Mittel zur Befestigung an der Vorrichtung auf, beispielsweise Schraublöcher, und die zweite Kupplungshälfte weist bevorzugt Mittel zur Befestigung am Bauteil auf, beispielsweise ebenfalls Schraublöcher.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

1 ist eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemä-ßen Präzisionskupplung.
2 ist eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen Präzisionskupplung gemäß 1 in Offenstellung, bei abgenommener Schließplatte.
3 ist eine dreidimensionale Darstellung einer Präzisionskupplung gemäß 2 in Offenstellung, bei aufgesetzter Schließplatte.
4 ist eine transparente Vorderansicht einer Präzisionskupplung gemäß 2 in Offenstellung.
5 ist eine dreidimensionale Darstellung einer Präzisionskupplung gemäß 1 in Verriegelungsstellung.
6 ist eine transparente Vorderansicht einer Präzisionskupplung gemäß 5 in Verriegelungsstellung.
7 ist eine Schnittdarstellung einer Präzisionskupplung gemäß dem Schnitt D-D in 6.
8 ist eine Vorderansicht eines Spannhebels einer Präzisionskupplung gemäß 1.
9 ist eine Schnittdarstellung eines Spannhebels gemäß Schnitt A-A in 8.
10 ist eine Schnittdarstellung eines Spannhebels gemäß Schnitt B-B in 8.
11 ist eine Schnittdarstellung eines Spannhebels gemäß Schnitt C-C in 8.
12 ist eine Seitenansicht eines Spannhebels einer Präzisionskupplung gemäß 8.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In 1 sind die einzelnen Teile einer erfindungsgemäße Präzisionskupplung in einer Explosionsdarstellung dargestellt.
Die Präzisionskupplung zur Befestigung eines Bauteiles an einer Vorrichtung umfasst eine erste Kupplungshälfte 1 und eine zweite Kupplungshälfte 2. Die erste Kupplungshälfte 1 umfasst einen im Wesentlichen flachen, zylindrischen Grundkörper, der einen Aufnahmeraum 15 für einen Spannhebel 3 aufweist. Zudem weist die erste Kupplungshälfte 1 eine runde Schließplatte 16 auf, wobei der Grundkörper der ersten Kupplungshälfte und somit der Aufnahmeraum 15 durch die Schließplatte 16 axial abgeschlossen werden kann.
Der Spannhebel 3 ist um eine Schwenkachse schwenkbar. Die Schwenkachse wird durch einen zentralen Positionierbolzen 11 und eine am zentralen Positionierbolzen 11 drehbare Buchse 18 ausgebildet. Eine Bohrung des Spannhebels 3 ist drehfest an der Buchse 18 befestigt.
Der Spannhebel 3 weist, wie in den 8 bis 12 im Detail dargestellt, zwei seitliche Laschen 4 mit jeweils einer schrägen Anzugsfläche 5 auf.
Die zweite Kupplungshälfte 2 weist zwei, den seitlichen Laschen 4 jeweils zugeordnete, Verriegelungsfinger 6 auf, mit ebenfalls jeweils einer schrägen Anzugsfläche 5. Bei aneinander angesetzten Kupplungshälften 1, 2 in der Offenstellung (2 bis 4) hintergreifen beim Verschwenken des Spannhebels 3 die seitlichen Laschen 4 der ersten Kupplungshälfte 1 die Verriegelungsfinger 6 der zweiten Kupplungshälfte 2 und die schrägen Anzugsflächen 5 der seitlichen Laschen 4 gleiten entlang der schrägen Anzugsflächen 5 der Verriegelungsfinger 6, sodass die beiden Kupplungshälften 1, 2 aneinander gezogen werden, um die Verriegelungsstellung (5 bis 6) einzunehmen.
Um eine gleichmäßige Spannkraft der beiden Verriegelungsfinger 6 zu erreichen, sind die beiden Verriegelungsfinger 6 mittels dünner Unterlagsplatten 22 in der Höhe einstellbar.
Die zwei seitlichen Laschen 4 sind, mit der Schwenkachse als Mittelpunkt, einander gegenüberliegend am Spannhebel 3 ausgebildet, bevorzugt einstückig. Der Spannhebel 3 weist zusätzlich ein Hebelelement 19 als Verlängerung des Hebels und einen Kugelgriff 20 zur Bedienung des Hebels auf.
Der Spannhebel 3 weist eine Seitenkontur 7 auf, die eine zur Verriegelungsstellung hin radial abfallende Kurve 9 aufweist (8), sowie eine Kerbe (10) am Beginn der radial abfallenden Kurve 9. Ein von einer Feder 21 vorgespannter Fixierstift 8 greift in der Offenstellung des Spannhebels 3 in die Kerbe 10 ein (siehe 4). Bei Betätigung des Spannhebels 3 in Richtung zur Verriegelungsstellung gleitet der Fixierstift 8 entlang der radial abfallenden Kurve 9 der Seitenkontur 7 (6).
An der Schwenkachse der ersten Kupplungshälfte 1 ist ein zentraler Positionierbolzen 11 ausgebildet, wobei der Spannhebel 3 um den zentralen Positionierbolzen 11 schwenkbar ist. Die zweite Kupplungshälfte 2 weist diesem Positionierbolzen 11 zugeordnet eine zentrale Öffnung 12, nämlich eine Bohrung, auf, so dass die beiden Kupplungshälften 1, 2 durch Einbringen des zentralen Positionierbolzens 11 in die zentrale Öffnung 12 zueinander positioniert werden können.
Zudem sind die erste und zweite Kupplungshälfte 1, 2 mittels zweier nicht-zentraler Positionierbolzen 13 und einer gegenüberliegenden nicht-zentralen Öffnungen 14 gegeneinander verdrehgesichert. Die nicht-zentralen Öffnungen 14 sind als radial ausgedehnte Langlöcher ausgebildet.
Die in den 3, 10 und 11 dargestellte Schräge der Anzugsflächen 5, der Laschen 4 und der Verriegelungsfinger 6, beträgt etwa 3 Grad in Bezug auf die Grundflächen der ersten bzw. zweiten Kupplungshälfte 1, 2.
Die erste Kupplungshälfte 1 und die zweite Kupplungshälfte 2 weisen zudem mehrere Schraublöcher 17 zur Befestigung an einem gewünschten Bauteil, beispielsweise Manipulator, bzw. einer Vorrichtung auf.
Der Grundkörper der ersten Kupplungshälfte 1 kann beispielsweise aus Aluminium gefertigt werden. Der Grundkörper der zweiten Kupplungshälfte 2 und/oder die Schließplatte 16 und/oder der Spannhebel 3 und/oder die Verriegelungsfinger 6 können beispielsweise aus gehärtetem Stahl gefertigt werden.
Bezugszeichenliste

1: erste Kupplungshälfte
2: zweite Kupplungshälfte
3: Spannhebel
4: seitliche Lasche
5: Anzugsfläche
6: Verriegelungsfinger
7: Seitenkontur
8: Fixierstift
9: radial abfallende Kurve
10: Kerbe
11: zentraler Positionierbolzen
12: zentrale Öffnung
13: nicht-zentraler Positionierbolzen
14: nicht-zentrale Öffnung
15: Aufnahmeraum
16: Schließplatte
17: Schraubloch
18: Buchse
19: Hebelelement
20: Kugelgriff
21: Feder
22: Unterlagsplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017202767 A1 [0005]

Claims

Präzisionskupplung zur Befestigung eines Bauteiles an einer Vorrichtung, umfassend eine erste Kupplungshälfte (1) und eine zweite Kupplungshälfte (2), wobei die erste Kupplungshälfte (1) einen um eine Schwenkachse schwenkbaren Spannhebel (3) umfasst, wobei der Spannhebel (3) zumindest eine seitliche Lasche (4) mit einer schrägen Anzugsfläche (5) aufweist, wobei die zweite Kupplungshälfte (2) zumindest einen Verriegelungsfinger (6) mit einer schrägen Anzugsfläche (5) aufweist, so dass, bei aneinander angesetzten Kupplungshälften (1, 2) in einer Offenstellung, beim Verschwenken des Spannhebels (3) die seitliche Lasche (4) der ersten Kupplungshälfte (1) den Verriegelungsfinger (6) der zweiten Kupplungshälfte (2) hintergreift und die schräge Anzugsfläche (5) der seitlichen Lasche (4) entlang der schrägen Anzugsfläche (5) des Verriegelungsfingers (6) gleitet und hierdurch die beiden Kupplungshälften (1, 2) aneinander gezogen werden, um eine Verriegelungsstellung einzunehmen.
Präzisionskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannhebel (3) zumindest zwei seitliche Laschen (4) mit jeweils einer schrägen Anzugsfläche (5) aufweist und die zweite Kupplungshälfte (2) zumindest zwei Verriegelungsfinger (6) mit jeweils einer schrägen Anzugsfläche (5) aufweist, so dass, bei aneinander angesetzten Kupplungshälften (1, 2) in der Offenstellung, beim Verschwenken des Spannhebels (3) die seitlichen Laschen (4) der ersten Kupplungshälfte (1) die Verriegelungsfinger (6) der zweiten Kupplungshälfte (2) hintergreifen und die schrägen Anzugsflächen (5) der seitlichen Laschen (4) entlang der schrägen Anzugsflächen (5) der Verriegelungsfinger (6) gleiten und hierdurch die beiden Kupplungshälften (1, 2) aneinander gezogen werden, um die Verriegelungsstellung einzunehmen, wobei bevorzugt die zwei oder jeweils zwei seitliche Laschen (4), mit der Schwenkachse als Mittelpunkt, einander gegenüberliegen.
Präzisionskupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannhebel (3) eine Seitenkontur (7) aufweist und ein federbelasteter Fixierstift (8) bei Betätigung des Spannhebels (3) entlang der Seitenkontur (7) gleitet, wobei die Seitenkontur (7) des Spannhebels (3) eine zur Verriegelungsstellung hin radial abfallende Kurve (9) aufweist.
Präzisionskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenkontur (7) des Spannhebels (3) eine Kerbe (10) aufweist und der federbelastete Fixierstift (8) in der Offenstellung in die Kerbe (10) eingreift.
Präzisionskupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schwenkachse der ersten Kupplungshälfte (1) ein zentraler Positionierbolzen (11) ausgebildet ist, wobei der Spannhebel (3) um den zentralen Positionierbolzen (11) schwenkbar ist, wobei die zweite Kupplungshälfte (2) eine zentrale Öffnung (12) aufweist, so dass die beiden Kupplungshälften (1, 2) durch Einbringen des zentralen Positionierbolzens (11) in die zentrale Öffnung (12) zueinander positioniert werden können.
Präzisionskupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kupplungshälfte (1, 2) mittels zumindest eines nicht-zentralen Positionierbolzens (13) und einer gegenüberliegenden nicht-zentralen Öffnung (14) gegeneinander verdrehgesichert sind.
Präzisionskupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungshälfte (1) einen Aufnahmeraum (15) für den Spannhebel (3) aufweist und Begrenzungen des Aufnahmeraums (15) den möglichen Weg für eine Schwenkbewegung des Spannhebels (3) begrenzen, wobei der Aufnahmeraum (15) bevorzugt durch eine Schließplatte (16) axial abgeschlossen ist.
Präzisionskupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräge der Anzugsfläche (5) der Lasche (4) und die Schräge der Anzugsfläche (5) des Verriegelungsfingers (6) etwa 3 Grad beträgt.
Präzisionskupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungshälfte (1) Mittel zur Befestigung an der Vorrichtung aufweist, insbesondere Schraublöcher (17), und die zweite Kupplungshälfte (2) Mittel zur Befestigung am Bauteil aufweist, insbesondere Schraublöcher (17).