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Die
Erfindung betrifft ein Schrittgetriebe für ein Spann- und/oder Spreizwerkzeug,
insbesondere eine Spannzwinge, das eine feste Backe und einen mit
der festen Backe fest verbundenen Träger aufweist, an dem eine Schub-
oder Zugstange mit einer daran fest angebrachten, beweglichen Backe
beweglich lagerbar ist. Das Schrittgetriebe zum schrittweisen Verlagern
der Schub- oder Zugstange in einer Vorschubrichtung hat einen Betätigungsarm
mit einem Wirk hebel und einen Mitnehmer, über den der Betätigungsarm
mit der Schub- oder Zugstange in Eingriff bringbar ist.
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Ein
derartiges Schrittgetriebe ist aus der
DE 3917473 A1 bekannt, bei
dem ein Mitnahmeschieber aus einer Platte mit einem im wesentlichen
mittig liegenden Durchgang vorgesehen ist, den die Schub- oder Zugstange
in einer Spielpassung durchdringen kann. In einem unbetätigten Betriebszustand
des Betätigungsarms
liegt der Mitnahmeschieber von einer Rückstellfeder vorgespannt, die
sich gegen einen Trägerabschnitt
stützt,
an einer planen Fläche
des Betätigungsarms
an. Die Durchgangsränder
sind in dem unbetätigten
Betriebszustand nicht mit der Schub- oder Zugstange in Eingriff.
Durch ein erstes Betätigen
des Handgriffs (erste Betätigungsphase) wird
der Mitnahmeschieber zur Herstellung der Funktionsbereitschaft gegenüber der
Schub- oder Zugstange gekippt und mit letzterer verkantet, damit
bei einer zweiten Betätigungsphase
unter Ausbildung von Klemmkräften
die Schub- oder Zugstange in Vorschubrichtung entgegen die Rückstellfeder
verschoben werden kann. Beim Freigeben des Betätigungsarms löst die gespannte
Rückstellfeder
die Verkantung. Bei diesem Schrittgetriebe geht ein Teil des Betätigungswegs,
nämlich
die erste Betätigungsphase für das Verbringen
des Mitnahmeschiebers in die verkantete Eingriffsstellung, für den Vorschub
der Schub- oder Zugstange verloren. Neben dem Betätigungswegverlust
muß für die Überwindung
des ungenutzten Betätigungswegs
außerdem
ein Teil der Betätigungskraft
für die
Verformung der Rückstellfeder
zum Verkanten des Mitnahmeschiebers an der Schub- oder Zugstange
aufgewendet werden.
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DE 198 61 130 A1 offenbart
ein Schrittgetriebe für
ein Spannwerkzeug mit einem gegenüber der Schub- oder Zugstange
leicht geneigten Mitnehmer.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Schrittgetriebe der
oben angegebenen Gattung für
ein Spann- und/oder Spreizwerkzeug, insbesondere eine Spannzwinge,
zu schaffen, bei dem die zur Verfügung stehenden Antriebs- oder
Betätigungswege
optimal ausgenutzt und die von dem Operator aufgebrachte Antriebs-
oder Betätigungskraft
mit einem hohen Wirkungsgrad umgesetzt werden sollen.
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Diese
Aufgabe wird durch Patentanspruch 1 gelöst. Danach soll der Mitnehmer
im unbetätigten Betriebszustand
in eine an der Schub- oder Zugstange verkantenden Stellung gedrängt werden.
Als ein solches Zwangsmittel kann in einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung eine Rückstellfeder
vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Maßnahme erreicht eine Erhöhung der
durch einen Betätigungshub
verlagerbaren Schrittweite um mehr als 15 % gegenüber dem
Schrittgetriebe der bekannten Spannzwingen. Außerdem muß nicht bei jedem Betätigungshub
eine Federkraft überwunden
werden, um den Mitnehmer in die mit der Schub- oder Zugstange eingreifende
Verkantstellung zu bringen. Das Lösen der Verkantung soll vielmehr
funktionsindividualisiert zu einem Betriebszustand vorgenommen werden, wenn
tatsächlich
die Schub- oder Zugstange ungehindert durch den Träger durchgezogen
werden soll.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Zwangsmittel
so eingestellt, daß dem Mitnehmer
im unbetätigten
Betriebszustand des Betätigungsarms
eine an der Schub- oder
Zugstange angreifende Klemmkraft mitgeteilt wird. Die dafür vorzugsweise
verantwortliche Rückstellfeder
stützt
sich dabei am Träger
ab.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Rückstellfeder
und der Mitnehmer derart zueinander angeordnet, daß der Mitnehmer
in ständigem
Kontakt mit dem Betätigungsarm
gehalten wird. Diese Maßnahme
eröffnet
die Möglichkeit
von Mehrgang-Schrittgetrieben,
insbesondere von Mehrgangschrittgetrieben, die einen Gangwechsel übergangslos,
d.h. ohne Zwischenhub und Unterbrechung des Vorschubs realisieren
können.
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Bei
einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung hat der Betätigungsarm
einen Anschlag, gegen den der Mitnehmer unter dem Einfluß der Rückstellfeder
stoßen
kann. Der Anschlag ist im Hinblick auf den Krafteingriffsort der
Rückstellfeder
an dem Mitnehmer derart angeordnet, daß der Mitnehmer eine Schwenkkraft
um den Anschlag mitgeteilt wird. Es ist die Schwenkkraft, die den
Mitnehmer in der gegenüber
der Schub- oder Zugstange verkanteten Stellung hält.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist der Mitnehmer mit dem Betätigungsarm über ein Kopplungsbauteil derart
verbunden, daß die Kraftübertragungsstellen
am Betätigungsarm
und am Mitnehmer stets ortsfest verbleiben, wodurch im gesamten
Betrieb im wesentlichen gleichbleibende Wirkhebel gebildet sind.
Das Kopplungsbauteil kann starr, bspw. als Druckstab, oder elastisch
als Feder, insbesondere Spiralfeder, ausgelegt sein. Vorzugsweise
ist das Kopplungsbauteil dazu bestimmt, den Mitnehmer durch die
Kopplung in dem unbetätigten Betriebszustand
des Betätigungsarms
verkantend an der Schub- oder Zugstange anzulegen.
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Um
die Schub- oder Zugstange in einem unbetätigten Betriebszustand des
Spannwerkzeugs auch entgegen der Vorschubrichtung verschieben zu können, ist
eine Einrichtung zum Lösen
der ständigen
Verkantung des Mitnehmers insbesondere dann vorgesehen, wenn das
den Mitnehmer verkantende Zwangsmittel auch zur Ausbildung von Klemmkräften an
dem Mitnehmer ausgelegt ist. In einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung ist diese Löseeinrichtung über eine
Sperre betätigbar,
welche eine Rückverlagerung
der Schub- oder Zugstange während des
Betriebs des Spannwerkzeugs entgegen der Verlagerungswirkung verhindert.
Vorzugsweise kann das Lösen
der Sperre sowie das Lösen
der Verkantung des Mitnehmers durch gleichzeitige Betätigung der
Sperre geschehen. Dafür
ist eine strukturelle Kopplung der Sperre mit dem Mitnehmer vorzusehen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführung der
Erfindung ist die Löseeinrichtung
als Entkopplungseinrichtung ausgebildet, welche bei der alternativen
Ausführung
eines Kopplungsbauteils zum Tragen kommt. Die Entkopplungseinrichtung
bewirkt das Trennen des Betätigungsarms
von dem Mitnehmer, so daß dieser
nicht mehr in seiner verkantenden Zwangsstellung verbleibt. Vorzugsweise
ist die Entkopplungseinrichtung eine lastabhängige Freigabeeinrichtung,
insbesondere ein federbeaufschlagter Rastmechanismus.
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Bei
einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung ist die Freigabeeinrichtung
mit einer Mindestlastschwelle ausgestattet, die derart eingestellt ist,
daß die
auf den Mitnehmer wirken de Rückstellfeder
die Freigabeeinrichtung nicht aktivieren kann, so daß ein ungewolltes
Freigeben oder Trennen der Kopplung zwischen Mitnehmer und Betätigungsarm während des
Betriebs ausgeschlossen ist. Ferner kann eine Überlastschwelle vorgesehen
sein, die zum Schutz des Schrittgetriebes und des Werkzeugs vor
zur großen
Betätigungskräften eingestellt
ist.
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Zudem
betrifft die Erfindung ein Werkzeug zum Erzeugen einer Spann- und/oder
Spreizkraft, insbesondere eine Spannzwinge, mit einer Schub- oder
Zugstange, einer ortsfesten Backe, einem mit der ortsfesten Backe
fest verbundenen Träger,
an welchem die Schub- oder Zugstange beweglich gelagert ist, eine
an der Schub- oder Zugstange fest angeordneten beweglichen Backe
und einem erfindungsgemäßen Schrittgetriebe.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden durch
die folgende Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungen
der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Werkzeugs in der Konfiguration als Spannzwinge
mit einem 2-Gang-Schrittgetriebe, das in einer Ruhestellung gezeigt
ist;
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2 eine
Seitenansicht des Werkzeugs gemäß 1,
wobei das Ende eines Betätigungshubs des
Weg-Getriebegangs großer
Schrittweite gezeigt ist;
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3 eine
Seitenansicht des Werkzeugs gemäß 1,
wobei der Kraft-Getriebegang kleiner Schrittweite aktiviert ist;
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4 eine
Seitenansicht des Werkzeugs gemäß 1,
bei dem das Hubende des Kraft-Getriebegangs
gezeigt ist;
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5 eine
Seitenansicht des Werkzeugs gemäß 1,
bei dem der Weg-Getriebegang wiederhergestellt ist;
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6 eine
schematische, allerdings realistische Hebelverhältnisse darstellende Seitenansicht eines
Werkzeugs in der Konfiguration einer Spannzwinge, bei der sich ein
2-Gang-Schrittgetriebe
in einer Ruhestellung befindet;
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7 eine
Seitenansicht des Werkzeugs gemäß 6,
bei dem ein Kraft-Betätigungsarm
in eine Widerlagerstellung verbracht ist;
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8 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs
nach 6, bei dem ein punktiert dargestellter Weg-Betätigungsarm
in einem betätigten
Betriebszustand dargestellt ist;
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9 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs
gemäß 6,
bei dem ein Kraftschluß zwischen
der festen und der beweglichen Backe dargestellt ist;
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10 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs
gemäß 6,
bei dem der Kraft-Betätigungsarm
in einem betätigten
Betriebszustand dargestellt ist; und
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11 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs
gemäß 6,
bei dem die Verspannung der Backen durch Betätigung eines Freigabehebels
gelöst
ist.
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Die
in den 1 bis 5 dargestellte Spannzwinge 1 umfaßt einen
Träger 3,
der eine feste Backe 5, ein Gehäuse 7 und einen Griff 9 aufweist, und
eine beweglich am Träger 3 gelagerte
Schubstange 11, an deren einem Ende eine bewegliche Backe 13 fest
beispielsweise mittels Nieten oder lösbar mit einem Schnellrastmechanismus,
angebracht ist. Die Backen 5 und 13 können aufeinanderzu
weisend (Spannwerkzeug) oder voneinander weg weisend (Spreizwerkzeug)
angeordnet sein. Die Backen 5 und 13 sind auf
einer Spannseite 15 einer Längs achse der Schubstange 11 angeordnet.
Der Griff 9 ist auf einer Betätigungsseite 17 der
Längsachse
der Schubstange 11 angeordnet.
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Das
Gehäuse 7 begrenzt
einen Freiraum 19, der zur zumindest teilweisen Unterbringung
von Organen eines 2-Gang-Schrittgetriebes 21 mit zwei unterschiedlichen
Schrittweiten bemessen ist. In 1 sind die
Backen 5 und 13 in einer offenen Stellung zueinander
dargestellt, wobei zwischen den Backen 5, 13 eine
Spannzone 23 definiert ist. In dieser Spannzone 23 kann
ein Gegenstand (nicht dargestellt) eingespannt werden.
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Für eine einfache
Herstellbarkeit der Spannzwinge sind die Spannbacke 5 und
das Gehäuse 7 und
der Griff 9 aus einem Stück gefertigt, insbesondere
aus einem Kunststoffstück
gespritzt.
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Die
Schubstange 11 sowie die Backe 13 werden insofern
als beweglich definiert, als sie relativ zum Träger 3 bewegt werden
können.
Die Schubstange 11 ist an dem Träger an zwei radialen Lagerbereichen 25, 27 in
Axialrichtung verschiebbar gelagert, die radial wirkende Lagerkräfte von
der Schubstange 11 in den Träger 3 oder von dem
Träger 3 in die
Schubstange 11 einleiten können.
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Das
Schrittgetriebe 21 ist dazu ausgelegt, die bewegliche Schubstange 11 samt
der beweglichen Backe 13 in einer Vorschubrichtung V schrittweise
zu verlagern. Das erfindungsgemäße Schrittgetriebe 21 umfaßt als Antrieb
einen Betätigungsarm 31,
der über
ein Schwenklager 33 an dem Träger 3 schwenkbar angelenkt
ist.
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In
einem unbetätigten
Zustand des Betätigungsarms 31 (1)
liegt ein Abschnitt der von dem Griff 9 abgewandten Seite
des Betätigungsarms 31 an
einem von einem betätigungsseitigen
Abschnitt 35 des Träger 3 gebildeten
Anschlag an.
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Der
Betätigungsarm 31 hat
eine Handgreifeinlage 37, die aus einem Material mit einem
hohen Reibungskoeffizienten, wie Gummi, gebildet ist. Bei Bedienung
der Spannzwinge 1 umgreift ein Operator (nicht dargestellt)
den Griff 9 derart, daß die
Einlage 37 von wenigstens dem Mittel- und/oder Zeigefinger ergriffen
wird, während
sich die Handfläche
zur Konteranlage um den Griff 9 schmiegt.
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Das
erfindungsgemäße Schrittgetriebe
hat einen Kraft-Mitnahmeschieber 39 und einem Weg-Mitnahmeschieber 41.
Beide Mitnahmeschieber (39 bzw. 41) weisen einen
Durchgang 43 bzw. 45 auf, dessen jeweilige Abmessung
bezüglich
des gleichbleibenden Querschnitts der Schubstange 11 derart
bemessen ist, daß die
Schubstange 11 bei einer senkrechten Stellung der Mitnahmeschieber
(39, 41) zur Längsachse
der Schubstange 11 in einer Spielpassung durchsetzt wird.
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Gegen
den Weg-Mitnahmeschieber 41 wirkt eine Rückbringfeder 49,
die als Schraubenfeder um die Schubstange 11 liegt und
sich einerseits an der Innenseite der Schubstangenlagerung 25 abstützt und
andererseits den Weg-Mitnahmeschieber 41 entgegen einer
Vorschubrichtung V vorbelastet. Auch in der in 1 dargestellten
betätigungsfreien
Position des Schrittgetriebes 21 wirkt die Rückbringfeder 49 vorspannend
auf den Weg-Mitnahmeschieber 41 ein.
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In
einer im wesentlichen parallelen Ausrichtung zur Rückbringfeder 49 ist
spannseitig (15) eine Rückstellfeder 51 angeordnet,
die sich einerseits in einem in dem Träger 3 eingebrachten
Sacklochsitz abstützt
und andererseits druckvorgespannt auf den Kraft-Mitnahmeschieber 39 wirkt.
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In
dem in 1 dargestellten unbetätigten Betriebszustand des
Schrittgetriebes 21 drückt
die Rückstellfeder 51 gegen
einen spannseitigen (15) Abschnitt des Kraft-Mitnahmeschiebers 39.
Der Kraft-Mitnahmeschieber 39 ist durch zwei gleichdimensionierte
Platten gebildet; eine Platte kommt mit der Rückstellfeder 51 in
Eingriff; die andere Platte wirkt mit dem Betätigungsarm 31 betriebsmäßig zusammen,
was unten im Detail erläutert
wird.
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Der
Weg-Mitnahmeschieber 41 weist betätigungsseitig (17)
eine Verlängerung
auf, an der eine lastabhängige
Entkopplungseinrichtung 53 untergebracht ist. Die Entkopplungseinrich tung 53 dient
dazu, eine scherenartige Bewegung zwischen dem Betätigungsarm 31 und
dem Weg-Mitnahmeschieber 41 dann zuzulassen, wenn eine
vorbestimmte Betätigungskraftschwelle,
also eine an der Entkopplungseinrichtung 53 angreifende
Lastschwelle, überschritten
wird. Die Verlängerung
des Weg-Mitnahmeschieber 41 weist eine Aufnahme auf, in
der eine Vorspannhaltefeder 55 vorgespannt eingesetzt ist.
Die Vorspannhaltefeder 55 wirkt auf eine Kugel 57,
welche im deaktivierten Zustand (1) der Entkopplungseinrichtung 53 auf
einen schalenartigen Endbereich eines Kopplungsstabs 59 drückt. Der
Endbereich des Kopplungsstabs 59 ist mit einer schalenartigen
Aufnahme versehen, in der im deaktivierten Zustand (1)
der Entkopplungseinrichtung 53 ein Stift 61 über die
Vorspannhaltefeder 55 vorspannend liegt. Die vorbestimmbare
Lastschwelle oder Kraftauslöseschwelle
kann durch die Federkonstante der Vorspannhaltefeder 55 sowie
die Dimensionen des Stifts 61 und des schalenartigen Endbereichs
des Kopplungsstabs 59 vorbestimmbar festgelegt werden.
In welchem Betriebszustand des Schrittgetriebes 21 die
Entkopplungseinrichtung 53 aktiviert wird, damit eine scherenartige
Bewegung zwischen dem Betätigungsarm 37 und
dem Weg-Mitnahmeschieber 41 möglich ist,
wird später
detailliert beschrieben werden.
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Der
Kopplungsstab 59 verhindert im deaktivierten Zustand (1)
der Entkopplungseinrichtung 53 eine relative Bewegung zwischen
dem Weg-Mitnahmeschieber 41 und dem Betätigungsarm 31. Aufgrund
einer scharnierartigen Stift-Schalen-Anordnung einerseits und einem
Scharniergelenk 63 andererseits, bildet der Kopplungsstab 59 eine Zwei-Scharniergelenk-Kette zum Koppeln
des Betätigungsarms 31 mit
dem Weg-Mitnahmeschieber, wobei ortsfeste Kraftübertragsstellen (65)
gebildet werden.
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Das
Scharniergelenk 63 definiert einen permanenten Weg-Wirkhebel
wW, der wirksam ist, wenn die Entkopplungseinrichtung 53 deaktiviert
ist, d. h. der Beätigungsarm 31 ist
mit dem Weg-Mitnahmeschieber 41 gekoppelt. Die Länge des
Wirkhebels wW, der für einen Weg-Betrieb großer Schrittweite des Schrittgetriebes 21 relevant
ist, bestimmt sich aus dem Abstand des Schwenklagers 33 des
Betätigungsarms 31 und
dem Scharniergelenk 63.
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Der
zweite Betriebszustand (3 und 4) des zweigängigen Schrittgetriebes 21 wird durch
einen Kraft-Wirkhebel wK definiert, dessen Länge durch
den Abstand des Schwenklagers 33 zu einer Kraftübertragsstelle
am Betätigungsarm 31 bestimmt
wird, welche Kraftübertragsstelle 65 durch
einen am Betätigunsarm
befestigten Anlagebolzen 65 gebildet ist.
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Ein
Betätigungshebel
bmax ist für beide Betriebszustände, Weg-Betriebszustand
und Kraft-Betriebszustand,
gleich, wobei hier für
das bessere Verständnis
der Figurenbeschreibung lediglich auf den durch entsprechende Bedienung
längsten
Betätigungshebel
Bezug genommen wird, der durch den Abstand des Schwenklagers 33 des
Betätigungsarms 31 zum
freien betätigungsseitigen
Ende 67 des Betätigungsarms 31 definiert
ist.
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Auf
der Spannzone 23 zugewandten Seite des Gehäuses 7 ist
eine Sperre 71 vorgesehen, welche ein Verlagern der Schubstange 11 entgegen
der Vorschubrichtung V verhindert. Die Sperre 71 weist einen
Betätigungsabschnitt 73 und
ein Lagerteil 75 auf, das in einer C-förmigen im Träger 3 ausgebildeten
Aussparung schwenkbar gelagert ist. Eine vorgespannte Sperrfeder 77 drückt die
Sperre 71 in die in 1 bis 4 dargestellte
Stellung schräg
zur Längsachse
der Schubstange 11, welche die Sperre 71 durch
einen nicht näher
dargestellten Durchgang hindurch durchdringt, der eine Spielpassung
zur Abmessung der Schubstange 11 aufweist.
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In
der in den 1 bis 4 dargestellten Schrägstellung
verkantet die Sperre 71 mit seinen Lateralrändern (nicht
näher dargestellt)
derart mit der Schubstange 11, daß die an den verkanteten Bereichen
mittels der Sperrfeder 77 erzeugten Klemmkräfte das
Zurückdrücken der
Schubstange 11 entgegen der Vorschubrichtung V verhindern
und damit die an den Spannbacken 5 und 13 erzeugten
Spannkräfte aufrechterhalten.
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Auf
der Betätigungsseite 17 der
Schubstange 11 ist eine Einkupplungseinrichtung 81 vorgesehen,
die als langgestrecktes Bauteil in einer Lageraufnahme in dem Trägerabschnitt 35 verschiebbar gelagert
ist. Die Sperrfeder 77 zwingt das langgestreckte Bauteil,
in Kontakt mit dem Betätigungsabschnitt 73 der
Sperre 71 zu kommen. Die detaillierte Funktionsbeschreibung
der Einkupplungseinrichtung 81 folgt unten.
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Im
folgenden werden einzelne insbesondere unabhängige Erfindungsaspekte beschrieben,
die insbesondere einen funktionalen Zusammenhang der einzelnen Bauelemente
des erfindungsgemäßen Schrittgetriebes 21 und
des erfindungsgemäßen Werkzeugs
betreffen.
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Wegbetrieb des Schrittgetriebes 21
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Wie
oben angedeutet ist, besitzt das erfindungsgemäße Schrittgetriebe zwei Gangschrittweiten
oder zwei unterschiedliche Vorschubwege bei einem vollständigen Betätigungshub
des Betätigungsarms 31.
Im folgenden wird der Betriebszustand erläutert, bei dem große Vorschubwege
bei einem Betätigungshub
erzielt werden, der durch den Winkel α zwischen dem Griff 9 und
dem Betätigungsarm 31 festgelegt
ist.
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Im
Weg-Betrieb zum Verlagern der Schubstange 11 samt beweglicher
Backe 13 ist der Wirkhebel wW wirksam.
An der Backe 5 treten keine Kräfte auf, wodurch die Betätigung des
Arms 31 bereits mit einer geringen Kraft möglich ist,
die allerdings nicht ausreicht, um die Entkopplungseinrichtung 53 zu
aktivieren, d. h. den Stift 61 aus der schalenartigen Aufnahme
des Kopplungsstabs 59 herauszudrücken, indem die Vorspannhaltefeder 55 zusammengedrückt wird.
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Bei
einer Schwenkbetätigung
des Betätigungsarms 31 wird
die Schubstange 11 über
den mit der Schubstange 11 verkanteten Weg-Mitnahmeschieber 41 in
Vorschubrichtung V um die Schrittweite des Weg-Betriebs entgegen
der Rückbringfeder 49 verlagert.
Die Rückbringfeder 49 darf
nur so stark dimensioniert sein, daß es in keiner ihrer komprimierten
Stellungen eine Kraft dem Weg-Mitnahmeschieber 41 mitteilt,
die stärker
als eine zur Aktivierung der Entkopplungseinrichtung 53 notwendige
Ausösekraftschwelle
ist.
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Bei
Abschluß des
vollständigen
Betätigungshubs
(siehe 2) liegt der Betätigungsarm 31 an dem
Griff 9 an, und die Rückbringfeder 49 ist
in ihre maximal komprimierten Stellung gebracht. Wird der Betätigungsarm
von dem Operator freigegeben, so drückt die Rückbringfe der 49 den
Betätigungsarm 31 über den
damit gekoppelten Weg-Mitnahmeschieber 41 in seine in 1 gezeigte
Ruheposition, in der er an einem Anschlag am Trägerbereich 35 anliegt.
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Bezugnehmend
auf die 1 und 2, in denen
die Ruhestellung und die Endstellung des Betätigungsarms im Weg-Betrieb
des Schrittgetriebes 21 dargestellt ist, ist ersichtlich,
daß auch
während des
Weg-Betriebs großer
Schrittweite ein Eingriff der Kraftübertragsstelle (bei 65)
des Betätigungsarms 31 mit
dem Kraft-Mitnahmeschieber 39 besteht und damit auch auch
im Weg-Betrieb des Schrittgetriebes 21 der Kraft-Mitnahmeschieber 39 entsprechend dem
Betätigungshub
des Betätigungsarms 31 und dem
Kraft-Wirkhebel wK in Vorschubrichtung V
verschoben wird. Zwar bestimmt der Vorschub des Kraft-Mitnahmeschiebers 39 in
Vorschubrichtung V effektiv nicht die Verlagerung der Schubstange 11 im Weg-Betrieb
des Schrittgetriebes 21, weil die Vorschubrate der Schubstange 11 während des Weg-Betriebs
aufgrund der Weg-Hebelkonfiguration wesentlich höher als die Vorschubrate ist,
die durch die Verlagerung des Kraft-Mitnahmeschiebers 39 gemäß der Kraft-Hebelkonfiguration
bewirkt hätte
können.
Wird also der Betätigungsarm 31 im
Weg-Betrieb des Schrittgetriebes bedient, werden sowohl der Weg-Mitnahmeschieber 41 als
auch der Kraft-Mitnahmeschieber 39 in Vorschubrichtung
V bewegt, wobei die Schubstange 11 während des Weg-Betriebs relativ
zum Weg-Mitnahmeschieber 41 unbeweglich
ist, allerdings sich die Schubstange 11 relativ zum Kraft-Mitnahmeschieber 39 verlagert.
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Folglich
ist die für
den Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes 21 verantwortliche
Hebelkonfiguration (Wirkhebel wK) auch während des
Weg-Betriebs in Funkion, ohne allerdings hebelkraftübertragsgemäß auf die
Schubstange 11 zu wirken. Der in 2 gezeigte
Abstand zwischen dem Kraft-Mitnahmeschieber 39 und dem
Weg-Mitnahmeschieber 41 stellt also nicht die tatsächliche
Verlagerungsschrittweite des Schrittgetriebes im Weg-Betrieb dar,
weil sich auch der Kraft-Mitnahmeschieber 39 um ca. das
Produkt aus dem Wirkhebel wK und dem Sinus
des Winkels α verlagert
hat. Die tatsächliche
Schrittweite des Schrittgetriebes 21 im Weg-Betrieb läßt sich
ungefähr
durch das Produkt aus dem Weg-Wirkhebel wW und
dem Sinus des Winkel α bestimmen.
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Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes 21
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Im
Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes 21 wird die Schubstange 11 nur
noch in kleinen Schrittweiten in Vorschubrichtung V verlagert, wodurch
sich leichter Spannungserhöhungen
zwischen den Backen 5 und 13 erzeugen lassen.
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Im
Kraft-Betrieb ist der Wirkhebel wK des Betätigungsarms 31 wirksam.
Wie in 3 ersichtlich ist, ist die Entkopplungseinrichtung 53 in
ihrem aktivierten Zustand dargestellt. Der Stift 61 ist
aus der schalenartigen Lagerung gedrückt, so daß der Weg-Mitnahmeschieber 41 von
der Rückbringfeder 49 ungehindert
entgegen der Vorschubrichtung V zum Kraft-Mitnahmeschieber 33 insofern
geschoben werden kann, als der Weg-Mitnahmeschieber 41 durch
die starre Kopplung mittels des Kopplungsstabs 59 nicht
mehr in eine verkantete Stellung gezwungen ist.
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Die
Entkopplungseinrichtung 53 wird dann aktiviert, wenn auf
den Betätigungsarm 31 durch
den Operator eine Kraft übertragen
wird, die größer als die
durch die Entkopplungseinrichtung vorab eingestellte Auslösekraftschwelle
ist. Diese Betätigungskraft
wird betriebsgemäß nur dann
aufgebracht, wenn eine Spannkraft zwischen den Backen 5 und 13 erzeugt
werden soll, nämlich
dann, wenn ein einzuspannender Gegenstand Spannkräfte erfahren
soll. Dieses Szenario ist in 3 durch
den Kontakt der Backen 5, 13 angedeutet.
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Durch
die Entkopplung des Kopplungsstabs 59 von dem Weg-Mitnahmeschieber 41 ist
der Weg-Wirkhebel wW des Betätigungsarms 31 nicht mehr
wirksam.
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Wie
oben erläutert
ist, liegt der Betätigungsarm 31 an
der Stelle 65 (Kraft-Wirkhebel wK)
stets an dem Kraft-Mitnahmeschieber 39 im gesamten Betrieb
des Schrittgetriebes an, was durch die Rückstellfeder 51 bewirkt
wird. Damit wird die Kraft-Hebelkonfiguration unmittelbar wirksam,
und ein kontinuierlicher Vorschub der Schubstange 11 ohne
Unterbrechung auf grund des Umschaltvorgangs durch die Entkopplung
wird bei Fortsetzung der Betätigung
des Betätigungsarms
erreicht.
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Aufgrund
des kleinen Kraft-Wirkhebels wK ist ersichtlich,
daß bei
Betätigung
des Betätigungsarms 31 um
einen Betätigungshub
(α) eine
wesentlich kleinere Schrittweite erreicht wird, als es bei dem oben beschriebenen
Weg-Betrieb mit dem Weg-Wirkhebel wW erzielt
wird.
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Nach
Betätigung
des Betätigungsarms 31 im Kraft-Betrieb
um einen Betätigungshub
(α) liegt
dieser am Griff 9 an, was in 4 dargestellt
ist. Beim Loslassen des Betätigungsarms 31 wird
letzterer aufgrund der Rückstellfeder 51 in
die Ruhestellung des Betätigungsarms 31 zurückgebracht,
wie in 3 dargestellt ist. Da die Rückbringfeder 49 den
außer Betrieb
gesetzten Weg-Mitnahmeschieber 41 an den Kraft-Mitnahmeschieber 39 drückt, kann
der Stift 61 nicht zurück
in den schalenartigen Endbereich des Kopplungsstabs 59 rasten.
Somit ist ein erneuter Betätigungshub
mit der Kraft-Hebelkonfiguration verzögerungslos möglich.
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Lösen der
Spannkraft und Einkupplung
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Soll
die zwischen den Backen 5 und 13 wirkende Spannkraft
gelöst
werden, ist die Sperre 71 an ihrem betätigungsseitigen Abschnitt 73 in
Vorschubrichtung V zu betätigen,
so daß der
Betätigungsabschnitt 73 am
Schwenkteil 75 geschwenkt wird (5) und die
Verkantung mit der Schubstange 11 gelöst wird, welche für die Erhaltung
der Spannkraft zwischen den Backen 5 und 13 aufgrund
des geschlossenen Kraftverlaufs von einer Backe über die Sperre 71 in
die Schubstange 11 und weiter in die andere Backe 13 verantwortlich
ist.
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Bei
Betätigung
der Sperre 71 wird die Einkupplungseinrichtung 81 simultan
betätigt,
wie in 5 angedeutet ist. Dabei wird das langgestreckte Bauteil
der Einkupplungseinrichtung 81 entgegen der Vorspannung
der Sperrfeder 77 in Vorschubrichtung V gedrückt.
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In
der Ruhestellung des Betätigungsarms 31 im
Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes 21 (s. 3) liegt
der Weg-Mitnahmeschieber 41 an dem freien Ende des langgestreckten
Bauteils an, so daß bei Betätigung der
Sperre 71 unmittelbar auf den Weg-Mitnahmeschieber 41 eingewirkt
wird. Die Rückbringfeder 49 veranlasst
bei Betätigung
der Sperre 71 den Weg-Mitnahmeschieber 41 um
einen Eingriffsbereich der Rückbringfeder 49 am
Weg-Mitnahmeschieber 41 zu
schwenken, so daß der
Stift 61 koppelnd in den schalenartigen Endbereich des Kopplungsstabs 59 gelangen
kann, was in 5 dargestellt ist.
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Wie
in 5 ersichtlich ist, bewirkt ein Mitnehmer 85 ein
Lösen des
stets verkanteten Kraft-Mitnahmeschiebers 39.
Durch das Lösen
der Sperre 71 und der Verkantung des Kraft-Mitnahmeschiebers 39 kann
die Schiene entgegen der Vorschubrichtung V verschoben werden, um
die Backen 5 und 13 voneinander zu trennen, um
eine neue Spannzone 23 anzuberaumen.
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Stets verkantete Mitnahmeschieber 39
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Wie
oben erläutert
ist, wird der Kraft-Mitnahmeschieber 39 in einer stets
gekippten Stellung relativ zur Schubstange 11 gehalten,
so daß der Kraft-Betrieb
an jeder Stelle längs
der Schubstange 11 möglich
ist.
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Die
verkantete Stellung des Mitnahmeschiebers 39 ermöglicht,
daß ein
Umschalten von dem Gang hoher Schrittweite in den Gang kleiner Schrittweite
des Schrittgetriebes 21 auch während eines Betätigungshubs
des Betätigungsarms
ohne Betätigungswegverluste
realisierbar ist.
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Auch
der Weg-Mitnahmeschieber 41 ist durch das Kopplungsbauteil 59 in
Zusammenwirkung mit der Rückbringfeder 49 in
einer stets gekippten bzw. verkanteten Stellung zur Schubstange 11 verbracht,
wenn die Entkopplungseinrichtung 53 deaktiviert ist.
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In
den 6 bis 11 ist ein Werkzeug bzw. ein
Schrittgetriebe dargestellt. Das Werkzeug ist in der Konfiguration
einer Spannzwinge 101 dargestellt, die einen Träger 103,
der eine feste Backe 105 und ein Gehäuse 107 aufweist,
eine bewegliche Schubstange 111, an deren einem Ende eine
bewegliche Spannbacke 113 fest angebracht ist. Die feste Backe
und das Gehäuse 107 können aus
einem Stück
gefertigt sein, insbesondere aus einem Kunststoffstück spritzgegossen
sein. Die Backen 105, 113 befinden sich auf einer
Spannseite 115 der Schubstange 111, wobei die
gegenüberliegende
Seite der Schubstange 111 Betätigungsseite 117 genannt
wird.
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Das
Gehäuse 107 begrenzt
einen Innenraum 119, in dem Organe eines Zwei-Gang-Schrittgetriebes 121 zumindest
teilweise untergebracht sind, das zwei Betriebszustände bereitstellt,
nämlich einen
Weg-Betrieb, der durch hohe Verlagerungswege der Schubstange 111 gekennzeichnet
ist, und einem Kraft-Betrieb, der durch kleine Verlagerungswege
zum Aufbau hoher Spannkräfte
zwischen den Backen 105 und 113 ausgebildet ist.
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In 6 sind
die Backen 105 und 113 voneinander getrennt dargestellt,
wobei zwischen den Backen eine Spannzone 123 definierbar
ist, in welchen ein einzuspannender Gegensatz eingesetzt werden
kann.
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Das
Schrittgetriebe 121 mit zwei Schrittweiten umfaßt einen
punktiert angedeuteten Weg-Betätigungsarm 125,
der um ein Lager 127 verschwenkbar ist. Das Schwenklager 127 ist
betätigungsseitig 117 an
dem Träger 103 angeordnet.
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Der
Weg-Betätigungsarm 125 weist
eine eingelassene Greifeinlage 129, die einen hohen Reibungskoeffizienten
aufweist. Außerdem
weist der Weg-Betätigungsarm 125 einen
ersten Abschnitt 131 mit der Greifeinlage 129 und
einen zweiten Abschnitt 132, welche beiden Abschnitte 131, 132 in
einem Winkel von ca. 125 Grad angeordnet sind.
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Der
Weg-Betätigungsarm 125 weist
eine unveränderliche
permanente Hebelkonfiguration auf, die durch den Wirkhebel wW definiert ist. Die Länge des Wirkhebels wird durch
den Abstand des Schwenklagers 127 von einer Kraftübertragsstelle 128 bestimmt.
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Desweiteren
umfaßt
das erfindungsgemäße Schrittgetriebe 121 einen
Kraft-Betätigungsarm 137, der
um ein Schwenklager 139 verschwenkbar ist, das spannseitig
(115) am Träger 103 angeordnet
ist. Der Kraft-Betätigungsarm 137 umfaßt eine
Handgreifeinlage 141, die auf der dem Weg-Betätigungsarm 125 abgewandten
Seite des Kraft-Betätigungsarms 137 liegt.
Wie aus der Anordnung der Greifeinlagen 141, 129 ersichtlich
ist, kann die Spannzwinge 101 entweder von dem Kraft-Betätigungsarm 137 oder
von dem Weg-Betätigungsarm 125 her
gegriffen werden.
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Der
Kraft-Betätigungshebel 137 weist
einen ersten Armabschnitt 143 und einen zweiten Armabschnitt 145 auf,
welche Armabschnitte 143, 145 in einem Winkel
von ca. 160° zueinander
liegen. Die Hebelkonfiguration des Kraft-Betätigungsarms 137 wird
durch den Kraft-Wirkhebel
wK definiert, dessen Länge durch den Abstand des Schwenklagers 139 des
Kraft-Betätigungsarms 137 zur
Kraftübertragsstelle 135 definierbar
ist, die als am Kraft- Betätigungshebel 137 befestigter
Bolzen ausgebildet ist.
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Das
erfindungsgemäße Schrittgetriebe
umfaßt
einen einzigen Mitnahmeschieber 151, der durch zwei parallele
Platten gebildet ist. Der Mitnahmeschieber 151 umfaßt einen
Durchgang (nicht näher dargestellt),
den die Schubstange 111 in einer Spielpassung durchdringen
kann. Bei den Betätigungsarmen 125 und 137 kommen
an einem spannseitig (115) mit einem Mitnahmeschieber 151 in
Eingriff.
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Eine
Rückstellfeder 153,
die als Schraubenfeder die Schubstange 111 umgibt, stützt sich
einerseits an der Innenseite des Radiallagerbereichs des Trägers 103 ab
und spannt andererseits den Mitnahmeschieber 151 gegen
eine Vorschubrichtung V vor.
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In 6 ist
die Ruhestellung des Kraft-Betätigungsarms 137 dargestellt,
in welcher der Kraft-Betätigungsarm 137 an
einem Anschlag (nicht näher dargestellt)
des Gehäuses 107 auf
der Betätigungsseite 117 kommt.
Damit kann der Kraft-Betätigungsarm,
wie auch die Kraftübertragsstelle 135,
nicht entgegen der Vorschubrichtung V verschwenkt werden. Durch
die Rückstellfeder 153 wird
der Mitnahmeschieber 151 gegen die Vorschubrichtung V in
Anschlag mit der Kraftübertragsstelle 135 und
in eine gekippte Stellung gebracht, in welcher der Mitnahmeschieber 151 mit
der Schubstange 111 verkantet. Auf diese Weise wird eine
im unbetätigten
Zustand des Kraft-Betätigungsarms 137 verkantete
Stellung des Mitnahmeschiebers 151 bereitgestellt.
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Auf
einer der Spannzone 123 zugewandten Seite des Gehäuses 107 ist
schwenkbar eine Sperre 155 vorgesehen, die einen Betätigungsabschnitt 157 aufweist.
Ein Schwenkabschnitt 159 greift mit einer Aussparung, die
spannseitig am Gehäuse 107 angebracht
ist, derart zusammen, daß die
Sperre 155 an dem Gehäuse 107 gehalten
und um den Schwenkabschnitt 159 verschwenkbar ist.
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Die
Sperre 155 hat einen Durchgang, den die Schubstange 111 in
einer Spielpassung durchdringen kann. Eine Sperrfeder 161 zwängt die
Sperre in eine stets zur Schubstange 111 verkippte Stellung, damit
die Sperre 155 gegenüber
der Schubstange 111 verkantet, wodurch eine Verlagerung
der Schubstange 111 entgegen der Vorschubrichtung V verhindert
wird.
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Das
erfindungsgemäße Getriebe
weist auch eine Einrichtung 163 zum Lösen der verkanteten Stellung
auf, die betätigungsseitig
am Träger 107 angeordnet
ist. Die Einrichtung 163 ist als langgestrecktes Bauteil
gebildet, das verschiebbar am betätigungsseitigen Gehäuseabschnitt
gelagert ist und von der Sperrfeder 161 entgegen der Vorschubrichtung
V vorgespannt ist.
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Weg-Betrieb des Schrittgetriebes 121
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In
den 6 bis 8 sind drei Betriebsstellungen
des Weg-Betriebs des Schrittgetriebes dargestellt, wobei in 6 eine
unbetätigte
Stellung, in 7 eine Zwischenstellung und
in 8 eine Betätigungsendstellung
gezeigt sind.
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In
der in 6 gezeigten Ausgangsstellung wird die Spannzwinge 101 derart
gegriffen, daß die Handfläche an dem
Weg-Betätigungsarm 125 anliegt und
wenigstens der Mittel- und/oder Zeigefinger den Kraft-Betätigungsarm 137 greifen
können.
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Aufgrund
der stets verkanteten Stellung des Mitnahmeschiebers 151 wird
beim kleinsten Betätigungshub
einer der Betätigungsarme 125 oder 137 eine
Verlagerung der Schubstange 111 bewirkt.
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Bevor
der Weg-Betätigungsarm 125 wirksam wird,
wird der Kraft-Betätigungsarm 137 um
einen ersten Schwenkbereich β verschwenkt,
um den Kraft-Betätigungsarm
in seine Konter- oder
Widerlager-Stellung zu verbringen, in der der Kraft-Betätigungsarm 137 mit
seiner dem Weg-Betätigungsarm 125 zugewandten
Seite an dem Schwenklager 127 des Weg-Betätigungsarms 125 anliegt,
was in 7 gezeigt ist. In der Widerlagerstellung kann
der Kraft-Betätigungsarm 137 nicht
weiter auf den Weg-Betätigungsarm 125 zugeschwenkt
werden. Schon bei dieser ersten Betätigungsphase des Kraft-Betätigungsarms 137 ist
der Mitnahmeschieber 151 nach der Kraft-Hebelkonfiguration
entsprechend dem Wirkhebel wK in Vorschubrichtung
V verlagert worden. Es sei angemerkt, daß diese Verlagerungsweite der
Schrittweite des Kraftbetriebes entspricht.
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Hat
der Kraft-Betätigungsarm
die in 7 gezeigte Widerlagerstellung erreicht, kann die
Verlagerung der großen
Schrittweite gemäß dem Weg-Betrieb
des Schrittgetriebes 121 vollzogen werden. Wie in 8 ersichtlich
ist, wird der Weg-Betätigungsarm 125 auf
den feststehenden Kraft-Betätigungsarm 137 gemäß der Weg-Hebelkonfiguration
zugeschwenkt, bei der der Weg-Wirkhebel wW wirksam
ist.
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Bei
einem vollen Betätigungshub
des Weg-Betätigungsarms 125 ist
die Rückstellfeder 153 komprimiert
(8). Wird die Betätigungskraft von dem Weg-Betätigungsarm 125 gelöst (9),
so drückt
die Rückstellfeder 153 den
Mitnahmeschieber 151 aus seiner verkanteten Stellung und
verschiebt ihn zurück
auf den Kraft-Betätigungsarm 137 zu,
insbesondere auf die Kraftübertragsstelle 135 zu.
Das Zurückschieben
des Mitnahmeschiebers 151 geschieht im ständigen Kontakt
mit der Kraftübertragstelle 128 des
Weg-Betätigungsarms 125 an
dessen spannseitigen Ende.
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Ist
der einzuspannende Gegenstand (nicht dargestellt) noch nicht gegriffen
(s. 7), kann der Weg-Betätigungsarm 125 nach
Erreichung der in 7 gezeigten Stellung erneut
betätigt
werden, bis die Backen 105 und 113 den einzuspannenden
Gegenstand (nicht dargestellt) ergriffen haben.
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Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes 121
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Der
Kraft-Betrieb mit kleiner Schrittweite des Schrittgetriebes ist
insbesondere anhand der 8 bis 10 beschrieben.
Der Kraft-Betrieb kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn hohe
Spannkräfte
an den Backen 105 und 113 aufzubringen sind. Dies
soll in den 8 bis 10 dadurch
angedeutet sein, daß die
Backen 105, 113 in direktem Kontakt stehen.
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Nach
der Kontaktaufnahme der beiden Backen 105, 113 kann
eine weitere Betätigung
des Weg-Betätigungsarms 125 insofern
nicht mehr vorgenommen werden, als der große Weg-Wirkhebel wW enorme
Kräfte
fordert, um eine Verlagerung einer Weg-Schrittweite zu realisieren.
Insofern ist der Weg-Betätigungsarm 125 im
Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes als Konter- oder Widerlagerarm
anzusehen, gegenüber
welchem eine Schwenkbewegung des Kraft-Betätigungsarms 137 ermöglicht wird.
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Bevor
der Kraft-Betätigungshub
vollziehbar ist, muß der
Kraft-Betätigungsarm 137 aus
seiner in 7 gezeigten Endstellung in die
in 6 und 9 gezeigte Ausgangsstellung
gebracht werden. Dafür
ist der Kraft-Betätigungsarm 137 loszulassen, damit
die Rückstellfeder 153 über den
Mitnahmeschieber 151 und die Kraftübertragsstelle 135 die notwendige
Schwenkbewegung um das Schwenklager 139 herum in die Ausgangsstellung
veranlassen kann.
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Im
Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes 121 wird der Weg-Betätigungsarm 125 als
Konter- oder Widerlagerarm verwendet. Der Kraft-Betätigungsarm 137 ist
verschwenkbar, bis die den Weg-Betätigungsarm 125 zugewandte
Seite des Kraft-Betätigungsarms 135 in
Eingriff mit dem Schwenklager 127 des Weg-Betätigungsarms
kommt, was in 10 dargestellt ist. Durch die
Kraft-Hebelkonfiguration werden kleine Schrittweiten bei gleichbleibendem
Betätigungshub
hervorgerufen, so daß die
gewünschten Spannkräfte an den
Backen 105 und 113 induziert werden können.
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Dieser
Vorgang kann wiederholt werden, indem der Kraft-Betätigungsarm 137 von
den Fingern des Operators (nicht dargestellt) freigegeben wird, wodurch
die Rückstellfeder 153 den
Betätigungsarm zurück in die
Ausgangsstellung für
einen neuen Kraft-Betätigungshub
bringt, was in 9 dargestellt ist.
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Lösen der
Spannkraft und Verkantung
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Um
die Spannkraft zwischen den Spannbacken 105, 113,
welche durch die Sperre 155 aufrechterhalten wird, zu lösen, ist
der Betätigungsabschnitt 157 der
Sperre 155 zu betätigen.
Dabei wird simultan die Einrichtung 163 zum Lösen der
Verkantung des Mitnahmeschiebers betätigt. Das langgestreckte Bauteil
der Einrichtung 163 drückt
bei Betätigung
der Sperre 155 auf den betätigungsseitigen Abschnitt des
Mitnahmeschiebers 151, wodurch dieser um die Kraftübertragsstelle 135 des
Kraft-Betätigungsarms 137 geschwenkt
wird und damit seine verkantete Stellung zur Schubstange 111 verliert.
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Bei
Deaktivierung der Sperre 155 und Aktivierung der Einrichtung 163 kann
die Schubstange 111 samt beweglicher Backe 113 entgegen
der Vorschubrichtung V verschoben werden.