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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Antrieb für ein Spann-
und/oder Spreizwerkzeug, der zum Verlagern einer an einem Träger des Spann-
und/oder Spreizwerkzeugs beweglich gelagerten Schub- oder Zugstange
mit einer daran fest angebrachten, beweglichen Backe relativ zu
dem eine ortsfeste Backe haltenden Träger in Längsrichtung der Schub- oder
Zugstange ausgelegt ist, einem Speicher für Antriebsenergie und einem
Mechanismus zum Laden von Antriebsenergie in den Speicher.
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Ein
Spannwerkzeug mit einer derartigen Anordnung ist aus dem US-Patent
6,568,667 bekannt. Das US-Patent offenbart ein Spannwerkzeug, das eine
Spiraldruckfeder zum schnellen Verschließen der beweglichen Backe aufweist.
Die Freigabe von in der Spiraldruckfeder gespeicherten potentiellen
Energie wird durch eine Verlagerungssperre behindert. Liegen die
Spannbacken aneinander, so ist die in der Spiraldruckfeder gespeicherte
Antriebsenergie erschöpft.
Zum Laden der Antriebsenergie in die Spiraldruckfeder ist die Schubstange
samt beweglicher Backe von dem Träger zu entfernen, womit die
Spiraldruckfeder zusammengedrückt
und gespannt wird.
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Das
in dem US-Patent vorgeschlagene Spannwerkzeug kann nicht ausschließlich mit
einer Hand bedient werden, da eine zweite Hand der Bedienperson
notwendig ist, um die bewegliche Backe zum Spannen der Spiraldruckfeder
von dem Träger wegzuziehen.
Des weiteren besitzt das bekannte Spannwerkzeug einen Nachteil dahingehend,
daß bei
sehr schmalen zu spannenden Gegenständen kaum noch Antriebsenergie
in der Spiraldruckfeder gespeichert ist, so daß eine Schließbewegung
durch die Spiraldruckfeder nicht mehr oder auf eine nicht ausreichende
Weise bereitstellbar ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, den Nachteil des Standes der Technik
zu überwinden,
insbesondere die Ergonomie des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs zu
verbessern, insbesondere eine Anordnung mit einem Antrieb für ein Spann-
und/oder Spreizwerkzeug, einem Speicher für Antriebsenergie und einem
Mechanismus zum Laden von Antriebsenergie in den Speicher zu schaffen,
welche insbesondere die Funktionsweise für eine einhändige Bedienbarkeit des Spann-
und/oder Spreizwerkzeugs erweitert, insbesondere Antriebsenergie
in annähernd
allen Betriebsstellungen des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs zur
Verfügung
stellt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Danach
ist der Mechanismus dazu ausgelegt, Antriebsenergie in den Speicher
bei einer Verlagerung der Schub- oder Zugstange in deren Schließrichtung
zu verlagern. Als Schließrichtung ist
die Richtung zu verstehen, bei der sich im Falle der Spannkonfiguration
des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs die bewegliche Backe auf die
ortsfeste Backe zubewegt. Genauso muß unter Schließrichtung diejenige
Richtung verstanden werden, bei der im Falle einer Spreizkonfiguration
des Spann- und/oder
Spreizwerkzeugs die bewegliche Backe von der ortsfesten Backe entfernt
wird.
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Mit
der erfindungsgemäßen Maßnahme wird gewährleistet,
daß der
Bedienperson nicht nur Antriebsenergie zur Verfügung steht, wenn sich die bewegliche
Spannbacke in einer gegenüber
der ortsfesten Backe geöffneten
Position befindet, sondern auch dann, wenn sie an der ortsfesten
Backe anliegt. Mit der zur Verfügungstellung
von Antriebsenergie in jeder Betriebsstellung und -konfiguration
des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs wird eine Bedienbarkeit für letzteres
bereitgestellt, die ein einhändiges
Betätigen
des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs sowohl zum Greifen des zu spannenden
Gegenstands als auch zum Aufbringen von hohen Spannkräften auf den
zu spannenden Gegenstand als auch zum Lösen des zu spannenden Gegenstands
als auch zum Öffnen
und Freigeben des zu spannenden Gegenstands als auch zum Verbringen
der beweglichen Backe in eine Ausgangsstellung, in der das Spann- und/oder Spreizwerkzeug
für einen
erneuten Einsatz, insbesondere zum Spannen eines neuen Gegenstands, bereit
ist.
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Des
weiteren läßt die erfindungsgemäße Maßnahme zu,
Antriebsenergie nicht nur für
einen Schnellschlußmechanismus
sondern auch für
einen schnellen Öffnungsmechanismus
der Spannbacken zur Verfügung
zu stellen. Sollten für
die beiden unterschiedlichen Verlagerungsrichtungen unterschiedliche
Antriebe eingesetzt werden, kann der Lademechanismus derart ausgestaltet
sein, daß ein
Speicher für
den ersten Antrieb beim Schließen
der Spannbacken und ein Speicher des anderen Antriebs beim Öffnen der
Spannbacken mit Energie geladen werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist der Lademechanismus ein drehbar angetriebenes
Getriebeelement. Dem Getriebeelement wird das erforderliche Drehmoment
zum Ladevorgang beispielsweise dadurch mitgeteilt, daß ein reib-
oder formschlüssiger
Kontakt zwischen der Schub- oder Zugstange und dem Getriebeelement
hergestellt wird. Das Getriebeelement kann mit einer Kraftmaschine,
insbesondere einer Drehfeder, des Antriebs derart gekoppelt sein,
daß durch
die Drehbewegung des Getriebeelements die Kraftmaschine ge spannt wird.
Bei einer als Drehfeder ausgebildeten Kraftmaschine ist der Speicher
für Antriebsenergie
sowie eine Einrichtung zum Umwandeln der Drehbewegung des Getriebeelements
in Drehantriebsenergie in einem Bauteil integriert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
ist für
den Antrieb in beide Verlagerungsrichtungen nur eine Kraftmaschine
insbesondere in Form einer Drehfeder vorgesehen. Um den Ladevorgang
durch den Lademechanismus in beide Verlagerungsrichtungen sicherzustellen,
ist bei einer Weiterbildung der Erfindung ein Drehrichtungswechsler
vorgesehen, der bei einem Wechsel der Verlagerungsrichtung der Schub- oder
Zugstange die Drehbewegung des Getriebeelements in eine für die Einrichtung
zum Umwandeln der Drehbewegung erforderliche Drehladebewegung ändert. Dies
beispielsweise kann dadurch realisiert werden, daß zwischen
dem drehantreibbaren Getriebeelement und der Schub- oder Zugstange
ein Zwischengetriebeelement vorgesehen ist, welches über einen
Schaltmechanismus in Eingriff zwischen der Schub- oder Zugstange und dem Getriebeelement bringbar
ist, was einen Drehrichtungswechsel bewirkt.
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Bei
der Weiterbildung der Erfindung ist der Drehrichtungswechsler, insbesondere
die Schaltung zum Bringen eines Zwischengetriebeelements in Eingriff
mit dem Getriebeelement, manuell betätigbar.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Drehrichtungswechsler
automatisch ausgeführt,
d. h. dieser wird dann aktiviert, wenn die Verlagerungsrichtung
der Schub- oder
Zugstange beispielsweise durch Aufbringen von einer externen Druck-
oder Zugkraft an der Schub- oder Zugstange gewechselt wird.
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Bei
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lademechanismus ist eine
Energiefreigabeblockade vorgesehen. Diese ist während des Ladevorgangs aktiviert,
damit die in den Speicher eingebrachte Antriebsenergie nicht freigegeben
wird und zu dem Zeitpunkt von der Bedienperson freigebbar ist, wenn
die Antriebsenergie benötigt
wird.
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Die
Energiefreigabeblockade kann vorzugsweise manuell von der Bedienperson
gelöst
werden.
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In
einer besonderen Ausführung
der Energiefreigabeblockade ist eine Klinkensperranordnung vorgesehen,
welche eine Antriebsbewegung einer Drehfeder blockiert, insbesondere
in Eingriff mit dem Getriebeelement oder der Drehfeder kommen kann.
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Außerdem betrifft
die Erfindung ein Spann- und/oder Spreizwerkzeug mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden durch
die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand
der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
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1a eine
Seitenansicht einer Ausführung eines
erfindungsgemäßen Spann-
und/oder Spreizwerkzeugs mit einer geöffneten Spannbackenstellung;
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1b eine
Querschnittsansicht des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs gemäß 1a entlang der
Schnittlinie A-A;
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2 eine
Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung eines Spann- und/oder Spreizwerkzeugs
mit geöffneter
Spannbackenstellung, wobei ein erfindungsgemäßer Antrieb in seinem Antriebsbetrieb
zum Öffnen
der Spannbacken gezeigt ist;
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3 eine
Seitenansicht des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs gemäß 2,
wobei der erfindungsgemäße Antrieb
in seinem Antriebsbetrieb zum Schließen der Spannbacken gezeigt
ist;
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4 eine
Seitenansicht des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs gemäß 2 mit
einem deaktivierten Antrieb, wobei ein erfindungsgemäßer Mechanismus
zum Laden von Antriebsenergie bei einer Schließbewegung der Backen gezeigt
ist;
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5 eine
Seitenansicht des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs gemäß 2 mit
einem deaktivierten Antrieb, wobei der erfindungsgemäße Mechanismus
zum Laden von Antriebsenergie bei einer Öffnungsbewegung der Spannbacken
gezeigt ist;
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6a eine
Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung eines Spann- und/oder Spreizwerkzeugs
mit Spannbacken im einspannenden Zustand;
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6b eine
Stirnansicht des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs gemäß 6a;
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7a eine
Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ausführung des
Spann- und/oder Spreizwerkzeugs gemäß 6a, 6b mit
einer geöffneten
Spannbackenkonfiguration;
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7b eine
Querschnittsansicht des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs gemäß 7a entlang der
Schnittlinie B-B;
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8a eine
Seitenansicht des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs gemäß den 6a bis 7b in
einem Betriebsmodus des Schließens
der Spannbacken;
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8b eine
Stirnansicht des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs gemäß 8a;
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9a eine
Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung eines Spann- und/oder Spreizwerkzeugs
mit einer geöffneten Spannbackenkonfiguration;
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9b eine
Draufsicht des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs gemäß 9a;
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9c eine
vergrößerte Detailansicht
des Bereichs C gemäß 9b;
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9d eine
Stirnansicht des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs gemäß 9a.
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Die
in den 1a und 1b dargestellte bevorzugte
Ausführung
eines Spann- und/oder Spreizwerkzeugs 1 umfaßt eine
Schub- oder Zugstange 3, die an einem Träger 5 in
deren Längsrichtung
beweglich gelagert ist. Der Träger 5 umfaßt ein geschlossenes
Gehäuse 7,
wobei auf einer Spannseite 9 der Schub- oder Zugstange 3 eine
feste Spannbacke 11 vorgesehen ist, die einer beweglichen
Spannbacke 13 diametral gegenüberliegt, welche an einem Ende 14 der
Schub- oder Zugstange 3 lösbar befestigt ist.
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In 1a ist
der Spannbetriebsmodus des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs 1 dargestellt.
Ist die bewegliche Backe 13 an dem gegenüberliegenden
Ende 16 der Schub- oder Zugstange 3 befestigt, besitzt
das Spann- und/oder Spreizwerkzeugs 1 einen Spreizbetriebsmodus.
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Auf
der der Spannseite 9 gegenüberliegenden Betätigungsseite 15 der
Zug- oder Schubstange 3 ist an dem Träger 5 ein Griff 17 zum
Halten des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs mit einer Hand einstückig befestigt.
Zudem ist an dem Träger 5 ein Schrittgetriebe 19 gelagert,
das später
im Detail erläutert
wird. Das Gehäuse 7 des
Trägers 5 umfaßt und schützt einen
erfindungsgemäßen Antrieb 21, der
durch eine Drehfeder 23, die eine Rotationsachse aufweist,
und ein drehbar gelagertes Antriebsrad 25 gebildet ist,
dessen Drehachse mit der Rotationsachse der Drehfeder 23 zusammenfällt.
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Das
Antriebsrad 25 steht kraftübertragend mit einem Längsrand 27 der
Schub- oder Zugstange 3 im Eingriff. In 1a ist
der drehmomentübertragende
Eingriff durch Reibungsschluß zwischen
Antriebsrad 5 und Schub- oder Zugstange 3 gebildet.
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Das
Antriebsrad 25 ist derart an dem Träger 5 gelagert, daß in jeder
Verlagerungsposition der Schub- oder Zugstange 3 ein Eingriff
des Antriebsrads 25 mit der Schub- oder Zugstange 3 gewährleistet
ist. Das Antriebsrad 25 ist aus einem Gummi enthaltenden
Werkstoff gebildet, wobei die Schub- oder Zugstange 3 zum
Antriebsrad 25 derart liegt, daß eine eine Normalkraft erzeugende
Vorspannung zwischen den beiden Bauteilen wirkt.
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Mit
dieser Ausführung
eines drehantreibbaren Getriebeelements in Form eines Antriebsrads 25 und
einer Drehfeder 23 als Motor und Energiespeicher wird der
Schub- oder Zugstange 3 in jeder ihrer Verlagerungspositionen
eine Antriebskraft zum Schließen
der Spannbacken 11, 13 mitgeteilt, also eine Antriebskraft
zum Bewegen der Schub- oder Zugstange 3 von rechts nach
links, wie in 1a durch den Pfeil S, wie Schließrichtung,
angezeigt ist.
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Aufgrund
des ständigen
Eingriffs des Antriebsrads 25 mit der Schub- oder Zugstange 3 ist weiterhin
gewährleistet,
daß bei
einer Öffnungsbewegung
der Spannbacke 13, d. h. bei einer Bewegung der Schub-
oder Zugstange 3 von links nach rechts, die Drehfeder 23 gespannt
wird, um für
den anschließenden Öffnungsvorgang
ausreichende potentielle Energie zum erneuten Öffnen des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs 1 bereitzustellen.
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Eine
Drehfeder 23 als Kraftmaschine ist insofern von Vorteil,
als sie für
eine im wesentlichen kontinuierliche Drehmoment-Bereitstellung sorgt,
so daß ein
kontinuierlicher Schließvorgang
mit gleichmäßiger Schließkraft und
Schließgeschwindigkeit
bereitgestellt ist.
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Die
Reibungskraft, welche zur Übertragung des
Drehmoments von dem Antriebsrad 25 auf die Schub- oder
Zugstange 3 notwendig ist, ist derart insbesondere durch
Wahl eines hohen Reibungskoeffizienten einzustellen, daß es bei
einem Stillstand der Schub- oder Zugstange 3 nicht zu einem
Durchdrehen des Antriebsrads 25 kommt. Auf diese Weise
ist gewährleistet,
daß sich
die potentielle Energie der Drehfeder 23 nicht selbständig durch
Durchrutschen des Antriebsrads 25 löst.
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Das
anhand der 1a und 1b beschriebene
Spann- und/oder Spreizwerkzeug weist explizit keinen Mechanismus
zum Laden eines Energiespeichers beim Schließen der beweglichen Spannbacke
auf, allerdings soll hiermit verdeutlicht werden, daß der erfindungsgemäße Mechanismus zum
Laden des Energiespeichers beim Schließen des Spann- und/oder Spreiz werkzeugs
mit den oben ausgebildeten Spann- und/oder Spreizwerkzeugs kombiniert
werden kann.
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Die
Ausführung
gemäß den 2 und 3 stellt
ein Spann- und/oder Spreizwerkzeug dar, die sich im wesentlichen
von dem Spann- und/oder Spreizwerkzeug gemäß 1a und 1b darin
unterscheidet, daß eine
alternative Ausführung
eines erfindungsgemäßen Antriebs
für das
Spann- und/oder Spreizwerkzeug vorgesehen ist. Zur besseren Lesbarkeit
der Figurenbeschreibung werden für identische
und ähnliche
Bauteile zur Ausführung
gemäß den 1a und 1b identische
Bezugszeichen verwendet, die um 100 erhöht sind, wobei es einer erneuten
Erläuterung
der Funktionsweise der Bauteile nicht bedarf.
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Die 2 und 3 zeigen
zwei unterschiedliche Antriebskonfigurationen eines Getriebes eines
erfindungsgemäßen Antriebs.
In beiden Konfigurationen ist der Antrieb durch eine Freistellung
einer Klinke 131 aus einer Klinkenverzahnung 133 aktiviert.
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Bei
der Getriebekonfiguration gemäß 2 wird
ein Öffnen
der Spannbacken 111 und 113 realisiert. Die Öffnungsrichtung
der Verlagerung der Schub- und/oder Zugstange 103 ist mit
O angedeutet.
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Der
erfindungsgemäße Antrieb 121 umfaßt ein drehantreibbares
Getriebeelement, das als Antriebsrad 135 über eine
Drehfeder 123 angetrieben ist. Die Drehfeder 123 ist
derart montiert, daß eine Drehung
des Antriebsrads 135 im Uhrzeigersinn bewirkt wird.
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Ein
mit dem Antriebsrad 135 drehmomentübertragend gekoppeltes Zwischengetrieberad 137 wird
entgegen dem Uhrzeigersinn durch das Antriebsrad 135 gedreht,
wobei das Zwischengetrieberad 137 drehmomentübertragend
ein als Getriebebauteil zum Umsetzen einer Drehbewegung in eine translatorische
Bewegung ausgebildetes Abtriebsrad 139 antreibt. Das Abtriebsrad 139 kommt
mit dem der Betätigungsseite 115 zugewandten
Rand 127 der Schub- oder
Zugstange 103 kraftübertragend
in Eingriff. Da das Abtriebsrad 139 in einer Drehbewegung im
Uhrzeigersinn angetrieben ist, wird der Schub- oder Zugstange 103 eine
Translati onszugkraft mitgeteilt, welche die bewegliche Backe 113 in Öffnungsrichtung
O von der ortsfesten Backe 111 entfernen läßt.
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Sämtliche
Drehmomentübertragungen
können
entweder durch Reibschluß oder
durch Formschluß in
Form von Verzahnungen oder durch eine Kombination aus beiden realisiert
werden.
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Im
Anschluß wird
nun eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung erläutert, die
einen Mechanismus zum Wechseln der Verlagerungsrichtung von einer Öffnungsverlagerung,
wie in 2 dargestellt ist, in eine Schließverlagerung
und umgekehrt betrifft, welcher Betriebsmodus in 3 dargestellt
ist.
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Der
Mechanismus zum Wechseln der Verlagerungsrichtung weist eine Schaltung
auf, welche durch eine Rückdrücksperre
betätigbar
ist. Die Rückdrücksperre
stellt eine Blockade gegen das Verlagern der Schub- oder Zugstange
entgegen der Vorschubrichtung des Schrittgetriebes dar, die durch
den Pfeil V angedeutet ist. Die Sperrwirkung der Rückdrücksperre
wird durch die Verkantung eines Durchgangsbereichs eines Freigabehebels 141 mit
der Schub- oder Zugstange 103 bewerkstelligt.
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Soll
also die Schub- oder Zugstange 103 in Öffnungsrichtung O (2),
die der Vorschubrichtung V des Schrittgetriebes 119 entgegengesetzt
ist, verlagert werden, so ist zum einen der Freigabehebel 141 zu
betätigen,
um die in Öffnungsrichtung
O wirkende Sperrwirkung des Freigabehebels 141, die aufgrund
der Verkantung des Freigabehebels 141 mit der Schub- oder
Zugstange 103 besteht, zu lösen. Die Betätigung des
Freigabehebels 141 ist in 2 nicht
näher dargestellt.
Es reicht ein leichtes Kippen des Freigabehebels 141, um
die Sperrwirkung in Öffnungsrichtung
O aufzuheben.
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Soll
nun die Verlagerungsrichtung von O nach S gewechselt werden, ist
der Freigabehebel 141 derart stark zu drücken (3),
daß eine
Schalteinrichtung aktiviert wird, die durch einen in seiner Längsrichtung
verlagerbaren Druckstab 143 gebildet ist, der auf ein Lager 145 für das Abtriebsrad 139 drückt. Das
Lager 145 gewährleistet
eine Verschiebung des Abtriebs rads 139 in Längsrichtung,
nämlich in
Schließrichtung
S, der Schub- oder Zugstange 103. Eine nicht dargestellte
Vorspannung, insbesondere eine Druckfeder, für das Lager drückt das
Abtriebsrad 139 in die in 2 dargestellte
Position, in der Abtriebsrad 139 mit dem Zwischengetrieberad 137 in
Eingriff steht.
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Bei
Betätigung
des Druckstabs 143, also bei Aktivierung der Schaltung,
wird das Lager 145 des Abtriebsrads 139 derart
verschoben, daß das
Abtriebsrad 139 von dem Zwischengetrieberad 137 freikommt
und in einen unmittelbaren drehmomentübertragenden Kontakt mit dem
Antriebsrad 135 gelangt. Mit diesem strukturellen Aufbau
ist ein Drehrichtungswechsler in dem Antrieb integriert, der einen Wechsel
der Drehrichtung des Abtriebsrads 139 realisiert. Im geschaltenen
Zustand (3) treibt die Drehbewegung des
von der Drehfeder 123 angetriebenen Antriebsrads 135 das
Abtriebsrad 139 entgegen dem Uhrzeigersinn an, wodurch
die Schub- oder Zugstange 103 in Schließrichtung S kontinuierlich verlagert
wird.
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In
beiden in den 2 und 3 dargestellten
Getriebekonfigurationen sind Antriebsrad, Zwischengetrieberad und
Abtriebsrad an ihren Drehmomentübertragungspunkten
derart vorgespannt, daß eine
ausreichende Normalkraft zur Bildung der erforderlichen Reibungskraft
zur Drehmomentübertragung
erzeugt ist. Die erforderliche Andrückkraft des Abtriebsrads 139 gegen
die Schub- oder Zugstange 103 wird bei dem Öffnungsmechanismus
gemäß 2 aufgrund
der Vorspannung des Lagers 143 sichergestellt, wobei die
erforderliche Andruckkraft im Schließmechanismus gemäß 3 durch
die dem Druckstab 143 an dem Freigabehebel 141 mitgeteilte Betätigungskraft
gewährleistet
ist.
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In
den 4 und 5 ist ein Spann- und/oder Spreizwerkzeug 101 dargestellt,
das im Hinblick auf den strukturellen Aufbau des Spann und/oder
Spreizwerkzeugs gemäß den 2 und 3 im
wesentlichen identisch ist. Zur besseren Lesbarkeit der Figurenbeschreibung
werden identische Bezugszeichen für identische oder ähnliche Bauteile
verwendet. Einer erneuten Erläuterung
der identischen oder ähnlichen
Bauteile bedarf es nicht.
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Das
Spann- und/oder Spreizwerkzeug 101 gemäß den 4 und 5 unterscheidet
sich in dem Betriebszustand des Antriebs gegenüber dem Spann- und/oder Spreizwerkzeug
gemäß den 2 und 3.
Der Antrieb ist nämlich
durch die Sperrklinke 131 deaktiviert, die in einer an
dem Antriebsrad 135 radial außen liegenden Verzahnung 133 eingerastet
ist und somit die Freigabe der in der Drehfeder 123 gespeicherten
Drehantriebsenergie blockiert.
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In
diesem Betriebsmodus wird der Drehfeder 123 die zum Schließen und Öffnen notwendige
Drehantriebsenergie zugeführt.
Durch die Bewegung der Schub- oder Zugstange 103 wird über das
zwischen der Schub- oder Zugstange 103 und der Drehfeder 123 angeordnete
Getriebe eine Drehbewegung am Antriebsrad 135 entgegen
dem Uhrzeigersinn induziert, wodurch die Drehfeder 123 gespannt
wird.
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Mit
Hilfe des oben beschriebenen Mechanismus zum Wechseln der Verlagerungsrichtung
kann der Spannvorgang unabhängig
von einer bestimmten Verlagerungsrichtung der Schub- oder Zugstange realisiert
werden.
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In 4 ist
der Lademechanismus in einer Betriebskonstellation dargestellt,
bei der ein Spannen der Drehfeder 123 durch Schließen der
Backen 111, 113 realisiert ist. Bei der Bewegung
der Schub- oder Zugstange 103 von rechts nach links, also
in Schließrichtung
S, wird dem Abtriebrad 139 eine Drehbewegung entgegen dem
Uhrzeigersinn induziert, wobei dem Zwischengetrieberad 137 eine Drehbewegung
in dem Uhrzeigersinn mitgeteilt wird. Durch Drehung des Antriebsrads 135 entgegen
dem Uhrzeigersinn wird die Drehfeder 123 gegen den Uhrzeigersinn
gespannt oder aufgezogen.
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Da
ohnehin zum Öffnen
der Spannbacken, also für
eine Bewegung der Schub- oder Zugstange von links nach rechts, die
Rückdrücksperre
durch den Freigabehebel 141 betätigt werden muß, ist bei vollständiger Betätigung des
Freigabehebels 141 automatisch sichergestellt, daß über den
Druckstab 143 der Drehrichtungswechsler aktiviert ist und
das Antriebsrad 139 aus dem Eingriff mit dem Zwischengetrieberad
befreit ist.
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Auf
diese Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Antrieb möglich, ein
Laden von potentieller Energie in den Speicher für Antriebsenergie bereitzustellen,
wobei ein Ladevorgang sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen durchführbar ist.
Wird also die bewegliche Backe auf die ortsfeste Backe mittels des
Schrittgetriebes zubewegt, wird automatisch die Drehfeder des Antriebs
gespannt. Ein Aufladen durch Hin- und Herbewegen der Schub- oder
Zugstange ist möglich.
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In
den 6a, 6b, 7a, 7b, 8a und 8b ist
eine weitere Ausführung
eines erfindungsgemäßen Spann-
und/oder Spreizwerkzeugs mit einer alternativen Ausführung eines
Antriebs zur kontinuierlichen Verlagerung einer Schub- oder Zugstange
dargestellt. Zur besseren Lesbarkeit sind identische oder ähnliche
Bauteile zu den vorstehenden Ausführungen mit der gleichen Bezugsziffer versehen,
die um 100 oder 200 erhöht ist. Einer erneuten Erläuterung
der identischen oder ähnlichen Bauteile
wie deren Funktionsweise bedarf es nicht.
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Die
Ausführung
gemäß den 6a bis 8b unterscheidet
sich von den oben stehenden Ausführungen
in der Ausgestaltung des Antriebs. Eine Einrichtung zum Ziehen der
Schub- oder Zugstange
von einer offenen Stellung, wie sie in den 7a dargestellt
ist, in eine geschlossenen Stellung, wie sie in 6a dargestellt
ist, ist vorgesehen. Die Zugeinrichtung ist bei der Ausführung gemäß den 6a bis 8b durch
eine Drehfeder 223 gebildet, die mit einem wickelbaren
Strang 245 gekoppelt ist. Der wickelbare Strang 245 ist
an seinem freien Ende an der Schub- oder Zugstange 203 befestigt. Hierfür ist eine
Befestigungseinrichtung 247 vorgesehen, welche über einen
Freigabeknopf 248 von der Schub- oder Zugstange 203 lösbar ist,
um die Befestigungseinrichtung 247 des wickelbaren Strangs 245 längs der
Schub- oder Zugstange 203 umsetzen zu können. Beispielsweise bei Spann-
und/oder Spreizwerkzeugen für
besonders breite Gegenstände 249 ist
eine sehr lange Schub- oder Zugstange (hier nicht dargestellt) vorgesehen.
Um nicht eine ebenso lange Zugeinrichtung einsetzen zu müssen, kann
die Befestigungseinrichtung 247 näher zum Träger 205 gerückt werden.
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Für den wickelbaren
Strang 245 ist eine Spule 251 vorgesehen, auf
die der wickelbare Strang 245 beim Zuziehen der Spannbacke 213 wickelbar
ist. Der Wickelstrang 245 erstreckt sich von der Spule 251 über eine
in der Nähe
der Spule in Richtung auf die bewegliche Backe 213 versetzte
Führung 253, welche
den Wickelstrang 245 in eine Vertiefung 255 der
Schub- oder Zugstange 203 leitet. Von der Führung 253 läuft der
Wickelstrang 245 längs
der Schub- oder Zugstange 203 in deren Vertiefung 255 zur
Befestigungseinrichtung 247.
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Der
Wickelstrang 245 kann als Faden oder als ein metallisch
verstärkter
Stoffaden gebildet sein. Auch Nylonschnüre mit kleinem Querschnitt
sind als Wickelstrang einsetzbar.
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Die
Schub- oder Zugstange 203 mit der Vertiefung 255 zur
Aufnahme des Wickelstrangs 245 ist, wie in 7b ersichtlich
ist, als I-Träger
mit zwei seitlichen Vertiefungen 255 ausgeführt. Die
Vertiefungen sind derart bemessen, daß der Wickelstrang berührungsfrei
hinsichtlich des Gehäuses 207 des
Trägers 205 entlanggleiten
kann.
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Eine
besondere erfinderische Maßnahme besteht
darin, der drehbar gelagerten Spule 251, die mit der Drehfeder 223 drehantreibend
gekoppelt ist, eine Dämpfungseinrichtung 257 zuzuordnen,
die schematisch in den 6a, 7a und 8a angedeutet
ist.
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Die
Dämpfungseinrichtung 257 ist
dazu ausgelegt, die durch die Zugkraft der Zugeinrichtung auf die
bewegliche Backe 213 wirkenden Kraft derart zu dämpfen, daß eine kontrollierbare
Schließgeschwindigkeit
der beweglichen Backe 213 gewährleistet ist. Die gewünschte Schließgeschwindigkeit
hängt von den
Wünschen
der das Spann- und/oder Spreizwerkzeug 201 benutzenden
Personen ab. Die Dämpfungseinrichtung 257 kann
auf einem Reibungsverlust- oder Pantschverlustprinzip eines Arbeitsfluids basieren.
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Die
Dämpfungseinrichtung 257 ist
insbesondere vorteilhaft, sollte eine Drehfeder verwendet werden,
welche eine nicht lineare Kraftbereitstellung bietet. Die Dämpfungseinrichtung 257 kann
derart auf die Drehfeder abgestimmt sein, daß ein lineare Kraftvermittlung
erzielt wird.
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In
dem in den 6a bis 8b gezeigten erfindungsgemäßen Antrieb
ist ein Mechanismus zum Speichern und Laden von Energie durch die Drehfeder
realisiert. Den niedrigsten Niveauwert im Speicher enthält die Drehfeder 223 dann,
wenn die Spannbacken 211 und 213 geschlossen sind.
Durch Wegziehen der Spannbacke 213 von der ortsfesten Backe 211 bei
leichter Betätigung
des Freigabehebels 241 der Rückdrücksperre zum Lösen des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs
wird die Drehfeder 223 über
den Wickelstrang 245 gespannt. Bei Freigabe des Freigabehebels 241 verbringen
Federn 259 und 261 den Freigabehebel 241 in
eine gegenüber
der Schub- oder Zugstange 203 verkantete Stellung. Die
in der verkanteten Stellung auftretenden Reibungs- und Verkantungskräfte sind
derart groß, daß ein selbständiges Schließen der
Spannbacke 213 durch die Zugeinrichtung nicht möglich ist.
Die dafür
erforderliche Reibungs- oder Verkantkraft an dem Freigabehebel 241 kann
unter Berücksichtigung der
Federkonstanten der Federn 259 und 261 eingestellt
werden.
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Betätigt die
Bedienperson den Freigabehebel 241, so werden die Reibungs-
oder Verkantungskräfte
an der Schub- oder Zugstange gelöst,
wodurch die Drehantriebsenergie in der Drehfeder 223 freigegeben
wird und die bewegliche Backe über
den Wickelstrang 245 zur ortsfesten Backe 211 hin
gezogen wird. Der Betriebszustand des Schließens ist in den 8a und 8b dargestellt.
Die Zugeinrichtung wirkt so lange, bis der Gegenstand 249 von
den Backen 211, 213 ergriffen ist (6a, 6b)
und die Zugkraft der Drehfeder 223 nicht mehr ausreicht, ein
weiteres Verlagern der Schub- oder Zugstange 203 in Schließrichtung
S zu bewirken.
-
Nach
dem Beenden des Schnellschließvorgangs
durch die erfindungsgemäße Zugeinrichtung können über das
Schrittgetriebe 219 dem Gegenstand 249 hohe Spannkräfte mitgeteilt
werden, welches Schrittgetriebe kleiner Schrittweite später detaillierter
beschrieben wird.
-
In
den 9a bis 9d ist
ein weiteres erfindungsgemäßes Spann-
und/oder Spreizwerkzeug gezeigt, wobei zur besseren Lesbarkeit der
Figurenbeschreibung für
identische oder ähnliche
Bauteile die gleichen Bezugsziffern verwendet werden, die um 100, 200 oder 300 erhöht sind,
wobei es einer erneuten Erläuterung
der identischen oder ähnliche
Bauteile nicht bedarf.
-
Die
Ausführung
des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs 301 gemäß den 9a bis 9d unterscheidet
sich von der Ausführung
des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs gemäß den 6a bis 8b darin,
daß die
Einrichtung zum Ziehen der beweglichen Backe 313 auf die
ortsfeste Backe 311 ausschließlich mit einer Drehfeder 323 bewerkstelligt wird,
d. h. ohne Nutzung eines Wickelstranges, welcher die Drehfeder mit
der Schub- oder Zugstange 303 oder der beweglichen Backe 313 verbindet.
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Die
Drehfeder 323 gemäß der Ausführung der 9a bis 9d ist
eine Spiralbandfeder, welche drehbar im Gehäuse 207 des Trägers 205 gelagert
ist. Zur Speicherung der Drehantriebsenergie kann die Spiralbandfeder
abgewickelt werden, wobei der abgewickelte Abschnitt 365 in
der Vertiefung 355 der Schub- oder Zugstange aufgenommen
ist. Die Basis 367 der Spiralbandfeder ist zum Aufwickeln des
abgewickelten Spiralbandabschnitts 365 drehbar am Träger 305 gelagert.
Das freie Ende des abwickelbaren Spiralbandabschnitts 365 ist
an der Schub- oder Zugstange 303 oder an der beweglichen Backe 313 befestigt.
Die hierfür
notwendige Befestigungseinrichtung (hier nicht dargestellt) für den Spiralbandabschnitt 365 ist
lösbar,
wobei die Befestigungseinrichtung längs der Schub- oder Zugstange 303 umsetzbar
ist, insbesondere um bei großen
zu spannenden Gegenständen
(hier nicht näher
dargestellt) kein zu starkes Abwickeln der Spiralbandfeder zu bedingen.
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Der
besondere Vorteil der Spiralbandfeder liegt darin, eine unabhängig vom
zurückgelegten Weg
gleichmäßige lineare
Antriebskraft der beweglichen Backe 313 oder der Schub-
oder Zugstange 303 mitzuteilen.
-
Somit
erfüllt
die Spiralbandfeder sowohl die Aufgabe einer Zugeinrichtung als
auch die einer Dämpfungseinrichtung
zum Erzeugen gleichmäßiger Schließgeschwindigkeiten.
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Zur
Aufnahme der mit dem Spiralbandabschnitt 365 gewickelten
Spiralbandbasis 367 kann das Gehäuse 307 eine seitliche Öffnung aufweisen,
durch welche die Basis 367 samt gewikkeltem Spiralbandabschnitt 365 ragen
kann, was in den 9b und 9c dargestellt
ist.
-
Der
Schließbetriebsmodus
sowie die Bedienung des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs 303 mit der
Spiralbandfeder entspricht im wesentlichen dem Spann- und/oder Spreizwerkzeug 203,
das gemäß den 6a bis 8b anhand
der dort verwendeten Zugeinrichtung mit Wikkelstrang beschrieben
ist.
-
Auch
die beiden in den 6a bis 8b und 9a bis 9d beschriebenen
Spann- und/oder Spreizwerkzeugausführungen können mit einem nicht näher dargestellten
Mechanismus zum Laden eines Energiespeichers beim Schließen der Einhandzwinge
versehen sein. Diese Kombination von Lademechanismen ist insbesondere
dann erforderlich, wenn auch ein zusätzlicher Antrieb in den Spannwerkzeugen
gemäß den 6a bis 8b und 9a bis 9d integriert
ist, um insbesondere eine Verlagerung der Schub- oder Zugstange
in beiden Längsrichtungen
vorentziehen zu können.
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Nach
der durch die Spiralbandfeder bewirkte Schließbewegung der beweglichen Backe 313 kann mittels
des Schrittgetriebes 319 kleiner Schrittweite die gewünschte hohe
Spannkraft zwischen den Backen 311 und 313 aufgebaut
werden.
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Im
folgenden wird der Aufbau sowie die Funktionsweise des Schrittgetriebes
kleiner Schrittweiten beschrieben, welches Schrittgetriebe im wesentlichen
dem entspricht, das in der deutschen Patentanmeldung
DE 10335365.8 von der Anmelderin angegeben
wird.
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Das
Schrittgetriebe 19 bis 319 ist dazu ausgelegt,
einen Kraftbetrieb des Spann- und/oder Spreizwerkzeugs 1 bis 301 bereitzustellen,
bei dem die Schub- oder Zugstange 3 bis 303 in
Vorschubrichtung V mit kleinen Schrittweiten verlagerbar ist. In diesem
Kraftbetrieb ist ein Wirkhebel eines Antriebsarms 71 bis 371 wirksam,
welcher Wirkhebel durch den Abstand eines Schwenklagers 73 bis 373 des Antriebsarm 71 bis 371 und
eines Krafteintragsbolzens 75 bis 375 definiert
ist. Da der Betätigungshebel des
Antriebsarms 71 bis 371 weit größer ist
als der Wirkhebel, können
Spannkräfte
erzeugt werden, die um das 10-fache höher sind als die, die mit dem Schrittgetriebe
gemäß dem US-Patent
6,568,667 möglich
sind.
-
Durch
eine im Gehäuse 307 gelagerte Druckfeder 77 bis 377 wird
ein Mitnahmeschieber 79 bis 379 stets an den Krafteintragsbolzen 75 bis 375 des
Antriebsarms 71 bis 371 gedrückt.
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Weiterhin
dient die Druckfeder 77 bis 377 dazu, den Mitnahmeschieber 79 bis 379 in
eine stets gegenüber
der Schub- oder Zugstange 3 bis 303 verkanteten
Stellung zu bringen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Druckkrafteintragsstelle
der Druckfeder 77 bis 377 näher zur Schub- oder Zugstange 3 bis 303 liegt
als der Krafteintragsbolzen 75 bis 375, wodurch
der Mitnahmeschieber 79 bis 379 um den Krafteintragsbolzen 75 bis 375 gegen
den Uhrzeigersinn geschwenkt wird, bis der Mitnahmeschieber 79 bis 379 mit
der Schub- oder Zugstange 3 bis 303 verkantet.
Damit ist gewährleistet,
daß bei
Betätigung des
Antriebsarms 71 bis 371 in einer Schwenkbewegung
um das Schwenklager 73 bis 373 unmittelbar eine
Verlagerung der Schub- oder Zugstange bewirkt wird, womit unmittelbar
Spannkräfte
zwischen den Spannbacken 13, 15 bis 313, 315 hervorgerufen
werden können.
Nach einem Hub des Antriebsarms 71 bis 371 ist
letzterer von der Bedienperson freizugeben, wodurch die Druckfeder 77 bis 377 die
Mitnehmerverkantung des Mitnahmeschiebers 79 bis 379 gegenüber der
Schub- oder Zugstange 3 bis 303 freigibt und der
Antriebsarm 71 bis 371 in die in der 9a beispielsweise
dargestellte Ausgangsstellung zurückgeführt ist.
-
Die
günstigen
Hebelverhältnisse
für das Schrittgetriebe
kleiner Schrittweite wird vor allem dadurch realisiert, daß sowohl
das Schwenklager 73 bis 373 als auch der Krafteintragsbolzen 375 auf
der Spannseite 9 bis 309 liegen.
-
Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten
Merkmale können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung
de Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung
sein. Beispielsweise ist es möglich,
die unterschiedlichen Antriebsmechanismen untereinander auszutauschen und
zu kombinieren. Zum Beispiel ist es durchaus im erfindungsgemäßen Gedanken,
die Dämpfungseinrichtung
(257) mit Drehfederantrieben, wie in den 1a und 1b oder 2 bis 5 dargestellt, zu
kombinieren.
-
- 1,
101, 201, 301
- Spann-
und/oder Spreizwerkzeug
- 3,
103, 203, 303
- Schub-
oder Zugstange
- 5,
105, 205, 305
- Träger
- 7,
107, 207, 307
- Gehäuse
- 9,
109, 209, 309
- Spannseite
- 11,
111, 211, 311
- feste
Spannbacke
- 13,
113, 213, 313
- bewegliche
Spannbacke
- 14,
114, 214, 314
- Ende
der Schub- oder Zugstange
- 15,
115, 215, 315
- Betätigungsseite
der Schub- oder Zugstange
- 16,
116, 216, 316
- Ende
der Schub- oder Zugstange
- 17,
117, 217, 317
- Griff
- 19,
119, 219, 319
- Schrittgetriebe
- 21,
121, 221, 321
- Antrieb
- 23,
123, 223, 323
- Drehfeder
- 25
- Antriebsrad
- 27,
127, 227, 327
- Längsrand
der Schub- oder Zugstange
- 41,
141, 241, 341
- Freigabehebel
- 55,
155, 255, 355
- Vertiefung
- 71,
171, 271, 371
- Antriebsarm
- 73,
173, 273,373
- Schwenklager
- 75,
175, 275, 375
- Krafteintragsbolzen
- 77,
177, 277, 377
- Druckfeder
- 79,
179, 279, 379
- Mitnahmeschieber
- 131
- Sperrklinke
- 133
- Klinkenverzahnung
- 135
- Antriebsrad
- 137
- Zwischengetrieberad
- 139
- Antriebsrad
- 143
- Druckstab
- 144
- Lager
- 245
- wickelbarer
Strang
- 247
- Befestigungseinrichtung
- 248
- Freigabeknopf
- 249
- einzuspannender
Gegenstand
- 251
- Spule
- 253
- Führung
- 255,
355
- Vertiefung
- 257
- Dämpfungseinrichtung
- 259
- Feder
- 261
- Feder
- 365
- Spiralbandabschnitt
- 367
- Basis
- O
- Öffnungsrichtung
- S
- Schließrichtung
- V
- Vorschubrichtung
des Schrittgetriebes