DE19915468A1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Abstract

Ein Werkstück (W) von einer Höhe, die in einem großen Bereich von bis zu mehreren Zentimetern variiert, kann ohne umständliche Einstellung sicher fixiert werden. Eine Spannvorrichtung umfaßt einen Spannarm (2), einen Betätigungshebel (3) zum schwenkbaren Betätigen des Spannarmes (2) und einen in Verbindung mit dem Betätigungshebel (3) stehenden Kniehebelmechanismus (T). Der Spannarm (2) weist eine Führungsbahn (2a) auf, die eine Richtung schneidet, in die der Spannarm (2) schwenkt, so daß ein Ausgangselement (9) des Kniehebelmechanismus (T) entlang dieser Führungsbahn (2a) geführt wird.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, die ein Werkstück, insbesondere Bauteile von Automobilen, Landwirtschaftsmaschinen und -geräten und dergleichen, unter Druck oder Spannung festspannen kann.

In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 54-3280 ist eine Spannvorrichtung zur Befestigung eines Werkstückes beschrieben worden. In Fig. 5 ist eine schematisierte Ansicht einer solchen Spannvorrichtung dargestellt.

In dieser Figur bezeichnet 1 ein Basiselement, das einen Befestigungsflächen­ abschnitt 1a sowie ein Paar aufrechter Wandabschnitte 1b und 1b aufweist. Am Basiselement 1 sind ein Spannarm 2 und ein Betätigungshebel 3 um entsprechende Achsen 4 bzw. 5 schwenkbar angeordnet.

Der Betätigungshebel 3 ist mit einem Kniehebelmechanismus T versehen, der mit dem Hebel zusammenwirkt. Ein Verbindungselement 8 ist an einem Teil der Länge des Betätigungshebels 3 so angeordnet, daß es um die Achse 7 schwenken kann, und ein unterer Endabschnitt dieses Verbindungselementes 8 ist mit einem Teil der Länge des Spannarmes 2 über eine Achse 9 verbunden, die als Ausgangselement wirkt.

Mit 8a ist ein Anschlagabschnitt bezeichnet, der ein ungehindertes Schwenken des Verbindungselementes 8 um die Achse 9 verhindert.

Das Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Druckelement, das so am Spannarm 2 befestigt ist, daß seine senkrechte Position einstellbar ist.

Die beschriebene Spannvorrichtung wird so verwendet, daß der Befestigungs­ flächenabschnitt 1a des Basiselementes 1 an einer geeigneten Grundfläche befestigt ist; sie wird auf die folgende Weise betätigt.

Zur Befestigung eines Werkstückes wird der Betätigungshebel 3 zuerst in Richtung des Pfeiles f um die Achse 5 geschwenkt, wodurch der Spannarm 2 über den Kniehebelmechanismus T angehoben wird. In diesem Zustand der Vorrichtung wird das Werkstück auf einer Unterlage unter dem Druckelement 10 angeordnet.

Danach wird der Betätigungshebel 3 mit verhältnismäßig wenig Kraftaufwand in Richtung f1 angehoben, also der vorherigen Richtung f entgegengesetzt. Mit diesem Betätigungsschritt senkt sich der Spannarm 2, und das Druckelement 10 stößt gegen das Werkstück. Zu diesem Zeitpunkt bewegt eine geringe Betätigungskraft den Betätigungshebel 3 nicht mehr aus seiner Stellung.

In der Folge wirkt auf den Betätigungshebel 3 in gleicher Richtung eine größere Betätigungskraft ein und bewegt den Hebel in der gleichen Richtung. Mit diesem Schritt drückt das Ausgangselement 9 den Spannarm 2 durch den Kniehebeleffekt des Kniehebelmechanismus T mit großer Kraft nach unten, und das Druckelement 10 drückt das Werkstück mit großem Druck auf die Unterlage.

Bei der beschriebenen, bekannten Spannvorrichtung reduziert sich der Kniehebel­ effekt des Kniehebelmechanismus selbst bei geringen Höhenunterschieden (einige Millimeter) der einzuspannenden Werkstücke signifikant, so daß das Werkstück nicht fest eingespannt werden kann.

Bei einer Abnutzung an den Kontaktabschnitten der Elemente aufgrund wiederholter Benutzung oder aus anderen Gründen nimmt die Möglichkeit einer bestimmten Fixierung von Werkstücken ähnlich stark ab wie bei einer Verringerung der Werkstückhöhe, wenn die Korrelation von Werkstück und Spannvorrichtung nicht korrigiert wird.

Diese Situation erfordert es, daß die Position des Druckelementes 10 in senkrechter Richtung gegenüber dem Werkstück häufig korrigiert wird, wodurch die Arbeits­ effizienz verschlechtert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Spannvorrichtung zu schaffen, die den Stand der Technik prinzipiell verbessert.

Um das zu erreichen, ist eine Spannvorrichtung geschaffen worden mit einem Spannarm, einem Betätigungshebel zum schwenkbaren Betätigen des Spannarms und einem mit dem Betätigungshebel in Verbindung stehenden Kniehebelmechanis­ mus, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Spannarm mit einer Führungsbahn ausgebildet ist, die eine Richtung schneidet, in der der Spannarm schwenkt, so daß ein Ausgangselement des Kniehebelmechanismus entlang dieser Führungsbahn geführt wird.

Wird der Betätigungshebel mit relativ geringer Kraft betätigt, dann bewegt sich das Ausgangselement entlang der Führungsbahn, und der Spannarm schwenkt zusammen mit dieser Bewegung. Die Schwenkbewegung des Spannarms wird in einer bestimmten, dem Werkstück entsprechenden Position begrenzt. Bei Anwendung einer verhältnismäßig großen Betätigungskraft auf den Betätigungs­ hebel in dieser bestimmten Position übt das Ausgangselement aufgrund des Kniehebeleffektes vom Kniehebelmechanismus einen großen Druck auf den Spannarm aus.

Nach der wie oben beschrieben aufgebauten Erfindung können Werkstücke, deren Höhe in einem weiten Bereich bis zu mehreren Zentimetern variieren kann, ohne umständliche Einstellarbeiten sicher fixiert werden.

Selbst beim Auftreten von Abnutzungserscheinungen an den Betätigungsabschnit­ ten der Elemente nach häufigem Arbeitseinsatz verringert sich die Befestigungskraft nicht wesentlich. Die Vorrichtung kann darum für eine viel längere Zeit verwendet werden als die Vorrichtung nach dem Stand der Technik.

Im Falle der bekannten Vorrichtung kommt es häufig vor, daß das Werkstück nicht fixiert wird, weil der Betätigungshebel in der gleichen Schwenkposition positioniert ist, unabhängig davon, ob das Werkstück fixiert ist oder nicht, wenn der Betäti­ gungshebel zur Fixierungsseite bewegt wird. Bei der vorliegenden Erfindung dagegen wird der Betätigungshebel wegen des ständigen Kontaktes zwischen Ausgangselement und Führungsbahn in einem Abschnitt der Führungsbahn gestoppt, wenn das Werkstück wie vorgesehen befestigt ist. Ist dagegen das Werkstück nicht so fixiert wie es sein soll, schwenkt der Betätigungshebel zur Fixierungsseite (in die Richtung f), ohne aufgrund des ständigen Kontaktes zwischen Ausgangselement und Führungsbahn in der Führungsbahn zu stoppen. Ob das Werkstück auf geeignete Weise befestigt ist oder nicht, kann also ohne Verzögerung lediglich durch manuelle Berührung festgestellt werden.

Die oben beschriebene Erfindung wird auf die nachfolgend erläuterte Weise implementiert.

Spannarm und Betätigungshebel sind an spezifischen Abschnitten eines Basis­ elementes schwenkbar befestigt; der Kniehebelmechanismus kann mit einem ersten Verbindungselement ausgerüstet sein, das schwenkbar am Basiselement so befestigt ist, daß der Kniehebelmechanismus im wesentlichen konzentrisch mit dem Betätigungshebel schwenkt, und mit einem zweiten Verbindungselement, das schwenkbar am Betätigungshebel befestigt ist. Die Verbindungselemente sind miteinander über das Ausgangselement so verbunden, daß die Verbindungs­ elemente um das Ausgangselement schwenken können, und Verbindungselemente und Ausgangselement sind durch ein elastisches Mittel in eine bestimmte Schwenkrichtung vorgespannt. Mit dieser Anordnung wird die genannte Wirkung sicher erzielt.

Übt das Ausgangselement auf das zweite Verbindungselement eine Druckkraft aus, die nicht unter einer bestimmten Größe liegt, bewegt sich das zweite, mit dem Ausgangselement verbundene Verbindungselement vorzugsweise in eine Richtung, in der die Druckkraft gegen eine elastische Kraft gerichtet ist. Bei dieser Anordnung werden die Bauteile keiner übermäßigen Beanspruchung durch den Kniehebelmecha­ nismus ausgesetzt, unterliegen kaum einer Dauerbelastung und die Betätigung des Kniehebelmechanismus nimmt einen ruhigen Verlauf.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Spannvorrichtung nach der vor­ liegenden Erfindung,

Fig. 1A zeigt eine Seitenansicht eines Spannarms, die die Form einer Führungsbahn darstellt,

Fig. 2 zeigt eine Ansicht von hinten auf die oben bezeichnete Spannvor­ richtung,

Fig. 3 zeigt eine Ansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 zeigt eine Ansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 und

Fig. 5 zeigt eine Ansicht einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

In den Fig. 1 bis 4 sind Abschnitte, die im wesentlichen mit denen aus dem Stand der Technik identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Ein Spannarm 2 wird dadurch gebildet, daß zwei Plattenelemente miteinander ver­ bunden werden und über eine Achse 6 so befestigt werden, daß ein Endabschnitt zwischen ein Paar aufrechter Wandabschnitte 1b und 1b eines Basiselementes 1 eingeführt wird.

Der Spannarm 2 ist mit einer Führungsbahn 2a ausgebildet, die eine Richtung schneidet, in die der Spannarm schwenkt. Diese Führungsbahn 2a, die auf unter­ schiedliche Weise gebildet sein kann, ist, wie in dem dargestellten Beispie4, als bogenförmige Öffnung ausgebildet.

Als Druckelement wird ein Bolzen 10 verwendet. Dieser Bolzen 10 wird durch eine senkrechte Öffnung im vorderen Abschnitt des Spannarmes 2 geführt und mit Hilfe von Muttern 11 so befestigt, daß seine senkrechte Position eingestellt werden kann.

Nachfolgend wird der konkrete Aufbau des Betätigungshebels 3 erläutert. Ein Paar Plattenelemente 3a und 3b sind so in ihrem Mittelabschnitt der Länge nach ge­ bogen, daß sie vertiefte Abschnitte aufweisen, die einander gegenüberliegen. Die Plattenelemente 3a und 3b sind außerhalb der aufrechten Wandabschnitte 1b und 1b angeordnet und an diesen aufrechten Wandabschnitten 1b und 1b mit Hilfe der Achse 5 gelagert. Ein oberer Endabschnitt 3c ist mit einem Harzmaterial so um­ schlossen, daß er als Griffabschnitt dienen kann. Mit k ist ein Angriffabschnitt bezeichnet.

Der Betätigungshebel 3 ist mit einem Kniehebelmechanismus T ausgestattet, der in Verbindung mit dem Hebel betätigt wird. Der Aufbau dieses Kniehebelmechanis­ mus T wird nachfolgend beschrieben.

Ein Paar erster Verbindungselemente 12a und 12b ist zwischen dem Paar aufrechter Wandabschnitte 1b und 1b so angeordnet, daß die ersten Verbindungselemente um die Achse 5 schwenken können, während ein U-förmiges zweites Verbindungs­ element 13 mit Hilfe einer Achse 7 auf einem Teil der Länge des Betätigungshebels 3 angeordnet ist, wobei die Achse 7 durch ein Langloch 13a im Verbindungsglied geführt ist.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist ein Bolzen 14 durch eine Öffnung 13b im Mittelabschnitt des zweiten Verbindungselementes 13 geführt. Dieser Bolzen 14 ist in eine mit Gewinde versehene Öffnung 7a eingeschraubt, die in einem Abschnitt in Richtung des Durchmessers der Achse 7 ausgebildet ist. Um einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 14a des Bolzens 14 sind Tellerfedern 15 in laminiertem und komprimierten Zustand zwischen dem Kopfabschnitt des Bolzens 14 und dem Mittelabschnitt des zweiten Verbindungselementes 13 angeordnet, so daß das zweite Verbindungselement 13 durch die elastische Kraft dieser Tellerfedern 15 in die Richtung des Ausgangselementes 9 gedrückt wird und sich das zweite Verbindungselement 13 in die entgegengesetzte Richtung zurückbewegen kann.

Die ersten Verbindungselemente 12a und 12b und das zweite Verbindungselement 13 sind miteinander über das Ausgangselement 9 gekoppelt, das durch die Führungsbahn 2a so geführt ist, daß die beiden Elemente um das Ausgangselement 9 schwenken können.

In diesem Fall ist eine V-förmige Feder 16 zwischen dem Betätigungshebel 3 und dem Ausgangselement 9 angeordnet, so daß die elastische Kraft der V-förmigen Feder 16 die ersten Verbindungselemente 12a und 12b und das zweite Ver­ bindungselement 13 um die jeweiligen Achsen 5 und 6 schwenken läßt, wodurch das Ausgangselement 9 in einer bestimmten Position vor dem Betätigungshebel 3 positioniert wird.

Die Form der Führungsbahn 2a ist, wie in Fig. 1A dargestellt, ein Bogen, der mit einem Radius R vom Punkt 0 durch das Zentrum des Ausgangselementes 9 geführt ist; Punkt 0 befindet sich in Fig. 1A links (außen) von einer Linie L zwischen der Achse 5 des Betätigungshebels 3 und dem Ausgangselement 9, wenn das Druck­ element 10 an dem Werkstück W anliegt. Bei einem durch das Zentrum des Ausgangselementes 9 geführten Bogen mit einem Radius Ro von der Achse 5 des Betätigungshebels 3 ist es erforderlich, daß ein Teil des Bogens mit dem Radius R vor der Linie L höher angeordnet ist als der Bogen mit dem Radius Ro, während ein Teil des Bogens mit dem Radius R, der sich hinter der Linie L befindet, tiefer liegt als der Bogen mit dem Radius Ro. Der Innenrand der Führungsbahn 2a kann mit Kerben einer Tiefe von etwa 0,5 mm versehen sein, damit ein ständiger Kontakt mit dem Ausgangselement 9 erzielt wird.

Nachfolgend werden Verwendung und Betätigung der wie oben beschrieben aufgebauten erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.

Wird der Betätigungshebel 3 in Richtung des Pfeiles f ohne Belastung des Spannarmes 2 nach unten gezogen, bewegt der Spannarm 2 das Ausgangselement 9 nach oben um die Achse 6, während er selbst in derselben Richtung f in der Führungsbahn 2a bewegt wird, wobei er seine Position gegenüber dem Betätigungs­ hebel 3 behält, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Wenn der Betätigungshebel 3 in Richtung des Pfeiles f1 hochgezogen wird, dann bewegt das Ausgangselement 9 den Spannarm 2 um die Achse 6 nach unten, während er selbst in der Führungs­ bahn 2a in derselben Richtung f1 bewegt wird und seine Stellung gegenüber dem Betätigungshebel beibehält, wie in Fig. 1 dargestellt.

Zur Benutzung wird die Vorrichtung wie üblich installiert. Zur Befestigung des Werkstückes W wird der Betätigungshebel 3 in Richtung des Pfeiles f bewegt, um den vorderen Abschnitt des Spannarmes 2 aus seiner Position zu bringen, und das Werkstück W wird auf die Unterlage S gelegt.

Danach wird der Betätigungshebel 3 mit verhältnismäßig wenig Kraft in Richtung des Pfeiles f1 betätigt. Mit diesem Arbeitsschritt wird der Spannarm 2 nach unten bewegt. Stößt das Druckelement 10 gegen das Werkstück, wie in Fig. 1 dargestellt, kann sich das Ausgangselement 9 im Führungsbereich der Führungs­ bahn 2a nicht mehr seitlich bewegen; folglich ist der Betätigungshebel 3 an einer weiteren Bewegung gehindert.

Dann wird der Kniehebelmechanismus T, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, betätigt, wozu auf den Betätigungshebel 3 in der gleichen Richtung f1 eine größere Betäti­ gungskraft ausgeübt wird. Durch diesen Arbeitsschritt schwenkt der Betätigungs­ hebel 3 um die Achse 5, obwohl die ersten Verbindungselemente 12a und 12b kaum geschwenkt werden, so daß sich das Ausgangselement 9 gegenüber einer Linie, die Achsen 5 und 7 verbindet, leicht nach hinten bewegt.

Während dieser Bewegung drückt das zweite Verbindungselement 13 aufgrund des Kniehebeleffektes des Kniehebelmechanismus T das Ausgangselement 9 mit großer Kraft nach unten. Dabei empfängt das zweite Verbindungselement 13 vom Aus­ gangselement 9 eine rückwirkende Kraft. Übersteigt diese rückwirkende Kraft die Elastizität der Tellerfedern 15, so werden diese zusammengedrückt, so daß das zweite Verbindungselement 13 sich in die Richtung der rückwirkenden Kraft zurück­ bewegt. Das Ausgangselement 9 erreicht folglich eine Stellung, die geringfügig hinter der Linie liegt, die die Achsen 5 und 7 verbindet, ohne daß eines der Elemente exzessiv belastet wird, und der Angriffabschnitt k greift an den ersten Verbindungselementen 12a und 12b an, die dadurch ihre Stellung sicher behalten.

Zum Lösen der Fixierung des Werkstückes W wird der Betätigungshebel 3 kräftig in Richtung des Pfeiles f gezogen, wodurch jedes Element entgegengesetzt zum vorausgegangenen Arbeitsschritt betätigt wird, um das Ausgangselement 9 in den in Fig. 1 dargestellten Zustand zu versetzen. Nachdem dies geschehen ist, wird der Betätigungshebel 3 in Richtung des Pfeiles f mit verhältnismäßig geringer Betätigungskraft heruntergezogen.

Wird das Werkstück W durch ein anderes Werkstück ersetzt, dessen Höhe gegen­ über der des Werkstückes W verschieden ist, und der Betätigungshebel 3 wird in Richtung des Pfeiles f1 betätigt, dann stößt das Druckelement 10 am Werkstück an, wenn das Ausgangselement 9 in einer Stellung positioniert ist, die der Höhe des Werkstückes entspricht und sich von der in Fig. 1 dargestellten Position unter­ scheidet. Später wird die Fixierung des Werkstückes gelöst, wenn der Kniehebelme­ chanismus T ähnlich wie im oben beschriebenen Fall betätigt wird.

Wenn der Spannarm 2 das Werkstück W vollständig festdrückt, wird die Kom­ pressionskraft stufenlos durch Verändern der Kompressionselastizität der Tel­ lerfedern 15 verändert, indem der Bolzen 14 gedreht wird.

Obgleich in der beschriebenen Ausführungsform mit der Betätigung des Spannarmes 2 ein Werkstück W fixiert wird, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt. Mit den beschriebenen Betätigungsschritten kann ein Werkstück unter Spannung gesetzt und die Kompressions- oder Spannungsrichtung kann variiert werden.

Claims (3)

1. Spannvorrichtung mit einem Spannarm, einem Betätigungshebel zum schwenkbaren Betätigen des Spannarmes und einem Kniehebelmechanismus, der in Verbindung mit dem Betätigungshebel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannarm mit einer Führungsbahn ausgebildet ist, die eine Richtung schneidet, in der der Spannarm schwenkt, so daß ein Ausgangs­ element des Kniehebelmechanismus entlang der Führungsbahn geführt wird.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Spannarm und der Betäti­ gungshebel schwenkbar an bestimmten Abschnitten eines Basiselementes angeord­ net sind, bei der der Kniehebelmechanismus ein erstes Verbindungselement auf­ weist, das schwenkbar im Basiselement befestigt ist, so daß der Kniehebelme­ chanismus im wesentlichen konzentrisch mit dem Betätigungshebel schwenkt, und ein zweites Verbindungselement aufweist, das am Betätigungshebel schwenkbar befestigt ist, bei der die Verbindungselemente miteinander über das Ausgangs­ element so verbunden sind, daß die Verbindungselemente um das Ausgangselement schwenken können, und bei dem die Verbindungselemente und das Ausgangsele­ ment in eine bestimmte Schwenkrichtung durch elastische Mittel gedrückt werden.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der, wenn das zweite Ver­ bindungselement vom Ausgangselement eine Druckkraft empfängt, die nicht unter einer bestimmten Größe liegt, das zweite, mit dem Ausgangselement verbundene Verbindungselement in einer Richtung zurückbewegt wird, in der eine Druckkraft gegen eine elastische Kraft gerichtet ist.