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Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigbare kombinierte Zentrier- und Spannvorrichtung für blechförmige Bauteile, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem bolzenförmigen Zentrierteil und einem Spannteil, wobei das Spannteil über einen Kraftantrieb in entgegengesetzten Richtungen – spannend und zentrierend und lösend – antreibbar und an dem bolzenförmigen Zentrierteil in einer Ausnehmung desselben schwenkbeweglich gelagert und beim Spannen aus dem bolzenförmigen Spannteil heraus beweglich und beim Lösen in der Ausnehmung des Zentrierteils angeordnet ist, mit einem Gehäuse für den Kraftantrieb, dem das Zentrierteil zugeordnet ist.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 0 911 112 A1 ist eine druckmittelbetätigbare kombinierte Zentrier- und Spannvorrichtung vorbekannt, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem bolzenförmigen Zentrier- und einem Spannteil, wobei das Zentrierteil und das Spannteil abwechselnd in beiden Richtungen – spannend und zentrierend oder lösend – nacheinander durch Druckmitteldruck antreibbar und das Spannteil in und an dem bolzenförmigen Zentrierteil gelagert ist. Dem bolzenförmigen Zentrierteil ist ein druckmittelangetriebener Bewegungszylinder mit Kolbenkörper und dem Spannteil ein Spannzylinder mit Spannkolben zugeordnet, wobei der Bewegungszylinder und der Spannzylinder koaxial hintereinander angeordnet sind. Das Spannteil besteht aus zwei Doppelhebeln, die in ihrem mittleren Längenbereich um eine gemeinsame Lagerachse in dem bolzenförmigen Zentrierteil schwenkbeweglich gelagert sind. Jeder Doppelhebel des Spannteils weist an seinem dem freien Ende des bolzenförmigen Zentrierteils abgewandten Ende je eine Bohrung auf, durch die je eine Schwenkachse hindurchgreift und dass auf jeder Schwenkachse je ein laschenförmiger Hebel gelagert ist und jeder Hebel an seinem anderen Ende jeweils eine Bohrung aufweist, und dass beide laschenförmigen Hebel auf einer gemeinsamen Kupplungsachse schwenkbeweglich gelagert sind, wobei die Kupplungsachse in einer Kupplung gelagert ist, die über eine Kolbenstange antreibbar ist, die mit dem im Spannzylinder längsverschieblich und dichtend geführten Spannkolben verbunden ist. Der Kolbenkörper des Bewegungszylinders ist mittels eines Bewegungskolbens längsverschieblich und dichtend an einer Zylinderinnenwand des Bewegungszylinders geführt, wobei der axiale Verschiebeweg auf der einen Seite durch einen dem Spannzylinder zugekehrten Enddeckel und auf der anderen Seite stirnseitig durch einen gehäusefesten Anschlag des Bewegungszylinders begrenzt ist, wobei unterhalb des Bewegungskolbens ein Anschlusskanal in einen Zylinderraum des Bewegungszylinders einmündet, durch den gesteuert Druckmitteldruck unter den Bewegungskolben zuführbar ist.
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Aus der
DE 39 36 396 C1 ist ein Unterbauspanner, insbesondere für ein Karosserieteil vorbekannt, bestehend aus einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse mit einem Zylinderraum für den Kolben und einem Bewegungsraum für die Kolbenstange und die Kniehebelgelenkanordnung; Führungsmitteln am freien Kolbenstangenende für die Kolbenstange, die im Gehäuse und an einem Kolbenstangenbolzen angeordnet sind; einer Lasche, die auf dem Kolbenstangenbolzen und auf einer Kniehebelgelenkachse schwenkbar gelagert ist; einem zweiarmigen Hebel, dessen Antriebsende gleichfalls auf der Kniehebelgelenkachse gelagert ist, wobei der zweiarmige Hebel eine aus einem Winkelhebel bestehende Schwinge bildet, deren Scheitel schwenkbar im Gehäuse (gehäusefeste Schwenkachse) gelagert ist und dessen abtriebsseitiges Ende über eine Schwenkachse mit einem Spannglied gekoppelt ist; eine einarmige Schwinge von gleicher Länge wie der abtriebsseitige Hebelarm der zweiarmigen Schwinge schwenkbar im Gehäuse (Schwenkachse) gelagert ist sowie parallel zum abtriebsseitigen Hebelarm des Winkelhebels verläuft und über eine Schwenkachse mit dem Spannglied gekoppelt ist, wobei in der Spannstellung die gehäusefesten Schwenkachsen und die Kniehebelgelenkachse am antriebsseitigen Ende des Winkelhebels auf einer gedachten Geraden liegen, die parallel zur Längsachse der Kolbenstange verläuft. Das Spannglied weist am spannseitigen Ende einen Spannhaken auf, der durch eine Öffnung der Werkstückauflagefläche hindurchtritt mit seiner Aufspannfläche der Spannvorrichtung zugewandt ist. Am Gehäuse ist ein einen Hohlraum bildender Zentrierdorn vorgesehen, der den Spannhaken in der entspannten Stellung umschließt und in der Spannstellung radial heraustreten lässt.
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Weitere Unterbauspanner sind durch die
EP 1 393 861 A1 ,
EP 2 196 286 A1 ,
EP 1 391 266 A2 und die
EP 2 626 174 A1 vorbekannt. Bei letzterer wirkt unterhalb der Aufspannfläche eine seitlich an einem Gehäuse angeordnete Gasfeder mit einem teleskopierbaren Teil gegen eine Rolle ein, die auf einem Bolzen angeordnet ist, der in einem Längsschlitz einer durch eine Kolben-Zylinder-Einheit in entgegengesetzten Richtungen antreibbaren Kolbenstange gelagert ist. Dieser Bolzen ist in einem Langloch der Kolbenstange quer zu deren Hubrichtung verschieblich angeordnet und wirkt auf ein Laschenteil ein, das mit einer Kniehebelgelenkanordnung verbunden ist, über die ein aus dem Gehäuse heraustretender Spannhaken antreibbar ist, der blechförmige Werkstücke gegen eine Unterlage klemmen soll. Dem Spannhaken ist auch ein Zentrierdorn zugeordnet, der einen Längsschlitz aufweist, in den der Spannhaken mit seinem aus dem Gehäuse heraustretenden Teil in der Lösestellung eintreten kann, so dass der Zentrierbolzen durch Öffnungen von übereinander geschichteter blechförmiger Bauteile hindurchtreten und diese in Bezug auf die Unterlage, gegen den die Blechteile gespannt werden sollen, zentrieren kann. Beim Zentrieren tritt der Spannhaken aus der schlitzartigen Öffnung des Zentrierdorns seitlich heraus. Durch das in der Kolbenstange vorgesehene Querlangloch sollen in gewisser Weise Toleranzen und damit unterschiedliche zu spannende Blechstärken in einem begrenzten Toleranzbereich ausgeglichen werden. Die quer am Gehäuse angeordnete Gasdruckfeder steht relativ weit seitlich ab und vergrößert damit die Querabmessungen des Unterbauspanners in dieser Richtung nicht unerheblich.
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Bauteile, seien es Bleche, seien es Aluminiumgussteile oder aus Kunststoff geformte Teile, insbesondere für den Karosseriebau der Kfz-Industrie, unterliegen nicht nur bautechnisch, sondern auch fertigungstechnisch in ihren Abmessungen Dickenschwankungen. Dies kann dazu führen, dass derartige Bauteile nicht oder nicht zuverlässig durch Unterbauspanner gespannt werden können oder es gar zu einem Lösen von Kniehebelgelenken kommt. Abgesehen von den dadurch sich ergebenden Störungen im Fertigungsablauf, insbesondere in Fertigungslinien der Kfz-Industrie, sind manchmal auch umfangreiche Einrichte- und Austauscharbeiten erforderlich, wenn es zu Toleranzschwankungen oder Dickenänderungen, die konstruktionsbedingt sind, kommt.
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Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckmittelbetätigbare kombinierte Zentrier- und Spannvorrichtung wie sie gattungsmäßig vorausgesetzt wird so auszugestalten, dass das Spannteil innerhalb vorbestimmter Grenzen blechförmige Werkstücke/Bauteile, insbesondere im Karosseriebau der Kfz-Industrie, zuverlässig spannen kann, wobei das Spannen unterschiedlich dicker blechförmiger Bauteile – innerhalb vorbestimmter Grenzwerte – mit einfachen konstruktiven Mitteln gewährleistet ist.
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Lösung
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Ausgehend von einer druckmittelbetätigbaren kombinierten Zentrier- und Spannvorrichtung für blechförmige Bauteile, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem bolzenförmigen Zentrierteil und einem Spannteil, wobei das Spannteil über einen Kraftantrieb in entgegengesetzten Richtungen – spannend und zentrierend und lösend – antreibbar und an dem bolzenförmigen Zentrierteil in einer Ausnehmung desselben schwenkbeweglich gelagert und beim Spannen aus dem bolzenförmigen Spannteil heraus beweglich und beim Lösen in der Ausnehmung des Zentrierteils angeordnet ist, mit einem Gehäuse für den Kraftantrieb, dem das Zentrierteil zugeordnet ist, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass dem Spannteil in dem Gehäuse ein Spannhubausgleichselement zugeordnet ist, das innerhalb der vorbestimmter Grenzwerte den wirksamen Spannweg des Spannteils hubverändernd und kraftschlußausgleichend begrenzt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bei einer derartigen kombinierten druckmittelbetätigbaren Zentrier- und Spannvorrichtung, insbesondere für blechförmige Werkstücke/Bauteile, wie sie im Karosseriebau der Kfz-Industrie zur Anwendung kommen, über einen relativ weiten Dickenbereich von z. B. 0,5 mm bis 5 mm, vorzugsweise von etwa 0,5 bis 1,5 mm, zuverlässig gespannt werden können. Dadurch brauchen nicht für verschiedene blechförmige Bauteile unterschiedliche Zentrier- und Spannvorrichtungen gebaut und bereitgehalten zu werden. Vielmehr können mit ein- und derselben Vorrichtung unterschiedlich dicke blechförmige Bauteile zuverlässig gespannt und zentriert werden. Dabei wirkt das Spanhubausgleichselement entsprechend ausgleichend über einen vorbestimmten Hubbereich/Spannbereich und nimmt während des Klemmens die unterschiedlichen Reaktionskräfte sicher auf und leitet sie in den Körper/Gehäuse der kombinierten Zentrier- und Spannvorrichtung ab – Schutzanspruch 1.
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Besonders vorteilhaft ist es, dass ein derartiges Spannhubausgleichselement konstruktiv einfach gestaltet werden kann, zum Beispiel ein Federring, oder ein einfach aufgebauter Industriestoßdämpfer, ein Federpaket oder ein gummiartige Eigenschaften aufweisender Körper sein kann, der sich in dem Gehäuse unterbringen lässt und der in vorbestimmten Grenzen von z. B. unter 1 mm abweichenden Wanddicken der zu spannenden Bauteile bis zu mehreren oder vielen Millimetern Dickenunterschiede der zu spannenden Bauteile ausgleicht und einen sicheren Kraftschluss zwischen dem Spannteil einerseits und dem Gehäuse des Kraftantriebes andererseits sicherstellt, so dass die Reaktions- und Spannkräfte zuverlässig aufgenommen werden können.
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Als Kraftantrieb kommt bevorzugt eine abwechselnd beidseitig mit Druckmitteldruck zu beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit zum Einsatz, die zum Beispiel über eine Kniehebelgelenkanordnung das Spannteil in entgegengesetzten Richtungen – spannend und lösend – antreibt. Die Kniehebelgelenkanordnung kann bedarfsweise auch um einen geringen Betrag von z. B. einigen Bogenminuten über Totpunktlage angetrieben werden, so dass bei Druckabfall kein unbeabsichtigtes Lösen des Spannteils möglich ist.
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Es ist aber auch denkbar, die Spannvorrichtung über einen anderen Kraftantrieb, zum Beispiel über einen Elektromotor in entgegengesetzten Richtungen, insbesondere auch über eine Kniehebelgelenkanordnung anzutreiben.
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Weitere erfinderische Ausgestaltungen
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Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Schutzansprüchen 2 bis 15 beschrieben.
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Schutzanspruch 2 beschreibt eine druckmittelbetätigbare kombinierte Zentrier- und Spannvorrichtung, bei welcher das Spannhubausgleichselement als Federelement ausgebildet ist. Ein derartiges Spannhubausgleichselement ist konstruktiv einfach zu gestalten und damit auch wenig störanfällig und beansprucht nur wenig Raum für seine Unterbringung im Gehäuse des Kraftantriebs.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist gemäß Schutzanspruch 3 das Spannhubausgleichselement aus einem gummiartige Eigenschaften aufweisenden und somit federelastischen Elastomerkörper gebildet. Ein derartiger Elastomerkörper lässt sich äußerst einfach herstellen und ist unempfindlich gegen die in Industriebetrieben auftretenden Öle und Fette, Industriedämpfe oder dergleichen, so dass es praktisch wartungsfrei ist.
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Bei der Ausführungsform gemäß Schutzanspruch 4 ist das Spannhubausgleichselement an dem einen inneren Ende des Gehäuses auswechselbar funktionell einstückig angeordnet. Hier ist in der Regel ausreichend Platz vorhanden, um ein derartiges Spannhubausgleichselement vorzusehen. Außerdem ist es hier leicht zugänglich und kann demgemäß einfach und schnell montiert werden.
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In Schutzanspruch 5 ist eine Ausführungsform beschrieben, bei der das Spannhubausgleichselement als hülsenförmiger oder rohrförmiger oder blockförmiger Körper ausgebildet ist. Dadurch kann das Spanhubausgleichselement vorteilhafterweise koaxial zu dem bolzenförmigen Zentrierteil in dem Gehäuse angeordnet werden.
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In Schutzanspruch 6 wird beschrieben, dass das Spannhubausgleichselement mit einem einstückigen flanschartigen Ansatz an dem durch einen Deckel geschlossenen Ende, das dem bolzenförmigen Zentrierteil zugeordnet ist, in dem Gehäuse auswechselbar angeordnet ist.
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Eine besonders einfache Ausführungsform beschreibt Schutzanspruch 7. Bei dieser ist das Spannhubausgleichselement mit einem einstückigen Flansch zwischen dem endseitigen Deckel des Gehäuses einerseits und der diesem Deckel zugeordneten Stirnseite des Gehäuses befestigt und ragt mit einem rohr- oder hülsenförmigen Fortsatz in den Innenraum des Gehäuses hervor und wirkt hier mit einem Ansatz des hubbeweglichen bolzenförmigen Zentrierteils hubausgleichend und ggf. auch dämpfend zusammen.
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Schutzanspruch 8 beschreibt eine Ausführungsform, bei welcher das Spannhubausgleichselement mit dem rohr- oder hülsenförmigen Ansatz in den Hubweg des in dem Innenraum des Gehäuses angeordneten bolzenförmigen Zentrierteils hineinragt und hier über einen Ansatz des hubbeweglichen bolzenförmigen Zentrierteils beim Spannen unterschiedlicher Wanddicken der zu spannenden Bauteile einen Kraftschluss zwischen dem Spannteil, dem bolzenförmigen Zentrierteil einerseits und dem Deckel und damit dem Gehäuse andererseits ausgleichend weiterleitet.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform beschreibt Schutzanspruch 9. Bei dieser ist das Spannelement als zweiarmiger Hebel ausgebildet und in dem bolzenförmigen Zentrierteil schwenkbeweglich gelagert und über ein Kniehebelgelenk durch den Kraftantrieb angetrieben, wobei das Spannhubausgleichselement zwischen der Kniehebelgelenkanordnung und dem endseitigen Deckel des Gehäuses angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine raumsparende, einfache Konstruktion.
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Bei der Ausführungsform nach Schutzanspruch 10 ist das bolzenförmige Zentrierteil von einem muffenförmigen Widerlagerteil koaxial umschlossen. Die Stirnseite dieses muffenförmigen Widerlagerteils bildet das Widerlager für das als zweiarmiger Hebel ausgebildete Spannteil zum Spannen blechförmiger Bauteile, wobei das bolzenförmige Zentrierteil in allen Hubstellungen, also nicht nur beim Spannhub, sondern auch in Lösestellung mit unterschiedlichen Längenabschnitten aus dem muffenförmigen Widerlagerteil herausragt. Der gemeinsame Kraftantrieb treibt somit sowohl das bolzenförmige Zentrierteil als auch das Spannteil an, wobei die Kraftübertragung von dem Kraftantrieb auf das Spannteil über ein Kniehebelgelenk erfolgt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform beschreibt Schutzanspruch 11. Bei dieser ist dem bolzenförmigen Zentrierteil ein Schmutzentfernelement zugeordnet, das auf die äußere Mantelfläche des bolzenförmigen Zentrierteils gleitbeweglich und schmutzabweisend einwirkt, wobei das muffenförmige Widerlagerteil eine oder mehrere, radial nach außen und innen die Wandung des muffenförmigen Widerlagerteils durchsetzende Öffnungen aufweist, durch die die vom Schmutzentfernelement entfernten Schmutzelemente nach außen wegförderbar sind.
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In Schutzanspruch 12 ist eine Ausführungsform beschrieben, bei der das Schmutzentfernelement mit einer elastischen Lippe an der Peripherie des hubbeweglichen bolzenförmigen Zentrierteils schabend anliegt.
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Hierzu kann gemäß Schutzanspruch 13 die Lippe des Schmutzentfernelementes aus einem metallischen Werkstoff bestehen, während der übrige Körper zum Beispiel als Kunststoffkörper ausgebildet ist, mit dem die aus Metall bestehende Lippe funktionell einstückig verbunden ist.
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Bei der Ausführungsform nach Schutzanspruch 14 ist das Schmutzentfernelement in einer ringförmigen Aussparung des muffenförmigen Widerlagerteils angeordnet und umschließt demgemäß ringförmig und koaxial das hubbewegliche bolzenförmige Zentrierteil.
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Schutzanspruch 15 beschreibt eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung.
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In der Zeichnung ist die Erfindung – teils schematisch – an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:
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1 Eine druckmittelbetätigbare kombinierte Zentrier- und Spannvorrichtung für blechförmige Bauteile im Axiallängsschnitt, teils in der Ansicht, in gelöster Stellung, also in Nulllage der Zentrier- und Spannvorrichtung, und
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2 die aus 1 ersichtliche kombinierte Zentrier- und Spannvorrichtung, ebenfalls im axialen Längsschnitt, in Spannstellung, ohne zu spannende Werkstücke.
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Die aus der Zeichnung ersichtliche kombinierte Zentrier- und Spannvorrichtung wird mit besonderem Vorteil im Karosseriebau der Kfz-Industrie eingesetzt, wobei die dargestellte Ausführungsform durch Druckluft angetrieben wird, da Druckluft in der Regel im Karosseriebau der Kfz-Industrie überall zur Verfügung steht. Es ist jedoch auch möglich, den Kraftantrieb dieser kombinierten Zentrier- und Spannvorrichtung elektromotorisch zu gestalten.
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Die kombinierte Zentrier- und Spannvorrichtung besteht im Wesentlichen aus zwei koaxial hintereinander angeordneten Zylindereinheiten, von denen die eine als Bewegungszylinder 1 und die andere als Spannzylinder 2 ausgebildet ist. In der Zeichnung sind die beiden Zylinder 1 und 2 materialmäßig einstückig ausgebildet, jedoch können sie auch aus trennbaren und nur funktionell miteinander einstückig, z. B. durch Schrauben verbundene und lösbare Bauteile bestehen (im einzelnen nicht dargestellt).
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Der Bewegungszylinder 1 setzt sich im wesentlichen aus einem äußeren Zylinder 3 mit einem stirnseitigen Zylinderdeckel 4 zusammen, der durch mehrere Schrauben (nicht dargestellt) lösbar angeordnet ist. Die Schrauben sind in mit Gewinde versehenen Sackbohrungen mit dem Zylinder 3 verbunden und über den Umfang des Zylinders 3 mit gleichmäßigem Winkelabstand verteilt angeordnet. Im Übrigen sind die Schrauben in vertiefte Senkbohrungen des Zylinderdeckels 4 angeordnet, so dass die Schraubenköpfe versenkt angeordnet sind und nach Außen nicht stören.
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Der Zylinderdeckel 4 besitzt eine zentrische Öffnung 5 zum Durchtritt eines bolzenförmigen Zentrierteils 6, das an seinem freien Endabschnitt an seiner äußeren Mantelfläche 7, z. B. nach einem Kreisbogen, abgerundet oder konisch verlaufend ausgebildet ist, um es besser in nicht dargestellte Ausnehmungen von flächigen oder blechförmigen Bauteilen/Werkstücken, zum Beispiel Blechen von Karosserien, hineinbewegen und diese zueinander ausrichten oder zentrieren zu können. Auf seinem sich an dem freien Endabschnitt abgerundeten oder konisch verlaufenden Endabschnitt anschließenden Längenabschnitt 8 ist das bolzenförmige Zentrierteil 6 mit einer als schlitzförmiges Langloch ausgebildeten Ausnehmung 9 versehen, die das bolzenförmige Zentrierteil 6 quer und auf seiner Restlänge nach unten (in der Zeichnungsebene gesehen) durchsetzt.
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In der Ausnehmung 9 ist um eine Schwenkachse 10 ein als zweiarmiger Hebel ausgebildetes Spannteil 11 in Richtung A und B um ein begrenztes Maß schwenkbeweglich und zusammen mit dem bolzenförmigen Zentrierteil 6 um ein begrenztes Maß in Richtung X und Y in Längsachsrichtung des bolzenförmigen Zentrierteils 6 auch hubbeweglich funktionell einstückig mit dem bolzenförmigen Zentrierteil 6 angeordnet.
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Das bolzenförmige Zentrierteil 6 besitzt an seinem in den Innenraum 12 des Bewegungszylinders 1 hineinragenden Längenabschnitt eine Erweiterung, die in einem funktionell oder materialmäßig einstückigen flanschförmigen Ansatz 13 endet.
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Gegenüberliegend zu dem flanschartigen Ansatz 13 ist ein im Querschnitt L-förmiges, kreisringförmig ausgebildetes Spannhubausgleichselement 14 dem Zylinderdeckel 4 in einer Ausnehmung desselben zugeordnet und durch den Zylinderdeckel 4 gegen die Stirnfläche 15 des Bewegungszylinders 1 angeordnet, insbesondere eingespannt oder eingeklemmt. Die in den Innenraum 12 hineinragende Ringstirnfläche des Spannhubausgleichselements 14 liegt dem flanschförmigen Ansatz 13 des bolzenförmigen Zentrierteils 6 in Hubrichtung X bzw. Y z. B. in Achsrichtung gegenüber.
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Mit 16 ist ein Kupplungskörper bezeichnet, dem ein Gabelkopf 17 zugeordnet ist. In den beabstandeten sowie parallel zueinander verlaufenden Flanschen des Gabelkopfes 17 ist eine Kupplungsachse 18 gelagert, der ein Hebelelement 19 eines Kniehebelgelenks zugeordnet ist. Am entgegengesetzten Ende ist das laschenförmige Hebelelement 19 über eine Schwenkachse 20 mit einem in den Innenraum 12 hineinragenden Längenabschnitt 21 des Spannteils 11 schwenkbeweglich gekuppelt. Dieser Längenabschnitt 21 verläuft nach einer Kurve aus der Ausnehmung 9 heraustretend in den Innenraum 12 und vom dem Gabelkopf 17 hinweggerichtet, so dass der Längenabschnitt 21 des Spannteils 11 einen Teil des Kniehebelgelenks bildet.
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Der Kupplungskörper 16 wird über eine Kolbenstange 22 und durch einen abwechselnd beidseitig über die Kanäle 24 und 25 mit Druckluft beaufschlagbaren Kolben 23 angetrieben und bewegt sich z. B. dadurch bei Druckluftbeaufschlagung über den Kanal 24 in Richtung X, die der Lösestellung entspricht, in welcher das Spannteil 11 über die Kniehebelgelenkanordnung 18, 19, 20, 21 in die Ausnehmung 9 in Richtung B hineingeschwenkt und gleichzeitig in Richtung X in den Innenraum 12 hineingezogen wird, und zwar zusammen mit dem bolzenförmigen Zentrierteil 6, das über das Spannteil 11 mit dem bolzenförmigen Zentrierteil 6 getrieblich gekuppelt ist. Der Kolben 23 teilt einen Zylinderraum in die beiden Zylinderräume 26 und 27 auf. Wird der Kolben 23 über den Kanal 25 mit Druckluft beaufschlagt, erfolgt der Hub in Richtung Y.
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Der Kupplungskörper 16 ist in einem Kolbenkörper 28 längsverschieblich und dichtend geführt, wobei der Kolbenkörper 28 an seinem dem Kolben zugekehrten Endabschnitt einen Bewegungskolben 39 aufweist, der mit dem Kolbenkörper 28 bei der dargestellten Ausführungsform materialmäßig einstückig ausgebildet ist, aber auch funktionell einstückig mit dem Bewegungskolben 39 ausgebildet sein kann. Der Bewegungskolben 39 ist mittels eines Dichtungselementes 40 in dem äußeren Zylinder 3 um ein begrenztes Maß längsverschieblich und dichtend geführt, wobei seine Bewegung in Richtung Y durch eine Ringschulter des äußeren Zylinders 3 und in entgegengesetzten Hubrichtungen durch den Zylinder 3 begrenzt ist.
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Auch der Kupplungskörper 16 ist in dem Kolbenkörper 28 längsverschieblich und dichtend geführt. Der Spannhub Z des Spannteils 11 kann je nach Anwendungsfall mehrere Millimeter betragen, zum Beispiel 0,5 bis 2 bis 3 bis 5 mm, oder mehr, so dass relativ große Dickenabweichungen der zu spannenden blechförmigen Bauteile auf der Stirnseite 41 eines das bolzenförmige Zentrierteil 6 hülsenförmig umgebenden Widerlagerteils 42 möglich sind. Das Widerlagerteil 42 ist auf dem Deckel 4 angeordnet, beispielsweise über einen Flansch und Schrauben mit dem Deckel 4 lösbar, aber funktionell einstückig, verbunden. Wie man erkennt, besitzt das muffen- oder hülsenförmige Widerlagerteil 42 bei der dargestellten Ausführungsform auf diametral gegenüberliegenden Seiten nach außen ausmündende Öffnungen 43, 44. Über den Umfang des Widerlagerteils 42 können mehrere solcher Öffnungen 43, 44 mit gleichem oder unterschiedlichem Winkelabstand zueinander angeordnet sein. Die Öffnung 43 und 44 und weitere Öffnungen münden in das Innere des Widerlagerteils 42 aus und damit auch in die Ausnehmung 9. Beim Hub des bolzenförmigen Zentrierteils 6 gleitet die Wandung 45 des bolzenförmigen Zentrierteils 6 an der inneren Mantelfläche des Widerlagerteils 42 entlang und befördert etwaige Schmutzablagerungen durch die Öffnung 43, 44 nach außen, wobei etwaige an der Umfangsfläche des bolzenförmigen Zentrierteils 6 befindliche Schmutzablagerungen von einem Schmutzentfernelement 46 entfernt werden. Dieses Schmutzentfernelement 46 kann aus einem oder mehreren Werkstoffen bestehen. Z. B. ist es möglich, das als Schmutzentfernelement aus einem federelastische Eigenschaften aufweisenden Ringkörper aus einem Polymerkunststoff herzustellen. Es ist aber auch möglich, den Grundkörper des Schmutzentfernelements 46 aus einem Kunststoffelement auszubilden, das ebenfalls ringförmig in einer nutförmigen Aussparung des Widerlagerteils 42 angeordnet ist und an der Oberseite eine Auflage oder Lippe aus einem federnden Werkstoff aufweist, insbesondere aus Federstahl besteht, wobei die so gebildete Lippe an der Peripherie des bolzenförmigen Zentrierteils 6 abstreifend und schmutzablösend anliegt.
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Die Wirkungsweise der dargestellten kombinierten druckmittelbetätigten Zentrier- und Spannvorrichtung ist wie folgt:
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1 zeigt die Ausgangsstellung, in der über eine nicht bezeichnete Steuereinheit über einen Anschlusskanal 47 Druckmitteldruck, insbesondere Druckluft, dem äußeren Zylinder 3 zugeführt wird, wodurch der Bewegungskolben 39 des Kolbenkörpers 28 mit Druckluft beaufschlagt wird und diesen Kolben in Richtung Y bis zum Anschlag an die Ringschulter des äußeren Zylinders 3 verschiebt. Hierdurch werden etwaige auf der Stirnseite des Widerlagerteils 42 befindliche Bauteile, durch deren Bohrungen das bolzenförmige Zentrierteil 6 hindurchgreift, auf dem Widerlagerteil 42 durch das bolzenförmige Zentrierteil 6 ausgerichtet und zentriert.
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Wird nunmehr über den Kanal 25 Druckmitteldruck, insbesondere Druckluft in den Zylinderraum 26 eingeleitet, wird der Kolben 23 in Richtung Y verschoben, was über die Kolbenstange 22, den Kupplungskörper 16 und das Kniehebelgelenk 19, 20, 21 auch einen entsprechenden Hub des Spannteils 11, verbunden mit einer Schwenkbewegung in Richtung A, zur Folge hat, wodurch der Kolben in Spannstellung ( 2) die auf der Stirnseite 41 des Widerlagerteils 42 befindlichen Bauteile spannt. In Spannstellung trifft der flanschförmige Ansatz 13 des bolzenförmigen Zentrierteils 6 auf das Spannhubausgleichselement 14 und verformt dieses federelastisch. Dadurch wird der Kraftschluss einerseits über das Spannteil 11, die Schwenkachse 10, das Kniehebelgelenk 19, 20, 21, den Kupplungskörper 16 und den Kolben 23 sowie über den flanschförmigen Ansatz 13 in den Deckel 4 des Bewegungszylinders 1 eingeleitet. Je nach formmäßiger Ausbildung des Spannhubausgleichselements 14, dessen Federkonstante und damit Material lässt sich innerhalb bestimmter Grenzen ein relativ großer Spannhubbereich durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung abdecken, das heißt, Bauteile unterschiedlicher Wanddicken von unterhalb einem Millimeter bis zu mehreren oder vielen Millimetern sicher spannen. Zwar ist in der Zeichnung ein Spannhubausgleichselement 14 in Form eines im Querschnitt L-förmigen Ringes dargestellt, jedoch kann das Spannhubausgleichselement 14 auch ein anderer Federkörper sein. zum Beispiel können mehrere derartiger Federkörper hintereinander und/oder ineinander angeordnet werden, wie es auch möglich ist, die Querschnittsform zu variieren, beispielsweise eine konische oder trapezförmige oder polygonförmige Querschnittsform oder kreisringförmige Querschnittsformen zu wählen, je nach den vorliegenden Betriebsbedingungen. Bevorzugt wird man einen Elastomerkörper aus einem federelastische Eigenschaften aufweisenden Kunststoff verwenden, zum Beispiel einem Polyurethankunststoff, der auch gegen die im Betrieb vorkommenden aggressiven Medien beständig ist und auch nach vielfacher Beanspruchung seine Federelastizität und Rückprallelastizität beibehält.
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Die in den Schutzansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bewegungszylinder
- 2
- Spannzylinder
- 3
- Zylinder, äußerer
- 4
- Zylinderdeckel
- 5
- Öffnung, zentrische
- 6
- Zentrierteil, bolzenförmiges
- 7
- Mantelfläche, äußere
- 8
- Längenabschnitt
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Schwenkachse
- 11
- Spannteil
- 12
- Innenraum
- 13
- Ansatz, flanschförmiger
- 14
- Spannhubausgleichselement
- 15
- Stirnfläche
- 16
- Kupplungskörper
- 17
- Gabelkopf
- 18
- Kupplungsachse
- 19
- Hebelelement
- 20
- Schwenkachse
- 21
- Längenabschnitt
- 22
- Kolbenstange
- 23
- Kolben
- 24
- Kanal
- 25
- Kanal
- 26
- Zylinderraum
- 27
- Zylinderraum
- 28
- Kolbenkörper
- 29
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- 30
-
- 31
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- 32
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- 33
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- 34
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- 35
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- 36
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- 37
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- 38
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- 39
- Bewegungskolben
- 40
- Dichtungselement
- 41
- Stirnseite
- 42
- Widerlagerteil
- 43
- Öffnung
- 44
- Öffnung
- 45
- Wandung
- 46
- Schmutzentfernelement
- 47
- Anschlußkanal
- A
- Schwenkbewegung des Spannteils 11
- B
- Schwenkbewegung des Spannteils 11
- X
- Hub
- Y
- Hub
- Z
- Spannhub
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0911112 A1 [0002]
- DE 3936396 C1 [0003]
- EP 1393861 A1 [0004]
- EP 2196286 A1 [0004]
- EP 1391266 A2 [0004]
- EP 2626174 A1 [0004]
