DE20315264U1

DE20315264U1 - Work-piece clamping unit in particular to be used with welding robot, comprising connected linear drives of clamping arm and holding pin

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Publication number: DE20315264U1
Application number: DE20315264U
Authority: DE
Original assignee: STAUDINGER FORSCHUNGS und ENTW; Staudinger Forschungs- und Entwicklungs & Co KG GmbH
Current assignee: STAUDINGER FORSCHUNGS und ENTW; Staudinger Forschungs- und Entwicklungs & Co KG GmbH
Priority date: 2003-10-04
Filing date: 2003-10-04
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2013-10-05

Abstract

The device is assembled of a housing (1) accommodating a pneumatically operated piston rod (6) and a clamping arm (3) with a system of levers (25, 29) joined to the upper area of the piston rod (6). When an operating lever (9) joined to the lower end of the piston rod (6) is moved the work-piece holding pin (5) is lifted through a bore (21) in the work-piece positioning area (2) while the upper end of the clamping arm (3) is simultaneously pulled towards the upper surface of the work-piece and vice versa.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zur lagegenauen Anordnung und zum Festspannen eines Werkstücks auf einer Werkstückauflage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a clamping device for positionally accurate arrangement and for clamping a workpiece on a workpiece support according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Spannvorrichtung wird z.B. in Aufspanneinrichtungen für die Schweißbearbeitung eingesetzt. Dort ist einerseits eine gute Zugänglichkeit zum Werkstück und andererseits eine genaue Positionierung und sichere Halterung der Werkstücke gefordert, um wiederholgenaue und präzise Schweißarbeiten mit den üblicherweise verwendeten Schweißrobotern zu ermöglichen. Zur lagegenauen Fixierung der Werkstücke innerhalb der Aufspanneinrichtung sind in der Regel gesonderte Positionierelemente oder Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen, die eine exakte Ausrichtung der Werkstücke innerhalb der Aufspanneinrichtung ermöglichen. Da jedoch besonders bei der Schweißbearbeitung durch die Wärmeeinwirkung bedingte Spannungen innerhalb der Werkstücke auftreten können, ergibt sich oftmals die Problematik, dass sich die Werkstücke innerhalb der Aufspanneinrichtung verklemmen oder verkeilen. Das kann zu Beschädigungen der Werkstücke führen oder deren Entnahme aus der Aufspanneinrichtung erschweren. Dies ist besonders für eine automatisierte Fertigung nachteilig.A such tensioning device is e.g. used in fixtures for welding. There is on the one hand good accessibility to the workpiece and on the other hand exact positioning and secure mounting of the workpieces required, repeatable and precise welding work with the usual used welding robots to enable. For positionally accurate fixation of the workpieces within the jig are usually separate positioning or recording devices provided that an exact alignment of the workpieces within the Allow clamping device. However, especially when welding by the heat conditional stresses can occur within the workpieces results often the problem that the workpieces within jam or jam the fixture. This can cause damage the workpieces lead or make their removal from the jig more difficult. This is especially for an automated production disadvantageous.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten An zu schaffen, die nicht nur eine sichere und genaue Halterung der Werkstücke während einer Bearbeitung, sondern auch deren einfache Entnahme aus der Spannvorrichtung nach der Bearbeitung ermöglicht.task The invention is a clamping device of the aforementioned To create, not only a secure and accurate mount the workpieces while a processing, but also their simple removal from the Clamping device after processing allows.

Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.These The object is achieved by a clamping device with the features of the claim 1 solved. Advantageous embodiments and advantageous developments of the invention are the subject of Dependent claims.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung besteht darin, dass durch einen gemeinsamen Linearantrieb nicht nur das eigentliche Spannelement zum Festspannen eines Werkstücks auf einer Auflage, sondern auch ein gesondertes Aufnahme- oder Halteelement zur genauen Positionierung des Werkstücks betätigt wird. Bei der Bewegung des Spannelements aus seiner Offenstellung in eine Spannstellung wird gleichzeitig das Aufnahmeelement aus einer Einlegestellung in eine Haltestellung bewegt. Das Werkstück wird somit positioniert und in der gewünschten Stellung gehalten. Wenn das Spannelement zum Öffnen der Spannvorrichtung wieder in die Offenstellung zurück bewegt wird, gelangt auch gleichzeitig das Aufnahmeelement wieder in seine Einlegestellung, in der das Werkstück ohne weiteres entnommen werden.One significant advantage of the clamping device according to the invention in that by a common linear drive not only the actual clamping element for clamping a workpiece on a pad, but also a separate receiving or holding element is operated for accurate positioning of the workpiece. In the movement the clamping element from its open position into a clamping position at the same time the receiving element from an insertion position moved to a holding position. The workpiece is thus positioned and in the desired Held position. When the clamping element for opening the clamping device back to the open position is moved, the recording element also comes at the same time in his insertion position, in which the workpiece removed easily become.

In einer besonders zweckmäßigen Ausführung der Erfindung erfolgt der Antrieb des als verschwenkbarer Spannarm ausgeführten Spannelements über ein Hebelgetriebe, das ein durch den Linearantrieb verschiebbares erstes Gabelstück und ein an dem Gehäuse verschwenkbar angelenktes zweites Gabelstück enthält, die durch einen Gelenkhebel gelenkig miteinander verbunden sind.In a particularly advantageous embodiment of Invention, the drive of the running as a pivotable clamping arm clamping element via a Lever mechanism, which is a first displaceable by the linear drive forked piece and one on the housing pivotally hinged second fork piece contains, by a hinge lever are hinged together.

Der Linearantrieb ist in vorteilhafter Weise als druckmittelbetätigter Zylinder, vorzugsweise Pneumatikzylinder, mit einer beidseitigen Kolbenstange ausgeführt. Das eine Ende der Kolbenstange ist mit dem Hebelgetriebe zur Betätigung des Spannarms und dem Aufnahmestift verbunden. Am anderen Ende der Kolbenstange ist ein Handhebel zur manuellen Verschiebung der Kolbenstange angelenkt. Dadurch kann die Spannvorrichtung von Hand in ihre Spannstellung gebracht werden, bevor der Pneumatikzylinder zur Erzeugung der eigentlichen Spannkraft beaufschlagt wird.Of the Linear drive is advantageously as a fluid-actuated cylinder, preferably pneumatic cylinder, with a double-sided piston rod executed. One end of the piston rod is connected to the lever mechanism for actuating the Tension arm and the recording pin connected. At the other end of the piston rod a hand lever is articulated for manual displacement of the piston rod. This allows the clamping device by hand in its clamping position be brought before the pneumatic cylinder to generate the actual clamping force is charged.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:Further Special features and advantages The invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment based on the drawing. Show it:

1 eine in einer Einlegeposition befindliche Spannvorrichtung in einem Teilschnitt; 1 a clamping device located in a loading position in a partial section;

2 die in 1 gezeigte Spannvorrichtung in einer Spannstellung und 2 in the 1 shown clamping device in a clamping position and

3 eine Seitenansicht der Spannvorrichtung in Richtung des Pfeils A von 1. 3 a side view of the clamping device in the direction of arrow A of 1 ,

Die in den 1 bis 3 dargestellte Spannvorrichtung enthält ein Gehäuse 1 mit einer auf dessen Oberseite befestigten plattenförmigen Werkstückauflage 2, einen an der Seite des Gehäuses 1 verschwenkbar angelenkten Spannarm 3 und einen an der Unterseite des Gehäuses 1 montierten Linearantrieb 4, durch den der strichpunktiert dargestellte Spannarm 3 zwischen einer in 1 gezeigten Offenstellung zum Einlegen bzw. Entnehmen eines Werkstücks und einer in 2 dargestellten Spannstellung zum Festspannen eines Werkstücks auf der Werkstückauflage 2 verschwenkt werden kann. In dem Gehäuse 1 ist ferner ein durch die Werkstückauflage 2 ragender Aufnahmestift 5 axial verschiebbar geführt und mit dem Linearantrieb 4 derart verbunden, dass beim Verschwenken des Spannarms 3 aus seiner Offenstellung in die Spannstellung gleichzeitig der Aufnahmestift 5 aus einer eingefahrenen Einlegestellung in eine ausgefahrenen Haltestellung bewegt wird. Wird der Spannarm 3 durch den Linearantrieb 4 aus der Spannstellung in die Offenstellung zurück verschwenkt, wird auch gleichzeitig der Aufnahmestift 5 aus seiner ausgefahrenen Haltestellung wieder in seine eingefahrene Einlegestellung verschoben.The in the 1 to 3 illustrated clamping device includes a housing 1 with a plate-shaped workpiece support fixed on its upper side 2 , one on the side of the housing 1 pivotable hinged clamping arm 3 and one at the bottom of the case 1 assembled linear drive 4 , By the dash-dotted tension arm 3 between an in 1 shown open position for insertion or removal of a workpiece and an in 2 illustrated clamping position for clamping a workpiece on the workpiece support 2 can be pivoted. In the case 1 is also a through the workpiece support 2 protruding recording pin 5 guided axially displaceable and with the linear drive 4 connected such that when pivoting the clamping arm 3 from its open position in the clamping position at the same time the recording pin 5 is moved from a retracted insertion position in an extended holding position. Will the tension arm 3 through the linear drive 4 pivoted back from the clamping position in the open position, is also the recording pin 5 from his extended stop again in his retired ne insertion postponed.

Der Linearantrieb 4 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Pneumatikzylinder mit einer durchgehenden beidseitigen Kolbenstange 6 ausgeführt. Die Kolbenstange 6 mit dem nicht dargestellten Ringkolben ist in einem an der Unterseite des Gehäuses 1 befestigten Zylindergehäuse 7 angeordnet. An der Unterseite des Zylindergehäuses 7 ist eine Platte 8 zur Halterung eines Handhebels 9 befestigt, durch den die Kolbenstange 6 manuell betätigt werden kann. Der Handhebel 9 ist mit seinem einen Ende über einen ersten Gelenkstift 10 an einem zur Mittelachse der Kolbenstange 6 seitlich versetzten ersten Gabelkopf 11 angelenkt, der über eine Distanzhülse 12 und eine Halteschraube 13 nach unten vorstehend an der Platte 8 festgeschraubt ist. An dem anderen freien Ende des Handhebels 9 ist ein Handgriff 14 vorgesehen. An dem nach unten vorstehenden Ende der Kolbenstange 6 ist ein zweiter Gabelkopf 15 befestigt, der über einen zweiten Gelenkstift 16 und ein Langloch 17 in dem Handhebel 9 mit diesem gelenkig verbunden ist.The linear drive 4 is in the embodiment shown as a pneumatic cylinder with a continuous piston rod on both sides 6 executed. The piston rod 6 with the ring piston, not shown, is in one at the bottom of the housing 1 attached cylinder housing 7 arranged. At the bottom of the cylinder housing 7 is a plate 8th for holding a hand lever 9 fastened by the piston rod 6 can be operated manually. The hand lever 9 is with its one end over a first hinge pin 10 at one to the central axis of the piston rod 6 laterally offset first clevis 11 hinged, via a spacer sleeve 12 and a retaining screw 13 down on the top of the plate 8th is screwed. At the other free end of the hand lever 9 is a handle 14 intended. At the downwardly projecting end of the piston rod 6 is a second clevis 15 attached, via a second hinge pin 16 and a slot 17 in the hand lever 9 is connected with this articulated.

Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine zentrale Führungsbohrung 18 vorgesehen, in der ein zur Kolbenstange 6 koaxialer Führungsbolzen 19 axial verschiebbar geführt ist. Dieser Führungsbolzen 19 ist mit der Kolbenstange 6 über eine Gewindestange 20 verbunden und trägt an seinem oberen Ende den Aufnahmestift 5, der durch eine Bohrung 21 der plattenförmigen Werkstückauflage 2 ragt. Der Aufnahmestift 5 ist mit dem Führungsbolzen 19 ebenfalls über die Gewindestange 20 verschraubt. Zwischen dem Führungsbolzen 19 und der Kolbenstange 6 wird ein erstes Gabelstück 22 gehalten, das durch eine seitliche Aussparung 23 des Gehäuses 1 ragt.Inside the case 1 is a central guide hole 18 provided, in the one to the piston rod 6 coaxial guide pin 19 is guided axially displaceable. This guide pin 19 is with the piston rod 6 via a threaded rod 20 connected and carries at its upper end the recording pin 5 passing through a hole 21 the plate-shaped workpiece support 2 protrudes. The recording pin 5 is with the guide pin 19 also over the threaded rod 20 screwed. Between the guide pin 19 and the piston rod 6 becomes a first fork 22 held by a side recess 23 of the housing 1 protrudes.

Wie aus 3 hervorgeht, enthält der nach außen vorstehende Teil des ersten Gabelstücks 22 zwei voneinander beabstandete Schenkel 24, zwischen denen das eine Ende eines Gelenkhebels 25 über einen ersten Querstift 26 angelenkt ist. Das andere Ende des Gelenkhebels 25 ist über einen zweiten Querstift 27 zwischen zwei parallelen Schenkeln 28 an einem hinteren freien Ende eines winkelförmigen zweiten Gabelstücks 29 gelenkig angeordnet. Das zweite Gabelstück 29 ist über einen dritten Querstift 30 verschwenkbar an einem Lagerbock 31 angeordnet, der an dem Gehäuse 1 seitlich befestigt ist. Auf dem zweiten Gabelstück 29 ist der Spannarm 3 festgeschraubt. Dieser enthält an seinem vorderen Ende eine schlitzförmige Öffnung, in die der Aufnahmestift 5 in der Spannstellung eingreift. Durch die beiden Gabelstücke 22, 29 und den Gelenkhebel 25 wird ein Hebelgetriebe gebildet, durch das der Spannarm 3 über den Linearantrieb 4 zwischen seiner Offen- und Spannstellung verschwenkt werden kann.How out 3 shows, contains the outwardly projecting part of the first fork piece 22 two spaced apart legs 24 between which one end of a toggle lever 25 over a first cross pin 26 is articulated. The other end of the articulated lever 25 is over a second cross pin 27 between two parallel legs 28 at a rear free end of an angular second fork piece 29 articulated. The second fork 29 is over a third cross pin 30 pivotable on a bearing block 31 arranged on the housing 1 is attached laterally. On the second fork 29 is the tension arm 3 screwed. This contains at its front end a slot-shaped opening into which the receiving pin 5 engaged in the clamping position. Through the two fork pieces 22 . 29 and the toggle lever 25 a lever mechanism is formed, through which the clamping arm 3 over the linear drive 4 can be pivoted between its open and clamping position.

Die seitliche Aussparung 23 des Gehäuses 1 wird an dessen Außenseite durch ein Abdeckblech 32 abgedeckt, das über eine Durchgangsöffnung mit dem ersten Gabelstück 22 verbunden und zwischen zwei seitlichen Führungen 33 verschiebbar geführt ist. In dem Gehäuse 1 ist ferner ein Sensor 34 zur Werkstückerkennung untergebracht. Durch diesen Sensor kann erfaßt werden, ob sich ein Werkstück innerhalb der Spannvorrichtung befindet.The lateral recess 23 of the housing 1 is on the outside by a cover plate 32 covered, which has a through opening with the first fork 22 connected and between two lateral guides 33 slidably guided. In the case 1 is also a sensor 34 accommodated for workpiece recognition. By this sensor can be detected, whether a workpiece is located within the clamping device.

Die vorstehend beschriebene Spannvorrichtung funktioniert wie folgt:The The clamping device described above works as follows:

Bei der in 1 gezeigten Einlegeposition der Spannvorrichtung befindet sich der Spannarm 3 in einer Offenstellung und der Aufnahmestift 1 steht nur mit seiner konischen Spitze von der plattenförmigen Auflage 2 vor. In dieser Stellung kann ein Werkstück eingelegt werden, wobei die konische Spitze des Aufnahmestifts 5 in eine entsprechende Bohrung des Werkstücks eingreifen kann und eine Zentrierfunktion zur ordnungsgemäßen Positionierung des Werkstücks übernimmt.At the in 1 shown loading position of the clamping device is the clamping arm 3 in an open position and the recording pin 1 stands only with its conical tip of the plate-shaped support 2 in front. In this position, a workpiece can be inserted, with the conical tip of the recording pin 5 can engage in a corresponding bore of the workpiece and takes over a centering function for proper positioning of the workpiece.

Wenn das Werkstück eingelegt ist, kann die Kolbenstange 6 mit Hilfe des Handhebels 9 manuell aus der in 1 gezeigten unteren Stellung in die gemäß 2 dargestellte obere Stellung verschoben werden, wobei der Spannarm 3 über das Hebelgetriebe aus seiner Offenstellung in die Spannstellung verschwenkt wird. Gleichzeitig fährt auch der Aufnahmestift 5 aus und gelangt in die gemäß 2 dargestellte Haltestellung. Dann kann der Pneumatikzylinder derart beaufschlagt werden, dass die Kolbenstange 6 nach oben gedrückt wird, wodurch die eigentliche Spannkraft erzeugt wird. Aus Sicherheitsgründen ist vorgesehen, dass der Pneumatikzylinder erst dann betätigt werden kann, wenn der Sensor 34 die ordnungsgemäße Lage des Werkstücks auf der Auflage 2 signalisiert.When the workpiece is inserted, the piston rod can 6 with the help of the hand lever 9 manually from the in 1 shown lower position in accordance with 2 shown upper position to be moved, wherein the clamping arm 3 is pivoted via the lever mechanism from its open position to the clamping position. At the same time drives the recording pin 5 out and get into the according to 2 illustrated holding position. Then, the pneumatic cylinder can be acted upon in such a way that the piston rod 6 is pushed upward, whereby the actual clamping force is generated. For safety reasons, it is provided that the pneumatic cylinder can only be actuated when the sensor 34 the correct position of the workpiece on the support 2 signaled.

Zum Öffnen der Spannvorrichtung wird der Pneumatikzylinder entsprechend umgesteuert, so dass die Kolbenstange 6 nach unten fährt. Dadurch wird der Spannarm 3 wieder in seine Offenstellung verschwenkt und der Haltestift 5 fährt gleichzeitig ein. Das Werkstück liegt dann wieder frei und kann ohne Verspannung entnommen werden.To open the clamping device of the pneumatic cylinder is reversed accordingly, so that the piston rod 6 goes down. This will be the tension arm 3 pivoted back into its open position and the retaining pin 5 enters at the same time. The workpiece is then released again and can be removed without distortion.

Die Erfindung ist nicht auf das in den Figuren gezeigte und vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann z.B. anstelle des beschriebenen Linearantriebs mit manueller und pneumatischer Betätigung auch ein anderer Antrieb zur gleichzeitigen Betätigung des Spannarms und des Haltestifts oder eines anderen geeigneten Halteelements vorgesehen sein. Die Spannvorrichtung kann außerdem auch mehrere Spannarme und Aufnahmestifte aufweisen.The The invention is not limited to that shown in the figures and above described embodiment limited. Thus, e.g. instead of the described linear actuator with manual and pneumatic actuation also another drive for simultaneous operation of the clamping arm and the retaining pin or another suitable retaining element. The Clamping device can also also have a plurality of clamping arms and receiving pins.

Claims

Clamping device with a workpiece support ( 2 ), at least one clamping arm ( 3 ) for clamping the workpiece on the workpiece support ( 2 ) and a drive for moving the tensioning arm ( 3 ) between an open position and a clamping position, characterized in that the drive as a linear drive ( 4 ) is formed, which with the at least one clamping arm ( 3 ) via a lever mechanism ( 22 . 25 . 29 ) and at least one movable recording pin ( 5 ) is connected to the positionally accurate positioning of the workpiece such that by actuation of the linear drive ( 4 ) the tensioning arm ( 3 ) from its open position in the clamping position and back pivotable and at the same time the recording pin ( 5 ) is moved from an insertion position into a holding position or back.

Clamping device according to claim 1, characterized in that the receiving pin ( 5 ) by the linear drive ( 4 ) is displaceable between a retracted insertion position and an extended holding position.

Clamping device according to claim 1 or 2, characterized in that the receiving pin ( 5 ) at one inside the housing ( 1 ) slidably guided guide pin ( 19 ) is arranged.

Clamping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lever mechanism ( 22 . 25 . 29 ) by the linear drive ( 4 ) displaceable first fork piece ( 22 ) and one on the housing ( 1 ) pivotally hinged second fork piece ( 29 ), which by a toggle lever ( 25 ) are hinged together.

Clamping device according to claim 4, characterized in that the clamping arm ( 3 ) on the second fork piece ( 29 ) is attached.

Clamping device according to claim 4 or 5, characterized in that the first fork piece ( 22 ) by a lateral recess ( 23 ) of the housing ( 1 ) protrudes outwards.

Clamping device according to claim 6, characterized in that the lateral recess ( 23 ) by one with the first fork piece ( 22 ) sliding cover ( 32 ) is covered.

Clamping device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the linear drive ( 4 ) a fluid-operated cylinder, preferably a pneumatic cylinder ( 6 . 7 ), with a continuous piston rod ( 6 ) contains.

Clamping device according to claim 8, characterized in that the one end of the piston rod ( 6 ) with the lever gear ( 22 . 25 . 29 ) and the recording pin ( 5 ) and the other end of the piston rod ( 6 ) with a hand lever ( 9 ) for manual displacement of the piston rod ( 6 ) connected is.

Clamping device according to claim 9, characterized in that the hand lever ( 9 ) at one at the bottom of a cylinder housing ( 7 ) attached plate ( 8th ) is pivoted articulated.

Clamping device according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the housing ( 1 ) a sensor ( 34 ) is arranged for workpiece detection.