DE3107546A1

DE3107546A1 - "knebelbolzenklemme"

Info

Publication number: DE3107546A1
Application number: DE19813107546
Authority: DE
Inventors: Henry 48084 Troy Mich. Kiefer
Original assignee: C J EDWARDS Co
Current assignee: C J EDWARDS Co
Priority date: 1980-05-21
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1982-04-08
Also published as: US4335873A; DE3107546C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf: eine Klemme, insbesondere auf einen Werkstückeinspanni-olben, der allgemein als Knebelbolzen bekannt ist und einstellbar an dem schwenkbaren Ende eines gelenkbetätigten Einspannannes befestigt werden kann und an einem Ende einen elastonieren Puffer oder ein Werkstückerfassungspolster aufweist.

Eine typische Werkstückeinspannvorrichtung enthält einen schwenkbaren Einspannarm, der beispielsweise durch eine Gelenkeinrichtung betätigt wird, um einen mit einem Schraubgewinde versehenen Kolben oder Knebelbolzen allgemein axial in einem Klemravorgang gegen ein Werkstück bewegen. Die Schraubgewinde des Bolzens oder Kolbens sind in der Lage, mit einer darauf aufgeschraubten, mit Gewinde versehenen Verriegelungseinrichtung zusammenzuarbeiten, um die wirksame axiale Entfernung auf dem Kolben zwischen dem Betätigungsarm und dem eingespannten V.erkstück wahlweise einzustellen.

Das Werkstückerfassungsende des Kolbens enthält einen elastomeren Puffer oder ein elastomeres Kissen, im allgemeinen ein gummiartiges Material wie Neopren, welches das eingespannte Werkstück erfaßt und schützt. Der Kolben enthält vorzugsweise eine mit Gewinde versehene Stahlstange oder einen Bolzen, der durch einen metallischen Überzug wie beispielsweise eine Kupfer- oder Zinkdichromatplattierung geschützt ist und einen erweiterten sechseckigen Kopf aufweist. Der Neprenpuffer wird im allgemeinen durch Druckformguß auf dem Bolzenkopf gebildet, der während des Formvorgangs wie ein Einsatz in den Puffer eingekapselt wird, um dadurch den Puffer und den Bolzen miteinander zu verriegeln und auch einen vergleichsweise

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weiten Bereich für die Verteilung der Einspannkräfte gegen den Neoprenpuffer vorzusehen. Wo die Querschnittsfläche des Bolzens groß genug ist und die erforderliche Einspannkraft klein genug, kann der vergrößerte Bolzenkopf unnötig sein, in einem solchen Fall kann der Abschnitt des Bolzens, der in den Neoprenpuffer eingebettet wird, ein mit Schraubgewinde versehener Stehbolzen sein. Auf jeden Fall muß eine be-trächtliche axiale Ausdehnung des Bolzens chemisch an den Puffer gebunden sein, um seitlichen Belastungen oder radialen Kräften standzuhalten, die während des Einspannvorgangs durch den Bolzen auf den Puffer ausgeübt werden.

In letztgenannter Hinsicht ist, wenn der Bolzen von dem schwenkbaren Ende eines gelenkbetätigten Einspannarmes getragen wird, die Einspannbewegung des Bolzens und des Puffers gegen das Werkstück eher leicht bogenförmig als genau axial. Infolgedessen unterliegt der Untereinban des Bolzens und Puffers starken Verdrehkräften, die bei derartigen Einbauten einmalig sind. Der Puffer muß genügend elastisch und nachgiebig verformbar sein, um angemessen als schützendes Polster für das Werkstück zu dienen, muß jedoch genügend widerstandsfähig gegenüber Verformung und Scherkräften sein, um nicht bei wiederholtem Gebrauch von dem Bolzen durchstochen zu werden, so daß das Werkstück durch direkte Berührung mit dem Stahlbolzen beschädigt würde. Auch muß der Puffer mit genügender Zähigkeit an dem Bolzen haften, um eine relative radiale Verschiebung des Bolzens zu verhindern, die schließlich ein Abscheren und eine Zerstörung des Materials des Puffers verursachen würde. Aus diesen Gründen waren bisher der in dem Puffer gebundene erweiterte Bolzenkopf und eine chemische Ver-

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bindung des Bolzens über eine beträchtliche axiale Ausdehnung mit dem Material des Puffers erforderlich. Sonst wäre ein Puffer von ausreichender Härte und Formbeständigkeit, um an dem Bolzen anzuhaften, zu hart und unelastisch, um einer Desintegrierung durch heftige Einspannkräfte standzuhalten, und würde keine angemessene Polsterung für das Werkstück gewährleisten.

Die oben erwähnten Begrenzungen der herkömmlichen Neoprengelenkbolzen- und Pufferuntereinbauten geben Anlaß zu verschiedenen Beanstandungen. Grundsätzlich läuft, wenn ein Ende des mit Gewinde versehenen Bolzens beim Formgießen des Puffers als Einsatz in der Form angeordnet wird, ein Teil des formfähigen Materials auf den Schraubgewinden des Bolzens entlang und härtet daran als Grat. Die effektive ungehinderte axiale Länge des Gewindebolzens wird somit verringert und seine axiale Einstellbarkeit mit Bezug auf den Einspannarm der Gelenkklemme ebenfalls vermindert.

Ferner treten beim gemeinsamen Formgißen des Gelenkbolzens und Puffers als eine Einheit häufig Schwierigkeiten auf, wenn die schützende Metallplattierung auf den Bolzen aufgebracht wird. Gesetzliche Bestimmungen in den USA verbieten z. B. das Gußformen des Neoprenbolzens auf dem bevorzugten kupferplattierten Bolzen. Demzufolge muß der Bolzen nach dem Gießformvorgang kupferplattiert werden. Das für optimale Kupferplattierungen erforderliche Plattierungsverfahren reagiert mit dem Neoprenmaterial des Puffers. Es muß entweder eine weniger befriedigende Kupferplattierung hingenommen werden, die nicht mit dem Neopren reagiert, oder es muß eine weniger befriedigende Ersatzmetailplattierung, wie beispiels-

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- 10 weise die Zinkdichromatplattierung hingenommen werden.

Außerdem müssen bei auf dem Gelenkbolzen formgegossenem und einstückig chemisch mit ihm verbundenen elastomeren Puffer, falls der entstehende Gegenstand beim Herausziehen aus der Form fehlerhaft ist, sowohl der Bolzen als auch der Puffer fortgeworfen v/erden. Da es zu schwierig ist, den fehlerhaften Puffer von dem Bolzen zu entfernen, wird das Material des Puffers zusammen mit dem Bolzen kostspieliger Abfall.

Ein bedeutendes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Erschaffung eines verbesserten Gelenkbolzens und elastomeren Puffers der allgemein beschriebenen Art, bei denen die oben erwähnten Beanstandungen vermieden werden, und die eine Anzahl bedeutender Vorteile gegenüber ähnlichen bekannten Vorrichtungen erzielen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß bei einer solchen aus Gelenkbolzen und Puffer bestehenden Anordnung der Puffer aus thermoplastischem Polyurethan unabhängig und getrennt von dem Bolzen formgegossen ist. Der Puffer ist so geformt, daß er einen Körper aus dem Polyurethan bildet, der eine Werkstückanstoßfläche und eine Bolzenanstoßfläche axial auf Abstand hält. Die letztere enthält die Grundfläche einer Fassung, die geeignet ist, ein Ende des Bolzens enganliegend in sich in einem Festsitz aufzunehmen. Die axial verlaufenden Wände der Fassung bilden eine Lagerung, welche den Bolzen elastisch erfaßt und ihn in koaxialer Fluchtlage mit dem Puffer hält, wenn die beiden zusammengebaut sind.

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Der Bolzen wird ebenso getrennt von dem Puffer geformt und danach lösbar mit dem Puffer gemäß der hier gegebenen Beschreibung zusammengebaut durch axiales Hineindrücken in Längsrichtung in die Bolzenaufnahmefassung des Puffers hinein, bis das innere Ende des Bolzens fest gegen die Fassungsgrundfläche anstößt. Aufgrund der Zähig-

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keit des Polyurethanmaterials des Puffers und seines/größeren Widerstandes gegenüber Scherkräften und dauerhafter Verformung im Vergleich zu Neopren oder gummiartigen Materialien von vergleichbarer Elastizität und Federungsfähigkeit erfaßt der Polyurethanpuffer den Bolzen fest und widersteht in angemessener Weise den axialen Einspannkräften, ohne daß auf einen erweiterten kräfteverteilenden Bolzenkopf zurückzugreifen wäre, und widersteht in ähnlicher Weise seitwärts gerichteten oder radialen Kräften, die die Neigung haben, die Werkstückerfassungsfläche des Puffers mit Bezug auf die Bolzenachse seitwärts zu bewegen, ohne daß eine chemische Verbindung zwischen dem Puffer und dem Bolzen erforderlich wäre. Gleichzeitig schafft die Elastizität des Polyurethans die erforderlichen Polsterungseigenschaften zum Schutz des eingespannten Werkstücks.

• Das Polyurethanmaterial des Puffers ermöglicht es, daß der Puffer und der Bolzen zweckmäßig getrennt voneinander geformt und nach Wunsch lösbar zusammengebaut werden können, wodurch eine erhebliche Kostenersparnis erzielt wird, wie im folgenden beschrieben. Außerdem kann durch Vermeiden der Notwendigkeit des Formens und Bindens des Puffers auf dem Gelenkbolzen der Bolzen leicht mit irgendeinem beliebigen Material und durch Anwendung des optimalen Plattierungsverfahrens plattiert werden. Infolgedessen ist eine bevorzugte Kupferplattierung hoher Qualität ohne weiteres durch-

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führbar.

Die Ausschaltung eines in den Puffer eingegossenen erweiterten Bolzenkopfes, wie er bisher erforderlich war, um einen Puffer zu erzielen, der sowohl eine schützende Polsterung für das Werkstück als auch die zum Überleben schwerer Einspannkräfte erforderliche Belastbarkeltseigenschaft bot, ermöglicht auch eine

und es

Vereinfachung der Form/des Formvorgangs, da/für die erfindungsgemäß Form nicht erforderlich ist, die darin eingesetzten Bolzen aufzunehmen. Ebenso entsteht auch durch das Formen des Puffers getrennt von dem Bolzen kein Grat auf aen Bolzengewinden. Eine scharfe Trennung zwischen dem Bolzen und dem Material des Puffers wird somit erzielt, was ästhetisch angenehm ist und die volle axiale Länge des Bolzens außerhalb des Puffers für die axiale Einstellung mit Bezug auf den schwenkbaren Einspannarm, der den Bolzen trägt, verfügbar macht.

Auch wird aufgrund der Zähigkeit des Polyurethanmaterials nicht nur eine chemische Verbindung zwischen dem Puffer und dem BoI— ■zen unnötig gemacht, sondern es wird auch eine einfache wirksame mechanische Verbindung oder Verriegelung zwischen dem Puffer und dem Bolzen ohne weiteres ermöglicht, wodurch der Puffer einfach und wirtschaftlich mit dem Bolzen zusammengebaut und entfernbar daran befestigt werden kann.

Die Verriegelung kann lediglich eine kleine radiale Erweiterung in der Bolzenaufnahmefassung und eine passende radiale auf dem Bolzen angestauchte Erweiterung umfassen, oder kann ein-

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fach in Bolzengc .\rindeii bestehen, die einen Fetitsitz mit der Um-fangswand der Fassung bewirken, wodurch das elastische Polyurethanmaterial ohne zu reißen oder abzuscheren nachgibt, um das Einsetzen des Bolzens in die Fassung zu ermöglichen,und danach elastisch in die Gewindenuten des Bolzens einströmt, um die erforderliche Verriegelung zu bewirken. Es kann dann eine teilweise Schraubendrehung des Bolzens aufgebracht werden, um den letzteren fest gegen den Boden oder die Grundfläche der Fassung zu drücken und dadurch das Polyurethanmaterial elastisch zu beanspruchen, um die Verriegelung zu verstärken.

In einer bevorzugten Konstruktion enthält die Verriegelung ein Paar Schraubgewindewindungen, die eingegossen sind in die Fassung in deren Bodenbereich, passend zu den Gewinden des Bolzens. Im Gegensatz zu dem bisher verwendeten gummiarticjen oder Neoprenraaterial bewirkt das zähe Polyurethanmaterial des Puffers die erforderliche Verriegelung, wenn sich seine Gewindeabschnitte nur um einige Schraubwindungen von der Grundfläche der Fassung fort axial ausdehnen. Der verbleibende axiale Hauptabschnitt des Fassungsumfangs oder der Seitenwand kann glatt und gewindefrei sein und so bemessen, daß er den Gewindebolzen eng anliegend und gleitend in sich mit einem leichten Festsitz aufnimmt. Demgemäß kann der Bolzen, der einen über seine gesamte axiale Länge mit einera Gewinde versehenen Stahlschaft enthalten kann, ohne Drehbewegung koaxial in das offene Ende der Fassung hinein und im wesentlichen

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bis zur Grundfläche der letzteren getrieben werden, bevor er auf den Gewindeteil der Fassung auftrifft. Ein Paar Windungen des Bolzens innerhalb der Fassung schrauben dann den Bolzen bis zu seiner Einbaustellung, in der sein Ende fest gegen die Grundfläche der Fassung aufsitzt und die Polyurethangewinde des Puffers elastisch unter Spannung gesetzt sind, um die erforderliche Verriegelung zu erwirken.

Wenn es zweckmäßig ist, den Bolzen und den Puffer an der Gußstation für den Puffer zusammenzubauen, dann kann der Bolzen axial in die Pufferfassung ganz bis zur Bolzenanschlagfläche hineingeschoben werden, ohne irgendeine Schraubtätigkeit, wenn dies kurz nach der Entfernung des Puffers aus der Form durchgeführt wird, beispielsweise innerhalb etwa 30 Minuten. Während dieser Zeit bindet das Polyurethan nicht vollständig ab, und sein Gewindeabschnitt innerhalb der Fassung gibt nach, um den Einsatz des Bolzens lediglich durch eine Axialbewegung zu ermöglichen und so den Zusammenbau weiter zu vereinfachen. Wie oben beschrieben, erhält der Bolzen eine abschließende Teilgewindedrehung, um ihn fest gegen die Fassungsgrundfläche zu schrauben und die Verriegelung zu verstärken.

Im allgemeinen sind eineinhalb oder zwei in die Fassung eingeformte Windungen des Schraubgewindes angemessen, um den Bolzen und den Puffer aneinander zu befestigen und den Scherkräften eines Einspannvorgangs zu widerstehen. Der leichte Festsitz zwischen der gewindefreien Fassungsseitenwand und dem Gewindebolzen

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veranlaßt die gewindefreie Seitenwand, in die Gewindenuten des
Bolzens zu fließen. Die Zähigkeit des Polyurethans widersteht
einem Schneiden oder einer dauerhaften Verformung durch die Bolzengewinde. Gemäß der hier beschriebenen Struktur kann ein geformter Puffer, falls er fehlerhaft ist, in den Produktionsvorgang zurückgeführt werden, bevor er mit dem Bolzen zusammengebaut wird. Wenn ein Fehler in entweder dem Bolzen oder dem Puffer nach dem Zusammenbau festgestellt wird, dann kann der Puffer ohne weiteres von dem Bolzen abgeschraubt und dem Produktionsvorgang wieder zugeführt werden. Die Ersparnis an Material wiegt zum Teil dessen Kosten wMer auf. Zusätzliche Ersparnisse können auch erzielt werden in Versandkosten, wenn die Formstation für die Puffer von
dem Herstellungsort für die Bolzen entfernt ist. Es besteht keine Notwendigkeit, die vergleichlich schweren Bolzen zu der Formstation zu bringen und dann die zusammengebauten Bolzen und Puffer zum Zusammenbau mit dem verbleibenden Teil der Einspannvorrichtung zu
versenden. Statt dessen können die leichten Puffer direkt von der Formstation zum endgültigen Einbau versandt werden.

Der dem Anmelder bekannte Stand der Technik, der in diese Anmeldung aufzunehmen ist, beinhaltet die folgenden US-Patente:

Brown 2,519,107 15. August 1950

Higgins 2,930,409 29. März 1960

Kennedy 2,379,529 3. Juli 1945

Ferguson 2,551,834 8. Mai 1951

Wilson 2,705,336 5. April 1955

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Brown zeigt eine Einspannvorrichtung mit einem Gewindebolzen 15 und einem Polsterungselement aus Neopren oder gummiartigem Material, das an einem vergrößerten Kopf 14 befestigt ist, den die vorliegende Erfindung insbesondere vermeidet. Auch die Polsterung 15 nach Brown unterliegt nicht einer radialen Einspannkraft und sieht keinerlei Einrichtungen zum Widerstand gegenüber einer solchen radialen Kraft vor, wie beispielsweise eine Lagerfassung, die derjenigen des Anmelders vergleichlich wäre, um den Gewindebolzenschaft mit einem Festsitz über eine beträchtliche axiale Ausdehnung koaxial darin zu begrenzen.

Die letztgenannten vier Patente sind kennzeichnend für Schutzkappen für verschiedene Zwecke. Keines von ihnen schlägt die vorteilhafte Ausnutzung der Eigenschaften eines foriugegossenen Polyurethanmaterials in Verbindung mit einer besonderen Struktur, bestehend aus einem entfernbar in einer Fassung eines Polyurethanpuffers befestigten und durch einen Festsitz mit der Fassungswand über eine größere axiale Ausdehnung als sein Durchmesser elastisch erfassten Bolzen, vor, so daß der Puffer ohne Zuhilfenahme einer chemischen Verbindung zwischen dem Bolzen und dem Puffer oder eines erweiterten kräfteverteilenden Bolzenkopfes ohne weiteres den unvermeidlichen axialen und radialen Einspannkräften widersteht, ohne durch den Bolzen zerdrückt oder abgeschert zu werden, und auch eine hochgradig elastische Berührung mit dem eingespannten Werkstück bewirkt, wodurch der Puffer bei Abnutzung leicht und wirtschaftlich ausgetauscht werden kann, der Bolzen leicht mit

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irgendeiner beliebigen Metallplattierung durch die wirksamsten Verfahren, die zur Verfügung stehen, plattiert werden kann, und die oben erwähnten Vorteile und Ersparnisse, die durch das Formen des Puffers getrennt von dem Bolzen entstehen, erzielt v/erden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Gelenkklemme gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt auf der Achse des in Fig. 1 gezeigten Gelenkbolzens und elastomeren Puffers/ bei Darstellung des Bolzens in der Lage zum Einbau in die Fassung des Puffers,

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich derjenigen der Fig, 2, zeigt jedoch Bolzen und Puffer zusammengebaut,,

Fign. 4 und 5 Darstellungen ähnlich der Fig. 2, zeigen jedoch Abwandlungen.

Die Zeichnungen zeigen eine bekannte Gelenkklemme 10, bestehend aus einem Hebel oder handbetätigten Griff 11, welches auch kraftbetätigt sein kann, sowie einen Klemm- oder Betätigungshebel 12. Der letztere ist bei 13 schwenkbar an einer festen Lagerung 14 befestigt und besitzt eine kurze schenkelartige Erstreckung 12a, die sich in Fig. 1 schräg nach hinten zu einer oberen Schwenkverbindung 15 mit einem vorderen Ende des Hebels 11 erstreckt. Etwas

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unter dem Schwenkpunkt 15 ist der Hebel 11 bei 16 schwenkbar mit dem oberen Ende eines Lenkers 17 verbunden. Das untere Ende des Lenkers 17 ist bei 18 schwenkbar mit der Lagerung 14 verbunden.

Vor dem Schwenkpunkt 13 enthält der Hebel 12 zwei parallele Arme 12b und 12c, die genügend weit voneinander auf Abstand gehalten sind, um einen Einstellschlitz zur Aufnahme eines mit Gewinde versehenen Kolbens oder Geienkbolzens 19 zwischen sich in einer beliebigen eingestellten Lage auf der Länge des Armes 12 vorzusehen. Der Bolzen 19 kann einen mit einem Schraubgev/inde versehenen Stahlschaft oder Stehbolzen von kreisförmigem Querschnitt enthalten, der kupferplattiert ist und obere und untere Einspannmuttern 20 und 21 aufweist, die darauf aufgeschraubt und von den oberen und unteren Kanten der Arme 12b, c durch Einspannbügel 22 bzw. auf Abstand gehalten sind. Das untere Ende des Kolbens 19 ist, wie im folgenden beschrieben, entfernbar an einem Werkstückerfassungspuffer 24 aus elastischem Polsterungsmaterial, wie beispielsweise gegossenem Polyurethan, befestigt.

Aus der beschriebenen und gezeigten Struktur geht hervor, daß der Bolzen oder Kolben 19 durch Muttern 20, 21 an jedem beliebigen Platz auf der Länge des Schlitzes zwischen den Armen 12b, c einstellbar befestigt werden kann. Bei einer Aufwärtsbewegung oder einer Bewegung im Uhrzeigersinne des hinteren Griffendes des Hebels 11 verschwenkt sich der Lenker entgegen dem Uhrzeigersinne um seinen unteren Schwenkpunkt 18, und der Drehzapfen 15 bewegt sich im Uhrzeigersinne um den Drehpunkt 13, um den Hebel 12 ent-

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gegen dem Uhrzeigersinne zu verschwenken und den Werkstückerfassungspuffer anzuheben. Bei einer Abwärtsbewegung des Griffes des Hebels 11 tritt der umgekehrte Vorgang auf, und der Puffer 24
wird durch die Froschklemme nach unten gedrückt, um beispielsweise ein Werkstück 25 gegen eine feste Lcigerung oder eine Werkbank 26-zu drücken. Bis dahin kann die Gelenkklemme herkömmlich sein und wird nicht weiter im einzelnen beschrieben.

Der Puffer 24 enthält einen spritzgegossenen Polyethylenkörper mit einer axial darin verlaufenden und sich nach oben öffnenden
Bolzenaufnahmefassung 28. Die Grundfläche 29 der Fassung 28 enthält eine Bolzenlager- oder -anschlagfläche, die mit axialem Abstand von einer unteren Werkstückerfassungs- und Polsterungsfläche 30 angeordnet ist.

Der obere Hauptabschnitt der Fassung 28, der von der Grundfläche 29 entfernt liegt, enthält eine glatte, gewindefreie Bohrung von kreisförmigem Querschnitt, die so bemessen ist, daß sie den mit
Gewinde versehenen Bolzen 19 koaxial darin gleitend mit einem
leichten Festsitz aufnimmt. Der untere Abschnitt der Fassung 28
ist mit nicht mehr als etwa drei spiralförmigen Windungen 28a

versehen, und vorzugsweise einer oder zwei Windungen eines Schraub-

so
gewindes, die/bemessen sind, daß sie zu den Gewinden des Bolzens 19 passen. Der Puffer 24 wird auf das untere Ende des Bolzens 19 durch Hineindrücken des letzteren koaxial in das offene obere Ende der Fassung 28 hinein aufgebracht. Der Polyurethankörper 27 ist

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genügend elastisch, um nachzugeben und das axiale Einsetzen des Bolzens 19 zu ermöglichen,, bis sein unteres Ende das axiale obere Ende des Gewindeabschnitts 28a berührt. Danach werden der Puffer 24 und der Bolzen 19 mit bezug aufeinander gedreht und in einer Schraubtätigkeit axial aufeinander zu gedrückt, wodurch der Puffer 24 auf das untere Ende des Bolzens 19 aufgeschraubt wird, bis der letztere fest gegen die Fassungsgrundfläche 29 anstößt.

Die Zähigkeit des Polyurethanmaterials und sein Widerstand gegenüber Scherkräften ermöglicht die axiale Gleitbewegung des Bolzens 19 in den glatten, gewindefreien Abschnitt der Fassung 28 hinein, ohne das Material des Puffers 24 einzuschneiden oder dauerhaft zu verformen. Der letztere gibt in der Tat beim axialen Einsetzen des Bolzens 19 radial nach und fließt aufgrund seiner Elastizität und des Festsitzes zwischen der Umfangswand der Fassung 28 und dem Außendurchmesser der Bolzengewinde teilweise in die letztgenannten Gewinde hinein. Nur ein Paar Windungen des Gewindes 28a sind angemessen, um den infolge des Einspannvorgangs darauf wirksamen Scherkräften standzuhalten. Nachdem das untere Ende des Bolzens 19 gegen die Grundfläche 29 anstößt, beansprucht das Aufbringen einer zusätzlichen Schraubkraft für eine Teilwindung des Puffers 24 die Gewinde 28a und die Grundfläche 29 und verformt diese elastisch, um eine Reibungsverriegelung mit dem Bolzen 19 zu erwirken.

Die Dicke der Seitenwände der Fassung 28 und des Polsterkörpers unter der Fassungsgrundfläche 29 sind von der Größenordnung des

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Radius des Bolzens 19, der wiederum bestimmt wird durch die von der Klemme 10 auszuübende maximale Einspannkraft. Die axiale Ausdehnung der Fassung 28 ist vorzugsweise größer als der Durchmesser des Bolzens 19 und beträgt im allgemeinen das Dreifache oder mehr als das Dreifache des Radius des Bolzens 19, um eine angemessene Lagerung zum Widerstand gegenüber seitlichen oder radialen Scherkräften zu gewährleisten, die durch den Bolzen 19 gegen den Puffer 24 infolge der bogenförmigen Klemmbewegung um den Drehpunkt 13 herum ausgeübt werden, wenn die Pufferfläche 30 das Werkstück 25 erfasst. Es braucht kein vergrößerter Bolzenkopf oder eine andere große Oberfläche zur Verteilung des Flächendruckes in den Puffer 24 eingesetzt oder eingeformt zu werden, noch ist irgendeine chemische Verbindung mit dem Bolzen 19 erforderlich, um den Einbau in die Lage zu versetzen, den Einspannkräften standzuhalten.

Das Polyurethanmaterial des Puffers 24 ermöglicht die oben erwähnten Dimensionen und Verwendbarkeit und erzielt gleichzeitig einen Polsterungseffekt zum Schutz des eingespannten Werkstücks 25, der mit gummiartigen oder Neoprenmaterialien ohne Zuhilfenahme der oben erwähnten chemischen Verbindung oder der Bo]zenkopfverriegelung und Kräfteverteilung nicht erreicht v/erden kann. Der Polsterungseffekt des Puffers 24 wird bestimmt durch die axiale Dicke zwischen den Oberflächen 29 und 30 und kann angemessen ausgelegt werden, um nachzugeben und die Einspannkraft über eine rauhe und unebene Werkstückoberfläche zu verteilen, anstatt die Kraft auf den hohen Steifen des Werkstücks zu konzentrieren. Außerdem erzielt der beschriebene Polyurethanpuffer eine größere Haltbarkeit im

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Vergleich zu dem herkömmlichen Neopren. Während bekannte Neoprenpuffer unter Testbedingungen nach fünfzigtausend Einspanntakten zu desintegrieren beginnen, zeigen die Polyurethanpuffer lediglich die zu erwartende Abnutzung, jedoch keine Zeichen von Zerfall oder Verschlechterung.

Der Festsitz zwischen den Außenseiten der Bolzengewinde und dem glatten Bohrungsabschnitt der Fassung 28 beträgt in der in den Figuren 2 und 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform vorzugsweise etwa drei- bis fünftausendstel Zoll. Die Gewinde 28a ergänzen die Reibungsverriegelung mit dem Bolzen 19, wenn der Puffer 24 fest aufgeschraubt ist. Die Gewinde 28a widerstehen zwangsläufig allen normalerweise auftretenden axialen Kräften, die die Neigung haben, den Bolzen axial von dem Puffer 24 zu verschieben. Obwohl ..es für Polyurethan charakteristisch ist, leicht nachzugeben und eine begrenzte Verformung zu ermöglichen, um die erwünschte schützende Polsterung für das Werkstück 25 zu erwirken, steigert sich der Widerstand des Polyurethans gegenüber zusätzlicher Verformung enorm. Somit ersetzt die hier genannte axiale Ausdehnung der Fassung 28 angemessen die bisher erforderliche herkömmliche chemische Verbindung zwischen dem Bolzen und dem Puffer.

Durch Formgießen des Puffers 24 getrennt von dem Bolzen 19 bietet die obere Kante 28b um die Fassung 28 herum eine scharfe Markierung gegenüber dem Bolzen 19. Das heißt, es erstreckt sich kein Teil des Puffers 24, wie beispielsweise eine Gratbildung,

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über die Kante 28b hinweg. Die gesamte axiale Länge des Bolzens 19 ist somit verfügbar für die axiale Einstellung zwischen der Werkstückerfassungsfläche 30 und dem Werkstück 25. Die Einstellungsmutter 21 kann effektiv auf dem Gewindebolzen 19 entlanggeschraubt werden, bis sie die Kante 28b erfasst, und kann danach aufgrund der Elastizität des Poly_urethans um eine oder zwei weitere Windungen nach unten geschraubt v/erden.

Der Puffer 24 wird durch herkömmliche Spritz.gußtechniken geformt. Wenn der Bolzen 19 im Bereiche der Formstation hergestellt wird, dann ermöglicht die Vernetzungsnatur des Polyethylen^ während in etwa der ersten halben Stunde nach der Entfernung des Puffers aus der Gußform ein axiales Einsetzen des Bolzens in die Fassung 28 ohne irgendeine Schraubtätigkeit. Während dieser Zeit härtet das Polyurethan nicht in genügendem Maße, um der elastischen Verformung der Gewinde 28a einen lennenswerten Widerstand entgegenzusetzen. Somit kann der Bolzen 19 ohne irgendeine Schraubtätigkeit axial in die Fassung 28 hineingedrückt und gegen die Grundfläche 29 zur Anlage gebracht v/erden. Die Gewinde 28a geben ohne dauerhafte Verformung elastisch nach, um einen axialen Durchgang des Bolzens 19 zu ermöglichen. Der letztere kann dann in einer Schraubtätigkeit gedreht werden, bis die Gewinde 28a mit den Bolzengewinden passend zusammenkommen Diese letzte Schraubtätigkeit überschreitet nicht eine volle Umdrehung. Danach kann der Bolzen 19 um einen zusätzlichen Teil einer Umdrehung gedreht werden, um die Gewinde 28a unter Spannung zu setzen und eine zwangsläufige

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Reibungsverriegelung mit dem Bolzen 19 zu erwirken, wenn das Abbinden oder Härten des Polyurethans beendet ist.

Gegebenenfalls kann der Festsitz zwischen dem Bolzen 19 und dem Puffer 24 erwirkt v/erden, ohne sich der Gewinde 28a der Fassung zu bedienen. Wie in Fig. 4 gezeigt, kann anstelle des mit einem Außengewinde versehenen Bolzen 19 ein mit einem innengewinde versehener rohrförmiger Kolben 31 in geeigneter Weise in einer eingestellten Lage zum Hebel 12 befestigt werden. Eine glatte, gewindefreie zylindrische Lagerung 3 2 eines Polyurethanpuffers 33 erstreckt sich koaxial von einem einstückigen Polsterkörper 34 in das mit Gewinde versehene Innere des Kolbens 31 hinein. Der Körper 34 bildet eine obere ringförmige Schulter 35, die unter dem Kolben 31 liegt, um gegen den letzteren anzustoßen und ihn zu stützen, wenn der Kolben 31 und der Puffer 33 zusammengebaut sind. Die Unterseite 36 enthält eine Polsterfläche zur Erfassung des Werkstücks, die der Oberfläche 30 vergleichbar ist.

Die Interferenz zwischen dem Lager 32 und dem mit Gewinde versehenen Inneren des Kolbens 31 kann das zweifache des mit bezug auf die Figuren 2 und 3 beschriebenen betragen. In anderer Hinsicht sind die Funktionen der in Fig. 4 gezeigten Teile ähnlich den entsprechenden Teilen in den Figuren 2 und 3. Der Bereich der ringförmigen Schulter 35 ist vergleichbar dem Bereich der Fassungsgrundfläche 29, wo vergleichbare Trennkräfte erwartet v/erden.

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Der Zusammenbau des Kolbens 31 und des Puffers 33 wird durchgeführt durch Hineindrücken des Lagers 32 axial in das mit Gewinde versehene Innere des Kolbens 31 hinein ohne Schraubwirkung, bis das untere Ende des Kolbens 31 gegen die Schulter 35 aufsitzt. Falls zweckmäßig, kann der Einbau kurz nach der Entfernung des Puffers 33 aus seiner Spritzgußform durchgeführt werden, während das Polyurethan noch in seinem stark flexiblen, teilweise abgebundenen Zustand ist. Andererseits kann der oben erwähnte Einbauvorgang und der Anstoß des Kolbens 31 und der Schulter 35 jederzeit nach dem Abbinden des Polyurethans vollendet werden. In jedem Fall gibt das Polyurethan des Lagers 3 2 ohne Abscherung oder dauerhafte Verformung elastisch nach, urn einen axialen Durch-

teilweise gang des Kolbens 31 zu ermöglichen. Danach fließt das Polyurethan / in die Gewindenuten des Kolbens 31 hinein. Dem Puffer 33 kann dann eine Teildrehung erteilt werden, um das untere Ende des Kolbens durch Schraubwirkung in enger Anlage gegen die Schulter 35 zu bringen und dadurch die letztere unter Spannung zu setzen und eine Reibungsverriegelung zwischen dem Kolben 31 und dem Puffer 33 zu erwirken.

Wie in Fig. 5 gezeigt, kann der untere Abschnitt des mit Gewinde versehenen Kolbens 37 eine glatte, gewinde_freie zylindrische Oberfläche 38 enthalten, die geeignet ist, axial in die gewindefreie Fassung 39 eines Puffers 40 eingesetzt zu werden, der dem Puffer 24 vergleichlich ist. Die zylindrische Oberfläche 38 kann so bemessen sein, daß sie einen leichten Festsitz oder Paßsitz

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in der Fassung 39 bewirkt, ähnlich dem Paßsitz und für denselben

19 Zweck, wie im vorhergehenden mit bezug auf den Kolben/in der Fassung 28 beschrieben. An dem unteren Ende des Kolbens 37 ist eine kleine ringförmige Erweiterung 41 durch Ankümpeln oder anderweitig ausgebildet, und eine passende ringförmige Erweiterung 42 ist in der Fassung 39 im Bereich ihrer Grundfläche 43 vorgesehen.

Der Puffer 40 wird wie beschrieben aus Polyurethan formgegossen, getrennt von dem Kolben 37, der durch Ilineindrücken seines unteren Endes in die Fassung 39 zur Anlage gegen die Grundfläche 41 angesetzt wird, und zwar entweder, während das Polyurethan noch nicht vollständig abgebunden ist oder im Anschluß daran, wie oben beschrieben. Das Polyurethanmaterial gibt ohne dauerhafte Verformung elastisch nach, um den axialen Durchgang der Erweiterung 41 zu ermöglichen, bis sie in die Erweiterung 42 einschnappt. Die Umfangsabschnitte der Fassung 39 erfassen dann in engem Eingriff die Kolbenfläche 38 in der oben beschriebenen Lagerbeziehung. Obwohl die Erweiterungen 41 und 42 nicht an den Grundflächenabschnitten des Kolbens 37 bzw. der Fassung 39 vorhanden zu sein brauchten, sind doch diese Plätze bevorzugt zur Erzielung einer optimalen Verriegelung zwischen Erweiterungen 41 und 42 von vergleichsweise kleinertfradialen Abmessungen. Somit wird der axiale Einbau des Kolbens 31 in die Fassung 39 erleichtert. Vorzugsweise ist auch die Erweiterung 31 im Querschnitt abgerundet, so daß die untere Vorderkante der abgerundeten Erweiterung 31 als ein Nocken während des

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Zusammenbauvorga.ngs dient.

Es können verschiedene, in der Technik bekannte, Polyurethan-Zusammensetzungen bei den oben beschriebenen Puffern benutzt werden, um die erwünschten Eigenschaften einschließlich Härte, Elastizität, Zugfestigkeit und Reißwiderstand zu erlangen, die erforderlich sind, um den zu erwartenden Einspannkräften zu widerstehen und auch Art und Ausmaß des erforderlichen Schutzes für das von dem Puffer erfasste Werkstück zu bieten. Ein typischer Polyurethanpuffer, der gegenwärtig mit Erfolg benutzt wird, hat eine Härte von etwa 36-3 Shore D Durometer, gemessen von

nach The American Society for Testing Materials/(ASTM) procedure D 2240, was einem Härternaß von 87 Shore A annähernd gleich kommt und erheblich härter als Neoprenpüffer , .. ist , die für vergleichbare Einspannvorgänge auf etwa 70 Shore A Härtemesser begrenzt sind.

Das viel weichere Neopren ist erforderlich, da seine Formel und die Tonzusätze, die erforderlich sind, um seine Härte erhöhen, auch schnell seine Elastizität und Nachgiebigkeit vermindern. Infolgedessen muß ein Kompromiß zwischen der erwünschten Härte, Nachgiebigkeit und Elastizität auf Kosten eines optimalen Puffers geschlossen werden, und es muß, wie oben erläutert, der weichere Neoprenpuffer mit dem Knebelbolzen verbunden werden, um eine schnelle Verschlechterung des Einbaus zu verhindern.

Polyurethan in dem oben erwähnten Härtemesserbereich kann eine

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äußerste Zugfestigkeit von etwa 5000 psi nach ASTM-Test-Methode D412 haben, im Vergleich zu etwa 1500 psi für den oben beschriebenen Neopren, ist einer erheblich größeren Dehnung innerhalb seiner Elastizitätsgrenzen fähig als Neopren und streckt sich ferner im Vergleich zu Neopren am Anfang leichter von einem ungespannten Zustand aus, steigert jedoch seinen Widerstand gegenüber Dehnung schnell bei Annäherung an seine Elastizitätsgrenze; z.B. dehnt es sich annähernd 100% bei 675 psi, 200% bei 9 50 psi, 300% bei 1450 psi und 400% bei der Höchstbelastung von 5000 psi. Außerdem liegt die Reißfestigkeit für Polyurethan von 425 pli (ASTM-Test Method D635 - Die C) in der Nähe des Zweifachen derjenigen für das oben erwähnte Neopren.

Claims

Ansprüche:

Knebelbolzenklemme mit einem axial verlaufenden Kolben, der axial einstellbar in einer Arbeitsstellung an einem schwenkbaren Werkstückklemmhebel zur Ausführung einer im wesentlichen axialen Schwenkbewegung durch ihn in einem Werkstückeinspannvorgang befestigt werden kann, in Kombination mit einem elastomeren Werkstückerfassungspuffer aus formgegossenen Material für ein Ende des Kolbens, mit einem Körper, der eine Werkstückserfassungsfläche axial auf Abstand hält, und einer Kolbenauflagerfläche, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer ein'Polstermaterial aus Polyurethan enthält und gemeinsam mit einem Ende des Kolbens koaxiale teleskopartige Abschnitte aufweist, die zusammen in enger Paßbeziehung entfernbar inein-

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ander befestigt sind, wobei das genannte eine Ende des Kolbens gegen die Auflagerfläche des Puffers anstößt und die axiale Ausdehnung der teleskopartigen Abschnitte größer ist als der Durchmesser des Inneren der zwei teleskopartigen Abschnitte und der innere teleskopartige Abschnitt sich koaxial in eine axial öffnende passende Fassung für ihn in dem äußeren teles-" kopartigen Teil hineinerstreckt und einen Querschnitt aufweist, der etwas größer ist als der Querschnitt der Fassung, um einen Festsitz darin zu erwirken, wodurch das Polyurethanmaterial des Puffers unter Spannung gesetzt wird, sowie Einrichtungen, die zusätzlich zu dem Festsitz einer relativen axialen Verschiebung zwischen den teleskopartigen Abschnitten elastisch widerstehen und radiale Verriegelungsvorsprünge derselben umfassen.

2. Knebelbolzenklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethanmaterial des Puffers einen Härtegrad von annähernd 37 "D" hat, eine Reißfestigkeit von annähernd 425 pli und sich bei etwa 675 psi bzw. 5000 psi um 100 % bzw. 400 % dehnt.

3. Knebelbolzenklemme nach jedem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Verriegelungsvorsprünge eine radial verlaufende Ausnehmung in dem Puffer im Bereiche des einen Endes des Kolbens und einen passenden radialen Vorsprung des Kolbens im Bereiche des einen Endes aufweisen, der in die Ausnehmung hineinpaßt.

4. Knebelbolzenklemme nach jedem der vorgehenden Ansprüche, ge-

kennzeichnet durch Einrichtungen auf dem Ko3.ben zur Befestigung desselben axial einstellbar an dom Schwenkhebel, bestehend in Schraubgewinden, die sich axial zu dem Kolben erstrekken, wobei die radialen Verriegelungsvorspränge diese Schraubgewinde und Abschnitte des in die Schraubgewinde hinein vorstehenden Puffers umfassen.

5. Knebelbolzklemme nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache des teleskopartigen Abschnitts des Puffers eine glatte gewindefreie Oberfläche in nicht angespanntem Zustand vor dem Zusammenbau mit dem teleskopartigen Abschnitt des Kolbens aufweist und die radialen Verriegelungsvorsprünge diese Schraubgewinde und Abschnitte der durch den Festsitz zum Vorstehen in die Schraubgewinde hinein unter Spannung gesetzten Oberfläche enthalten.

6. Knebelbolzenklemme nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der teleskopartige Abschnitt des Puffers in seinera ungespannten Zustand vor dem Zusammenbau mit dem teleskopartigen Abschnitt des Kolbens einen Gewindeabschnitt passend zu den Schraubgewinden des Kolbens hat, die sich nur für einen kleinen Teil der axialen Ausdehnung der teleskopartigen Abschnitte axial von der Auflagerfläche forterstrecken, während der verbleibende Teil der axialen Ausdehnung des teleskopartigen Abschnitts des Fuffers eine glatte gewindefreie zylindrische Oberfläche enthält, welche den Paßsitz mit dem teleskopartigen Abschnitt des Kolbens bewirkt.

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7. Knebelbolzenklemme nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben einen axial verlaufenden Schraubgewindebolzen enthält und der Puffer eine axial verlaufende Fassung aufweist, die den teleskopartigen Abschnitt des Bolzens enthält, wobei die Grundfläche der Fassung die Auflagerfläche aufweist und die axial verlaufende Wand der Fassung den äußeren teleskopartigen Abschnitt enthält und die radiale Dicke der Wand und der Radius des Bolzens annähernd von derselben Größenordnung sind.

8. Knebelbolzenkleinme nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zwischen der Werkstückerfassungsfläche und der Auflagerfläche und der Radius des Bolzens etwa von derselben Größenordnung sind.

9. Knebelbolzenklemme nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Wand der Fassung angrenzend an die Auflagerfläche mit einem Gewinde passend zu den Schraubgewinden des Bolzens versehen ist, wobei die Gewinde des letzteren sich in Schraubeingriff mit dem Gewindeabschnitt der Wand der Fassung befinden und die hauptsächliche axiale Ausdehnung der Innenseite der Wand der Fassung eine glatte gewindefreie zylindrische Oberfläche beinhaltet, die den Festsitz mit dem Gewindebolzen bewirkt.

10. Werkstückeinspannvorrichtung mit einer schwenkbaren Kolbenbetätigungsvorrichtung, einem axial veitaufenden Schraubgewindebolzen, Schraubgewindeeinrichtungen, die mit den Gewin-

den des Kolbens zur Befestigung des letzteren an gewählten axial einstellbaren Punkten an der Betätigungseinrichtung zur Ausführung einer schwenkbaren Klemmbewegung in einer Richtung im wesentlichen axial zu dem Kolben zusammenarbeiten können, sowie mit einem elastomeren Werkstückerfassungspuffer aus formgegossenem Material mit einem Körper, welcher · eine Werkstückerfassungsfläche und eine Auflagerfläche axial voneinander auf Abstand hält, wobei die Auflagerfläche gegen ein Ende des Kolbens anstößt, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer Polyurethan enthält und einen Schraubgewindeabschnitt koaxial passend zu einem Gewindeendeabschnitt des Kolbens an dem genannten einen Ende aufweist, das entfernbar in Schraubgewindebeziehung daran befestigt ist, wobei der Gewindeabschnitt und der Endabschnitt teleskopartige Abschnitte umfaßt, die eng ineinanderpassen und die Schraubgewinde des Puffers sich axial von der Auflagerfläche über einen !kleineren Teil der axialen Ausdehnung der teleskopartigen Abschnitte erstrecken, während .die verbleibende axiale Ausdehnung der teleskopartigen Abschnitte des Puffers eine glaste gewindefreie Fläche beinhalten, die einen axial and drehbar gleitenden Festsitz mit dem teleskopartigen Abschnitt des Kolbens bewirkt.

1. Kombination nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubgewinde des Puffers etwa zwei spiralförmige Windungen umfassen, die sich axial von der Auflagerfläche forterstrecken.

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12. Knebelbolzenklemme nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben einen mit einem Außengewinde versehenen Bolzen von kreisförmigem Querschnitt mit Bezug auf seine Achse enthält und der Puffer eine axial verlaufende Fassung in seinem Körper aufweist, in der sich der Bolzen befindet, wobei die Grundfläche der Fassung die Auflagerfläche enthält.

13. Knebelbolzenklemme nach Anspruch 10, Π oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Ausdehnung der Fassung in der Grössenordnung von annähernd dem Dreifachen des Radius des Bolzens liegt und die radiale Dicke der Wand der Fassung und "der axiale Abstand zwischen der VJerkstückerfassungsflache und der Auflagerfläche annähernd von der Größenordnung des Radius des Bolzens sind.