Gattung
-
Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigbare Kniehebelspannvorrichtung zum Festspannen von Werkstücken mit einer an der Kolbenstange eines doppelt wirkenden Spannzylinders angreifenden, von Hand betätigbaren und mit einem Handhebel versehenen Zustelleinrichtung.
Stand der Technik
-
Kniehebelspannvorrichtungen mit Handzustellvorrichtung werden zum Beispiel im Karosseriebau in Schweißvorrichtungen eingesetzt, um innerhalb automatisch arbeitender, angesteuerter Kniehebelspannvorrichtungen Zusatzteile von Hand einzulegen und mittels Handbetätigung vorspannen zu können. Nachdem diese zu spannenden Teile durch die handbetätigten Kniehebelspannvorrichtungen fixiert sind, erfolgt das Schließen aller, auch der automatischen Kniehebelspannvorrichtungen durch Druckmittelbeaufschlagung.
-
Bekannte Kniehebelspannvorrichtungen haben bereits einen Handhebel, der mit dem Kniehebelgelenk verbunden ist und somit die Schließ- und Öffnungsbewegung des Kniehebelspannvorrichtung zwangsläufig mitmacht und dadurch eine Gefahr für das Bedienungspersonal darstellt. Werden nämlich diese Kniehebelspannvorrichtungen durch die Handzustellvorrichtung vorgespannt und anschließend alle Kniehebelspannvorrichtungen durch den Druckmitteldruck, insbesondere durch Luftdruck, beaufschlagt, so führt dies zu einem entsprechenden Zurückschlagen der Handehebel, was erhebliche Verletzungen der Bedienungsperson zur Folge haben kann.
-
Überlicherweise werden Kniehebelspannvorrichtungen immer in Reihe geschaltet und normalerweie mit einem 5/2- Wegeventil gesteuert, wobei in der Stellung "Spanner geöffnet" ständig die Ringseite des Zylinders mit Luftdruck beaufschlagt ist.
-
Um nun diese herkömmlichen Kniehebelspannvorrichtungen mit der Handzustellvorrichtung zu steuern, sind 5/3- Wegeventile erforderlich, bei denen in Mittelstellung beide Zylinderseiten drucklos geschaltet sind. Somit steht für die Folgeschaltung bzw. die elektrische Abfragung "auf" und "zu" kein Signal an, wenn die Steuerung über eine pneumatische Abfragung erfolgt. Um handbetätigte und automatische Kniehelbelspannvorrichtungen in einer gemeinsamen Anlage einzusetzen - wie es an sich üblich und erforderlich ist - sind demnach aufwenige Luftsteuerkreise und Zusatzventile erforderlich. Dies verlangt entsprechend hohe Investitionen, da beim Aufbau der Anlage nicht von vornherein feststeht, an welchen Stellen eine Vorspannung von Hand, also Kniehebelspannvorrichtungen mit Handzustellvorrichtungen, und an welchen automatische Kniehebelspannvorrichtungen eingesetzt werden sollen. Demgemäß müßten an sich nach dem Stande der Technik alle Kniehebelspannvorrichtungen mit aufwendigen 5/ 3-Wegeventilen versehen werden, um in der Produktion die notwendige Flexibilität erreichen zu können.
-
Eine druckmittelbetätigbare Kniehebelspannvorrichtung ist durch das DE-GM 83 07 606 vorbekannt.
-
Des weiteren zeigt die DE-PS 7 08 439 eine Preßluftspannzwinge, wobei auf dem Zwingenarm ein Führungszylinder angeordnet ist, in dem ein Gummibeutel gehalten wird, dessen Füll- und Ablaßventile den Zylinderdeckel nach außen durchragt, so daß der Gummibeutel bei Preßluftzufuhr gegen einen Kolben arbeitet, der über Hebel od. dgl. die eingeleitete Kraft auf eine an ihrem Ende mit einer Druckplatte versehene Druckstange überträgt, die durch den Zwingenarmkopf geführt ist. Der in dem Zylinder verschiebbare Kolben ist durch einen die Zylinderwand in einem Schlitz druchragenden Stift locker geführt. Die Druckstange wird durch eine Feder an den Hebel angedrückt, wobei auch der Hebel in einen Handgriff ausläuft.
-
Die DE-PS 5 50 737 beschreibt eine Vorrichtung zum Befestigen von Tuch, Leder, Kunstleder od. dgl. auf Holzteilen bei Möbeln im Karosseriebau usw., wobei mittels eines pneumatisch oder hydraulisch angetriebenen Werkzeuges einzelne Heftklammern eingeschlagen werden. Das Abschneiden, Umbiegen und Einschlagen erfolgt durch zwei sich gegenüberliegend dem Gehäuse und relativ zueinander bewegende, in den Endlagen sich einholende Kolben in der Weise, daß der eine Kolben vorauseilend den Draht abschneidet und umbiegt und der andere nacheilend die so gebildete Klammer einschlägt.
-
Aus dem DE-GM 19 17 295 ist eine druckluftbetätigte Spanneinrichtung, insbesondere für Schweißlehren für Kraftfahrzeugkarosserieteile mit einem Druckluftzylinder vorbekannt, dessen Kolbenbewegung über ein Getriebe auf einen Spannhebel übertragen wird und dabei im Bereich des Leerlaufwegs des Spannhebels in Schnelle übersetzt wird, wobei das Getriebe aus einem in einem Getriebege- häuse gelagerten Ritzel und einer mit dem Ritzel kämmenden, im Gehäuse verschiebbar geführten Zahnstange besteht und an der Welle des Ritzels der Spannhebel und an der Zahnstange der Kolben des Druckluftzylinders angelenkt ist, wobei die Führung für die Zahnstange in ihrem dem Leerlaufweg des Spannhebels entsprechendem Bereich gradlinig in einer Ebene verlaufend und in ihrem dem Spannweg entsprechenden Bereich konzentrisch zur Ritzelachse verlaufend ausgeführt ist.
Aufgabe
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kniehebelspannvorrichtung gemäß der vorausgesetzten Gattung so auszubilden, daß die aufwendigen 5/3-Wegeventile entfallen und ohne großen konstruktiven Aufwand sämtliche Kniehebelspannvorrichtungen, auch solche, die an sich nur zum automatischen Spannen eingesetzt werden können, so ausgebildet sind, daß wahlweise auch ihre Vorspannung durch eine Handzustellvorrichtung möglich ist.
-
Außerdem soll die erfindungsgemäße Kniehebelspannvorrichtung so ausgebildet sein, daß keine Unfallgefahr mehr durch das Hin- und Herschlagen des Handhebels beim automatischen Spannen besteht.
Lösung
-
Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.
Einige Vorteile
-
Der erfindungsgemäßen Kniehebelspannvorrichtung ist eine Absperrvorrichtung zugeordnet, die abwechselnd zum Entlüften des von der Kolbenstange durchsetzten Zylinderraumes (Ringraum) durch die Handzustellvorrichtung in Entlüftungsstellung und durch den Kolben selbst in eine Sperrstellung gebracht werden kann, wenn der dem Ringraum gegenüberliegende andere Zylinderraum beim automatischen Spannen vom vollen Druckmitteldruck, insbesondere Luftdruck, beaufschlagt wird.
-
Dies kann in einfacher Weise so geschehen, daß einer überlicherweise ausgebildeten Kniehebelspannvorrichtung ohne äußerer konstruktiven Änderung ein Absperrschieber bzw. ein Ventil zugeordnet wird, welches durch Handbetätigung die Ringseite der Kniehebelspannvorrichtung entlüftet und die Druckmittelzuführung auf der Ringseite gleichzeitig absperrt.
-
Der Handhebel kann nun in Spannstellung bewegt und danch in seine Ausgangsstellung zurückgeführt werden, um dort einzurasten, und zwar ohne daß anstehender Druckmitteldruck ihn daran behindert.
-
Da bei einer erfindungsgemäßen Kniehebelspannvorrichtung in der geöffneten Stellung auf der Ringseite Druck ansteht, kann somit auch ein Signal abgefragt werden.
-
Dadurch, daß der Handhebel in seiner Ausgangsstellung einrastet, besteht keine Gefahr für das Bedienungspersonal, wenn die Kniehebelspannvorrichtung automatisch gesteuert wird. Ein Hin- und Herschlagen des Handhebels ist somit bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kniehebelspannvorrichtung nicht mehr möglich.
-
Ebenso ist es durch den eingerasteten Handhebel möglich, den Spanner in jeder beliebigen Lage einzubauen. Außerdem gestattet die erfindungsgemäß verwendete Absperrvorrichtung den Betrieb mit ölfreier Luft.
Weitere Ausführungsformen
-
Bei Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ist die Absperrvorrichtung in einfacher Weise als Kolbenschieber ausgebildet, der zum Entlüften des Ringraumes durch den Handhebel in die eine Stellung verschiebbar ist und durch den Kolben der Kniehebelspannvorrichtung wieder in die Absperrlage zurückzuführen ist.
-
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich aus Patentanspruch 3. Diese Ausführungsform ist extrem einfach, da nur sehr wenige bewegliche Einzelteile vorgesehen sind, die auch bei ölfreier Luft problemlos arbeiten.
-
Dadurch, daß der Kolben zwischen Anschlägen in axialer Richtung der Kolbenstange verschiebbar ist, ergibt sich die Möglichkeit, den Handhebel bei dieser Konstruktion nach dem Entlüften der Ringseite wieder in Ausgangsstellung zurückzubewegen, ohne daß der Kolben schon in dieser Stellung in der Lage wäre, das Ventil in die Absperrstellung zurückzudrehen. Dies erfolgt erst bei Beaufschlagung der der Ringseite gegenüberliegenden Zylinderseite durch Luftdruck, wodurch der Kolben weiter bis gegen seinen zugehörigen Anschlag geschoben wird, in der auch der Kolbenschieber in seine Absperrstellung axial verschoben worden ist, in der er sich in einer Lage befindet, in der über ein normales 5/2-Wegeventil für die Folgeschaltung bzw. die elektrische Abfrage wiederum ein Signal ansteht.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigt
-
Fig. 1 eine Kniehebelspannvorrichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt, wobei der Ringraum entlüftet ist und
-
Fig. 2 die aus Fig. 1 ersichtiche Kniehebelspannvorrichtung, wobei der dem Ringraum gegenüberliegende Zylinderraum durch Luftdruck beaufschlagt worden ist.
-
In der der Zeichnung ist die Erfindung in Anwendung auf eine Kniehebelspannvorrichtung veranschaulicht, die mit besonderem Vorteil im Karosseriebau Verwendung finden kann. Bei der Darstellung wurden alle nicht zum Verständnis der Erfindung notwendigen Einzelteile, insbesondere auch das Kniehebelgelenk und Spannteile weggelassen, da sie übliche Ausbildung besitzen können, weil der Erfindungsgedanke (Aufgabe + Lösung) grundsätzlich auf alle Kniehebelspannvorrichtungskonstruktionen Anwendung finden kann, da die nachfolgend zur Verwirklichung der Erfindung beschriebenen konstruktiven Einzelheiten so einfach sind, daß keine grundsätzliche Umkonstruktion vorbekannter Kniehebelspannvorrichtungen mit Handzustellvorrichtungen erforderlich ist.
-
Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Handhebel bezeichnet, der über ein Koppelglied 2 und einen Gleitstein 3 in einer Kulisse 4 in Richtung X bzw. Y, also in axialer Richtung eines Spannzylinders 26, geführt ist. Das Koppelglied 2 ist sowohl an dem Handhebel 1 als auch an dem Gleitstein 3 um parallel zueinander verlaufende Achsen schwenkbeweglich geführt. Außerdem ist der Handhebel 1 an seinem Ende über ein Drehgelenk 5 als ortsfeste Schwenkachse in Richtung T bzw. Z schwenkbeweglich angeordnet, während der Handhebel 1 durch eine Schwenkachse 6 einer Kolbenstange 7 zugeordnet ist. Auf diese Weise wird die Kolbenstange 7 beim Hin- und Herschwenken des Handhebels 1 in Richtung T bzw. Z in Richtung X bzw. Y, also koaxial zur Längsachse des Spannzylinders 26, verschoben. Der Handhebel 1 ist mit einem Handgriff 1&min;&min; versehen und zweiarmig ausgebildet, wobei der dem Handgriff 1&min;&min; abgewandte Hebelarm 1&min; über das Drehgelenk 5 mit einem Spannteil 2&min; und der dem Handgriff 1&min;&min; zugewandte Hebelarm 1&min; über das Drehgelenk 5 mit einem Spannteil 2&min; und der dem Handgriff 1&min;&min; zugewandte Hebelarm 1&min;&min;&min; über ein Drehgelenk 5&min; sowie über das Koppelglied 2 gelenkig mit dem in der Kulisse 4 geführten Gleitstein 3 verbunden ist.
-
Mit dem Bezugszeichen 8 ist ein als Ringraum ausgebildeter Rückhubraum bezeichnet, der von der Kolbenstange 7 durchsetzt wird, während mit 9 ein Zylinderraum bezeichnet ist, dem über einen Kanalanschluß 10 Druckmittel, beispielsweise Druckluft, zuführbar ist.
-
Der Rückhubraum 8 und der Zylinderraum 9 sind abwechselnd durch Druckmitteldruck zu beaufschlagen.
-
Das freie Ende der Kolbenstange 7 ist auf dem Abschnitt 11 im Durchmesser verringert, so daß sich zwei mit Abstand zueinander angeordnete, parallel zueinander verlaufende Anschlagschultern 12 bzw. 13 ergeben, zwischen denen ein Spannkolben 14 in Richtung X bzw. Y beweglich ist. Der Spannkolben 14 ist in üblicher Weise an der Innenwandung 15 des Zylinderraumes 8, 9 abgedichtet. Dadurch ergibt sich eine Schleppverbindung.
-
Die Länge des im Durchmesser verkleinerten Abschnittes 11 ist mit dem Buchstaben L bezeichnet. Die Länge L ist größer als der axiale Hub des Spannkolbens 14 in Richtung X beim Schwenken des Handhebels 1, derart, daß auch nach einer Verstellung des Spannkolbens 14 in Richtung Y durch entsprechende Schwenkbewegung des Hebels 1 in Richtung Z und dadurch Entlüftung des Rückhubraumes 8 (Fig. 1) in der nachfolgend noch beschriebenen Art und Weise kein erneutes Absperren dieses Rückhubraumes 8 durch Zurückschwenken des Handhebels 1 in Richtung T möglich ist, sondern erst nach Druckmittelbeaufschlagung des Zylinderaumes 9 und entsprechend weiterer axialer Verschiebungen des Spannkolbens 14 in Richtung X.
-
In der einen kolbenstangenseitigen Stirnwand 16 der dargestellten Kniehebelspannvorrichtung ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnetes kolbenschieberartiges Sperrventil angeordnet, das ebenfalls in Richtung X bzw. Y verschieblich ist. Außerdem ist das Sperrventil 17 in der Stirnwandung 16 an seinem äußeren Umfang druckmitteldicht durch nicht dargestellte Dichtelemente abgedichtet ausgeführt.
-
Das Sperrventil 17 weist an jedem Ende je einen im Durchmesser vergrößerten Anschlag 18 bzw. 19 auf. Gegen den Anschlag 18 vermag der Handhebel 1 mit seinem Gleitstein 3 od. dgl. einzuwirken, während gegen den Anschlag 19 der Spannkolben 14 nach entsprechender Verschiebung in Richtung X einwirkt und dadurch das Sperrventil 17 in entsprechende Richtung zurückzuschieben vermag.
-
In die Stirnwand 16 münden zwei parallel und mit Abstand zueinander angeordnete, radial zur Kolbenstangenlängsachse verlaufende Kanäle 20 und 21, von denen der Kanal 21 als Entlüftungsleitung ausgebildet ist. An den Kanal 20 ist eine Leitung 22 angeschlossen, die zu einem Mehrwege -ventil, insbesondere einem 5/2-Ventil 23, führt, das in nicht dargestellter Weise an eine geeignete Druckmittelquelle, insbesondere an eine Luftdruckquelle, anschließbar ist.
-
Der Kanal 21 mündet in die freie Atmosphäre aus.
-
Das Sperrventil 17 weist einen ihn auf einen Teil seiner axialen Länge durchsetzenden Kanal 24 auf, der über einen radial verlaufenden Abschnitt 25 je nach axialer Stellung des Kolbenschiebers 17 entweder an den Kanal 20 (Fig. 2) oder an den Kanal 21 (Fig. 1) anschließbar ist.
-
In der aus Fig. 1 ersichtlichen Stellung wurde durch Verschwenkung des Handhebels 1 in Richtung Z der Kolbenschieber 17 in eine Stellung gebracht, in der der Ringraum 8 über den Kanal bzw. Weg 24 und seinen radialen Abschnitt 25 an die freie Atmosphäre entlüftet ist, so daß durch Schwenkung des Handhebels 1 in Richtung T das nicht dargestellte Spannelement das zu haltende Teil vorspannen kann.
-
Erfolgt anschließend die Druckmittelbeaufschlagung des Zylinders 9 durch Folgesteuerung oder in sonstiger Weise, so wird der Kolben 14 in Richtung X in die aus Fig. 2 ersichtliche Lage geschoben, wobei er das Sperrventil 17 mitnimmt und den radialen Abschnitt 25 vom Kanal 21 trennt und ihn an die Leitung 22 anschließt, so daß der Ringraum 8 über die Leitung 22 ebenfalls an das Mehrwegeventil 23 angeschlossen ist und ein Signal für eine elektrische Abfrage od. dgl. zur Verfügung steht.
-
Die in der Zusammenfassung, in den Patentansprüchen 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.
- Bezugszeichenliste
1&min; der dem Handgriff abgewandte Hebelarm
1&min;&min; der dem Handgriff zugewandte Hebelarm
1 Handhebel
2&min; Spannteil
2 Koppelglied
3 Gleitstein
4 Kulisse
5 Drehgelenk
5&min; Drehgelenk
6 Schwenkachse
7 Kolbenstange
8 Rückhubraum
9 Zylinderraum
10 Kanalanschluß
11 Abschnitt, Schleppventil
12 Anschlagschulter, Schleppventil
13 Anschlagschulter, Schleppventil
14 Spannkolben
15 Innenwandung
16 Stirnwand, kolbenstangenseitige
17 Kolbenschieber, Ventil, Sperrventil
18 Anschlag
19 Anschlag
20 Kanal, Weg
21 Kanal, Entlüftungsleitung
22 Leitung
23 Ventil, Mehrwegeventil, 5/2-Ventil, Absperrvorrichtung
24 Kanal, Weg
25 radialer Abschnitt
26 Spannzylinder
L Länge
T Schwenkrichtung
Z Verschwenkrichtung
X Verschieberichtung
Y Verschieberichtung