DE3613852C1 - Druckmittelbetaetigbare Kniehebelspannvorrichtung - Google Patents

Description

Gattung

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigbare Knie­ hebelspannvorrichtun zum Festspannen von Werkstücken, vornehmlich zur Verwendung in Vorrichtungen und Schweiß­ maschinen mit einem an der Kolbenstange eines doppelt wirkenden Spannzylinders angreifenden, von Hand betätig­ baren, zweiarmigen Handhebel, dem ein Handgriff zugeordnet ist, wobei der zweiarmige Handhebel mit einer Schwenkachse an der Kolbenstange gelagert ist und der dem Handgriff abgewandte Hebelarm des zweiarmigen Handhebels über ein Drehgelenk mit einem Spannteil verbunden ist, und daß in der kolbenstangenseitigen Stirnwand des Spannzylinders ein den Rückhubraum des Spannzylinders überwachendes, als Mehrwegeventil ausgebildetes Sperrventil angeordnet ist, dessen Entlüftungsstellung für den Rückhubraum über eine von diesem Sperrventil überwachte, ins Freie führende Entlüftungsleitung durch ein dem handhebelseitigen Ende des zweiarmigen Handhebels zuge­ ordnetes Verstellteil steuerbar ist wobei die Sperrstellung des Sperrventils für diese Entlüftungsleitung durch den mit der Kolben­ stange in einer Schleppverbindung stehenden Spannkolben während seiner von der Kolbenstange unabhängigen Längs­ bewegung erfolgt, und daß ferner eine dem Kniehebelgelenk zuge­ ordnete Klemmlasche vorgesehen ist, die einerseits über eine Schwenkachse mit dem Spannteil und andererseits mit der Kolbenstange über eine andere, dazu parallel verlaufen­ de Schwenkachse verbunden ist

Stand der Technik

Kniehebelspannvorrichtungen mit Handzustellvorrichtung werden zum Beispiel im Karosseriebau in Schweißvorrichtungen eingesetzt, um innerhalb automatisch arbeitender, ange­ steuerter 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 der Kniehebel­ spannvorrichtung zwangsläufig mitmacht und dadurch eine Gefahr für das Bedienungspersonal darstellt. Werden nämlich diese Kniehebelspannvorrichtungen durch die Handzustellvorrichtung vorgespannt und anschließend alle Kniehebelspannvorrichtungen durch den Druckmittel­ druck, insbesondere durch Luftdruck, beaufschlagt, so führt dies zu einem entsprechenden Zurückschlagen der Handhebel, was erhebliche Verletzungen der Bedienungsper­ son zur Folge haben kann.

Üblicherweise werden Kniehebelspannvorrichtungen immer in Reihe geschaltet und normalerweise 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 Ab­ fragung "auf" und "zu" kein Signal an, wenn die Steuerung über eine pneumatische Abfragung erfolgt. Um handbetätigte und automatische Kniehebelspannvorrichtungen in einer gemeinsamen Anlage einzusetzen - wie es an sich üblich und erforderlich ist - sind demnach aufwendige Luftsteuer­ kreise 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-Wege­ ventilen versehen werden, um in der Produktion die not­ wendige Flexibilität erreichen zu können.

Eine druckmittelbetätigbare Kniehebelspannvorrichtung gemäß dem Gattungsbegriff ist durch die nicht vorver­ öffentlichte deutsche Patentanmeldung P 35 13 680.4-15 des Anmelders geschützt. Bei der nicht vorveröffentlichten Kniehebelspannvorrichtung des Anmelders ist eine Absperrvor­ richtung angeordnet, die abwechselnd zum Entlüften des von der Kolbenstange durchsetzten Zylinderraumes (Ring­ raumes) durch die Handzustellvorrichtung in Entlüftungs­ stellung und durch den Kolben selbst in eine Sperrstellung gebracht werden kann, wenn der dem Ringraum gegenüber­ liegende andere Zylinderraum beim automatischen Spannen vom vollen Druckmitteldruck, insbesondere Luftdruck, beaufschlagt wird.

Dies kann in einfacher Weise so geschehen, daß einer üblicherweise ausgebildeten Kniehebelspannvorrichtung ohne äußere konstruktiven Änderung ein Absperrschieber bzw. Ventil zugeordnet wird, welches durch Handbetätigung die Ringseite der Kniehebelspannvorrichtung entlüftet und die Druckmittelzuführung auf der Ringseite gleich­ zeitig absperrt.

Der Handhebel kann nun in Spannstellung bewegt und danach in seine Ausgangsstellung zurückgeführt werden, um dort einzurasten, und zwar ohne das anstehender Druckmittel­ druck ihn daran behindert.

Da bei einer erfindungsgemäßen Kniehebelspannvorrichtung in der geöffneten Stellung auf der Ringseite Druck an­ steht, 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 Kniehebelspann­ vorrichtung 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.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckmittel­ betätigbare Kniehebelspannvorrichtung gemäß dem nicht vorveröffentlichten Gattungsbegriff so auszugestalten, daß die Lage der von Hand vorgespannten Teile korrigierbar ist.

Lösung

Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wieder­ gegebenen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Bei der erfindungsgemäßen Kniehebelspannvorrichtung läßt sich im Gegensatz zu der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 35 13 680.4 der Kniehebelmechanismus manuell schließen und öffnen. Dadurch läßt sich die Lage von Hand vorgespannter Teile auch wieder korri­ gieren. Es wird u. a. möglich, durch die Druckentlastung auf der Ringseite (Rückhubraum) und die mechanische Verbindung des zweiarmigen Handhebels mit dem Kniehebel­ gelenk. Der zweiarmige, den Handgriff aufweisende Hebel bildet mit dem zweiarmigen Handhebel einen Doppelhebel. Der Doppelhebel bewegt sich beim Spannen in die gleiche Richtung und öffnet zunächst das Ventil für die Druckent­ lastung des Rückhubzylinderraumes (Ringraum) und dann nach Anschlag innerhalb des großen zweiarmigen Handhebels erfolgt die Schließbewegung der Kniehebelspannvorrichtung.

In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 eine Kniehebelspannvorrichtung gemäß der Erfindung, teils im Längsschnitt, teils in der Ansicht, teils in schaltplanähnlicher Übersicht, wobei der Rückhubraum nach außen hin abgesperrt und die Kniehebelspannvorrichtung (Klemmbacken) offen dargestellt worden sind;

Fig. 2 die gleiche Kniehebelspannvorrichtung gemäß Fig. 1, wobei die Kniehebelspannvorrichtung durch Druckluftbeaufschlagung geschlossen dargestellt ist;

Fig. 3 die gleiche Kniehebelspannvorrichtung, wobei aus Gründen der Vereinfachung das Mehrwege­ ventil weggelassen und der Rückhubraum ent­ lüftet und die Klemmbacken in Offenstellung dargestellt sind;

Fig. 4 die gleiche Kniehebelspannvorrichtung, wobei die Klemmbacken von Hand vorgespannt darge­ stellt sind und

Fig. 5 die gleiche Kniehebelspannvorrichtung mit gegenüber Fig. 4 verschwenktem Handhebel.

In der Zeichnung ist die Erfindung in Anwendung auf eine Kniehebelspannvorrichtung veranschaulicht, die mit besonderem Vorteil im Karosseriebau der Automobil­ indurstrie Verwendung finden kann. Bei der Darstellung wurden alle nicht zum Verständnis der Erfindung not­ wendigen Einzelteile, weggelassen, da sie übliche Aus­ bildung besitzen können, weil der Erfindungsgedanke (Aufgabe und Lösung) grundsätzlich auf alle Kniehebel­ spannvorrichtungskonstruktionen Anwendung finden kann, da die nachfolgend zur Verwirklichung der Erfindung beschriebenen konstruktiven Einzelheiten so einfach sind, daß sie keine grundsätzliche Umkonstruktion vorbe­ kannter Kniehebelspannvorrichtungen mit Handzustell­ vorrichtung erforderlich macht.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein zweiarmiger Handhebel bezeichnet, der mit einer Schwenkachse 2 an einer Kolben­ stange 3 gelagert ist. Die Hebelarme des zweiarmigen Handhebels 1 sind mit 4 bzw. 5 bezeichnet.

Der Hebelarm 5 des zweiarmigen Handhebels 1 ist über ein Drehgelenk 6 mit einem Spannteil 7 verbunden, dem eine Klemmbacke 8 zugeordnet ist, die mit einer anderen Klemmbacke oder Widerlager 9 zusammenwirkt. Zwischen den Klemmbacken 8 und 9 kann ein nicht dargestelltes Werkstück, beispielsweise ein Karosserieteil, einklemmbar sein.

Dem zweiarmigen Handhebel 1 ist ein in nachfolgend noch zu beschreibender Art und Weise begrenzt schwenkbarer Handgriff 10 zugeordnet, der einstückig mit einem zwei­ armigen Hebel 11 verbunden ist, der auf einer Schwenkachse 12 an dem Hebelarm 4 schwenkbeweglich angeordnet ist. Der zweiarmige Hebel 11 weist die Hebelarme 13 und 14 auf.

Die Bezugszeichen 15 und 16 bezeichnen Anschläge, de die Schwenkbewegung des Handgriffes 10 und damit des zweiarmigen Hebels 11 in Richtung X bzw. Y in bezug auf den zweiarmige Handhebel 1 begrenzen. Der Hebelarm 14 bildet einen Verstellteil für das Sperrventil 17, das kolbenschieberartig ausgebildet und in einer Bohrung der kolbenstangenseitigen Stirnwand 18 in Richtung A bzw. B um ein begrenztes Maß längsverschieblich angeordnet ist. An seiner äußeren Umfangsfläche ist das Sperrventil 17 durch nicht dargestellte Dichtungselemente druckmittel­ dicht abgedichtet. Das Sperrventil 17 ist bei der darge­ stellten Ausführungsform im Querschnitt zylindrisch ausgebildet und weist an seinen Endbereichen je einen im Durchmesser vergrößerten ringkragenförmigen Anschlag 19 bzw. 20 auf. Gegen den Anschlag 19 vermag das Verstellteil 14 einzuwirken, während gegen den Anschlag 20 ein Spann­ kolben 21 nach entsprechender Verschiebung in Richtung A einwirkt und dadurch das Sperrventil 17 in gleicher Richtung zurückzuschieben vermag.

In der Stirnwand 18 münden zwei parallel und mit Abstand zueinander angeordnete, radial zur Kolbenstangenlängsachse verlaufende Kanäle 22 bzw. 23, von denen der Kanal 23 als Entlüftungsleitung ausgebildet ist. An den Kanal 22 ist eine Leitung 24 (Fig. 1 und 2) angeschlossen, die zu einem Mehrwegeventil, insbesondere zu einem 5/2-Ventil 25 führt, das an eine Druckluftleitung 26 anschließbar ist.

Das Sperrventil 17 weist einen es auf einem Teil seiner axialen Länge durchsetzenden Kanal 27 auf, der über einen radial verlaufenden Abschnitt 28 je nach axialer Stellung des kolbenschieberartigen Sperrventils 17 an den Kanal 22 (Fig. 1 und 2) oder an den Kanal 23 (Fig. 3 bis 5) anschließbar ist.

Das freie Ende der Kolbenstange 3 ist auf dem Abschnitt 29 im Durchmesser verringert, so daß sich zwei mit Abstand zueinander angeordnete, parallel zueinander verlaufende Anschlagschultern 30 bzw. 31 ergeben, zwischen denen der Spannkolben 21 verschiebebeweglich ist. Der Spannkolben 21 ist in üblicher Weise an der Innenwandung 32 des Rückhubzylinders 33 und des Druckzylinderraumes 34 durch im einzelnen nicht dargestellte Dichtelemente abgedichtet.

Dadurch ergibt sich eine Schleppverbindung des Spann­ kolbens 21 mit der Kolbenstange 3.

Die Länge des im Durchmesser verkleinerten Abschnittes 29 ist mit dem Buchstaben L bezeichnet. Die Länge L ist größer als der achsiale Hub des Spannkolbens 21 in Richtung A beim Schwenken des Handhebels 1 in Richtung X.

Die Wirkungsweise der aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsform ist folgende:

Bei der Stellung der Teile gemäß Fig. 1 liegt der Hebelarm 14 am Anschlag 16 des Handhebels 1 an, wobi der Handhebel 1 und der Handgriff 10 ihre maximale Schwenkstellung in Richtung Y erreicht haben. Das Sperrventil 17 liegt mit seinem Anschlag 20 an der Stirnwand 18 an, derart, daß der Kanal 27 über den radialen Abschnitt 28 an die Leitung 24 und über das 5/2-Mehrwegeventil an die Druck­ luftleitung 26 angeschlossen ist, so daß der Rückhub­ zylinderraum 33 unter Druckluftdruck steht und der Spann­ kolben 21 in Richtung B bis gegen die Anschlagschulter 31 verschoben worden ist. Das Spannteil 7 ist um das orts­ feste Drehgelenk 6 und das Kniehebelgelenk so verschwenkt worden, daß sich die Klemmbacken 8 in Offenstellung befindet.

Bei der Stellung der Teile in Fig. 2 wurde über das Mehrwegeventil 25 die Druckluftleitung 26 an eine Leitung 35 und dadurch an den Druckzylinderraum 34 über einen Zuführkanal 36 angeschlossen, so daß der Spannkolben 21 in Richtung A verschoben wurde, und zwar bis gegen die Anschlagschulter 30. Über die Kolbenstange 3 wurde das Kniehebelgelenk um das feste Drehgelenk 6 derart verschwenkt, daß über eine Klemmlasche 37 mit Drehgelenk 38 das Spannteil 7 im Sinne einer Schließbewegung der Klemmbacke 8 gegen das Widerlager 9 verschwenkt worden ist. Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist die Klemmlasche 37 zusammen mit dem Handhebel 1 an dem Kniehebelgelenk gelagert. Der Hebelarm 13 liegt an den Anschlag 15 des Handhebels 1 an.

Bei der Stellung der Teile in Fig. 3 ist das Sperrventil 17 maximal in Richtung 8 soweit verschoben worden, daß sein Anschlag 19 an der Stirnwand 18 anliegt und über den Kanal 23 und den radialen Abschnitt 28 der Rückhub­ zylinderraum 33 an die freie Atmosphäre angeschlossen, also entlüftet ist. Der Hebelarm 13 liegt an dem Anschlag 15 an, während der Hebelarm 14 mit seinen vorderen, balligen oder abgerundeten Abschnitt gegen die Stirnwand des Sperrventils 17 aufruht. In dieser Lage der Teile ist die Klemmbacke 8 geöffnet.

Bei der Lage der Teile in Fig. 4 wurde über den Hand­ griff 10 der zweiarmige Hebel 11 um die Schwenkachse 12 geschwenkt, und zwar soweit, bis der Hebelarm 13 am Anschlag 15 anliegt, woraufhin die weitere Kraft­ übertragung über den zweiarmigen Handhebel 1 erfolgt, so daß bei einem weiteren Verschwenken in Richtung X über die Schwenkachse 2 die Kolbenstange 3 und über die Anschlagschulter 31 auch der Spannkolben 21 mit­ genommen wurde. Bei der in der in Fig. 4 dargestellten Lage der Teile ist die Klemmbacke 8 gegen das Widerlager 9 mit einer gewissen Vorspannkraft von Hand bewegt worden, so daß die nicht dargestellten Werkstücke von Hand vor­ gespannt sind. Der Rückhubzylinderraum 33 ist immer noch über den radialen Abschnitt 28 und über den Kanal 23 an die freie Atmosphäre angeschlossen, also entlüftet, so daß bei der Verstellung der Teile außer Reibungskräfte keine weiteren Kräfte zu überwinden sind.

Fig. 5 läßt erkennen, daß zwecks Korrigierung der Hand­ vorspannung, beispielsweise wenn Teile an falscher Stelle positioniert worden sind und anschließend die Lage der Teile korrigiert werden muß, sich der Handgriff 10 um die Schwenkachse 12 so verschwenken läßt, daß der zweiarmige Hebel 11 um die Schwenkachse 12 geschwenkt wird, bis der Hebelarm 14 gegen den Anschlag 16 anstößt, woraufhin der Handhebel 1 um das Drehgelenk 6 in Richtung Y ver­ schwenkt werden kann, derart, daß über das Kniehebel­ gelenk das Spannteil 7 und damit die Klemmbacke 8 in Offenstellung bewegt wird, bei gleichzeitiger achsialer Verschiebung der Kolbenstange 3 in Richtung B unter Schleppmitnahme des Spannkolbens 21 nach einem gewissen Verstellweg. Anschließend lassen sich die Teile wieder von Hand vorspannen, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurde.

Daraufhin läßt sich durch Folgesteuerung o. dgl. über das 5/2-Mehrwegeventil 25 Luftdruck über die Leitung 35 und den Zufuhrkanal 36 dem Druckzylinderraum 34 zuführen, woraufhin über den Spannkolben 21 das Sperrventil 17 in Richtung A verschoben wird, so daß der Rückhubzylinder­ raum 33 gegenüber der äußeren Atmosphäre abgedichtet wird. Es ergibt sich daraufhin die aus Fig. 2 ersichtliche Lage der Teile.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption des zweiarmigen Handhebels 1 im Zusammenhang mit dem Kniehebelmechanismus läßt sich somit die Kniehebelspannvorrichtung öffnen und schließen. Dies wird möglich durch die Druckentlastung auf der Rückhubzylinderraumseite 33 (Ringseite) und durch die mechanische Verbindung des großen, zweiarmigen Handhebels 1 mit dem Kniehebelgelenk. Der Doppelhebel bewegt sich beim Spannen in die gleiche Richtung und öffnet zunächst das Sperrventil 17 für die Druckentlastung und dann, nach Anschlag innerhalb des großen Handhebels 1, erfolgt die Schließbewegung des Spanners.

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 Erfindung wesentlich sein.

• Bezugszeichenliste
   1 Handhebel, zweiarmig
   2 Schwenkachse
   3 Kolbenstange
   4 Hebelarm
   5 Hebelarm
   6 Drehgelenk
   7 Spannteil
   8 Klemmbacke
   9 Klemmbacke, Widerlager
  10 Handgriff
  11 Hebel, zweiarmig
  12 Schwenkachse
  13 Hebelarm
  14 Hebelarm, Verstellteil
  15 Anschlag
  16 Anschlag
  17 Sperrventil
  18 Stirnwand
  19  Anschlag
  20 Anschlag
  21 Spannkolben
  22 Kanal
  23 Kanal
  24 Leitung
  25 Mehrwegeventil, 5/2-Ventil
  26 Druckluftleitung
  27 Kanal
  28 radialer Abschnitt
  29 Abschnitt
  30 Anschlagschulter
  31 Anschlagschulter
  32 Innenwandung
  33 Rückhubzylinderraum
  34 Druckzylinderraum
  35 Leitung
  36 Zufuhrkanal
  37 Klemmlasche
  38 Drehgekenk
   A Bewegungsrichtung
   B Bewegungsrichtung
   X Schwenkrichtung
   Y Schwenkrichtung
   L Länge

Claims (1)

1. Druckmittelbetätigbare Kniehebelspannvorrichtung zum Festspannen von Werkstücken, vornehmlich zur Verwendung in Vorrichtungen und Schweißmaschinen, mit einem an der Kolbenstange (3) eines doppelt wirkenden Spannzylinders angreifenden, von Hand betätigbaren, zweiarmigen Handhebel (1), dem ein Handgriff (10) zugeordnet ist, wobei der zweiarmige Handhebel (1) mit einer Schwenkachse (2) an der Kolben­ stange (3) gelagert ist und der dem Handgriff (10) abgewandte Hebelarm (5) des zweiarmigen Handhebels (1) über ein Drehgelenk (6) mit einem Spannteil (7) verbunden ist, und daß in der kolbenstangenseitigen Stirnwand (18) des Spannzylinders ein den Rückhubzylinderraum (33) des Spannzylinders überwachendes, als Mehrwegeventil ausgebildetes Sperrventil (17) angeordnet ist, dessen Entlüftungsstellung für den Rückhubzylinderraum (33) über eine von diesem Sperrventil (17) überwachte, ins Freie führende Entlüftungsleitung (23) durch ein dem handhebel­ seitigen Ende des zweiarmigen Handhebels (1) zugeordnetes Verstellteil (14) steuerbar ist, wobei die Sperr­ stellung des Sperrventils (17) für die Entlüftungsleitung (23) durch den mit der Kolbenstange (3) in einer Schlepp­ verbindung stehenden Spannkolben (21) während seiner von der Kolbenstange (3) unabhängigen Längsbewegung erfolgt, und daß ferner eine dem Kniehebelgelenk zugeordnete Klemmlasche (37) vorgesehen ist, die einerseits über eine Schwenkachse (38) mit dem Spannteil (7) und andererseits mit der Kolbenstange (3) über eine andere, dazu parallel verlaufen­ de Schwenkachse (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der zweiarmige Handhebel ebenfalls an derselben, die Klemmlasche (37) mit der Kolbenstange (3) ver­ bindenden Schwenkachse (2) schwenkbeweglich angeordnet ist;
• b) der Handgriff (10) einen auf dem zweiarmigen Handhebel (1) über eine parallel zu den Gelenkachsen (2, 6, 38) des Kniehebelgelenkes verlaufenden Schwenkachse (12) schwenkbeweglich angeordneten zweiarmigen Hebel (11) aufweist, der zwischen mindestens zwei an dem zweiarmigen Handhebel (1) - ggf. mittelbar - gebildeten Anschlägen (15, 16) schwenkbeweglich ist;
• c) der dem Handgriff (10) abgewandte Hebelarm (14) des zweiarmigen Hebels (11) das Verstellteil bildet.