EP0894573B1 - Bauteilspanner - Google Patents

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EP0894573B1
EP0894573B1 EP98106229A EP98106229A EP0894573B1 EP 0894573 B1 EP0894573 B1 EP 0894573B1 EP 98106229 A EP98106229 A EP 98106229A EP 98106229 A EP98106229 A EP 98106229A EP 0894573 B1 EP0894573 B1 EP 0894573B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
joint
clamping
lever
link
standby position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98106229A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0894573A2 (de
EP0894573A3 (de
Inventor
Karsten Becker
Uwe Borgolte
Josef Kordtomeikel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Benteler Deustchland GmbH
Original Assignee
Benteler Deustchland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Benteler Deustchland GmbH filed Critical Benteler Deustchland GmbH
Publication of EP0894573A2 publication Critical patent/EP0894573A2/de
Publication of EP0894573A3 publication Critical patent/EP0894573A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0894573B1 publication Critical patent/EP0894573B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00—Clamps
    • B25B5/06—Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B5/12—Arrangements for positively actuating jaws using toggle links
    • B25B5/122—Arrangements for positively actuating jaws using toggle links with fluid drive

Definitions

  • Component clamps are used in a wide variety of technical areas current fixation of workpieces used. You need to be quick and work reliably and maintenance-free multiples over long periods of use Ensure load changes.
  • DE 35 28 337 C2 counts a component clamp to the prior art, in which a tie rod is part of a acted upon by a pressure fluid such as air or hydraulic fluid and forms axially displaceable piston in a cylinder. That turned away from the piston
  • the end of the tension rod is connected with a bolt, the two Carrying pairs of roles.
  • the rollers of the outer pair of rollers run in a straight line Slits that extend parallel to the longitudinal axis of the tension rod.
  • the Rollers of the inner pair of rollers circulate in arcuate slots an axis swiveling clamping arm.
  • the guide slot can also be curved in an arc.
  • DE 31 30 942 A1 discloses a component tensioner based on the toggle principle. At the free end of a piston with a pressure medium connected piston rod is articulated a resiliently designed tab, which is also connected to a rigid toggle lever that is at 90 ° Dislocation is coupled with a tension arm. The tab is designed that the distance between the coupling joints with the piston rod and the lever is changeable.
  • the resilient tab should prevent infinitely large clamping forces become. With this, however, only the clamping force can be limited, but not Self-locking can be achieved. In addition, the fatigue strength and Durability of the tab can be problematic. Their production is also complex. In addition, the force limit is from the spring constant as well depends on the travel.
  • the recess forms in connection with the wheel and the Compression spring a locking means that the moving parts crankshaft, drive element, Lock the rod and lever arm in the clamped position. Due to the elastic locking of this special component assignment but no precisely definable dead center position of the clamping member with a perfect one Self-locking achievable.
  • This component clamp has a larger number of individual parts Commitment.
  • An additional lever arm is also integrated. There is one additional articulation point required with the corresponding manufacturing effort.
  • this joint area forms a wear area, which one increased maintenance is required.
  • the wedge surface forms part of the known component clamp of the profile part pivotable about the axis.
  • an additional component is present, but another wear point in Shape of the axis.
  • the profile part is under the influence of a compression spring.
  • a compression spring Herewith is not only involves an increased effort, but also an additional one Storage of the compression spring.
  • Another negative in the known case is that Springs are subject to undesired wear.
  • US Pat. No. 4,921,233 discloses a component tensioner according to the preamble of independent claim 1, in which one with the tension arm connected role on a positive guide, the one has concave area over the roll from several lengths. Each individual section of this concave area has a radius with a center of curvature between the hinge axis of the tension arm and the articulated axis connecting the tension arm to the roller Tab lies. In this way, e.g. self-locking in the event of a power failure be avoided. This endeavor is further supported by that the angle between a plane through the two hinge axes the tab runs, and the plane that the hinge axis of the tension arm and the hinge axis between the tension arm and the bracket cuts less than 90 ° should be.
  • the invention is based on the object to create a component tensioner that is simple to use the toggle principle allows a limitation of the increase in force and it still ensures that in the clamping position even if the Clamping energy the clamping position is guaranteed by self-locking.
  • the essence of the invention is the fact that the positive control for at least one roller arranged at the end of the tension rod with a to the first coupling joint between the lever and the lug in its dead center concave end portion is provided.
  • This concave end section begins in front of the side facing the standby position by the Dead center second coupling joint extending to the longitudinal axis the tension rod in the standby position vertically extending plane and ends on the side facing away from this standby position Plane at an end point at which the roller after passing over the dead center, to reach a self-locking state.
  • the concave End section is curved in a circular arc. It has a radius which is the length of the tab between the first and second coupling joints plus the radius of the roller.
  • the particular advantage of the invention is therefore to ensure the force limitation easily through the concave end portion with a very specific radius. Only with this radius is a constant force over the course of the piston travel possible. This will make a flawless Guaranteed self-locking after passing dead center.
  • the Component clamp also has a very compact design, because of the inventive Path translation between the lever and the tab only one small stroke of the tension rod is required.
  • the invention also allows the pivoting angle of the tension arm between set up the standby position and the clamping position as desired can. Only by using stroke-limiting pieces or by replacing the tension rod opening angles of in particular 45 °, 60 °, 90 ° and 115 ° up to a maximum opening angle of 135 ° can be provided. Furthermore, the component clamp can easily an integrated position query can be assigned.
  • the housing for mounting the tension arm, lever, bracket and tension rod is also designed so that a cooperating with the tension arm Abutment for fixing the position of the workpieces to be machined to the housing can be releasably assigned.
  • a particularly expedient embodiment of the invention consists in the Features of claim 2. Thereafter, the concave end portion extends of forced guidance over a length that takes you through the plane first coupling joint between the lever and the tab across dead center Swivel angle of the bracket from 6 ° to 10 °, but preferably 8 °, equivalent. This means that the tab is self-locking at 4 ° above the level guaranteed.
  • the positive guidance, the lever, the tab and the roller in one with the guide for the tension rod connectable two-part housing arranged. That way these parts are well protected against external influences even in rough operation.
  • the two-piece nature of the housing allows for easy manufacture as well easy assembly.
  • the tour is guided in particular by a Cylinder formed when according to a preferred embodiment Tension rod as a compressed air or also with a Piston rod connected to hydraulically actuated pistons is.
  • the necessary deflection of the tension rod when the roller comes into contact with the concave end section is through the seals on the cylinder for the tension rod.
  • the end sections carrying the articulated arms is of polygonal design.
  • the pivot shaft can be designed, in particular, as a square.
  • the Articulated arms are then with corresponding recesses and / or clamping pieces provided, through which the articulated arms perfectly on the Swivel shaft can be set.
  • the pivot shaft and the lever are preferably a component that is manufactured by turning and milling operations can be.
  • the component clamp 1 in FIGS. 1 and 2 is a component clamp operated with compressed air designated.
  • the component clamp 1 comprises a pressurized air Cylinder 2 for guiding a piston, not shown in detail Piston rod, a two-part housing 3 connected to the cylinder 2 with an integrated toggle lever system, not shown in more detail to transfer the force exerted by the compressed air on the piston a pivotable clamping arm 4.
  • the clamping arm 4 has a U-shaped configuration two articulated arms 5, which on clamping pieces 6 at one of the the housing 3 leads out four-sided pivot shaft 7 are releasably attached.
  • the longitudinal axis 8 of the clamping arm 4 runs perpendicular to Longitudinal axis 9 of the cylinder 2.
  • the lever 11 is over a first coupling joint 12 connected to a rigid bracket 13, which in turn again via a second coupling joint 14 with one end 15 one Tension rod 16 is connected (Figure 3).
  • the second coupling joint 14 supports on a roller 17, which on a positive guide 18 in the housing 3 rolls.
  • a recess 19 in the halves 20, 21 of the housing 3 is on adjusted the size of the pivoting movements of the lever 11 and the tab 13.
  • the length L of the straight length section 22 corresponds to that Size of the pivot angle ⁇ of the tension arm 4 between the standby position BP and the clamping position ST. It runs in a straight line parallel to Longitudinal axis 9 of the cylinder 2.
  • the end section 23 is to the first coupling joint 12 between the lever 11 and the tab 13 in its dead center (Clamping position ST of 4) curved concavely.
  • FIG. 11 also shows that the length L1 of the tab 13 between the first coupling joint 12 and the second coupling joint 14 larger than the distance A between the first coupling joint 12 and the coaxial to Longitudinal axis 9 of the cylinder 2 extending longitudinal axis 27 of the tension rod 18 is dimensioned.
  • FIGS. 3 and 7 show the standby position BP of the tension arm 4.
  • the opening angle ⁇ is 135 °.
  • the component clamp 1 is complete open.

Description

Bauteilspanner werden in den verschiedensten technischen Bereichen zur momentanen Fixierung von Werkstücken eingesetzt. Sie müssen schnell und zuverlässig arbeiten sowie über lange Einsatzzeiträume wartungsfrei vielfache Lastwechsel gewährleisten.
In diesem Zusammenhang zählt durch die DE 35 28 337 C2 ein Bauteilspanner zum Stand der Technik, bei welchem eine Spannstange Bestandteil eines durch ein Druckfluid, wie Luft oder Hydraulikflüssigkeit, beaufschlagbaren und in einem Zylinder axial verlagerbaren Kolbens bildet. Das dem Kolben abgewandte Ende der Spannstange ist mit einem Bolzen verbunden, der zwei Rollenpaare trägt. Die Rollen des äußeren Rollenpaars laufen in geraden Schlitzen, die sich parallel zur Längsachse der Spannstange erstrecken. Die Rollen des inneren Rollenpaars laufen in bogenförmigen Schlitzen eines um eine Achse schwenkbaren Spannarms. Auch der Führungsschlitz kann ggf. bogenförmig gekrümmt sein.
Mit dieser Gestaltung sollen unkontrollierbar hohe Einspannkräfte bei Selbsthemmung in der Endlage vermieden werden. Diese Bauart verlangt jedoch eine komplizierte Mechanik mit demzufolge aufwendiger Fertigung. Der Bauteilspanner baut durch den Führungsschlitz breit. Aufgrund der direkten Hebelübersetzung ist ein langer Kolbenweg und damit zwangsläufig eine entsprechend langgestreckte Bauform gegeben. Das Kniehebelprinzip wird hierbei in abgewandelter Form angewandt.
Um bei einem Bauteilspanner nach dem Kniehebelprinzip in die Selbsthaltung zu kommen, ist es notwendig, mit einer Bestandteil der Kniehebelanordnung bildenden Lasche über den oberen Totpunkt zu fahren. Dabei steigt die Kraft in der Lasche theoretisch bis ins Unendliche. In der Praxis wird die Kraft durch elastische Verformungen im gesamten System begrenzt. Dies bedeutet jedoch Verschleiß. Weiterhin kann nicht sichergestellt werden, dass der Spannarm bei hohen Spannkräften auch tatsächlich über den Totpunkt geschwenkt wird. Die maximale Spannkraft wird durch die zur Verfügung stehende Energie, insbesondere Druckluft, bestimmt. Ist diese in einem Druckluftzylinder herrschende Zylinderkraft nicht groß genug, um die erforderlichen Spannkräfte am Spannarm aufzubringen, fährt die Lasche nicht über den Totpunkt und somit auch nicht in die Selbsthaltung.
Die DE 31 30 942 A1 offenbart einen Bauteilspanner nach dem Kniehebelprinzip. An das freie Ende einer mit einem druckmittelbeaufschlagten Kolben verbundenen Kolbenstange ist eine federnd nachgiebig gestaltete Lasche angelenkt, die außerdem mit einem starren Kniehebel verbunden ist, der in 90° Versetzung mit einem Spannarm gekoppelt ist. Die Lasche ist so gestaltet, dass der Abstand der Koppelgelenke mit der Kolbenstange und dem Hebel veränderbar ist.
Durch die federnde Lasche sollen unendlich große Spannkräfte vermieden werden. Hiermit kann indessen nur die Spannkraft begrenzt, jedoch keine Selbsthemmung erreicht werden. Außerdem dürfte die Dauerfestigkeit und Haltbarkeit der Lasche problematisch sein. Ihre Fertigung ist zudem aufwendig. Darüberhinaus ist die Kraftbegrenzung von der Federkonstante sowie dem Federweg abhängig.
Bei dem Bauteilspanner der EP 0 370 914 A1 wird das Verschwenken des Klemmorgans aus einer Klemmstellung in eine Lösestellung und umgekehrt mittels eines Antriebsorgans bewerkstelligt, das in einem Gehäuse geradlinig verschiebbar ist. Mit dem Antriebsorgan ist ein Hebelarm gelenkig verbunden, der wiederum mit einer Stange gelenkig verbunden ist. Andererseits ist die Stange mit einer Kurbelwelle gelenkig verbunden, die drehfest mit dem Klemmorgan verbunden ist.
Im Gelenkbereich zwischen dem Hebelarm und der Stange befindet sich ein Rad, welches an einer Keilfläche abrollen kann, die Bestandteil eines um eine Achse schwenkbaren Profilteils bildet. Der Profilteil steht seinerseits unter dem Einfluss einer Druckfeder, die bestrebt ist, den Profilteil ständig in Richtung auf das Rad zu drücken.
In der Nähe der Achse für den Profilteil befindet sich eine Ausnehmung in der Keilfläche. Die Ausnehmung bildet in Verbindung mit dem Rad und der Druckfeder ein Sperrmittel, das die beweglichen Teile Kurbelwelle, Antriebsorgan, Stange und Hebelarm in der Klemmstellung elastisch verriegeln soll. Aufgrund der elastischen Verriegelung dieser speziellen Bauteilzuordnung ist aber keine exakt definierbare Totpunktlage des Klemmorgans bei einwandfreier Selbsthemmung erzielbar.
Bei diesem Bauteilspanner gelangt eine größere Anzahl von Einzelteilen zum Einsatz. Ferner ist ein zusätzlicher Hebelarm eingegliedert. Dazu ist eine weitere Gelenkstelle erforderlich mit dem entsprechenden Herstellungsaufwand. Außerdem bildet diese Gelenkstelle einen Verschleißbereich, der einer erhöhten Wartung bedarf.
Des Weiteren bildet bei dem bekannten Bauteilspanner die Keilfläche Bestandteil des um die Achse schwenkbaren Profilteils. Auch hier ist nicht nur ein zusätzlicher Bauteil vorhanden, sondern eine weitere Verschleißstelle in Form der Achse.
Außerdem steht der Profilteil unter dem Einfluss einer Druckfeder. Hiermit ist nicht nur ein erhöhter Aufwand verbunden, sondern auch eine zusätzliche Lagerung der Druckfeder. Negativ im bekannten Fall ist darüberhinaus, dass Federn grundsätzlich einem nicht gewünschten Verschleiß unterliegen.
Im Rahmen der Mehrkopfspannvorrichtung der DE 36 86 385 T2 wird bei jedem Spannkopf ein elastisch deformierbares Element vorgesehen, das im Augenblick der Verriegelung des Spannarms in der Spannposition sich elastisch nachgiebig verhält. Demnach kann auch bei diesem Vorschlag kein genau definierbarer Totpunkt mit einwandfreier Selbsthemmung verwirklicht werden.
Die US-PS 4,921,233 offenbart einen Bauteilspanner gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1, bei welchem eine mit dem Spannarm verbundene Rolle an einer Zwangsführung abwälzt, die einen über der Rolle konkaven Bereich aus mehreren Längenabschnitten aufweist. Jeder einzelne Abschnitt dieses konkaven Bereichs besitzt einen Radius mit einem Krümmungsmittelpunkt, der zwischen der Gelenkachse des Spannarms undderGelenkachsedesden Spannarm mit der Rolle verbindenden Lasche liegt. Auf diese Weise soll, z.B. bei Energieausfall, eine Selbsthemmung vermieden werden. Unterstützt wird dieses Bestreben ferner dadurch, dass der Winkel zwischen einer Ebene, die durch die beiden Gelenkachsen der Lasche verläuft, und der Ebene, die die Gelenkachse des Spannarms und die Gelenkachse zwischen dem Spannarm und der Lasche schneidet, kleiner als 90° sein soll.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Bauteilspanner zu schaffen, der bei einfacher Ausgestaltung unter Benutzung des Kniehebelprinzips eine Begrenzung des Kraftanstiegs erlaubt und es trotzdem gewährleistet, dass in der Spannposition auch bei Ausfall der Spannenergie die Spannposition durch Selbsthemmung gewährleistet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gesehen.
Kernpunkt der Erfindung bildet der Sachverhalt, dass die Zwangsführung für mindestens eine endseitig der Spannstange angeordnete Laufrolle mit einem zum ersten Koppelgelenk zwischen Hebel und Lasche in dessen Totpunkt konkaven Endabschnitt versehen ist. Dieser konkave Endabschnitt beginnt vor der der Bereitschaftsposition zugewandten Seite der durch das sich im Totpunkt befindende zweite Koppelgelenk verlaufenden, sich zur Längsachse der Spannstange in der Bereitschaftsposition senkrecht erstreckenden Ebene und endet auf der dieser Bereitschaftsposition abgewandten Seite dieser Ebene an einem Endpunkt, an dem die Laufrolle nach Überfahren des Totpunkts, zum Erreichen eines selbsthemmenden Zustands, gelangt. Der konkave Endabschnitt ist kreisbogenförmig gekrümmt. Er besitzt einen Radius, welcher der Länge der Lasche zwischen dem ersten und zweiten Koppelgelenk zuzüglich dem Radius der Laufrolle entspricht.
Erreicht das zweite Koppelgelenk zwischen der Lasche und der Spannstange den Anfang des konkaven Endabschnitts vor dieser Ebene, befindet sich der Spannarm in der Spannstellung. Die maximale Spannkraft ist aufgebaut. Es findet kein weiterer Kraftanstieg statt. Durch die an der Spannstange weiter anstehende Spannkraft wird jedoch das zweite Koppelgelenk zwischen Lasche und Spannstange über die Ebene hinweg bewegt, bis dieses zweite Koppelgelenk das hinter der Ebene liegende Ende des konkaven Endabschnitts erreicht hat. Bei dieser Bewegung bleibt die maximale Spannkraft stets erhalten. Hinter der Ebene liegt die Lasche im Selbsthemmungsbereich. Fällt in dieser Position die Spannenergie weg, bleibt jedoch die vollständige Spannkraft ohne Verlust erhalten.
Der besondere Vorteil der Erfindung ist mithin die Sicherstellung der Kraftbegrenzung auf einfache Weise durch den konkaven Endabschnitt mit einem ganz bestimmten Radius. Nur mit diesem Radius ist eine konstante Kraft über den Verlauf des Kolbenwegs möglich. Hierdurch wird eine einwandfreie Selbsthemmung nach dem Überfahren des Totpunkts gewährleistet. Der Bauteilspanner hat auch eine sehr kompakte Bauweise, da durch die erfindungsgemäße Wegübersetzung zwischen dem Hebel und der Lasche nur ein geringer Hub der Spannstange erforderlich ist.
Die Erfindung erlaubt es außerdem, den Schwenkwinkel des Spannarms zwischen der Bereitschaftsposition und der Spannstellung beliebig einrichten zu können. Lediglich durch den Einsatz von hubbegrenzenden Stücken oder durch den Austausch der Spannstange können Öffnungswinkel von insbesondere 45°, 60°, 90° und 115° bis zu einem maximalen öffnungswinkel von 135° vorgesehen werden. Des Weiteren kann dem Bauteilspanner problemlos eine integrierte Stellungsabfrage zugeordnet werden.
Das Gehäuse zur Lagerung von Spannarm, Hebel, Lasche und Spannstange ist ferner so ausgebildet, dass ein mit dem Spannarm zusammenarbeitendes Widerlager zur Lagefixierung der zu bearbeitenden Werkstücke dem Gehäuse lösbar zugeordnet werden kann.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 2. Danach erstreckt sich der konkave Endabschnitt der Zwangsführung über eine Länge, die einem die Ebene durch das erste Koppelgelenk zwischen dem Hebel und der Lasche im Totpunkt übergreifenden Schwenkwinkel der Lasche von 6° bis 10°, vorzugsweise aber 8°, entspricht. Dadurch ist mit 4° über der Ebene die Selbsthemmung der Lasche gewährleistet.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 sind die Zwangsführung, der Hebel, die Lasche und die Laufrolle in einem mit der Führung für die Spannstange verbindbaren zweiteiligen Gehäuse angeordnet. Auf diese Art und Weise sind diese Teile gegen äußere Einflüsse auch in einem rauhen Betrieb gut geschützt. Die Zweiteiligkeit des Gehäuses erlaubt eine einfache Fertigung sowie eine problemlose Montage. Die Führung wird insbesondere durch einen Zylinder gebildet, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Spannstange als mit einem Druckluft beaufschlagbaren oder auch mit einem hydraulisch beaufschlagbaren Kolben verbundene Kolbenstange ausgebildet ist. Die notwendige Auslenkung der Spannstange bei einem Kontakt der Laufrolle mit dem konkaven Endabschnitt wird durch die Dichtungen am Zylinder für die Spannstange aufgefangen.
Eine gleichmäßige verkantungsfreie Kraftübersetzung von der Spannstange auf den Spannarm wird mit den Merkmalen des Anspruchs 4 erzielt.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn nach Anspruch 5 die Schwenkwelle in den die Gelenkarme tragenden Endabschnitten mehrkantig ausgebildet ist. Hierbei kann die Schwenkwelle insbesondere vierkantig gestaltet sein. Die Gelenkarme sind dann mit entsprechenden Ausnehmungen und/oder Klemmstücken versehen, über welche die Gelenkarme einwandfrei an der Schwenkwelle festgelegt werden können. Die Schwenkwelle und der Hebel sind vorzugsweise ein Bauteil, der durch Dreh- und Fräsoperationen gefertigt werden kann.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
einen Bauteilspanner in schematischer Seitenansicht;
Figur 2
den Bauteilspanner der Figur 1 in der Draufsicht;
Figuren 3 bis 6
in vergrößerter Darstellung einen vertikalen Längsschnitt durch die Figur 2 entlang der Linie A-A entsprechend dem Ausschnitt B der Figur 1 in vier verschiedenen Betriebsstellungen;
Figuren 7 bis 10
die Darstellungen der Figuren 3 bis 6 im Schema und
Figur 11
in nochmals vergrößertem Maßstab die Darstellung der Figur 9.
Mit 1 ist in den Figuren 1 und 2 ein mit Druckluft betriebener Bauteilspanner bezeichnet. Der Bauteilspanner 1 umfasst einen mit Druckluft beaufschlagbaren Zylinder 2 zur Führung eines nicht näher veranschaulichten Kolbens mit Kolbenstange, ein mit dem Zylinder 2 verbundenes zweiteiliges Gehäuse 3 mit einem darin integrierten nicht näher veranschaulichten Kniehebelsystem zur Übertragung der von der Druckluft auf den Kolben ausgeübten Kraft auf einen schwenkbaren Spannarm 4. Der Spannarm 4 weist in U-förmiger Konfiguration zwei Gelenkarme 5 auf, die über Klemmstücke 6 an einer an den aus dem Gehäuse 3 herausgeführten Enden vierkantig gestalteten Schwenkwelle 7 lösbar befestigt sind. In der in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Spannstellung ST verläuft die Längsachse 8 des Spannarms 4 senkrecht zur Längsachse 9 des Zylinders 2. Der Druckluftanschluss des Ringraums 2a ist mit 10 und der des Kolbenraums 2b mit 10a bezeichnet.
Wie die Figuren 3 bis 6 näher zu erkennen geben, ist mit dem Spannarm 4 im Innern des Gehäuses 3 ein starrer Hebel 11 in 90°-Versetzung verbunden. Der Hebel 11 bildet einen einstückigen Bestandteil der Schwenkwelle 7.
An dem der Schwenkwelle 7 abgewandten Ende ist der Hebel 11 über ein erstes Koppelgelenk 12 mit einer starren Lasche 13 verbunden, die ihrerseits wiederum über ein zweites Koppelgelenk 14 mit einem Ende 15 einer Spannstange 16 verbunden ist (Figur 3). Das zweite Koppelgelenk 14 stützt sich an einer Laufrolle 17 ab, die an einer Zwangsführung 18 im Gehäuse 3 abwälzt. Eine Ausnehmung 19 in den Hälften 20, 21 des Gehäuses 3 ist an die Größe der Schwenkbewegungen des Hebels 11 und der Lasche 13 angepasst.
Wie die Figur 11 rein schematisch näher erkennen lässt, setzt sich die Zwangsführung 18 für die Laufrolle 17 aus einem geradlinig verlaufenden Längenabschnitt 22 und einem bogenförmig gekrümmten Endabschnitt 23 zusammen. Die Länge L des geraden Längenabschnitts 22 entspricht der Größe des Schwenkwinkels α des Spannarms 4 zwischen der Bereitschaftsposition BP und der Spannstellung ST. Er verläuft geradlinig parallel zur Längsachse 9 des Zylinders 2. Der Endabschnitt 23 ist zum ersten Koppelgelenk 12 zwischen dem Hebel 11 und der Lasche 13 in dessen Totpunkt (Spannstellung ST von 4) konkav gekrümmt. Er beginnt bei 24 vor der der Bereitschaftsposition (BP) zugewandten Seite der durch das sich im Totpunkt befindende erste Koppelgelenk 12 verlaufenden, sich zur Längsachse 9 des Zylinders 2 senkrecht erstreckenden Ebene E-E und endet bei 25 auf der dieser Bereitschaftsposition (BP) abgewandten Seite dieser Ebene E-E. Seine Bogenlänge L3 entspricht dem Winkel 2β zwischen den Punkten 24 und 25. Der Winkel β zwischen der Ebene E-E und den Punkten 24, 25 des konkaven Endabschnitts 23 beträgt jeweils 4°.
Der Figur 11 ist ferner zu entnehmen, dass die Länge L1 der Lasche 13 zwischen dem ersten Koppelgelenk 12 und dem zweiten Koppelgelenk 14 größer als der Abstand A zwischen dem ersten Koppelgelenk 12 und der koaxial zur Längsachse 9 des Zylinders 2 verlaufenden Längsachse 27 der Spannstange 18 bemessen ist.
Die Betriebsweise des Bauteilspanners 1 ist nachfolgend anhand der Figuren 3 bis 11 näher erläutert.
In den Figuren 3 und 7 ist die Bereitschaftsposition BP des Spannarms 4 dargestellt. Der Öffnungswinkel α beträgt 135°. Der Bauteilspanner 1 ist vollständig geöffnet. Es steht über den Druckluftanschluss 10 Druckluft im Ringraum 2a des Zylinders 2 an.
Durch Beaufschlagung des Kolbens 28 im Kolbenraum 2b des Zylinders 2 wird dieser in Längsrichtung des Zylinders 2 bewegt (Figuren 4 und 8). Hierbei wälzt die Laufrolle 17 am Längenabschnitt 22 der Zwangsführung 18 ab. Hat die Laufrolle 17 das in der Zeichnungsebene untere Ende 24 des konkaven Endabschnitts 23 erreicht (Figuren 4 und 8), ist der Spannarm 4 um 135° in die Spannstellung ST verschwenkt worden. Der öffnungswinkel beträgt 0°. Die maximale Spannkraft ist erreicht.
Durch weitere Beaufschlagung des Kolbens 28 mit Druckluft über den Druckluftanschluss 10a des Kolbenraums 2b fährt die Spannstange 16 weiter aus und verschwenkt die Lasche 13 um das nunmehr ortsfest fixierte erste Koppelgelenk 12 zwischen dem Hebel 11 und der Lasche 13 bis in die Ebene E-E, die sich durch das erste Koppelgelenk 12 erstreckt und senkrecht zur Längsachse 9 des Zylinders 2 verläuft. Hierbei wälzt die Laufrolle 17 am konkaven Endabschnitt 23 ab, ohne dass die bereits erreichte Spannkraft erhöht wird (Figuren 5, 9 und 11).
Durch Fortsetzung der Beaufschlagung des Kolbens 28 mit Druckluft wird die Lasche 13 gemäß den Figuren 6 und 10 auch über diese Ebene E-E hinaus weiterverlagert, bis dass die Laufrolle 17 das in der Zeichnungsebene obere Ende 25 des konkaven Endabschnitts 23 erreicht hat.
Fällt nunmehr Druckluft ab, so würde die vollständige Spannkraft erhalten bleiben, da die Lasche 13 - bezogen auf die Zeichnungsebene - mit 4° über der Ebene E-E liegt und sich damit im Bereich der Selbsthemmung befindet.
Bezugszeichenaufstellung
1 6
Bauteilspanner
2 6
Zylinder
2a -
Ringraum v. 2
2b -
Kolbenraum v. 2
3 -
Gehäuse
4 -
Spannarm
5 -
Gelenkarme v. 4
6 -
Klemmstücke
7 -
Schwenkwelle
8 -
Längsachse v. 4
9 -
Längsachse v. 2
10 -
Druckluftanschluss
10a -
Druckluftanschluss
11 -
Hebel
12 -
erstes Koppelgelenk f. 11 u. 13
13 -
Lasche
14 -
zweites Koppelgelenk zw. 13 u. 16
15 -
Ende v. 16
16 -
Spannstange
17 -
Laufrolle
18 -
Zwangsführung
19 -
Ausnehmung in 20, 21
20 -
Hälfte v. 3
21 -
Hälfte v. 3
22 -
Längenabschnitt v. 18
23 -
Endabschnitt v. 18
24 -
Beginn v. 23
25 -
Ende v. 23
26 -
Achse v. 7
27 -
Längsachse v. 16
28 -
Kolben in 2
A -
Abstand zw. 12 u. 27
BP -
Bereitschaftsposition
E-E-
Ebene durch 12
L -
Länge v. 22
L1 -
Länge v. 13
L2 -
Länge v. 11
L3 -
Bogenlänge v. 23
R -
Radius v. 23
r -
Radius v. 17
ST -
Spannstellung v. 4
α -
Schwenkwinkel v. 4
β -
Winkel zw. E-E u. 24 bzw. 25

Claims (5)

  1. Bauteilspanner, der eine durch pneumatische, hydraulische oder elektrische Energie verlagerbare Spannstange (16), einen aus seiner Spannstellung (ST) in eine Bereitschaftsposition (BP) und umgekehrt schwenkbaren Spannarm (4), einen mit dem Spannarm (4) über eine Schwenkwelle (7) drehfest verbundenen starren Hebel (11) und eine sowohl mit dem Hebel (11) als auch mit dem Ende (15) der Spannstange (16) drehbeweglich gekoppelte starre Lasche (13) aufweist, deren Länge (L1) zwischen einem ersten Koppelgelenk (12) und einem zweiten Koppelgelenk (14) größer als der Abstand (A) zwischen dem ersten Koppelgelenk (12) der Lasche (13) mit dem Hebel (11) und der Längsachse (27) der Spannstange (16) in der Bereitschaftsposition (BP) bemessen ist, wobei das zweite Koppelgelenk (14) zwischen der Lasche (13) und dem Ende (15) der Spannstange (16) an wenigstens einer Laufrolle (17) abgestützt ist, die an einer Zwangsführung (18) abwälzt, welche einen dem Schwenkwinkel (α) des Spannarms (4) zwischen der Bereitschaftsposition (BP) und der Spannstellung (ST) entsprechenden Längenabschnitt (L) besitzt, der geradlinig parallel zur Längsachse (27) der Spannstange (16) in der Bereitschaftsposition (BP) verläuft, und welche mit einem zum ersten Koppelgelenk (12) zwischen Hebel (11) und Lasche (13) in dessen Totpunkt konkaven Endabschnitt (23) versehen ist, der vor der der Bereitschaftsposition (BP) zugewandten Seite der durch das sich im Totpunkt befindende erste Koppelgelenk (12) verlaufenden, sich zur Längsachse (27) der Spannstange (16) in der Bereitschaftsposition (BP) senkrecht erstreckenden Ebene (E-E) beginnt dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (23) auf der dieser Bereitschaftsposition (BP) abgewandten Seite dieser Ebene (E-E) an einem Endpunkt (25) endet, an den die Laufrolle (17) nach Überfahren des Totpunkts zum Erreichen eines selbsthemmenden Zustands gelangt, wobei der konkave Endabschnitt (23) einen Radius (R) aufweist, welcher der Länge (L1) der Lasche (13) zwischen dem ersten Koppelgelenk (12) und dem zweiten Koppelgelenk (14) zuzüglich des Radius (r) der Laufrolle (17) entspricht.
  2. Bauteilspanner nach Anspruch 1, bei welchem sich der konkave Endabschnitt (23) der Zwangsführung (18) über eine Bogenlänge (L3) erstreckt, die einem die Ebene (E-E) übergreifenden Schwenkwinkel (2β) der Lasche (13) von 6° bis 10°, vorzugsweise 8°, entspricht.
  3. Bauteilspanner nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Zwangsführung (18), der Hebel (11), die Lasche (13) und die Laufrolle (17) in einem mit der Führung (2) für die Spannstange (16) verbindbaren zweiteiligen Gehäuse (3) angeordnet sind.
  4. Bauteilspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der Spannarm (4) mit zwei Gelenkarmen (5) das Gehäuse (3) seitlich umfasst und über die Gelenkarme (5) mit den aus dem Gehäuse (3) herausgeführten Enden der mit dem Hebel (11) einstückig gestalteten Schwenkwelle (7) drehfest verbunden ist.
  5. Bauteilspanner nach Anspruch 4, bei welchem die Schwenkwelle (7) in den die Gelenkarme (5) tragenden Endabschnitten mehrkantig ausgebildet ist.
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