EP1163979B1 - Pneumatische Präzisions-Zange - Google Patents

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EP1163979B1
EP1163979B1 EP00112559A EP00112559A EP1163979B1 EP 1163979 B1 EP1163979 B1 EP 1163979B1 EP 00112559 A EP00112559 A EP 00112559A EP 00112559 A EP00112559 A EP 00112559A EP 1163979 B1 EP1163979 B1 EP 1163979B1
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EP
European Patent Office
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piston
pliers
seal
piston rod
tool
Prior art date
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EP00112559A
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English (en)
French (fr)
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EP1163979A1 (de
Inventor
Peter Winterhalter
Ulrich Meier
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Oetiker Schweiz AG
Original Assignee
Hans Oetiker AG Maschinen und Apparatefabrik
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Publication date
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Priority to DE50013754T priority patent/DE50013754D1/de
Priority to AT00112559T priority patent/ATE345196T1/de
Priority to EP00112559A priority patent/EP1163979B1/de
Priority to DK00112559T priority patent/DK1163979T3/da
Priority to HU0302673A priority patent/HU227784B1/hu
Priority to CNB018111629A priority patent/CN1264650C/zh
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    • Y10T29/53796—Puller or pusher means, contained force multiplying operator
    • Y10T29/5383—Puller or pusher means, contained force multiplying operator having fluid operator

Definitions

  • the present invention relates to a device for pneumatic actuation of a tool according to the preamble of claim 1 and a pneumatic pliers.
  • Pneumatic pliers for pressing and clamping clamping rings, bolts, cable lugs, brackets etc. are known.
  • pneumatic tongs are known in the automotive industry, where these tongs are used for clamping rings in the assembly of hoses, bellows, etc. to nozzles, propshafts, and the like.
  • the principle of increasing the force by a plurality of pistons arranged in series for generating a translational thrust has long been known, from DE 91 11 366 U.
  • the device disclosed in this document corresponds to the preamble of claim 1.
  • the conversion of the translational force, especially in pneumatic Pliers, in an arcuate force happens in the pliers head by means of a feed tool, such as a wedge.
  • the pressing force on the jaws is dependent inter alia on the thrust of the feed tool.
  • the lip seal specified in claim 3 has low static friction and low dynamic friction.
  • the device universally usable for the operation of pneumatic tools.
  • the present invention is not limited to clamping tools, but may be used for other tools operated by pneumatically operated and translationally actuatable feed members.
  • Fig. 1 shows in longitudinal section a pneumatically actuated and driven by pressure pliers 1 for the installation of pipe clamps, hose clamps, clamping rings, etc.
  • a cylinder 3 a plurality of series or in series successively arranged piston 5 are arranged.
  • the advantage of these arranged in series piston is in an increase in force by the translatable force generated is much higher than when using only a single piston.
  • One reason for this lies in the enlargement of the piston area.
  • a connection 8 is provided for connecting the pliers to a pressure medium, such as compressed air, wherein the pressure medium supply by means of a valve lever 7 for the actuation of a valve 9 can be opened or vented.
  • the individual pistons 5 have a passage 10 through the piston rods 6, for the passage of the pressure medium.
  • the front end of the piston rods 6 are radially outwardly directed outlet openings 11 are provided for the escape of compressed air and for the operation of the next plunger tool in the direction of piston 5.
  • centering holes 28 are present in the follower piston, which are sealed by means of an O-ring 25.
  • the pliers head 38 is preferably connected by means of a union nut 43 interchangeable with the cylinder 3.
  • the jaws 36 are protected laterally by means of cover plates 46 against touching (accident protection) or pollution.
  • the piston 5 in the direction of the cylinder tube wall 3, a piston seal 22 and a piston guide belt 23.
  • the piston seal 22 is preferably a so-called lip seal.
  • the use of lip seals results in low static friction and low dynamic friction.
  • the piston guide belt 23 avoids touching the piston on the cylinder tube and thus contributes to the smooth-running property of the pistons and further leads to freedom from maintenance of the pliers tool proposed according to the invention.
  • Another inventive feature is the use of a lip seal 24, by means of which the piston rod 6 is sealed relative to the cylinder cover 13. Furthermore, the piston rod 6 extends into the piston head 12 and has an additional seal 25 in the edge region of the front end, for example a so-called O-tube. This measure leads to constant translational thrust at the same pneumatic pressure.
  • FIGS. 1 and 2 are, of course, only an example which should serve to better explain the present invention.
  • the invention is by no means limited to a pneumatic pliers, shown in Figs. 1 and 2, but refers to any pneumatically actuated, drivable by pressure tools comprising a pressure cylinder tube with one or more arranged in series, pneumatically operated, non-positive piston Generation of the translational force, as described according to the invention have.
  • Particular emphasis has been placed in FIGS. 1 and 2 on the presentation of the features essential to the invention, and all known from the prior art features, structural parts and the like for devices of the type described are corresponding to the features essential to the invention in x-any kind and Way combined.
  • the inventive device will be discussed, such as electronic control, attaching monitoring sensors, the automated operation of the inventive device, the choice of material for the inventive device, be it steel, aluminum or possibly partially Use of reinforced polymer materials etc.
  • FIG. 1 and 2 may be used by replacing the pliers tool illustrated in FIG. 1 as any other press-operable tool, such as a drilling tool, punching tool, screwing tool, etc.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum pneumatischen Betätigen eines Werkzeugs gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 1 sowie eine pneumatische Zange.
  • Pneumatische Zangen zum Verpressen und Festklemmen von Klemmringen, Bolzen, Kabelschuhen, Briden etc. sind bekannt. Insbesondere bekannt sind pneumatische Zangen in der Automobilindustrie, wo diese Zangen für das Festklemmen von Klemmringen bei der Montage von Schläuchen, Faltbälgen etc. an Stutzen, Gelenkwellen und dergleichen verwendet werden.
  • Aus DE 37 42 782 A ist eine Druckmittelzange für Federbandschellen-bekannt, mit einem ventilgesteuerten Druckmittelanschluss und einem keilförmigen Vorschubglied.
  • In DE 89 00 250 U wird eine ähnliche Druckmittelzange beschrieben, in welcher mehrere in Serie hintereinander angeordnete Antriebskolben für die Erhöhung der Schubkraft vorgesehen sind, wobei die Kolbenstange jedes einzelnen Kolbens in einer Zylinderwandung geführt ist. Ebenfalls mehrere in Reihe angeordnete Druckkolben aufweisende Druckmittelzangen sind in DE 195 19 543 A und DE 295 09 976 U beschrieben.
  • Das Prinzip der Krafterhöhung durch mehrere in Reihe angeordnete Kolben zum Erzeugen einer translatorischen Schubkraft ist seit langem bekannt, so aus DE 91 11 366 U. Die in dieser Druckschrift offenbarte Vorrichtung entspricht dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Umwandlung der translatorischen Kraft, insbesondere bei pneumatischen Zangen, in eine bogenförmige Kraft geschieht im Zangenkopf mittels eines Vorschubwerkzeugs, wie eines Keils. Die Presskraft an den Zangenbacken ist u.a. von der Schubkraft des Vorschubwerkzeugs abhängig.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Konzepte weisen starke Streuungen der Presskräfte auf, behalten in der Regel ihre Presskraft bei gleichem Druck nicht aufrecht und verlieren ihre Presskraft über die Lebensdauer. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass die bekannten Verpresszangen nicht wartungsfrei sind.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein pneumatisch betriebenes Werkzeug zu schaffen, bei dem die translatorische Schubkraft bei gleichem pneumatischem Druck konstant bleibt.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels der in Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Kolbenführungsbänder vermeiden das Berühren des Kolbens bzw. des Kolbenbodens oder -tellers am Zylinder und tragen damit zur Leichtlaufeigenschaft des Kolbens bei. Letztlich tragen diese Maßnahmen zur Wartungsfreiheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei.
  • Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, dass die translatorische Schubkraft bei gleichem pneumatischem Druck konstant bleibt. Damit ergeben sich auch konstante Presskräfte bei baugleichen Zangen und gleichem pneumatischem Druck. Schlussendlich bleiben die Presskräfte über die gesamte Lebensdauer der Vorrichtung konstant.
  • Die in Anspruch 3 angegebene Lippendichtung weist geringe Haftreibung und niedrige dynamische Reibung auf.
  • Durch die auswechselbare Verbindung zwischen Werkzeugkopf und Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 8 wird die Vorrichtung für die Betätigung von pneumatischen Werkzeugen universell verwendbar. Mit anderen Worten ist die vorliegende Erfindung nicht auf Klemmwerkzeuge beschränkt, sondern kann für andere Werkzeuge verwendet werden, die durch pneumatisch betriebene und mittels translatorischer Schubkraft betätigbare Vorschubglieder betätigt werden.
  • Die Erfindung wird nun nachfolgend beispielsweise und unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    im Längsschnitt, eine erfindungsgemäss ausgebildete pneumatische Zange, und
    Fig. 2
    in Vergrösserung, einen Ausschnitt der Darstellung von Fig. 1.
  • Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine pneumatisch betätigbare und mittels Druck antreibbare Zange 1 für das Verbauen von Rohrschellen, Schlauchbriden, Klemmringen etc. In einem Zylinder 3 sind mehrere in Serie bzw. in Reihe hintereinander angeordnete Kolben 5 angeordnet. Der Vorteil dieser in Reihe angeordneter Kolben liegt in einer Kraftsteigerung, indem die erzeugbare translatorische Kraft wesentlich höher ist als bei Verwendung nur eines einzigen Kolbens. Ein Grund dafür liegt in der Vergrösserung der Kolbenfläche.
  • Am hinteren Ende der handbetätigbaren pneumatischen Zange ist ein Anschluss 8 vorgesehen für das Anschliessen der Zange an ein Druckmittel, wie beispielsweise an Pressluft, wobei die Druckmittelzufuhr mittels eines Ventilhebels 7 für die Betätigung eines Ventils 9 geöffnet bzw. entlüftet werden kann. Die einzelnen Kolben 5 weisen einen Durchgang 10 durch die Kolbenstangen 6 auf, für das Hindurchtreten des Druckmittels. Im Bereich des frontseitigen Endes der Kolbenstangen 6 sind radial nach aussen gerichtet Austrittsöffnungen 11 vorgesehen, für das Austreten der Druckluft und für die Betätigung des in Richtung Zangenwerkzeug nächsten Kolbens 5. Durch die Druckluft wird der nächstfolgende Kolben 6 vorwärts getrieben, und der Durchtritt der Druckluft durch den Durchgang der nächstfolgenden Kolbenstange wiederholt sich in analoger Art und Weise.
  • Für ein verkantsicheres Führen der Kolbenstange sind in den Folgekolben 5,34 Zentrierbohrungen 28 vorhanden, die mittels eines O-Ringes 25 abgedichtet sind. Die Zylinderdeckel 13, welche mittels Sicherungsringen 14 fest positioniert sind, dienen der fluidischen Trennung der einzelnen Kolben und sind mit einem Dicht-Abstreifring 24 abgedichtet, so dass jeder Kolben mit seinem dazugehörigen Zylinderdeckel 13 eine fluidische Einheit darstellt.
  • In Zangenwerkzeugrichtung am den vordersten Kolben 5 folgt der sogenannte Keilkolben 34, an dessen Frontseite ein keilförmiges Vorschubglied 35 angeordnet ist, zum Betätigen des Zangenkopfes 38. Durch den mittels des Druckmittels, wie beispielsweise der Pressluft, vorwärts getriebenen Keil 35 werden die beiden beispielsweise im Bolzen 39 gelagerten Zangenbacken 36 im hinteren Bereich auseinandergetrieben, indem sich die Keilfläche zwischen zwei Rollen 40 schiebt. Gleichzeitig werden die beiden Zangenbacken 36 frontseitig in Schliessrichtung zusammengetrieben, beispielsweise für das Festklemmen einer Klemmbride bzw. für das Verpressen von Ohrklemmen oder dergleichen durch Betätigen von Zangen 42.
  • Der Zangenkopf 38 ist vorzugsweise mittels einer Überwurfmutter 43 auswechselbar mit dem Zylinder 3 verbunden. Zusätzlich sind die Zangenbacken 36 seitlich mittels Abdeckblechen 46 gegen Berühren (Unfallschutz) bzw. Verschmutzung geschützt.
  • Anhand von einem Ausschnitt aus Fig. 1 soll nun im Längsschnitt von Fig. 2 auf die erfindungswesentlichen Merkmale eingegangen werden. So weist der Kolben 5 in Richtung Zylinderrohrwandung 3 eine Kolbendichtung 22 sowie ein Kolbenführungsband 23 auf. Bei der Kolbendichtung 22 handelt es sich vorzugsweise um eine sogenannte Lippendichtung. Insbesondere die Verwendung von Lippendichtungen ergibt geringe Haftreibung sowie niedere dynamische Reibung. Das Kolbenführungsband 23 vermeidet das Berühren des Kolbens am Zylinderrohr und trägt damit zur Leichtlaufeigenschaft der Kolben bei und führt weiter zur Wartungsfreiheit des erfindungsgemäss vorgeschlagenen Zangenwerkzeuges.
  • Ein weiteres erfinderisches Merkmal liegt in der Verwendung einer Lippendichtung 24, mittels welcher die Kolbenstange 6 gegenüber dem Zylinderdeckel 13 abgedichtet ist. Weiter erstreckt sich die Kolbenstange 6 bis in den Kolbenboden 12 hinein und weist im Randbereich des Frontendes eine zusätzliche Dichtung 25 auf, wie beispielsweise einen sogenannten O-Rohr. Diese Massnahme führt zur konstanten translatorischen Schubkraft bei gleichem pneumatischen Druck.
  • Im übrigen sind in Fig. 2 analoge Teile zu Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen versehen, womit auf eine Wiederholung der Funktionsweise der erfindungsgemässen Druckmittelvorrichtung verzichtet werden kann.
  • Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten pneumatischen Zange handelt es sich selbstverständlich nur um ein Beispiel, welches zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen soll. Die Erfindung ist keinesfalls auf eine pneumatische Zange, dargestellt in den Fig. 1 und 2, beschränkt, sondern bezieht sich auf irgendwelche pneumatisch betätigbaren, mittels Druck antreibbaren Werkzeuge, welche ein Druckzylinderrohr mit einem oder mehreren in Reihe angeordneten, pneumatisch betreibbaren, kraftschlüssigen Kolben zur Erzeugung der translatorischen Kraft, wie erfindungsgemäss beschrieben, aufweisen. In den Fig. 1 und 2 wurde insbesondere Wert gelegt auf die Darlegung der erfindungswesentlichen Merkmale, und alle an sich aus dem Stand der Technik bekannten Merkmale, Konstruktionsteile und dergleichen für Vorrichtungen der beschriebenen Art sind entsprechend mit den erfindungswesentlichen Merkmalen in x-beliebiger Art und Weise kombinierbar. Insbesondere soll an dieser Stelle auch nicht auf die weitere Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung eingegangen werden, wie beispielsweise elektronische Steuerung, das Anbringen von Überwachungssensoren, das automatisierte Betreiben der erfindungsgemässen Vorrichtung, die Materialwahl für die erfindungsgemässe Vorrichtung, sei dies Stahl, Aluminium oder gegebenenfalls partiell die Verwendung von verstärkten Polymerwerkstoffen etc.
  • Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung kann durch Auswechseln des in Fig. 1 dargestellten Zangenwerkzeuges als ein x-beliebiges anderes mittels Druck betreibbares Werkzeug verwendet werden, wie beispielsweise als Bohrwerkzeug, Stanzwerkzeug, Schraubwerkzeug etc.
    • Legende zu den Figuren:
    • 1
    Pneumatische Zange
    3
    Zylinder
    5
    Kolben
    6
    Kolbenstange des Kolbens 5
    7
    Ventilhebel
    8
    Öffnung für Druckmittel
    9
    Ventil
    10
    Durchgangsbohrung im Kolben 5
    11
    Austrittsöffnungen
    12
    Kolbenboden
    13
    Zylinderdeckel
    14
    Sicherungsring
    22
    Kolbendichtung (zwischen Kolben 5 und Zylinder 3)
    23
    Kolbenführungsband (zur Führung)
    24
    Dicht-Abstreifring (Dichtung zwischen Kolbenstange des Kolbens 5 und Zylinderdeckel 13
    25
    Dichtung zwischen Kolbenstange des vorherigen Kolbens zum Folgekolben, z.B. O-Ring
    28
    Zentrierbohrung
    34
    Keilkolben zur Aufnahme des Keils 35
    35
    Keil
    36
    Zangenbacke
    37
    Zangenhalter
    38
    Zangenkopf
    39
    Bolzen
    40
    Rolle
    42
    Zangen
    43
    Überwurfmutter
    46
    Abdeckblech

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum pneumatischen Betätigen eines Werkzeugs (1), insbesondere einer pneumatischen Zange, aufweisend einen Zylinder (3) mit in Reihe angeordneten pneumatisch beaufschlagten Kolben (5, 34) zur Erzeugung einer translatorischen Kraft, wobei jeder Kolben (5, 34) mittels eines Kolbenführungsbandes (23) gegenüber der Zylinderinnenwand abgestützt ist und eine in einem zugehörigen Zylinderdeckel (13) gegenüber dem folgenden Kolben (5, 34) abdichtete und geführte Kolbenstange (6) aufweist, sowie einem mit dem letzten Kolben (34) wirkverbundenes Bauteil (35) zur Betätigung des Werkzeugs,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich der Frontfläche jeder Kolbenstange (6) eine Dichtung (25) gegen den folgenden Kolben (5, 34) gerichtet angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Kolbenstange (6) in den folgenden Kolben (5, 34) hineinragend ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abdichtung der Kolbenstange (6) gegenüber dem zugehörigen Zylinderdeckel (13) durch eine Lippendichtung (24) erfolgt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abdichtung der Kolbenstange (6) gegenüber dem zugehörigen Zylinderdeckel (13) durch einen Dichtabstreifring (24) erfolgt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Dichtung (25) zwischen der Frontfläche der Kolbenstange (6) und dem folgenden Kolben (5, 34) ein O-Ring ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauteil (35) zur Betätigung des Werkzeugs einen Keil zur Übertragung der translatorischen Kraft auf zwei an den Keilflächen gleitende zangen- oder backenartige Organe aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Bauteil (35) zur Betätigung des Werkzeugs in den letzten Kolben (34) eingeschraubt und in einem Zangenhalter (37) geführt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkzeugkopf (38) auswechselbar mit dem Zylinder (3) verbunden ist.
  9. Pneumatische Zange zum Anordnen und Verpressen von Klemmringen, Briden, Schlauchklemmen, Schlauchschellen, Ohrklemmen, mit einer Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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