EP2218549B1 - Schwenkeinheit zur Verwendung in Karosseriebau der Kfz-Industrie, zum Verschwenken schwerer Bauteile - Google Patents

Schwenkeinheit zur Verwendung in Karosseriebau der Kfz-Industrie, zum Verschwenken schwerer Bauteile Download PDF

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EP2218549B1
EP2218549B1 EP09012060.1A EP09012060A EP2218549B1 EP 2218549 B1 EP2218549 B1 EP 2218549B1 EP 09012060 A EP09012060 A EP 09012060A EP 2218549 B1 EP2218549 B1 EP 2218549B1
Authority
EP
European Patent Office
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axis
actuator
centre
housing head
pivot
Prior art date
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Active
Application number
EP09012060.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2218549A1 (de
Inventor
Josef-Gerhard Tünkers
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.)
Tuenkers Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Tuenkers Maschinenbau GmbH
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Publication date
Application filed by Tuenkers Maschinenbau GmbH filed Critical Tuenkers Maschinenbau GmbH
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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

  • the invention relates to a pivoting unit for use in the bodywork of the automotive industry for pivoting heavy components. There they serve for attaching and moving heavy components, for example, consisting of pipes grid arrangements in which toggle clamping devices, centering devices, welding devices, gluing devices or the like are located. Swivel units are usually driven by compressed air, such that the actuator designed as a piston rod is driven in a lift-movable manner by a piston to be acted upon alternately on both sides by pressure medium pressure, in particular compressed air. This trained as a piston rod actuator is then coupled via a toggle joint assembly with the designed as a clamping head housing head. With the housing-fixed axis in turn a lever is connected, which is pivotally connected over a certain angular range, for example by 135 °.
  • a toggle lever device in which the piston rod is coupled via a pin with guide rollers, which are guided in longitudinal grooves of the clamping head.
  • a contour piece In the clamping area a contour piece is arranged, which forms a curved shape on which the rollers can roll.
  • the toggle joint has a linkage assembly which is pivotably coupled to an actuator dome axis with the piston rod or a fork coupled therewith.
  • the handlebar axis in turn is pivotally connected at its end remote from the actuator coupling axis end portion via a link pivot axis with a connecting link assembly which on the opposite end portion is pivotally coupled via a housing-fixed axis.
  • an imaginary center line extending through the pivot centers of the link pivot axis and the axis forms an acute angle with the longitudinal axis of the actuator.
  • the clamping arm is pivotally mounted only at an angle of about 110 ° from its clamping position in its full open position.
  • the DE 10 2004 007 346 B3 describes a toggle lever device, wherein the piston rod is associated with a double piston, wherein the one piston from the outside via a tool and a screw spindle is adjustable in stroke, whereby the pivot angle of the clamping arm can be adjusted continuously.
  • the DE 36 86 385 T2 describes a toggle-type tensioning device for effecting the tensioning of a plurality of parts or assemblies to be machined, wherein a plurality of tensioning heads and a single control comprise the same located remote from the tensioning heads, which control is provided with drive means and linear force transmission members which respectively drive the drive means connect one of the clamping heads, each clamping head comprises a body, at least one angled crank, which carries a clamping arm and is rotatably connected to a shaft which is held translation-fixed in the body, a carriage which is linearly displaceable, at least one coupling link, the is rotatably connected on one side to an end of the crank and on the other hand to the carriage, wherein two guide ramps for the carriage having a straight portion corresponding to a closing path of the clamping arm and an odd section corresponding to a locking path by blocking the clamping arm in the clamping position, and at least one elastically deformable Element comprising, the deformation of which takes place along a line of transmission
  • U1 is also a toggle lever clamping device, with a housing and a cylinder for one by pressure medium pressure or alternately acting on both sides piston acting on a piston rod and at least one coupling pin, at least one tab or the like with the toggle joint and a toggle joint arrangement and a toggle joint pin with a Maschinen Swissspannarm is pivotally coupled, which is pivotally mounted on a stationary housing, but rotatably mounted GeHouseschwenkachse, arranged in the axial direction of the piston rod in the penetrated by the piston rod housing parallel guide grooves for optionally indirectly guiding the piston rod and / or the toggle joint are, wherein the opposite guide walls of the guide grooves for the toggle joint are arranged curved according to only one radius to one side of the piston rod longitudinal axis, such that with the Maschinen conferencespannarm over a predetermined pivoting range of Maschinen spaspannarms without achieving a dead center an equal or approximately constant clamping force achieved on the clamping arm.
  • the invention has the object of providing a pivoting unit in such a way that as uniform a gear is achieved and, in particular when moving back the lever with the arranged on this load from a maximum open position results in a favorable torque.
  • a constant or approximately constant torque can be achieved over the entire pivoting angle range of the arm via its housing head fixed pivot axis.
  • This angle range can be, for example, a maximum of 180 °.
  • This lever arm is compared to the prior art, in which in working position, for example, in a clamping position clamping arm, the center of rotation of the handlebar pivot axis is located right next to the center of rotation of the housing head fixed axis, such that a two of these centers of rotation connecting straight line the longitudinal axis of the link assembly at right angles intersects dead center, so offset that now this line intersects the longitudinal axis of the link assembly at an acute angle.
  • the pivot center of the actuator dome axis relative to the prior art moves so low that the distance between the center of rotation of the housing head axis of the arm, for example a clamping arm, and the center of rotation of the actuator coupling axis is significantly increased, so that the Force with which the actuator, for example, the piston rod of an alternately on both sides by pressure medium pressure, in particular by compressed air to be acted upon piston, which is acted upon in a piston-cylinder unit which is coaxially connected to the housing head, acts on a large lever arm.
  • the Hubverstellkolben can be arranged with radial play in the cylinder. It may also be advantageous to form the actuator and the Hubverstellglied as mutually motorized telescopically adjustable parts, as it is also possible to form the actuator and the Hubverstellglied as meshing toothed gear with a rack. It is particularly useful if the bottom of the cylinder is provided with a closure member through which the Hubverstellkolben or the Hubverstellglied are adjustable and lockable from the outside in both directions.
  • the adjusting member or the adjusting piston may be formed with a suitable head for the engagement of a tool which is adjustable and lockable from the outside through the bottom of the cylinder.
  • Claim 2 describes a preferred embodiment.
  • an adjustment of the stroke can be achieved in that the actuator is designed strokever basic or adjustable in length.
  • the pivoting angle of the pivotable about the housing head fixed pivot axis lever can be changed accordingly. In the embodiment according to claim 4, this is done continuously.
  • claim 5 proposes a particularly advantageous embodiment for the practice in which a screw for adjusting the length of the actuator or the stroke adjustment is used.
  • a fine thread with a low pitch are used, which allows a correspondingly fine-scale stroke adjustment.
  • Reference numeral 1 designates a housing head designed as a clamping head, on which a drive 2 formed as a piston-cylinder unit coaxially adjoins.
  • This drive 2 consists in the illustrated embodiment substantially of a cylinder 3, in which a piston 4 is guided longitudinally displaceable and sealing.
  • the piston 4 designed as a piston rod actuator 5 is integrally connected.
  • the actuator 5 enters through a wall 6 sealed in an interior 7 of the housing head 1 a.
  • the housing head 1 and the drive 2 can materially in one piece or functionally in one piece, for example by screws (not shown), be connected.
  • the piston 4 is controlled via connecting lines 8 and 9 alternately pressure medium pressure, in particular compressed air supplied, whereby the actuator 5 performs a linear stroke movement in the direction T and V.
  • Hubverstellkolben is referred to, which is integrally coupled with a Hubverstellglied 11.
  • the Hubverstellglied 11 may be a screw which (not shown) in a blind bore 12 of the actuator 5 can screw more or less far into a corresponding internal thread, whereby the stroke of the piston 4 is changed.
  • the Hubverstellkolben 10 is not guided tikstoffstoffbuchmpdicht in the illustrated embodiment in the cylinder 3, so that the supplied through the connecting line 9 fluid pressure on the Hubverstellkolben 10 past the piston 4 can act. If necessary, the Hubverstellkolben 10 may also be provided with one or more overflow openings.
  • a closure member is disposed in the bottom 14 of the cylinder 3, which can be removed if necessary (screw plug or the like), by a suitable tool, for example with a screwdriver or a Socket wrench, which engages in the head 15, move the Hubverstellglied 11 more or less far into the blind bore 12 or move out, thereby changing the stroke of the actuator 5.
  • a suitable lock for example, a lock nut (not shown) may be provided, with which the adjusting member 11 can also be locked in the respective desired position.
  • the actuator 5 is pivotally connected via a Stellgliedkuppelachse 16 at its in the interior 7 of the trained as a clamping head housing head 1 end portion with a link assembly 17, which may consist of one or more links or a clevis. Also, the actuator 5 may be designed at its free end as a clevis.
  • the link assembly 17 in turn is connected via a link pivot axis 18 with a connecting link assembly 19 also pivotally connected.
  • the longitudinal axes of the actuator dome axis 16 and the longitudinal axis of the link pivot axis 18 are parallel to each other.
  • the connecting link assembly 19 may as well as the link assembly 17 consist of several links or elements of a fork.
  • the connecting link assembly 19 is provided with a in the walls of the housing head. 1 fixed, but pivotally arranged axis 20 pivotally connected.
  • the axis 20 has at its apparent from the drawing, outwardly projecting end portions a square configuration for the arrangement of an arm 21, but is formed at their located in the bearings of the housing head 1 length sections in cross-section circular and there, for example, in bearings, in particular Needle roller bearings, stored with low friction.
  • the arm 21 is thus pivotally arranged in the direction A or B by a limited angle ⁇ ( Fig. 4 ), which may be a maximum of 135 ° in the illustrated embodiment, when the Hubverstellglied 11 is set accordingly and the piston 4 allows a corresponding stroke, whereby the pivot angle of the arm 21 can be limited and adjusted accordingly and changed.
  • the arm 21 serves to receive a load, for example other toggle lever tensioning devices of a latticework, on which centering devices or toggle clamping devices, welding devices or the like are arranged.
  • a load for example other toggle lever tensioning devices of a latticework, on which centering devices or toggle clamping devices, welding devices or the like are arranged.
  • the housing head 1 may be closed, or at its upper end portion (seen in the plane of the drawing) may be fork-shaped.
  • sensors it is possible to assign sensors to the embodiment shown in the drawing in order to detect the respective pivoting position of the arm 21 and make it clear, for example, on a remote control or display point. In this way, for example, working position ( Fig. 1 ) and open position ( Fig. 2 ).
  • the reference numeral 22 denotes a line which connects the pivot centers of the actuator dome axis 16 and the handlebar pivot axis 18 in a straight line
  • 23 denotes a straight line connecting the pivot centers of the handlebar pivot axis 18 and the axis 20.
  • the letter L denotes the straight line distance between the longitudinal axis of the actuator 5 and the center line extending through the pivot center of the axis 20 and parallel to the center line 24 of the actuator 5 extending center line ( Fig. 1 ).
  • C is the linear distance between the pivot centers of the actuator dome axis 16 and the handlebar pivot axis 18 in dead center or over-center position ( Fig. 1 ).
  • the link assembly 17 is preferably in dead center or fürtot Vietnameselage.
  • over-center position this means that the toggle joint formed in this way is approximately up to one Degrees over dead center is located in the self-locking occurs, so that at pressure medium pressure failure, the piston 4 is not independent in the Fig. 2 apparent position, ie in open position, can move.
  • the angle ⁇ is also an acute angle.
  • the angle ⁇ is preferably 22.5 ° to 45 °, in the illustrated embodiment 22.5 °, so that the angle ⁇ (FIG. Fig. 2 ) is a sharpener and, for example, also 22.5 ° to 45 °, in the illustrated embodiment also 22.5 °. In this way, over a wide pivoting angle range of the arm 21, a practically constant torque.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schwenkeinheit zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie zum Schwenken schwerer Bauteile. Dort dienen sie zum Befestigen und Bewegen schwerer Bauteile beispielsweise von aus Rohren bestehenden Gitteranordnungen, an denen sich Kniehebelspannvorrichtungen, Zentriervorrichtungen, Schweißvorrichtungen, Klebevorrichtungen oder dergleichen befinden. Schwenkeinheiten werden in der Regel durch Druckluft angetrieben, derart, dass das als Kolbenstange ausgebildete Stellglied durch einen abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere Druckluft, zu beaufschlagenden Kolben hubbeweglich angetrieben wird. Dieses als Kolbenstange ausgebildete Stellglied ist dann über eine Kniehebelgelenkanordnung mit dem als Spannkopf ausgebildeten Gehäusekopf gekoppelt. Mit der gehäusefesten Achse ist wiederum ein Hebel verbunden, der über einen gewissen Winkelbereich, zum Beispiel um 135°, schwenkbeweglich verbunden ist.
  • Bei Schwenkeinheiten können erhebliche Kräfte auftreten. Beim Stand der Technik ist die Übersetzung dadurch ungünstig, weil in Öffnungsstellung, bei der der Hebel, der um die gehäusekopffeste Schwenkachse auf und nieder schwenkbeweglich angeordnet ist, durch seine Anlenkpunkte eine ungünstige Krafteinleitung erfährt, so dass sich Probleme beim Zurückschwenken des Schwenkarmes ergeben können oder ungünstig hohe Kräfte aufgewendet werden müssen.
  • Aus der US 4,921,233 A ist eine Kniehebelspannvorrichtung vorbekannt, bei welcher die Kolbenstange über einen Bolzen mit Führungsrollen gekoppelt ist, die in Längsnuten des Spannkopfes geführt sind. Im Spannbereich ist ein Konturstück angeordnet, das eine kurvenförmige Ausformung bildet, auf welcher die Rollen abrollen können. Dadurch besitzt diese Vorrichtung keine Totpunktlage, sondem benötig zur Selbsthemmung eine Art Verriegelung innerhalb der Kurve, damit beim Druckmittelabfall der Arm und die darin befestigte Last nicht herunterfallen können. Das Kniehebelgelenk hat eine Lenkeranordnung, die mit einer Stellgliedkuppelachse mit der Kolbenstange oder einem damit gekoppelten Gabelstück schwenkbeweglich gekuppelt ist. Die Lenkerachse ihrerseits ist an ihrem der Stellgliedkupplungsachse abgekehrten Endabschnitt über eine Lenkerschwenkachse mit einer Verbindungslenkeranordnung schwenkbeweglich verbunden, die an dem entgegengesetzten Endabschnitt über eine gehäusefeste Achse schwenkbeweglich gekuppelt ist. In Spannstellung des Spannhebels der Kniehebelspannvorrichtung bildet eine durch die Schwenkmittelpunkte der Lenkerschwenkachse und der Achse verlaufende gedachte Mittellinie mit der Längsachse des Stellgliedes einen spitzen Winkel. Der Spannarm ist jedoch nur um einen Winkel von etwa 110° aus seiner Spannstellung in seiner kompletten Offenstellung schwenkbeweglich angeordnet.
  • Die DE 10 2004 007 346 B3 beschreibt eine Kniehebelspannvorrichtung, bei welcher der Kolbenstange ein Doppelkolben zugeordnet ist, wobei der eine Kolben von außen über ein Werkzeug und eine Schraubspindel hubverstellbar ist, wodurch sich der Schwenkwinkel des Spannarmes stufenlos einstellen lässt.
  • Die DE 36 86 385 T2 beschreibt eine Kniehebelspannvorrichtung zum Bewirken des Spannens mehrerer zu bearbeitender Teile oder Baugruppen, wobei mehrere Spannköpfe und eine einzige Steuerung diese umfassen, die entfernt von den Spannköpfen lokalisiert ist, welche Steuerung mit einem Antriebsmittel und Übertragungsorganen für lineare Kräfte versehen ist, welche jeweils das Antriebsmittel mit einem der Spannköpfe verbinden, wobei jeder Spannkopf einen Korpus umfasst, mindestens eine abgewinkelte Kurbel, die einen Spannarm trägt und drehfest mit einer Welle verbunden ist, die translationsfest in dem Korpus gehalten ist, einen Schlitten, der linear verlagerbar ist, mindestens einen Kopplungslenker, der drehbeweglich einerseits mit einem Ende der Kurbel und andererseits mit dem Schlitten verbunden ist, wobei zwei Führungsrampen für den Schlitten einen geraden Abschnitt entsprechend einem Schließweg des Spannarmes und einen ungeraden Abschnitt entsprechend einem Verriegelungsweg durch Blockierung des Spannarmes in der Spannposition aufweisen, und mindestens ein elastisch deformierbares Element umfassend, dessen Deformation längs einer Übertragungslinie von Kräften zwischen der Kurbel und dem Korpus erfolgt und elastisch nachgiebig ist im Augenblick der Verriegelung des Spannarmes in der Spannposition, und dass jedes Übertragungsorgan der linearen Kräfte mit dem Schlitten des entsprechenden Kopfes verbunden ist.
  • Aus der DE 297 13 944 U1 ist ebenfalls eine Kniehebelspannvorrichtung zu entnehmen, mit einem Gehäuse und einem Zylinder für einen durch Druckmitteldruck ein- oder abwechselnd beidseitig beaufschlagenden Kolben, der über eine Kolbenstange und mindestens einen Kupplungsbolzen, mindestens eine Lasche oder dergleichen mit dem Kniehebelgelenk sowie über eine Kniehebelgelenklaschenanordnung und einen Kniehebelgelenkbolzen mit einem Werkstückspannarm schwenkbeweglich gekuppelt ist, welcher auf einer im Gehäuse ortsunbeweglichen, aber drehbar gelagerten Gehäuseschwenkachse schwenkbar angeordnet ist, wobei in Achsrichtung der Kolbenstange in dem von der Kolbenstange durchsetzten Gehäuse parallel zueinander angeordnete Führungsnuten zum gegebenenfalls mittelbaren Führen der Kolbenstange und/oder des Kniehebelgelenks angeordnet sind, wobei die gegenüberliegenden Führungswände der Führungsnuten für das Kniehebelgelenk nach nur je einem Radius zu einer Seite der Kolbenstangenlängsachse hin gekrümmt verlaufend angeordnet sind, derart, dass mit dem Werkstückspannarm über einen vorbestimmten Schwenkbereich des Werkstückspannarms ohne Erzielung einer Totpunktlage eine gleiche oder annähernd gleich bleibende Spannkraft am Spannarm erzielt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwenkeinheit so auszubilden, dass ein möglichst gleichmäßiger Gang erreicht wird und sich insbesondere beim Zurückbewegen des Hebels mit der an diesem angeordneten Last auch aus einer maximalen Öffnungsstellung sich ein günstiges Drehmoment ergibt.
  • Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.
  • Bei einer Schwenkeinheit nach Patentanspruch 1 lässt sich ein konstantes oder annähernd konstantes Drehmoment über den gesamten Schwenkwinkelbereich des Armes über seine gehäusekopffeste Schwenkachse erzielen. Dieser Winkelbereich kann zum Beispiel maximal 180° betragen. Dadurch, dass der gesamte Winkelbereich, um den sich der Hebel um seine gehäusekopffeste Achse über das Kniehebelgelenk schwenken lässt, um einen spitzen Winkel nach vorne, von der Längsachse des Stellgliedes hinweg "gekippt" oder verlagert ist, wird der Hebelarm, an dem die Kräfte über das Stellglied angreifen können, günstig verändert. Dieser Hebelarm wird gegenüber dem Stand der Technik, bei dem in Arbeitsstellung, zum Beispiel bei einem in Klemmstellung befindlichen Spannarm sich der Drehmittelpunkt der Lenkerschwenkachse genau neben dem Drehmittelpunkt der gehäusekopffesten Achse befindet, derart, dass eine diese beiden Drehmittelpunkte verbindende gerade Linie die Längsachse der Lenkeranordnung in Totpunktlage rechtwinklig schneidet, so versetzt, dass nunmehr diese Linie die Längsachse der Lenkeranordnung unter einem spitzen Winkel schneidet. In der maximalen Offenstellung des Hebels verlagert sich dadurch der Schwenkmittelpunkt der Stellgliedkuppelachse gegenüber dem Stand der Technik derart günstig, dass der Abstand zwischen dem Drehmittelpunkt der gehäusekopffesten Achse des Armes, zum Beispiel eines Spannarmes, und dem Drehmittelpunkt der Stellgliedkupplungsachse erheblich vergrößert wird, so dass die Kraft, mit der das Stellglied, zum Beispiel die Kolbenstange eines abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Druckluft zu beaufschlagenden Kolbens, der in einer Kolbenzylindereinheit, die koaxial an dem Gehäusekopf angeschlossen ist, beaufschlagt wird, an einem großen Hebelarm angreift. So lässt sich praktisch ein konstantes Drehmoment über einen großen Schwenkwinkel des Hebels, zum Beispiel bei einem Spannarm einer Kniehebelspannvorrichtung oder bei einer sogenannten Schwenkeinheit, erzielen. Erfinderisch kann der Hubverstellkolben mit radialem Spiel im Zylinder angeordnet sein. Auch kann es vorteilhaft sein, das Stellglied und das Hubverstellglied als gegeneinander motorisch teleskopartig verstellbare Teile auszubilden, wie es auch möglich ist das Stellglied und das Hubverstellglied als miteinander kämmende Zahngetriebe mit einer Zahnstange auszubilden. Besonders zweckmäßig ist, wenn der Boden des Zylinders mit einem Verschlussglied versehen ist, durch das die Hubverstellkolben oder das Hubverstellglied von außen in beiden Richtungen verstellbar und arretierbar sind. Hierzu kann das Verstellglied oder der Verstellkolben mit einem geeigneten Kopf zum Angriff eines Werkzeuges ausgebildet sein, das von außen durch den Boden des Zylinders verstellbar und arretierbar ist.
  • Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 beschrieben.
  • Patentanspruch 2 beschreibt eine bevorzugte Ausführungsform.
  • Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 3 lässt sich eine Verstellung des Hubes dadurch erzielen, dass das Stellglied hubverstellbar oder längenverstellbar ausgebildet ist. Dadurch lässt sich der Schwenkwinkel des um die gehäusekopffeste Schwenkachse schwenkbeweglichen Hebels entsprechend verändern. Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 4 geschieht dies stufenlos.
  • Patentanspruch 5 schlägt hierzu eine besonders für die Praxis vorteilhafte Ausführungsform vor, bei welcher eine Schraube zum Verstellen der Länge des Stellgliedes bzw. der Hubverstellung verwendet wird. Hierzu kann gemäß Patentanspruch 6 ein Feingewinde mit geringer Steigung zur Anwendung kommen, was eine entsprechend feinstufige Hubverstellung ermöglicht.
  • In Patentanspruch 7 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen, in der die Erfindung - teils schematisch - veranschaulicht ist. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine als Schwenkeinheit ausgebildete Vorrichtung, teils im Längsschnitt, teils herausgebrochen dargestellt, in Arbeitsstellung;
    Fig. 2
    die aus Fig. 1 ersichtliche Vorrichtung in Offenstellung, ebenfalls teils im Schnitt, teils in der Ansicht bzw. herausgebrochen dargestellt;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung zum Stand der Technik und
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung gemäß der Erfindung.
  • Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein als Spannkopf ausgebildeter Gehäusekopf bezeichnet, an dem sich koaxial ein als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildeter Antrieb 2 anschließt. Dieser Antrieb 2 besteht bei der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen aus einem Zylinder 3, in dem ein Kolben 4 längsverschieblich und dichtend geführt ist. Mit dem Kolben 4 ist ein als Kolbenstange ausgebildetes Stellglied 5 einstückig verbunden. Das Stellglied 5 tritt durch eine Wand 6 abgedichtet in einen Innenraum 7 des Gehäusekopfes 1 ein.
  • Der Gehäusekopf 1 und der Antrieb 2 können materialmäßig einstückig oder funktionell einstückig, zum Beispiel durch Schrauben (nicht dargestellt), verbunden sein.
  • Dem Kolben 4 wird über Anschlussleitungen 8 bzw. 9 gesteuert abwechselnd Druckmitteldruck, insbesondere Druckluft, zugeführt, wodurch das Stellglied 5 eine geradlinige Hubbewegung in Richtung T bzw. V durchführt.
  • Mit 10 ist ein Hubverstellkolben bezeichnet, der mit einem Hubverstellglied 11 einstückig gekuppelt ist. Das Hubverstellglied 11 kann eine Schraubspindel sein, die sich in ein entsprechendes Innengewinde (nicht dargestellt) in einer Sackbohrung 12 des Stellgliedes 5 mehr oder weniger weit einschrauben lässt, wodurch der Hub des Kolbens 4 verändert wird. Der Hubverstellkolben 10 ist bei der dargestellten Ausführungsform in dem Zylinder 3 nicht druckmitteldruckdicht geführt, so dass der durch die Anschlussleitung 9 zugeführte Druckmitteldruck an dem Hubverstellkolben 10 vorbei den Kolben 4 beaufschlagen kann. Im Bedarfsfall kann der Hubverstellkolben 10 auch mit einer oder mit mehreren Überströmöffnungen versehen sein.
  • Bei 13 ist ein Verschlussglied im Boden 14 des Zylinders 3 angeordnet, das bei Bedarf entfernt werden kann (Schraubstopfen oder dergleichen), um durch ein geeignetes Werkzeug, zum Beispiel mit einem Schraubendreher oder einem Steckschlüssel, der in den Kopf 15 angreift, das Hubverstellglied 11 mehr oder weniger weit in die Sackbohrung 12 hineinzubewegen oder herauszubewegen, um dadurch den Hub des Stellgliedes 5 zu verändern. Somit lässt sich ohne Zerlegung von Außen der Hub des Stellgliedes 5 in Richtung T oder V feinfühlig, insbesondere auch stufenlos, verstellen. Zu diesem Zweck kann eine geeignete Arretierung, zum Beispiel eine Kontermutter (nicht dargestellt), vorgesehen sein, mit der sich das Verstellglied 11 in der jeweils gewünschten Stellung auch arretieren lässt.
  • Das Stellglied 5 ist über eine Stellgliedkuppelachse 16 an seinem in dem Innenraum 7 des als Spannkopf ausgebildeten Gehäusekopfes 1 hineinragenden Endabschnittes schwenkbeweglich mit einer Lenkeranordnung 17 verbunden, die aus einem oder aus mehreren Lenkern oder einem Gabelkopf bestehen kann. Auch das Stellglied 5 kann an seinem freien Ende als Gabelkopf gestaltet sein.
  • Die Lenkeranordnung 17 ihrerseits ist über eine Lenkerschwenkachse 18 mit einer Verbindungslenkeranordnung 19 ebenfalls schwenkbeweglich verbunden. Die Längsachsen der Stellgliedkuppelachse 16 und die Längsachse der Lenkerschwenkachse 18 verlaufen parallel zueinander.
  • Die Verbindungslenkeranordnung 19 kann ebenso wie die Lenkeranordnung 17 aus mehreren Lenkerelementen oder aus einer Gabel bestehen. Die Verbindungslenkeranordnung 19 ist mit einer in den Wänden des Gehäusekopfes 1 ortsfest, aber schwenkbeweglich angeordneten Achse 20 schwenkbeweglich verbunden. Die Achse 20 weist an ihren aus der Zeichnung ersichtlichen, nach außen ragenden Endabschnitten eine quadratische Ausgestaltung zur Anordnung eines Armes 21 auf, ist aber an ihren in den Lagern des Gehäusekopfes 1 befindlichen Längenabschnitten im Querschnitt kreisrund ausgebildet und dort zum Beispiel in Wälzlagern, insbesondere in Nadellagern, reibungsarm gelagert. Der Arm 21 ist somit in Richtung A bzw. B um ein begrenztes Winkelmaß δ schwenkbeweglich angeordnet (Fig. 4), das bei der dargestellten Ausführungsform maximal 135° betragen kann, wenn das Hubverstellglied 11 entsprechend eingestellt ist und dem Kolben 4 einen entsprechenden Hub ermöglicht, wodurch der Schwenkwinkel des Armes 21 entsprechend begrenzt und eingestellt sowie verändert werden kann.
  • Der Arm 21 dient zur Aufnahme einer Last, zum Beispiel anderer Kniehebelspannvorrichtungen eines Gitterwerkes, an dem Zentriervorrichtungen oder Kniehebelspannvorrichtungen, Schweißvorrichtungen oder dergleichen, angeordnet sind.
  • Der Gehäusekopf 1 kann geschlossen, oder aber an seinem oberen Endabschnitt (in der Zeichnungsebene gesehen) gabelförmig ausgebildet sein. Außerdem ist es möglich, der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform Sensoren zuzuordnen, um die jeweilige Schwenkstellung des Armes 21 zu detektieren und zum Beispiel auf einer entfernt angeordneten Steuer- oder Anzeigestelle deutlich zu machen. Auf diese Weise können zum Beispiel Arbeitsstellung (Fig. 1) und Offenstellung (Fig. 2) kenntlich gemacht werden.
  • Mit dem Bezugszeichen 22 ist eine Linie bezeichnet, die die Schwenkmittelpunkte der Stellgliedkuppelachse 16 und der Lenkerschwenkachse 18 geradlinig verbindet, während mit 23 eine gerade Linie bezeichnet ist, die die Schwenkmittelpunkte der Lenkerschwenkachse 18 und der Achse 20 verbindet.
  • Der Buchstabe L bezeichnet den gradlinigen Abstand zwischen der Längsachse des Stellgliedes 5 und der durch den Schwenkmittelpunkt der Achse 20 verlaufenden sowie parallel zur Mittellinie 24 des Stellgliedes 5 verlaufenden Mittellinie (Fig. 1).
  • C ist der geradlinige Abstand zwischen den Schwenkmittelpunkten der Stellgliedkuppelachse 16 und der Lenkerschwenkachse 18 in Totpunkt- oder Übertotpunktstellung (Fig. 1).
  • Bei der aus Fig. 1 ersichtlichen Arbeitsstellung bildet die Linie 23 einen spitzen Winkel mit der Mittellinie 24 des Stellgliedes 5 und einen spitzen Winkel α mit der Linie 22. In dieser Stellung befindet sich die Lenkeranordnung 17 vorzugsweise in Totpunkt- oder Übertotpunktlage. Wenn von "Übertotpunktlage" die Rede ist, so bedeutet dies, dass sich das so gebildete Kniehebelgelenk etwa um bis zu einem Grad über Totpunktlage befindet, in der Selbsthemmung eintritt, so dass sich bei Druckmitteldruckausfall der Kolben 4 nicht selbständig in die aus Fig. 2 ersichtliche Stellung, also in Offenstellung, bewegen kann. Auch der Winkel β ist ein spitzer Winkel. Bevorzugt beträgt der Winkel α 22,5° bis 45°, bei der dargestellten Ausführungsform 22,5°, so dass auch der Winkel γ (Fig. 2) ein spitzer ist, und zum Beispiel ebenfalls 22,5° bis 45° beträgt, bei der dargestellten Ausführungsform ebenfalls 22,5°. Auf diese Weise ergibt sich über einen weiten Schwenkwinkelbereich des Armes 21 ein praktisch konstantes Drehmoment.
  • Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, beträgt bei der dargestellten Ausführungsform sowohl beim Stand der Technik (Fig. 3) als auch bei der erfindungsgemäßen Lösung (Fig. 4) der maximale Schwenkwinkel des Armes 21 135°. In der Offenstellung (Fig. 2) schwenkt die Lenkerschwenkachse 18 beim Stand der Technik aus der oberen Lage in die aus Fig. 3 ersichtliche untere Stellung. In Arbeitsstellung befindet sich somit die Lenkerschwenkachse 18 genau über der Achse 20, derart, dass die Verbindungslinie 23 beim Stand der Technik parallel oder praktisch parallel zur Mittelinie 24 des Stellgliedes 5 verläuft. Der Abstand X vom Schwenkmittelpunkt der Achse 20 zum Schwenkmittelpunkt der Lenkerschwenkachse 18 ist in Fig. 3 mit X bezeichnet.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung, bei welcher in Arbeitsstellung die Lenkerschwenkachse 18 um den Winkel α in Richtung auf den Arm 21 verlagert ist, wird zwar der gesamte mögliche Öffnungswinkel bei dieser Lösung ebenfalls mit 135° beibehalten oder kann auch bis zu 180° bei der Erfindung betragen, aber der gesamte Winkelbereich δ ist in Richtung auf den Arm 21 gedreht, was zur Folge hat, dass in der Öffnungsstellung gemäß Fig. 2 sich die Lenkerschwenkachse 18 in die aus Fig. 4 ersichtliche untere Position bewegt hat, in der sie vom Schwenkmittelpunkt der Achse 20 das Maß Y einnimmt. Wie man leicht durch Vergleich durch Fig. 3 und 4 erkennen kann, ist das Maß Y erheblich größer als das Maß X. Dies bedeutet, dass die Kolbenkraft des Kolbens 4 an einem wesentlich größeren Hebelarm beim Einleiten des Arbeitshubes aus Fig. 2 in Richtung A eingreift als beim Stand der Technik gemäß Fig. 3. Dadurch ergibt sich eine günstige Hebelübersetzung und keine Probleme beim Lösen bzw. Anfahren aus der Stellung gemäß Fig. 2 und Schwenken des Armes 21 und den möglicherweise hieran angebrachten Massen.

Claims (7)

  1. Schwenkeinheit mit einem in entgegengesetzten Richtungen durch einen Antrieb (2) in Achsrichtung (A) durch geradlinige Hubbewegungen (T - V) in einem Gehäuse angeordneten beweglichen Stellglied (5), zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, zum Schwenken schwerer Bauteile, beispielsweise von aus Rohren bestehenden Gitteranordnungen, an denen sich Kniehebelspannvorrichtungen, Zentriervorrichtungen, Schweißvorrichtungen, Klebevorrichtungen oder dergleichen befinden, die an einem in entgegengesetzten Richtungen (A bzw. B) um eine gehäusekopffeste Achse (20) um ein begrenztes Winkelmaß von 135 Grad bis 180 Grad schwenkbeweglichen Arm (21) angeordnet sind, der über eine in einem Gehäusekopf (1) angeordnete Kniehebelgelenkanordnung (17, 19) zwischen einer Arbeitsstellung (A), in der das Stellglied (5) maximal in den Gehäusekopf (1) eintritt und einer Öffnungsstellung (B) schwenkbar ist, wobei das Stellglied (5) über eine Stellgliedkuppelachse (16) schwenkbeweglich mit einer Lenkeranordnung (17) der Kniehebelgelenkanordnung (17, 19) verbunden ist und die Lenkeranordnung (17) wiederum über eine Lenkerschwenkachse (18) mit einer Verbindungslenkeranordnung (19) schwenkbeweglich gekuppelt ist, die ihrerseits mit der gehäusekopffesten Achse (20) schwenkbeweglich verbunden ist, wobei das Kniehebelgelenk (17, 19) in der Arbeitsstellung (A) eine Totpunkt-oder Übertotpunktstellung aufweist, wobei in der Arbeitsstellung die Lenkerschwenkachse (18) im Abstand neben der gehäusekopffesten Achse (20) maximal bis in den äußeren Endbereich des Gehäusekopfinnenraums (1) eingeschwenkt ist und die Kniehebelgelenkanordnung (16, 17, 18, 19) ihrerseits in Totpunktstellung oder Übertotpunktstellung ihre durch die Drehmittelpunkte der Stellgliedkuppelachse (16) einerseits und der Lenkerschwenkachse (18) andererseits verlaufende gerade Verbindungslinie (22) rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig zur Hublängsachse (24) des Stellgliedes (5) verläuft, wobei in der Totpunkt- oder Übertotpunktstellung eine die Schwenkmittelpunkte der Lenkerschwenkachse (18) und der gehäusefesten Achse (20) verbindende gerade Linie (23) einen spitzen Winkel (α) mit der Linie bildet, die die Schwenkmittelpunkte der Stellgliedkuppelachse (16) und der Lenkerschwenkachse (18) geradlinig verbindet, und dass in Arbeitsstellung (A) die durch den Schwenkmittelpunkt der gehäusefesten Schwenkachse (20) des Arms (21) parallel zur Hublängsachse (24) des Stellgliedes (5) verlaufende gerade Linie ebenfalls einen spitzen Winkel (β), mit der durch die Schwenkmittelpunkte der gehäusekopffesten Schwenkachse (20) und der benachbarten Lenkerschwenkachse (18) der Verbindungsgelenkanordnung (19) verlaufende gerade Linie (23) bildet, wobei in der Arbeitsstellung der spitze Winkel (β), der durch die gerade Linie, die durch den Schnittmittelpunkt der gehäusefesten Schwenkachse (20) des Arms (21) parallel zur Hublängsachse (24) des Stellglieds (5) verläuft und durch die gerade Linie, die durch die Schwenkmittelpunkte der gehäusekopffesten Schwenkachse (20) und der benachbarten Lenkerschwenkachse (18) der Verbindungslenkeranordnung (19) verläuft, gebildet wird, 10° - 50° beträgt.
  2. Schwenkeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt der Lenkerschwenkachse (18) in Arbeitsstellung (A) einen größeren geradlinigen Abstand (C) vom Schwenkmittelpunkt der am Endbereich des Stellgliedes (5) angeordneten Stellgliedkuppelachse (16) aufweist als der geradlinig gemessene Abstand (L) vom Schwenkmittelpunkt der gehäusekopffesten Achse (20) für den Arm (21) zu der die Längsachse bildenden Mittellinie (24) des Stellgliedes (5).
  3. Schwenkeinheit nach Anspruch 1 oder 2, mit einem in einem Zylinder (3) längsverschieblich und dichtend geführten sowie abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Druckluft, gesteuert zu beaufschlagenden Kolben (4), der mit einem als Kolbenstange ausgebildeten Verstellglied (5) getrieblich gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kolben (4) ein Hubverstellkolben (10) zugeordnet ist, der zur Veränderung des Schwenkwinkels (δ) des Armes (21) verstellbar und in der jeweils gewünschten Stellung arretierbar ausgebildet ist.
  4. Schwenkeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung stufenlos vornehmbar ist.
  5. Schwenkeinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubverstellkolben (10) mit einem Hubverstellglied (11) versehen ist, das als Schraube ausgebildet ist, das in eine Sackbohrung (12) des Stellgliedes (5) ein- und ausschraubbar ist.
  6. Schwenkeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubverstellglied (11) und die Sackbohrung (12) mit Feingewinde mit geringer Steigung versehen sind.
  7. Schwenkeinheit nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel (β) 15 Grad bis 45 Grad, bevorzugt 22,5 Grad bis 45 Grad, beträgt.
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