EP3299124B1

EP3299124B1 - Vorrichtung zum positionieren und spannen von werkstücken

Info

Publication number: EP3299124B1
Application number: EP16190807.4A
Authority: EP
Inventors: Luciano Migliori
Original assignee: Univer SpA
Current assignee: Univer SpA
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2019-07-24
Anticipated expiration: 2036-09-27
Also published as: EP3299124A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren und Spannen von Werkstücken, aufweisend ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse axial verschiebbar gelagerten Positionierstift, wobei der Positionierstift mittels einer Antriebseinheit verfahrbar ist. Ein Ende des Positionierstifts ist in axialer Richtung aus dem Gehäuse herausgeführt, wobei der Positionierstift im Bereich des herausgeführten Endes zumindest einen Spannhaken aufnimmt, wobei der Spannhaken transversal zu der axialen Richtung bewegbar in dem Positionierstift gelagert ist.
Bei einer solchen Vorrichtung handelt es sich beispielsweise um einen Unterbauspanner. Typischerweise wird der Positionierstift zwecks Positionierung des Werkstücks in werkstücksseitige Aufnahmelöcher eingefahren und das Werkstück im Anschluss an das Positionieren mittels des Spannhakens gespannt. Zu diesem Zweck wird der Spannhaken transversal zu der axialen Richtung bewegt, so dass dieser gegenüber einer Außenfläche des Positionierstifts hervorsteht und das Werkstück auf einer dem Gehäuse abgewandten Seite hintergreift.
Eine Vorrichtung, die die Merkmale der eingangs genannten Art aufweist, ist aus der Druckschrift US 6 786 478 B2 bekannt. Diese Vorrichtung weist zwei gegenüberliegende Spannhaken auf, wobei die beiden Spannhaken jeweils auf einem innerhalb des Positionierstifts angeordneten Teilbereich einen Schlitz aufweisen. Der jeweilige Schlitz nimmt jeweils einen in einer zentralen Stange ausgebildeten Passstift auf. Die zentrale Stange ist derart ausgebildet, dass diese bei einer axialen Verschiebung des Positionierstifts eine Rotationsbewegung ausführt, wobei die beiden Spannhaken aufgrund des Zusammenwirkens der Schlitze mit den Passstiften in transversaler Richtung verschoben werden.
Aus der Druckschrift US 6 364 300 B1 ist des Weiteren eine Vorrichtung zum Spannen von Werkstücken bekannt, wobei die Vorrichtung zwei gegenüberliegende Spannhaken aufweist, wobei diese um eine ortsfest in dem Gehäuse gelagerte Achse schwenkbar gelagert sind und die beiden Spannhaken in einer geöffneten Schaltstellung der Vorrichtung innerhalb des Positionierstifts angeordnet sind. Die beiden Spannhaken sind in einer Führungsaufnahme einer axial verschiebbaren Stange gelagert, wobei bei einer axialen Verschiebung der Stange die Spannhaken aufgrund des Zusammenwirkens mit der Führungsaufnahme eine Schwenkbewegung ausführen.
Eine weitere Vorrichtung zum Positionieren und Spannen von Werkstücken ist in der Druckschrift US 6 902 159 B2 beschrieben, wobei die Vorrichtung eine axial verschiebbare erste Stange und eine drehbar in der ersten Stange gelagerte zweite Stange aufweist, wobei die zweite Stange bei einer linearen Bewegung der ersten Stange eine Rotationsbewegung ausführt und die zweite Stange mit zwei Spannhaken derart zusammenwirkt, dass bei einer Rotation der zweiten Stange die beiden Spannhaken aus dem Positionierstift herausgeschwenkt werden.
Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zeigt die EP 0 322 617 . Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber der Vorrichtung zum Positionieren und Spannen von Werkstücken der eingangs genannten Art modifizierte Vorrichtung zu schaffen, die baulich besonders einfach und robust gestaltet ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung, die gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
Bei der Vorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Vorrichtung einen in dem Gehäuse ortsfest gelagerten Anschlagstift aufweist, wobei ein Führungsbereich des Anschlagstifts von dem Gehäuse hervorsteht, der Positionierstift diesen Führungsbereich aufnimmt und der Führungsbereich beim Verschieben des Positionierstifts auf den Spannhaken einwirkt.
Dadurch ist eine transversale Verschiebung des Spannhakens bei einer axialen Verschiebung des Positionierstifts in sehr einfacher Art und Weise und insbesondere mit einer geringen Anzahl von beweglichen Bauteilen möglich. Folglich ist eine derart gestaltete Vorrichtung äußerst robust und wartungsarm.
Vorzugsweise ist der Spannhaken in einer geöffneten Schaltstellung der Vorrichtung vollständig innerhalb des Positionierstifts angeordnet, um das Einfahren des Positionierstifts in ein werkstücksseitiges Aufnahmeloch zu ermöglichen.
Als besonders vorteilhaft wird es in diesem Zusammenhang angesehen, wenn der Führungsbereich einen sich in Richtung des Gehäuses erweiternden Querschnitt aufweist. Entsprechend wird bei einer axialen Verschiebung des Positionierstifts in Richtung des Gehäuses der Spannhaken in transversaler Richtung nach außen verschoben, sodass der Spannhaken das Werkstück auf einer dem Gehäuse abgewandten Seite hintergreift und dieses spannt.
Beim axialen Verschieben des Positionierstifts wird der in dem Positionierstift gelagerte Spannhaken entsprechend der Bewegung des Positionierstifts axial verschoben, wobei bei Einwirken des Führungsbereichs der Spannhaken auf seiner dem Führungsbereich des Anschlagstifts zugewandten Seite den Führungsbereich kontaktiert, wobei der Spannhaken bei der axialen Verschiebung des Positionierstifts entsprechend der Kontur des Führungsbereichs in transversaler Richtung verschoben wird. Da die Bewegung des Spannhakens der Kontur des Führungsbereichs folgt, kann die transversale Bewegung des Spannhakens bei axialer Verschiebung des Positionierstifts in einfacher Art und Weise durch eine entsprechende Gestaltung der Kontur angepasst werden.
Es ist aber auch durchaus denkbar, dass der Führungsbereich einen sich in Richtung des Gehäuses verjüngenden Querschnitt aufweist, wodurch bei einer axialen Verschiebung des Positionierstifts vom Gehäuse weg die Spannhaken nach außen verschoben werden.
Es ist auch denkbar, dass der Spannhaken in einer Führungsaufnahme des Führungsbereichs, beispielsweise in einer als Nut ausgebildeten Führungsaufnahme verschiebbar gelagert ist.
Vorzugsweise ist der Führungsbereich keilförmig ausgebildet. Dabei ist es durchaus denkbar, dass ein Querschnitt des Führungsbereichs gebildet ist, der sich in Richtung des Gehäuses in der transversalen Raumrichtung erweitert und in einer dazu senkrechten Raumrichtung konstant ist.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Führungsbereich einen ersten Teilbereich mit sich in Richtung des Gehäuses erweiternden Querschnitt und einen daran in Richtung des Gehäuses anschließenden zweiten Teilbereich mit einem konstanten Querschnitt aufweist. In diesem Zusammenhang wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der Führungsbereich zudem an seinem dem Gehäuse abgewandten Ende einen sich an den ersten Teilbereich anschließenden dritten Teilbereich mit konstantem Querschnitt aufweist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung durchsetzt der Anschlagstift das Gehäuse.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Positionierstift und der Anschlagstift koaxial angeordnet. Dabei ist es durchaus denkbar, dass der Anschlagstift eine Linearführung für den Positionierstift bildet. Dadurch ist auf einfache Art und Weise eine exakte Positionierung des Positionierstifts und des Anschlagstifts sowie eine besonders gute und stabile Führung des Positionierstifts sichergestellt.
Um ein besonders gutes Zusammenwirken zwischen dem Anschlagstift und dem Spannhaken sicherzustellen, insbesondere ein Verklemmen oder Verkeilen von Anschlagstift und Spannhaken beim axialen Verschieben zu vermeiden, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass der Spannhaken auf der dem Führungsbereich zugewandten Seite einen sich in Richtung des Gehäuses verjüngenden Querschnitt aufweist.
Zudem ermöglicht eine solche Gestaltung des Spannhakens eine transversale Verschiebung bei axialer Verschiebung des Positionierstifts auch bei einem Anschlagstift mit konstantem Querschnitt.
Um sicherzustellen, dass der Spannhaken beim Einwirken des Führungsbereichs an dem Anschlagstift anliegt, weist die Vorrichtung in einer vorteilhaften Ausführungsform ein auf den Spannhaken einwirkendes Rückstellmittel, insbesondere ein als mechanische Feder ausgebildetes Rückstellmittel auf, wobei eine Bewegung des Spannhakens transversal nach außen entgegen einer Rückstellkraft des Rückstellmittels erfolgt. Vorzugsweise ist das Rückstellmittel derart gestaltet, dass es die Verschiebbarkeit des Spannhakens nach außen begrenzt. Darüber hinaus bewirkt das Rückstellmittel, dass der Spannhaken bei Nichteinwirken des Führungsbereichs in seine Ausgangsstellung zurückverfahren wird. Vorzugsweise ist der Spannhaken in seiner Ausgangsstellung vollständig innerhalb des Positionierstifts angeordnet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform nimmt der Positionierstift zwei vorzugsweise gegenüberliegende Spannhaken, insbesondere zwei identisch ausgebildete Spannhaken auf.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der jeweilige Spannhaken insbesondere auf der dem Gehäuse zugewandten oder auf der dem Gehäuse abgewandten Seite eine Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung das Rückstellmittel aufnimmt. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Rückstellmittel als Schraubenfeder, Bandfeder, Druckfeder, Zugfeder oder Wellenring ausgebildet ist. Vorzugsweise durchsetzt der Anschlagstift die Feder bzw. den Ring in der axialen Richtung im geschlossenen Zustand der Vorrichtung. Es ist durchaus denkbar, dass ein Teilbereich des jeweiligen Spannhakens die Feder bzw. den Ring in der axialen Richtung durchsetzt.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn zwei abgewandte Enden des Rückstellmittels gewinkelt zu der transversalen Richtung, beispielsweise in der axialen Richtung, ausgebildet sind und das eine Ende in einer Aussparung des einen Spannhakens und das andere Ende in einer Aussparung des anderen Spannhakens angeordnet ist. Dadurch wirkt das Rückstellmittel über die abgewandten Enden bei einer Verschiebung der Spannhaken transversal nach außen in die entgegengesetzte Richtung auf die Spannhaken ein.
Als besonders vorteilhaft wird es in diesem Zusammenhang angesehen, wenn die jeweilige Ausnehmung angrenzend an eine Wandung des Positionierstifts ausgebildet ist, vorzugsweise die Wandung die jeweilige Ausnehmung abdeckt. Dadurch ist das Rückstellmittel gegen von außen einwirkende Kräfte und gegen Verschmutzungen besonders gut geschützt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung weist diese ein axial verschiebbares Lagerelement auf, wobei das Lagerelement mit der Antriebseinheit zusammenwirkt und der Positionierstift lösbar mit dem Lagerelement verbunden ist. Diese Ausführungsform ermöglicht es, den Positionierstift in besonders einfacher Art und Weise zu entfernen und/oder gegen einen anderen Positionierstift auszutauschen. Dadurch ist die Vorrichtung besonders flexibel einsetzbar, beispielsweise kann ein Positionierstift der Vorrichtung gegen einen anders gestalteten Positionierstift, beispielsweise einen Positionierstift mit einem anderen Durchmesser, mit geringem Arbeits- und Zeitaufwand ausgetauscht werden.
In diesem Zusammenhang wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Vorrichtung Verbindungsmittel, beispielsweise Schrauben, zum Verbinden des Positionierstifts und des Lagerelements aufweist. Darüber hinaus ist es durchaus denkbar, dass das Lagerelement und/oder der Positionierstift Bolzen zum Einstecken in das entsprechend korrespondierende Bauteil, nämlich den Positionierstift oder das Lagerelement, aufweist. Dadurch wird die Positionierung und Ausrichtung des Positionierstifts zum Lagerelement zwecks Verbindens des Positionierstifts erleichtert.
In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt das Lagerelement den Anschlagstift auf. Dabei ist es durchaus denkbar, dass der Anschlagstift eine Linearführung für das Lagerelement bildet.
Die Vorrichtung kann derart gestaltet sein, dass der Positionierstift oder das Lagerelement über eine Kniehebelgelenkanordnung mit der Antriebseinheit, insbesondere mit einer Kolbenstange der Antriebseinheit verbunden ist. Dadurch ist verhindert, dass sich die Vorrichtung im Falle eines Ausfalls der Antriebseinheit bei einem spannenden Zustand öffnet.
Vorzugsweise weist die Kniehebelgelenkanordnung einen Hebel mit einer Führungsnut auf, wobei das Lagerelement oder der Positionierstift verschiebbar in der Führungsnut gelagert sind. Vorzugsweise ist die Führungsnut als Langloch ausgebildet und ein Lagerbolzen des Lagerelements oder des Positionierstifts durchsetzt das Langloch. Neben der Anbindung des Lagerelements oder des Positionierstifts an die Kniehebelgelenkanordnung ist durch den Lagerbolzen zudem das Lagerelement oder der Positionierstift gegen ein Drehen um eine axiale Achse gesichert.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Hebel das Lagerelement oder den Positionierstift durchsetzt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Anschlagstift mittels eines anderen Lagerbolzens ortsfest in dem Gehäuse gelagert. Dadurch ist es möglich, den Anschlagstift gegen einen Anschlagstift mit einem anders gestalteten Führungsbereich auszutauschen.
In diesem Zusammenhang wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der andere Lagerbolzen ein in axialer Richtung ausgebildetes Langloch des Lagerelements oder des Positionierstifts durchsetzt. Dadurch ist eine axiale Verschiebbarkeit des Lagerelements bzw. des Positionierstifts sichergestellt, wobei der durchsetzende Lagerbolzen zudem als Führung für das Lagerelement oder für den Positionierstift dient.
Die Antriebseinheit kann beispielsweise durch einen Pneumatikzylinder mit einer Kolbenstange gebildet sein.
Hinsichtlich einer verdrehsicheren Lagerung des Spannhakens wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der Spannhaken eine Führungsfläche des Führungsbereichs kontaktiert, insbesondere der Spannhaken eine Aufnahme für den Führungsbereich aufweist. Diese Aufnahme kann beispielsweise als Nut ausgebildet sein.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung der Figuren sowie in den Figuren selbst dargestellt.
In den Figuren ist die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele veranschaulicht, ohne auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt zu sein.
Es zeigt:

Fig. 1: eine erste Ausführungsform der Vorrichtung, die als Unterbauspanner ausgebildet ist, in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 2: die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem geöffneten Zustand in einer Schnittansicht gemäß der Linie II in Fig. 5,
Fig. 3: die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem Zwischenzustand in einer Schnittansicht, entsprechend der Ansicht der Fig. 2,
Fig. 4: die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem geschlossenen Zustand in einer Schnittansicht gemäß der Linie IV in Fig. 6,
Fig. 5: die Vorrichtung in einer Schnittansicht gemäß der Linie V in Fig. 2,
Fig. 6: die Vorrichtung in einer Schnittansicht gemäß der Linie VI in Fig. 4,
Fig. 7: einen Ausschnitt der Vorrichtung gemäß der strichpunktierten Kreislinie in Fig. 2,
Fig. 8: einen Ausschnitt der Vorrichtung gemäß der strichpunktierten Kreislinie in Fig. 4,
Fig. 9: zwei Spannhaken der Vorrichtung und ein den Spannhaken zugeordnetes Rückstellmittel in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 10: die Vorrichtung mit einem teilweise entfernten Gehäuse in einem geöffneten Zustand in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 11: einen Ausschnitt der Vorrichtung in einem Verbindungsbereich für einen Positionierstift sowie zwei Ausführungsformen des Positionierstifts in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 12: einen Ausschnitt der Vorrichtung mit blockartig ausgebildeten Spannhaken in einem geschlossenen Zustand in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 13: einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung mit gewinkelt ausgebildeten Spannhaken in einem geschlossenen Zustand in einer perspektivischen Ansicht gemäß Fig. 12,
Fig. 14: einen Ausschnitt einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung in einem geöffneten Zustand in einer Schnittansicht wie in der Fig. 7,
Fig. 15: die Vorrichtung gemäß Fig. 14 in einem geschlossenen Zustand in einer Schnittansicht wie in der Fig. 14,
Fig. 16: die zwei Spannhaken und das Rückstellmittel der Vorrichtung gemäß Fig. 14 in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 17: eine Anordnung von Komponenten einer vierten Ausführungsform der Vorrichtung in einem geöffneten Zustand in einer Schnittansicht wie in der Fig. 7,
Fig. 18: die zwei Spannhaken und das Rückstellmittel der Vorrichtung gemäß Fig. 17 in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 19: eine Anordnung der Komponenten gemäß Fig. 17 in einem geschlossenen Zustand der Vorrichtung in einer Schnittansicht wie in der Fig. 17,
Fig. 20: die zwei Spannhaken und das Rückstellmittel der Vorrichtung gemäß Fig. 19 in einer perspektivischen Ansicht.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Vorrichtung 1 zum Positionieren und Spannen von Werkstücken 24, insbesondere von Karosseriebauteilen in der Kraftfahrzeugindustrie, in verschiedenen Zuständen, wobei die Fig. 2 die Vorrichtung 1 in einem geöffneten Zustand, die Figur 4 die Vorrichtung 1 in einem geschlossenen bzw. spannenden Zustand und die Fig. 3 die Vorrichtung 1 in einem Zwischenzustand zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand zeigen.
Die Vorrichtung 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf. Hierbei sind zwei Gehäusehälften 33, 34 mittels Schrauben 36 miteinander verbunden und ein Gehäusedeckel 35 mit den Gehäusehälften 33, 34 im Bereich der Stirnseite mittels Schrauben 37 verbunden. Das Gehäuse 2 weist einen im Bereich des Gehäusedeckels 35 axial verschiebbaren Positionierstift 3 auf, wobei der Positionierstift 3 mittels als Schrauben ausgebildeten Verbindungsmitteln 21 mit einem ebenfalls axial verschiebbaren Lagerelement 10 verbunden ist.
Das Lagerelement 10 ist über eine Kniehebelgelenkanordnung 12, 13 mit einer Antriebseinheit 11 verbunden, wobei die Antriebseinheit 11 durch einen Pneumatikzylinder 27 mit einer Kolbenstange 23 gebildet ist. Die Kniehebelgelenkanordnung 12, 13 weist einen zweiarmigen Hebel 12 mit einer als Langloch ausgebildeten Führungsnut 14 auf, wobei der Lagerbolzen 15 des Lagerelements 10 die Führungsnut 14 durchsetzt, wodurch das Lagerelement 10 in Z-Richtung verschiebbar in der Führungsnut 14 gelagert und ein Drehen des Lagerelements 10 um eine axiale Achse verhindert ist.
Der Hebel 12 ist im Bereich eines dem Lagerbolzen 15 abgewandten Endes schwenkbar mit einer Stange 13 der Kniehebelgelenkanordnung 12, 13 im Bereich eine Endes der Stange 13 verbunden. Hierbei durchsetzt eine Achse 26 den Hebel12 und die Stange 13. Im Bereich des anderen Endes ist die Stange 13 über eine Achse 28 schwenkbar in der axial verfahrbaren Kolbenstange 23 der Antriebseinheit 11 gelagert.
Der Hebel 12 ist mittels eines weiteren, ortsfest in dem Gehäuse 2 gelagerten Lagerbolzens 17 schwenkbar in dem Gehäuse 2 gelagert.
Die Stange 13 und der mit dieser verbundene Hebel 12 bilden die Kniehebelgelenkanordnung 12, 13, die sich bei gespanntem Werkstück 24 und somit in einem geschlossenen Zustand der Vorrichtung 1 in einer Stellung befindet, in der, ohne Einwirkung der Antriebseinheit 11, ein Öffnen der Vorrichtung 1 verhindert ist. Dieser Zustand ist in der Fig. 4 dargestellt.
Ein Ende des Positionierstifts 3 ist in axialer Richtung Z aus dem Gehäuse 2 herausgeführt. Der Positionierstift 3 der Vorrichtung 1 dient dem Positionieren bzw. dem Zentrieren des Werkstücks 24, vorzugsweise eines Blechs. Zwecks Positionierens des Werkstücks 24 wird der Positionierstift 3 in ein werkstückseitiges Aufnahmeloch eingefahren, das insbesondere kreisförmig ist.
Zwecks Spannen des Werkstücks 24 nimmt der Positionierstift 3 im Bereich des herausgeführten Endes zwei gegenüberliegende und identisch ausgebildete Spannhaken 6 auf, wobei die beiden Spannhaken 6 transversal zu der axialen Richtung Z in dem Positionierstift 3 gelagert sind. Um beim Verschieben des Positionierstifts 3 in axialer Richtung Z eine Verschiebung der Spannhaken 6 in transversaler Richtung X zu erreichen, weist die Vorrichtung 1 einen in dem Gehäuse 2 ortsfest gelagerten Anschlagstift 4 auf, wobei ein Führungsbereich 5 des Anschlagstifts 4 von dem Gehäuse 2 hervorsteht und der Positionierstift 3 diesen Führungsbereich 5 aufnimmt. Beim Verschieben des Positionierstifts 3 wirkt somit der Führungsbereich 5 auf die beiden Spannhaken 6 ein, wodurch bei Verschiebung des Positionierstifts 3 in Z-Richtung zum Gehäuse 2 hin die Spannhaken 6 in entgegengesetzte Richtungen transversal nach außen verschoben werden und in einem geschlossenen Zustand der Vorrichtung 1 von einer Wandung 9 des Positionierstifts 3 hervorstehen, wodurch die Spannhaken 6 ein an der Vorrichtung 1 angeordnetes Werkstück 24 auf einer dem Gehäuse 2 abgewandten Seite hintergreifen und somit das Werkstück 24 gegen eine mit dem Gehäuse 2 verbundene Auflageplatte 25 gespannt ist.
Auf Grund der transversalen Verschiebung der Spannhaken 6 ist eine von dem jeweiligen Spannhaken 6 durchsetzte Durchgangsöffnung des Positionierstifts 3 im geöffneten, im geschlossenen sowie im Zwischenzustand der Vorrichtung 1 vollständig durch den jeweiligen Spannhaken 6 belegt. Hierdurch ist ein Eindringen von Fremdkörpern, beispielsweise von Schweißspritzern in den Positionierstift 3 verhindert oder zumindest erschwert.
Die Auflageplatte 25 ist mittels Schrauben 38 mit dem Gehäusedeckel 35 der Vorrichtung 1 verbunden. Durch einen Austausch bzw. eine entsprechende Auswahl der Auflageplatte 25, insbesondere der Stärke der Auflageplatte 25 kann die Vorrichtung 1 an die Abmessungen, insbesondere an die Stärke des zu spannenden Werkstücks 24 angepasst werden.
Der Anschlagstift 4 durchsetzt das den Gehäusedeckel 35 der Vorrichtung 1, wobei der Anschlagstift 4 mittels eines anderen Lagerbolzens 16 ortsfest in dem Gehäuse 2 gelagert ist.
Der Positionierstift 3 und der Anschlagstift 4 sind koaxial angeordnet, wobei ein Teilbereich des Anschlagstifts 4 innerhalb des Positionierstifts 3 angeordnet ist und eine Linearführung für den Positionierstift 3 bildet.
Des Weiteren nimmt das Lagerelement 10 den Anschlagstift 4 auf, wobei der Anschlagstift 4 ebenfalls eine Linearführung für das Lagerelement 10 bildet.
Um eine axiale Verschiebbarkeit des Lagerelements 10 zu gewährleisten, weist das Lagerelement 10 ein in axialer Richtung Z ausgebildetes Langloch 29 auf, wobei der andere Lagerbolzen 16 das Langloch 29 durchsetzt.
Der jeweilige Spannhaken 6 kontaktiert eine Führungsfläche 18 des Führungsbereichs 5, wobei der Führungsbereich 5 einen sich in Richtung des Gehäuses 2 erweiternden Querschnitt aufweist, wobei sich der Querschnitt in Richtung des Gehäuses 2 in transversaler Raumrichtung X erweitert, wie dies insbesondere den Fig. 2 bis 4 zu entnehmen ist. In einer dazu senkrechten Raumrichtung Y weist der Führungsbereich 5 hingegen einen konstanten Querschnitt auf, wie dies insbesondere den Fig. 5 und 6 zu entnehmen ist.
Diese Form des Führungsbereichs 5 stellt sicher, dass die Spannhaken 6 bei einer Verschiebung des Positionierstifts 4 in Richtung des Gehäuses 2 entgegengesetzt transversal nach außen verschoben werden.
Im Detail weist der Führungsbereich 5 einen ersten Teilbereich 30 mit sich in Richtung des Gehäuses 2 linear erweiternden Querschnitt und einen daran in Richtung des Gehäuses anschließenden zweiten Teilbereich 31 mit einem konstanten Querschnitt auf. Die beiden Spannhaken 6 weisen jeweils auf der dem Führungsbereich 5 zugewandten Seite einen sich in Richtung des Gehäuses 2 linear verjüngenden Querschnitt auf, wobei die Form des sich verjüngenden Bereichs der Spannhaken 6 zu der Form des ersten Teilbereichs 30 des Führungsbereichs 5 korrespondiert, wodurch eine besonders gute und insbesondere verdrehsichere Führung der Spannhaken 6 durch den Führungsbereich 5 gewährleistet ist.
Weiterhin weist der Führungsbereich 5 an seinem dem Gehäuse 2 abgewandten Ende einen sich an den ersten Teilbereich 30 anschließenden dritten Teilbereich 32 mit konstantem Querschnitt auf, wobei in einem geöffneten Zustand der Vorrichtung 1 ein Teilbereich des jeweiligen Spannhakens 6 vollflächig an dem dritten Teilbereich 32 des Führungsbereichs 5 anliegt.
Um zu gewährleisten, dass die Spannhaken 6 bei einer Verschiebung des Positionierstifts 4 stets auf ihrer dem Führungsbereich 5 zugewandten Seite an dem Führungsbereich 5 anliegen, weist die Vorrichtung 1 ein auf die Spannhaken 6 einwirkendes Rückstellmittel 7 auf, wobei eine Bewegung der Spannhaken 6 transversal nach außen entgegen einer Rückstellkraft des Rückstellmittels 7 erfolgt.
Das Rückstellmittel 7 ist als Schraubenfeder ausgebildet, wobei der jeweilige Spannhaken 6 auf einer dem Gehäuse 2 abgewandten Seite eine Ausnehmung 8 in Form eines halben Kreisrings aufweist und diese Ausnehmungen 8 das Rückstellmittel 7 aufnehmen, wobei ein Teilbereich des jeweiligen Spannhakens das Rückstellmittel 7 in der axialen Richtung durchsetzt. Die jeweilige Ausnehmung 8 ist angrenzend an die Wandung 9 des Positionierstifts 3 derart ausgebildet, dass die Wandung 9 die Ausnehmung 8 unabhängig vom Zustand der Vorrichtung 1 vollständig abdeckt, wie dies insbesondere den Fig. 7 und 8 zu entnehmen ist. Dadurch ist das Rückstellmittel 7 vor äußeren Einflüssen geschützt. Weiterhin durchsetzt der Anschlagstift 4 das Rückstellmittel 7 im geschlossenen Zustand der Vorrichtung 1.
Die Figuren 14 bis 16 sowie 17 bis 20 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1, das sich im Wesentlichen durch die Art des Rückstellmittels 7 und der Lagerung des Rückstellmittels 7 in den Spannhaken 6 von den übrigen Ausführungsbeispielen unterscheidet.
In der Ausführungsform gemäß den Figuren 14 bis 16 ist das Rückstellmittel 7 ringförmig ausgebildet, wobei sich zwei Abschnitte des Rückstellmittels 7 überlappen und der jeweilige Abschnitt ein in der axialen Richtung Z ausgebildetes Ende 39 umfasst, wobei das Ende 39 des einen Abschnitts in einer im Bereich der halbkreisförmigen Ausnehmung 8 ausgebildeten axialen Aussparung 40 des einen Spannhakens 6 und das Ende 39 des anderen Abschnitts in einer entsprechenden axialen Aussparung 40 des anderen Spannhakens 6 angeordnet ist. Dabei sind die Aussparungen 40 als Bohrungen ausgebildet. Eine derartige Ausführungsform des Rückstellmittels 7 und der Lagerung des Rückstellmittels 7 in den Spannhaken 6 eignet sich insbesondere für kleinere Verschiebewege der Spannhaken, typischerweise Verschiebewege im Bereich von 0 bis 1,5 mm, zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand der Vorrichtung 1.
Das in den Figuren 17 bis 20 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 14 bis 16 im Wesentlich durch die Art des Rückstellmittels 7, das im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, aber keine überlappenden Abschnitte aufweist. Eine derartige Ausführungsform des Rückstellmittels 7 und der Lagerung des Rückstellmittels 7 in den Spannhaken 6 eignet sich insbesondere für größere Verschiebewege der Spannhaken, typischerweise Verschiebewege im Bereich bis 10 mm, zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand der Vorrichtung 1.
Die lösbare Verbindung des Positionierstifts 3 mit dem Lagerelement 10 ermöglicht es, den Positionierstift 3 in einfacher Art und Weise auszutauschen, beispielsweise gegen einen Positionierstift 3 mit einer anderen geometrischen Form, mit anderen Abmessungen und/oder mit einer anderen Ausführungsform der Spannhaken 6 auszutauschen. Exemplarisch sind in der Fig. 11 zwei unterschiedliche Ausführungsformen des Positionierstifts 3 dargestellt.
Um die Ausrichtung des Lagerelements 10 und des Positionierstifts 3 beim Verbinden des Positionierstifts 3 mit dem Lagerelement 10 zu erleichtern, weist das Lagerelement 10 zwei von einer Verbindungsfläche des Lagerelements 10 hervorstehende Bolzen 20 auf, wobei diese Bolzen 20 in korrespondierende Aufnahmelöcher des Positionierstifts 3 einsteckbar sind. Des Weiteren steht ein Teilbereich des Gehäuses 2 geringfügig gegenüber der Verbindungsfläche des Lagerelements 10 hervor, sodass ein Einsetzen und Ausrichten des Positionierstifts 3 erleichtert ist.
Die Fig. 12 und 13 zeigen jeweils eine Ausführungsform der Vorrichtung 1 in einem geschlossenen Zustand, wobei in diesem Zustand das Werkstück 24 zwischen den beiden Spannhaken 6 und der gehäuseseitigen Auflageplatte 25 gespannt ist. Die beiden Ausführungsformen unterscheiden sich dabei durch die Außenabmessungen des Positionierstifts 3, sowie die Form der Spannhaken 6, wobei die Spannhaken 6 der ersten Ausführungsform blockartig und die Spannhaken 6 der zweiten Ausführungsform gewinkelt ausgebildet sind.
Die Auflageplatte 25 ist lösbar mit dem Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 verbunden, insbesondere verschraubt, wodurch ein einfacher Austausch der Auflageplatte 25 möglich ist.
Um das Innere der Vorrichtung 1 gegen eine Verschmutzung, insbesondere gegen Wasser, abzudichten, weist die Vorrichtung 1 im Bereich des Positionierstifts 3 ein zwischen dem Gehäusedeckel 35 und dem Positionierstift 3 in einem Rücksprung der Vorrichtung 2 angeordnetes Dichtmittel 19 in Form eines O-Rings auf, wobei der Positionierstift 3 den O-Ring durchsetzt.
Um sicherzustellen, dass sich die Kniehebelgelenkanordnung 12, 13 beim Spannen von Werkstücken 24 unterschiedlicher Stärke stets in einer Stellung befindet, in der ohne Einwirkung der Antriebseinheit 11, ein Öffnen der Vorrichtung 1 verhindert ist, weist die Vorrichtung 1 eine in dem Gehäuse 2 gelagerte Federeinrichtung 22 auf, die einen nachgiebigen Anschlag für die Stange 13 der Kniehebelgelenkanordnung 12, 13 beim Spannen des Werkstücks 24 entsprechend dessen Stärke bildet.
Zu diesem Zweck weist die Federeinrichtung 22 eine geteilte Federaufnahme mit auf relativ zueinander bewegbare Aufnahmeteile der Federaufnahme einwirkenden mechanischen Federn auf. Hierbei sind Mittel zum Verbinden der beiden Aufnahmeteile unter Einwirkung der Federn vorgesehen. Beim Spannen des Werkstücks 24 stützt sich das eine Aufnahmeteil am Gehäuse 2 ab und es wirkt das andere Aufnahmeteil auf die Stange 13 ein.

Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Gehäuse
3: Positionierstift
4: Anschlagstift
5: Führungsbereich
6: Spannhaken
7: Rückstellmittel
8: Ausnehmung
9: Wandung
10: Lagerelement
11: Antriebseinheit
12: Hebel
13: Stange
14: Führungsnut
15: Lagerbolzen
16: Anderer Lagerbolzen
17: Weiterer Lagerbolzen
18: Führungsfläche
19: Dichtmittel
20: Bolzen
21: Verbindungsmittel
22: Federeinrichtung
23: Kolbenstange
24: Werkstück
25: Auflageplatte
26: Achse
27: Pneumatikzylinder
28: Achse
29: Langloch
30: Erster Teilbereich
31: Zweiter Teilbereich
32: Dritter Teilbereich
33: Gehäusehälfte
34: Gehäusehälfte
35: Gehäusedeckel
36: Schrauben
37: Schrauben
38: Schrauben
39: Ende
40: Aussparung
x: Raumrichtung
y: Raumrichtung
z: Raumrichtung

Claims

Vorrichtung (1) zum Positionieren und Spannen von Werkstücken (24), insbesondere von Karosseriebauteilen in der Kraftfahrzeugindustrie, aufweisend ein Gehäuse (2), einen in dem Gehäuse (2) axial verschiebbaren Positionierstift (3), wobei der Positionierstift (3) mittels einer Antriebseinheit (11) verfahrbar ist, ein Ende des Positionierstifts (3) in axialer Richtung (Z) aus dem Gehäuse (2) herausgeführt ist, wobei der Positionierstift (3) im Bereich des herausgeführten Endes zumindest einen Spannhaken (6) aufnimmt, wobei der Spannhaken (6) transversal zu der axialen Richtung (Z) bewegbar in dem Positionierstift (3) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen in dem Gehäuse (2) ortsfest gelagerten Anschlagstift (4) aufweist, wobei ein Führungsbereich (5) des Anschlagstifts (4) von dem Gehäuse (2) hervorsteht, der Positionierstift (3) diesen Führungsbereich (5) aufnimmt und wobei der Führungsbereich (5) beim Verschieben des Positionierstifts (3) auf den Spannhaken (6) einwirkt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagstift (4) das Gehäuse (2) durchsetzt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionierstift (3) und der Anschlagstift (4) koaxial angeordnet sind, insbesondere der Anschlagstift (4) eine Linearführung für den Positionierstift (3) bildet.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich (5) einen sich in Richtung des Gehäuses (2) erweiternden Querschnitt aufweist, insbesondere ein Querschnitt gebildet ist, der sich in Richtung des Gehäuses (2) in der transversalen Raumrichtung (X) erweitert und in einer dazu senkrechten Raumrichtung (Y) konstant ist, vorzugsweise der Führungsbereich (5) keilförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich (5) einen ersten Teilbereich (30) mit sich in Richtung des Gehäuses (2) erweiterndem Querschnitt und einen daran in Richtung des Gehäuses (2) anschließenden zweiten Teilbereich (31) mit einem konstanten Querschnitt aufweist, vorzugsweise der Führungsbereich (5) an seinem dem Gehäuse (2) abgewandten Ende einen sich an den ersten Teilbereich (30) anschließenden dritten Teilbereich (32) mit konstanten Querschnitt aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannhaken (6) auf der dem Führungsbereich (5) zugewandten Seite einen sich in Richtung des Gehäuses (2) verjüngenden Querschnitt aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein auf den Spannhaken (6) einwirkendes Rückstellmittel (7), insbesondere ein als mechanische Feder ausgebildetes Rückstellmittel (7) aufweist, wobei eine Bewegung des Spannhakens (6) transversal nach außen entgegen einer Rückstellkraft des Rückstellmittels (7) erfolgt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionierstift (3) zwei vorzugsweise gegenüberliegende Spannhaken (6) aufnimmt, insbesondere zwei identisch ausgebildete Spannhaken (6) aufnimmt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Spannhaken (6) insbesondere auf der dem Gehäuse (2) zugewandten oder auf der dem Gehäuse (2) abgewandten Seite eine Ausnehmung (8) aufweist, wobei die Ausnehmung (8) das Rückstellmittel (7), insbesondere das als Schraubenfeder oder Wellenring ausgebildetes Rückstellmittel (6) aufnimmt, insbesondere die jeweilige Ausnehmung (8) angrenzend an eine Wandung (9) des Positionierstifts (3) ausgebildet ist, vorzugsweise die Wandung (9) die jeweilige Ausnehmung (8) abdeckt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei abgewandte Enden (39) des Rückstellmittels (7) gewinkelt zu der transversalen Richtung (X) ausgebildet sind und das eine Ende (39) in einer Aussparung (40) des einen Spannhakens (6) und das andere Ende in einer Aussparung (40) des anderen Spannhakens (6) angeordnet ist
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein axial verschiebbares Lagerelement (10) aufweist, das Lagerelement (10) mit der Antriebseinheit (11) zusammenwirkt, wobei der Positionierstift (3) lösbar mit dem Lagerelement (10) verbunden ist, insbesondere die Vorrichtung (1) Verbindungsmittel (18) zum Verbinden des Positionierstifts (3) und des Lagerelements (10) aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (10) den Anschlagstift (4) aufnimmt, insbesondere der Anschlagstift (4) eine Linearführung für das Lagerelement (10) bildet.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionierstift (3) oder das Lagerelement (10) über eine Kniehebelgelenkanordnung (12, 13) mit der Antriebseinheit (11), insbesondere mit einer Kolbenstange (23) der Antriebseinheit (11) verbunden ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kniehebelgelenkanordnung (12, 13) einen Hebel (12) mit einer Führungsnut (14) aufweist, wobei das Lagerelement (10) oder der Positionierstift (3) verschiebbar in der Führungsnut (14) gelagert sind, vorzugsweise die Führungsnut (14) als Langloch ausgebildet ist und ein Lagerbolzen (15) des Lagerelements (10) oder des Positionierstifts (3) die Führungsnut (14) durchsetzt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (12) das Lagerelement (10) oder den Positionierstift (3) durchsetzt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagstift (4) mittels eines anderen Lagerbolzens (16) ortsfest in dem Gehäuse (2) gelagert ist, vorzugsweise der andere Lagerbolzen (16) ein in axialer Richtung (Z) ausgebildetes Langloch (29) des Lagerelements (10) oder des Positionierstifts (3) durchsetzt.