WO2005044517A2 - Kniehebelspannvorrichtung-auch spannwerkzeug wie punktschweissvorrichtung mit kniehebelgelenkanordnung, oder clinchwerkzeug mit kniehebelgelenkanordnung oder dergleichen-, zur verwendung im karosseriebau der kfz industrie - Google Patents

Kniehebelspannvorrichtung-auch spannwerkzeug wie punktschweissvorrichtung mit kniehebelgelenkanordnung, oder clinchwerkzeug mit kniehebelgelenkanordnung oder dergleichen-, zur verwendung im karosseriebau der kfz industrie Download PDF

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WO2005044517A2
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cylinder
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Josef-Gerhard Tünkers
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Tünkers Maschinenbau Gmbh
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    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00Clamps
    • B25B5/16Details, e.g. jaws, jaw attachments

Definitions

  • Knee lifting device - also clamping tool such as spot welding device with toggle joint arrangement, or clinching tool with toggle joint arrangement or the like for use in the body construction of the motor vehicle industry
  • the invention relates to a toggle clamping device, also a clamping tool such as a spot welding device with a toggle joint arrangement, or a clinching tool with an toggle joint arrangement or the like - for use in body construction in the motor vehicle industry.
  • Toggle lever clamping devices are used in body construction to hold sheet-metal components in order to then connect them permanently by spot welding, gluing, clinching, or the like.
  • the high holding and pressing forces achieved by the toggle joint enable secure fixation.
  • such toggle lever clamping devices consist of a clamping head and an axially adjoining one Piston-cylinder unit, consisting of a cylinder and a piston to be acted upon alternately on both sides with pressure medium pressure, in particular by compressed air, which is provided with a piston rod which partially engages through the clamping head and at the end carries the toggle joint arrangement via a joint that also supports a clamping arm is connected, which interacts with a jaw or the like, so that the components to be held can be clamped between the jaw and the clamping arm.
  • such toggle lever clamping devices are included in a sequence control so that the production lines can be largely automated.
  • a toggle lifting device for use in body construction in the motor vehicle industry is known, with a clamping head and an adjoining cylinder in an axial extension, in which a piston to be acted upon on both sides by pressure medium pressure is alternately longitudinally displaceable, non-rotating and sealing is guided, which engages with its piston rod through the cylinder and the clamping head, a toggle joint arrangement being arranged at the free end of the piston rod within the housing of the clamping head, with which a clamping arm is assigned, the piston dividing the cylinder into a cylinder return displacement and a cylinder clamping displacement, and the cylinder clamping displacement at the end through a cover, a housing wall or the like, is sealed, with end position interrogation devices for the piston in the form of non-contact, for.
  • the adjusting device is designed as a set screw arranged coaxially to the brake or stop piston, which is arranged in a bore in the cylinder base and is locked by a lock nut.
  • the adjusting device can, however, also be designed as a linear motor, air motor, hydraulic motor, electric spindle motor or alternately piston-cylinder unit to be pressurized on both sides.
  • the brake piston and thus the opening angle, the end position detection and, if applicable, the end position damping can be adjusted in a stepwise manner in the axial direction — intermittently — in a further embodiment.
  • the set screw is not threaded on her provided length section sealed by a seal in the cylinder base pressure-tight.
  • the cylinder end position, the opening angle of a clamping arm, the end position detection and, if appropriate, end position damping can be adjusted simultaneously and jointly via an actuating element.
  • Change z. B. working conditions only needs to be made via the control element, without dismantling the knee lifting device and its cylinder head.
  • the parameters that match each other i.e. cylinder end position, opening angle of the clamping arm, end position detection and, if necessary, also the end position damping, can be adjusted and locked in the desired position. If necessary, this can also be done during operation. This is an advantage if, for. B. should show that tolerances are not exactly adhered to or that the contours of the parts to be clamped change.
  • the actuating element can be actuated from the outside on the knee lifting device in order to make the desired settings, so to speak, with one hand.
  • This is an advantage that should not be underestimated, since there are no downtimes in production lines in the motor vehicle industry, which otherwise entails high costs for set-up times etc.
  • the control element enables the desired one sensitive adjustment under operating conditions. Since the actuator at a non-obstructive point, e.g. B. can be arranged on the cylinder bottom, the outer contour of the knee lifting device is not adversely affected, so that its all-round attachment option is preserved from four sides. It then also no openings on the cylinder, on the clamping head or the like need to be provided to z. B. Arrange sensors.
  • EP 0 778 107 A1 also discloses a toggle lifting device for use in the body construction of the motor vehicle industry with a clamping head and an adjoining cylinder in an axial extension, in which a piston to be acted upon alternately on both sides by pressure medium pressure, preferably by air pressure, is longitudinally displaceable and sealing is led previously known, which engages with its piston rod through the cylinder and the clamping head, a toggle joint arrangement being attached to the free end of the piston rod within the housing and associated with a clamping arm, the piston dividing the cylinder into a cylinder return stroke space and into a cylinder clamping space, the cylinder clamping space is sealed at the end by a cover, to which a damping device for braking the opening movement of the piston is assigned, the cylinder return stroke space and the cylinder clamping space being alternately connected or vented to the pressure medium source via a respective connection channel, the pressure relief source relieving the cylinder clamping space or the pressure medium source Connection channel to be connected is blocked from a certain opening stroke of the piston
  • the damping device can be controlled and / or adjustable. It is also possible to design the damping device to be continuously adjustable, in particular adjustable in length, as a function of the opening angle of the tensioning arm. For this purpose, it is proposed to change the throttle device depending on the desired swivel angle of the tensioning arm, either by stepless or otherwise changing the axial length of the throttle body with its support piston. The length adjustment can be done continuously but also by material removal, in which, for. B. the 8th
  • the damping body can also consist of two or more telescopically adjustable parts. These parts can e.g. B. connected by screw thread.
  • the damping body can be formed in one piece with the cover and can also be adjusted or changed in terms of its length in accordance with the respectively desired swivel angle. In some cases, however, it is also possible to adjust the length hydraulically, e.g. B. by appropriate stroke adjustment of a piston in a cylinder, to thereby take into account the respectively desired swivel angle of the swivel arm and to achieve the desired damping effect.
  • a toggle lifting device is also known with a brake piston and a stop piston, the stop piston being adjustable from the cylinder bottom by means of a screw in the axial direction of the working piston.
  • the working piston has a projection which serves as a brake piston and is able to dive into a corresponding sleeve-shaped recess in the stop piston.
  • a knee lifting clamping device in particular for use in body construction in the motor vehicle industry, is known, with a clamping head and an adjoining cylinder in which a z. B. alternately on both sides by pressure medium, in particular by compressed air, to be acted upon piston to be moved longitudinally and sealingly, the cylinder consisting of several detachable parts which encloses a cylinder sleeve designed as a barrel sleeve, in which the piston is guided.
  • the cylinder can consist of two parts divided in its longitudinal axis, in particular halves, which lie on top of one another with flanges and are connected to one another by means of fasteners (screws, pins, bolts, adhesives, or the like), in particular dust and liquid-tight.
  • the clamping head and the cylinder can be divided into two parts in a common plane running straight through the longitudinal axis of the knee lifting device, which lie flat and sealingly on one another in the plane of division.
  • a knee lifting device is in the documents of this previously published utility model 10
  • the parts of the clamping head and the cylinder opposite each other in the longitudinal axis direction are connected to one another in one piece - in terms of material in one piece or functionally in one piece.
  • the position of the piston rod is indicated by microswitches, inductive switches or compressed air switches in this previously known type, which are combined to form an interchangeable component (cassette, set) which are arranged in a longitudinal slot running parallel to the longitudinal axis of the piston rod, in particular on the side opposite the clamping arm ( Rear) are arranged, the cassette engaging in the slot in a suitable shape.
  • the knee lifting device can be assembled from all four sides, for which purpose the knee lifting device has blind bores with screw threads.
  • the length of the slot can only be a fraction of the length of the clamping head, e.g. B. only 1/4 to 1/3 of the length of the clamping head.
  • the running sleeve is centered at one end by a bottom cover, which engages in the running sleeve with a length section which is formally adapted to the inner contour of the running sleeve, the running sleeve at its end section opposite the floor via a length section which is also shaped with the inside cross section of the running sleeve intervenes and centers.
  • DE 297 13 944 U1 discloses a pressure-medium-operated knee lifting device, in particular for body parts, with a housing and a cylinder for a piston which can be acted upon on and off alternately by pressure medium pressure and which has a piston rod and at least one coupling pin, at least one bracket or the like , with the toggle joint as well as via a toggle link plate arrangement and a toggle joint pin with a workpiece clamping arm which is pivotally coupled, which is pivotably arranged on the housing pivot axis which is immovable but rotatably mounted in the housing, with guide grooves arranged parallel to one another in the axial direction of the piston rod in the housing penetrated by the piston rod if necessary, indirect guidance of the piston rod and / or the toggle joint are arranged.
  • the opposite guide walls of the guide grooves for the toggle joint are arranged to curve to one side of the piston rod of the longitudinal axis after only one radius, such that a simultaneous and approximately constant clamping force on the clamping arm can be achieved with the workpiece clamping arm over a predetermined pivoting range of the workpiece clamping arm without achieving a dead center position is. Furthermore, an embodiment is described in the aforementioned utility model, in which the opposite guide walls of the guide grooves on their longitudinal section serving to guide the toggle joint 12
  • one side of the longitudinal axis of the piston rod is delimited by a family of curves, which merges into one another as smoothly as possible, such that the same or approximately constant clamping force can be achieved on the clamping arm with the workpiece clamping arm over a predetermined pivoting range of the workpiece clamping arm without achieving a dead center position.
  • Both the coupling pin and the toggle joint pin are each guided via at least a few guide rollers in the guide grooves, the guide grooves each consisting of two longitudinal sections which merge into one another without jumps, the one longitudinal section running in a straight line or parallel to the longitudinal axis of the piston rod, while the other longitudinal section runs the from the piston rod directed curved portion of the guide grooves, the guide rollers for the toggle joint pin are guided only in the straight section, while the guide rollers of the toggle joint are guided over a certain stroke in the curved section, but preferably also by the when the workpiece clamping arm is pivoted open Guide walls of the straight section are guided.
  • the common center point of the radii of the guide walls of the curved section are arranged on an imaginary straight line between the pivot center point of the housing pivot axis and the pivot center point of the workpiece clamping arm pivot pin, 13
  • a pneumatically or hydraulically alternately acting piston-cylinder unit which has a cylinder with a working piston which is longitudinally displaceable and sealingly guided in the cylinder and protrudes from the cylinder with a piston rod.
  • the piston rod has at its end a threaded bolt with which a device part can be detachably coupled.
  • the piston rod is hollow, so that a crank mounted on the cylinder bottom and arranged by a crank outside the cylinder can rotate continuously in opposite directions and thereby engages in the hollow piston rod.
  • the piston rod meshes with a thread of a stop piston which is guided in a longitudinally displaceable manner on a rod running parallel to the longitudinal axis of the piston rod and thereby prevents the stop piston from rotating.
  • the rod seals through the working piston and is mounted on the cover opposite the piston head. In this way, the stroke of the working piston can be continuously adjusted.
  • the stop on the stop piston can also be displayed.
  • the working piston can be acted upon pneumatically. 14
  • a piston-cylinder arrangement with a piston guided in a cylinder and displaceable between two end position limiting elements by pressurizing with pressure medium is known with a piston rod, at least one of the two end position limiting elements being arranged axially adjustable within the cylinder.
  • This device is further characterized in that at least one end position limitation is designed as a damping element with a pressure medium cushion built up between the piston and the damping element during the lifting movement. At least one of the end position limiting elements is held within the cylinder in such a way that it cannot rotate. At least one end position limiting element is designed to be adjustable in both directions by means of a spindle mounted on the cylinder.
  • the spindle is at least partially designed as a threaded spindle and extends through a threaded bore of the one end position limiting element into a corresponding recess in the piston rod.
  • the spindle can be rotated in both directions by means of a handwheel arranged on the end face of the cylinder, so that the piston can be adjusted in both directions and thus its stroke can be changed.
  • the stroke of another device connected to the piston rod can thus also be changed.
  • the device is characterized in that at least one end position limiting element for length adjustment 15
  • DE 298 11 331 U1 discloses a device for holding, positioning or tensioning, in particular for holding, positioning and tensioning body parts, with a housing in which a device which is translationally movable under the action of an actuating device is arranged, with a tensioning and Holding arm, wherein the movable device and the rod of the actuating device are connected to one another by means of a length-adjustable device.
  • the rod of the actuating device has a threaded bore, the movable device being connected to a connecting element which has an external thread at one end in order to achieve a length adjustment by mutually screwing the threaded bore in the rod to the threaded end of the connecting element.
  • the connecting element is non-rotatably connected to the movable device and has a configuration which interacts with an end position interrogation device of the tensioning or holding position.
  • the rod of the actuating device can be connected in a rotationally fixed manner to the actuating device, for example by being fastened to an elongated or rectangular piston.
  • the rod and the actuating device can have a configuration which is provided with an end position interrogation device 16
  • This device also relates to a knee lifting device in which the piston rod is divided into two.
  • the one with the piston to be acted upon alternately on both sides by pressure medium pressure is connected to the piston rod hollow-drilled at its free end and provided with a thread in this blind bore, the other end of the piston rod being more or less screwable into this thread, which changes the stroke of the piston and thus the swivel angle of the clamping arm.
  • the threaded part is coupled to the toggle joint and thus to the tension arm via a fork head.
  • DE 196 16 441 also relates to a toggle lifting device for the body shop with a clamping head which is rectangular in cross section and which is constructed orthogonally to the longitudinal axis of the piston rod and which is constructed from two housing parts, and with a cylinder which adjoins the cylinder-side end of the clamping head in axial extension.
  • a piston which is to be acted upon alternately on both sides by pressure medium, in particular by air pressure, is guided in a longitudinally displaceable and sealing manner, and which engages axially with its piston rod through the cylinder and a cavity of the cylinder head, a toggle joint arrangement being fastened to the free end of the piston rod and having a tension arm is coupled with 17
  • the interrogation cassette is inserted from all four sides, in particular also from the rear, from the rear of the housing of the clamping head through a narrow slot which extends in the direction of the longitudinal axis of the piston rod and while maintaining the possibility of attaching the knee lifting device ticks in such a way that the profile seals the slot as tightly as possible to the outside.
  • the housing of the clamping head consists of two bowl-shaped housing parts, which lie flat on one another in one plane and encapsulate the toggle joint arrangement, the piston rod, the limit switches, dirt and dust-tight to the outside, the two bowl-shaped housing parts on one narrow side of the cross-sectionally rectangular clamping head have the slot for arranging the query cassette.
  • the stop piston must be driven against the bottom cover and secured against twisting by centering parts that enter blind holes before the threaded rod of the working piston is rotated in one direction or the other via a special adjustment part to thereby change the axial position of the working piston relative to the stop piston and thus the stroke and, in turn, the swing angle of the clamping arm of the knee lifting device.
  • the disadvantage here is that the stop piston must always be secured in a locking position on the cylinder base and against rotation before the threaded rod into the 19
  • the threaded rod has several bores orthogonal to its longitudinal axis, into which bodies are inserted which, due to frictional engagement on the inner wall of the threaded part of the piston rod, cause an unintentional adjustment in prevent axial direction.
  • this only works incompletely, since unintentional axial displacements of the stop piston and thus the stroke cannot be prevented in this way.
  • the entire construction is large, heavy and complex and therefore expensive, so devices of this type should only be used in special cases, if at all.
  • DE 295 19 232 U1 relates to a toggle lifting device, in particular for use in the bodywork of the motor vehicle industry, with a clamping head and an adjoining cylinder in axial extension, in which a piston to be acted upon alternately on both sides by pressure medium pressure, preferably by air pressure, is longitudinally displaceable and is sealingly guided, which engages with its piston rod through the cylinder and the clamping head, a toggle joint arrangement being attached to the free end of the piston rod within the housing, to which a clamping arm is assigned, the piston dividing the cylinder into a cylinder return stroke space and a cylinder clamping space, whereby the cylinder clamping space is sealed at the end face by a cover, which is assigned a damping device for braking the opening movement of the piston.
  • the cylinder return displacement and the cylinder clamping space are alternately either connected to the pressure medium source or vented via a connection channel.
  • the connection channel which relieves the cylinder clamping chamber or is to be connected to the pressure medium source, is blocked by the cylinder clamping chamber from a certain opening stroke of the piston, whereupon the cylinder clamping chamber is only vented via a throttle device.
  • the damping device is controlled and / or adjustable. The damping device can preferably be stepless depending on the opening angle of the tensioning arm 21
  • the damping device can also include a lockable throttle valve which projects into the connection channel cross section or into a channel section connected to it and changes the flow cross section and is sealed off from the outside. Furthermore, it is possible to arrange the damping device in the cover of the cylinder.
  • the cover of the cylinder chamber is assigned a damping body which is essentially cylindrical on its outer circumferential surface and which, parallel to its longitudinal axis, is penetrated by a channel which is connected to the connecting channel for the pressure medium supply and discharge of the cylinder clamping chamber and which is in a damping chamber with a considerably enlarged diameter flows, which in turn opens into the cylinder clamping space at its end.
  • the damping body is provided at its end section having the damping space with a support piston which rests on the cylinder inner wall of the cylinder space in a pressure-tight manner, the support piston being arranged at a certain length distance from the end face of the cover.
  • the support piston has a projection on its end face facing the piston, which projection can be made in one piece with the support piston.
  • the channel runs coaxially to the longitudinal axis of the cylinder clamping space, a throttle connection channel being arranged parallel to and at a distance from the channel 22
  • DE 697 11 548 T2 describes a clamp with a clamping arm serving as a fulcrum, which is fixedly mounted on a rotatable shaft which can be rotated between the first and second end positions by an external energy source.
  • Position detection means are provided which are coupled to the rotatable shaft for detecting the position of the clamp arm.
  • the position detection means detects the absolute position of the clamp arm at all positions of the clamp arm.
  • the detection means generates an output signal which corresponds to the absolute position of the clamp arm.
  • Means are also provided for specifying a setpoint which corresponds to an angular position of the clamp arm.
  • the setpoint can be variable. There are also means for changing the setpoint. However, the setpoint can be set in predetermined angular steps. It is also possible to set the setpoint in angular steps over a fixed angular range.
  • the setpoint can be different than the first and second 23
  • Comparison means which respond to the output signal from the detection means and the means for determining the setpoint value, for generating an output signal when the output signal from the detection means, which corresponds to the absolute position of the clamp arm, is adjusted to the setpoint value.
  • connector means are provided, which are mounted on the terminal, for connecting the current to the detection means and for connecting the output signal of the comparison means to an external control.
  • Means are also provided which are coupled to the connection means, which connect the output of the comparator means to the external control, for detecting an overcurrent.
  • Means are also provided which are responsive to the overcurrent detection means for selecting an error signal instead of the output of the comparator means when an overcurrent is detected and for switching off an output signal to the external controller.
  • Means are also provided for setting up first and second different setpoints, each corresponding to a specific angular position of the clamping arm.
  • the first and second setpoint are different from the first and second end positions of the clamp arm.
  • the first and second setpoints can be set in predetermined angular steps, the first and second setpoints being adjustable in angular steps over a defined angular range.
  • Comparator means are also provided which are based on the output signal 24
  • the clamp arm position detector is mounted on the clamp.
  • a central unit which executes a control program stored in the memory, the detection means which generates an output signal which corresponds to the absolute position of the clamping arm, the output signal of the detection means being input into the central unit, with at least one setpoint value stored in the memory, wherein the at least one setpoint that corresponds to an angular position of the clamp arm, and that the central unit including means for comparing the output signal from the detection means with at least one setpoint and generating an output power if the output signal of the detection means corresponds to the setpoint.
  • DE 199 31 987 C1 relates to a method for determining malfunctions in tensioning devices, in particular toggle lever tensioning devices, for use in body construction in the motor vehicle industry with the following method steps: 25
  • the time required can be used as a reference for the clamping cycle.
  • the force which is used when the drive element, for example a piston, of a toggle lifting device is moved back and forth as a reference variable.
  • the document also relates to a tensioning device, in particular a knee lifting tensioning device, for use in body construction in the motor vehicle industry, for carrying out the method with a tensioning head and an adjoining drive element, which alternately on both sides 26
  • One or more of the sensors is assigned a microchip with learning software, which monitors a selected reference variable of the clamping cycle and triggers a signal to a PLC or the like when a predetermined reference value is exceeded or undershot. After a signal has been triggered, the sensor in question can be reset to a zero size with its microchip.
  • the invention is based on the object, a toggle clamping device - also clamping tools such as spot welding devices with toggle joint arrangements, or clinching tools with toggle joint arrangements or the like - for use in body construction in the motor vehicle industry, in such a way that adjustment or swivel paths, for. B. a tension arm, can be easily changed.
  • the sensor device can be designed in such a way that it comprises a self-learning microprocessor which, by activating one or more times a selected position, for example an angular position (swivel position) of a tension arm, defines this position saves so that it can then be called up as often as required.
  • a selected position for example an angular position (swivel position) of a tension arm
  • toggle lifting device in the control of a production system, in particular a sequential control system, so that, for example, any number of such toggle device clamping devices, but also spot welding devices with toggle joint arrangements, clinching tools, welding devices, can be used from a central control station Toggle joint arrangements or the like can be programmed to different structural dimensions, in particular to different interfering edges in body construction. For example, it is necessary that the clamping arms of toggle lever clamping devices, wheel housings, sills or the like, 28
  • the learnable sensor part designed as a set is included in a control so that the selected clamping positions can be called up as often as desired.
  • Pressure medium especially compressed air
  • a throttle is connected to the in this case the outflow of air pressure medium channel, so that there is a corresponding soft and steady braking.
  • the solution according to claim 29 includes, among other things, an integrated microprocessor as a displacement measuring system with the following processes:
  • the tension arm does not move exactly into the taught end position, e.g. B. because a double sheet is present or a sheet metal component is missing, the query does not generate any feedback from a PLC, the knee lifting device thus recognizes the component, whereby in the event of a crash or excessive wear of mechanical components, 31
  • Claim 2 describes the inclusion of a programmable memory. If necessary, this programmable memory can also be used by PC or the like, for example from a central control.
  • Claim 4 also opens up the possibility of comparing other variables, for example exceeding predetermined tolerances, with values stored in the electronic memory and triggering a corresponding alarm signal when such values are exceeded.
  • Claim 5 describes a solution which is patentable per se, in which a sensor part is arranged in a recess in the housing part.
  • This recess can be designed, for example, as a slot.
  • This slot can be located at any point on the housing part, in particular on the so-called clamping head.
  • the slot can extend on the front or on the back or on each of the narrow sides, preferably in the longitudinal axial direction of the clamping head and preferably in the direction of adjustment movements which act on the toggle joint arrangement, and can be designed as a slot-shaped recess.
  • This slot-shaped recess can extend over one housing part or over several housing parts. If, for example, the clamping head is formed from two sandwich-like and essentially joint-tight housing parts, the slot can be distributed symmetrically or asymmetrically on the joint between the two housing parts and accommodate the sensor part. This sensor part closes 33
  • Claims 9 and 10 describe alternative solutions. If a certain torque is exceeded when adjusting the adjusting spindle using a socket wrench or the like, the frictional or positive locking or ball catch mechanism between the screw spindle and the brake piston is released or exceeded so that the adjusting spindle can then be turned in the desired direction.
  • the number of locking connections depends on the intended purpose. For example, two, four, five or even more ball catches, preferably at equal angular distances from one another, can be arranged over the circumference, each after reaching the predetermined one 34
  • guide grooves arranged in the housing are curved in the clamping area according to a radius or a plurality of radii. A dead center position is thereby avoided. Rather, it is achieved that the clamping force on the clamping arm can be kept approximately the same over a predetermined range.
  • This area can be predetermined in terms of construction and can begin, for example, shortly before the workpiece clamping arm is placed on components to be connected to one another and over a certain swivel angle range (travel range) that the 35
  • Workpiece clamping arm bolt is further moved when clamping with the toggle joint.
  • This range can be, for example, 1 to 15, preferably 4 to 5 mm, preferably on the workpiece clamping arm end.
  • Claim 14 describes an alternative solution to this, in which the predetermined range is delimited by a family of curves which merge into one another as smoothly as possible, so that a jerky movement of the tensioning arm can be avoided.
  • Claim 15 describes a further advantageous embodiment of the invention, which also applies to the solution according to claim 16.
  • the curve is formed from a wear-resistant material which receives the curve or the family of curves - claim 17.
  • This body can according to claim 18 made of hardened steel or according to claim 19 made of a ceramic workpiece, of armored steel (claim 20) or of tungsten carbide (claim 21) or 36
  • a rapid replacement of the device according to the invention is achieved in the embodiment according to claim 23, in which quick-release couplings are assigned to the knee lifting device on at least three sides, by means of which the knee lifting device can be quickly and in particular positively into a production system, for example in the body shop of the motor vehicle industry, can be installed and removed.
  • a toggle clamp device in which the toggle joint arrangement is encapsulated in a space designed as a clamping head, to which the piston-cylinder units adjoin in the axial direction, such that the piston-cylinder unit and the clamping head unite in terms of components are such that the clamping head also forms the housing for the piston-cylinder unit.
  • Claim 25 describes a toggle lifting device which consists of a unitary component which is formed from two housing shells which enclose the toggle joint arrangement and the space for the piston-cylinder unit.
  • the piston-cylinder unit can, for example 37
  • Claim 26 describes a further advantageous embodiment of the invention, which also applies to claims 27 and 28.
  • Claim 30 describes a toggle lifting device, in which the interrogation device has an integrated microprocessor, which takes the clamping cycles, cycle times and other analyzes and criteria into account or saves during or during the interrogation. These criteria and analyzes can include, for example, tolerances, sizes (thickness of components), etc. Error displays can also be saved.
  • the toggle lifting device can be designed such that the end interrogation device has the following technical data:
  • the final question device has the following technical data: voltage range 12-30 volts; Power consumption ⁇ 25mA; Load current 200mA each, switching function 2 * pnp; NO; LED display: switching status "on” pin 2 yellow, switching status "closed” 38
  • Pin 4 red, power on green; M12 plug connections: Pin 1 +, Pin 2, switching signal, "open” or “R”, Pin 3 -; Pin 4, switching signal “close” or “V”; Operating temperature: 0 to + 55 ° C, storage temperature: -10 to + 70 ° C; Switch position: teach in; short-circuit protection; overvoltage protection; reverse polarity protected; features:
  • the new sensor combines both functions and complements them by querying no sheet, sheet present, double sheet, indirect force measurement
  • the interrogation device is arranged in a slot as an interchangeable set, which extends in the longitudinal axial direction of the piston rod and is preferably arranged on the back of the toggle-lifting device in the area of the space receiving the toggle joint.
  • this slot can also be located on another, for example on the side surfaces or at the front in the area of the toggle joint arrangement, so that the interrogation device must be arranged in one of the slots if necessary.
  • the knee lifting device on all four sides with slots, which are covered by covers to the outside against dirt and moisture and are only released when required when arranging an interrogation device. In this way it is possible, depending on the type of installation, to equip the toggle lifting device with an interrogation device which is to be arranged in the slot in question.
  • the interrogation device is advantageously designed according to claim 32. In this way, protruding parts are prevented.
  • the interrogation device is arranged in the outer contour of the housing of the knee lifting device and closes with its outer contour as flush as possible with the walls of the housing of the knee lifting device arranged here. 40
  • Claim 33 describes a further advantageous embodiment of the invention. In this way, a modular housing can be opened very easily in order to have access to the interior. This reduces the number of individual parts.
  • Claim 35 describes an inventive solution in which the damping element is made of St37.
  • Check valve is controlled in the open position.
  • the check valve can thus be included in a sequence control of the entire system.
  • the memory optionally from a PC or a central control station — can be freely programmable to different parameters, for example tolerance ranges, signs of wear, swivel angles or strokes - within predetermined ranges. After programming, the memories can also be deleted if necessary and other, different values, individually or in total, can be programmed.
  • Figure 1 shows a toggle clamping device in axial longitudinal section, partly shown broken off, partly in view, with the brake piston and the working piston in an end clamping position.
  • Fig. 2 is a similar sectional view as Fig. 1, with quick couplings on three sides, with the working piston and the tensioning piston in 42
  • FIG. 3 shows the knee lifting clamping device shown in FIG. 2, the brake piston being in the open position (clamping lever open), while the screw spindle is only partially screwed into the piston rod (stroke adjustment compared to FIG. 2);
  • FIG. 4 shows the knee lifting device shown in FIG. 1, also with a screw spindle only partially screwed into the piston rod, the brake piston with its piston-shaped shoulder having just been immersed in the brake chamber;
  • FIG. 6 shows a detail in the area of the toggle joint arrangement with an interrogation device, partly in view, partly in section and partly broken away,
  • FIG. 7 shows a cross section along the line VII-VII of FIG. 6, supplemented by further parts of the knee lifting device; 43
  • Fig. 8 is a plan view of the back of the clamping head, shown broken off and
  • Fig. 9 is a query device in perspective.
  • Reference number 1 denotes a housing part designed as a clamping head and reference number 2 denotes a cylinder designed as a power drive.
  • Both the clamping head 1 and the power drive 2 are divided in the direction of the longitudinal axis 3 into two identical halves 4 and 5 designed as housing parts, that is to say longitudinally divided, the division plane 6 running centrally through the longitudinal axis 3.
  • the two halves 4 and 5 of the clamping head 1 and the power drive 2 are formed in one piece or functionally in one piece, z. B. screwed together, lapped or glued.
  • these halves 4, 5 are each integrally formed in one piece, that is to say that the halves 4 and 5 forming the clamping head 1 and the power drive 2 are each made in one piece in terms of material and lie flat on the division plane 6 like flanges, so that the internal parts are largely protected against dust and moisture.
  • seals can be arranged in between. 44
  • the clamping head 1 encloses an interior space 7 in which a toggle joint arrangement 8 with a toggle joint is present, via which a clamping part designed as a clamping arm about an axis 10 fixed to the housing in the direction A or B by alternating pressurization of pressurized medium, in particular by pressurization with compressed air, of a working piston 11 and swivels here.
  • the working piston 11 is guided in a longitudinally displaceable and sealing manner by a seal 12 on the inner wall 13 of a running sleeve 14, which is enclosed by the halves 4 and 5 of the power drive 2.
  • the running sleeve 14 is formed in a cross-section that is orthogonal to its longitudinal axis 3 (FIG. 5).
  • the walls of the halves 4 and 5 facing the outer walls of the running sleeve 14 are provided with formations 15 and 16 which are adapted to the shape of the outer walls of the running sleeve 14, so that the halves 4 and 5 of the running sleeve 14 are positively enclosed.
  • the halves 4, 5 are close together by means of flanges 17 and 18 and are by screws or the like, not shown, for. B.
  • the flanges can extend all the way around the halves 4, 5, thus also on the clamping head 1.
  • the halves 4, 5 can be formed integrally with the halves forming the clamping head 1.
  • the running sleeve 14 is axially and radially secured at the end end at one end by a bottom cover 19 which seals the interior 21 in a pressure-tight manner, in particular in a compressed-air-tight manner, by means of a seal 20.
  • the bottom cover 19 can be detachably arranged by screws (not shown).
  • the sleeve 14 is z. B. by a cover (not shown) or the like, e.g. B. a one-piece housing wall, locked (Fig. 1, 4.).
  • This bottom cover 19 or the like is preferably formed in one piece in terms of material with the respective halves 4 and 5, which form the housing for the power drive 2 or the clamping head 1, but can also be screwed (not shown).
  • Pressure medium connections 23 and 24 for supplying pressure medium, in particular compressed air, to one or the other side of the working piston 11 are assigned to the power drive 2.
  • the pressure medium connections 23 and 24 are connected to a suitable pressure medium source, e.g. B. to a compressed air source, connectable (not shown).
  • a piston rod 25 is connected to the working piston 11 and is guided in a longitudinally displaceable and sealing manner via a seal 26 through the cover or the wall of the power drive 2 provided here and into the interior 7 46
  • the toggle joint arrangement 8 can consist of straps or pairs of straps which are designed in a known manner and are connected to one another via further pivot bolts in order to drive the tensioning part 9 in a pivotable direction A or B when tensioning or releasing.
  • the piston rod 25 is tubular over a large part of its axial length, in particular provided with a blind bore 29, which in the embodiment shown consists of two sections with different inner diameters 30 and 31, respectively.
  • the adjusting spindle 33 is also provided with thread 34 on its outer peripheral surface.
  • the internal thread 32 and the thread 34 correspond to one another and are so finely formed and provided with such a pitch that in the manner to be described below and 47
  • the adjusting spindle 33 is connected in one piece with a brake piston 35, but is detachable.
  • the adjusting spindle 33 is supported with an annular collar 36 on the surface of the brake piston 35 facing the working piston 11 and, moreover, engages through a hole in the brake piston 35.
  • the adjusting spindle 33 On the side of the brake piston 35 facing away from the working piston 11, the adjusting spindle 33 is piston-shaped Provide thickening 37, which is provided on its end face with a recess designed as a hexagon socket 38, with which a tool (not shown) (socket wrench or the like) can be coupled after removal of a sealing plug 39.
  • the sealing plug 39 can be arranged pressure-tight in the threaded bore of the bottom cover 19 and can be removed with the same tool with which the adjusting spindle 33 can also be actuated.
  • the reference numeral 40 designates a chamber designed as a brake chamber, which has an annular recess with a seal 41, the piston-shaped thickening 37 being designed such that it can dip into the chamber 40 through the seal 41 in a pressure-tight manner when the brake piston 35 a certain position during the braking stroke 48
  • the axial length of the piston-shaped thickening 37 is dimensioned such that the amount of pressure medium, in particular the amount of air, enclosed in the brake chamber designed as the interior 21 during the opening stroke is sufficient to brake the masses, but is not so large that a kind of cushion effect or spring-back effect occurs Clamping part 9 can occur.
  • the brake piston 35 is also sealed by a seal 43 on the inner wall 13 of the barrel 14 in a pressure-tight manner.
  • the hexagon socket 38 is connected via an axial channel 44, which passes through the piston-shaped thickening 37, to the periphery of the annular collar 36 radially via a channel section 45, which exits into the working cylinder space 46, so that it is supplied through the channel 24 49
  • Pressure medium in particular compressed air, can enter through the axial channel 44 and via channel section 45 into the working cylinder space 46 during the clamping stroke (pivoting direction A of the clamping part 9).
  • the throttle bore 42 can be designed to be adjustable so that, if necessary, the throttling effect can be adjusted to the masses to be braked.
  • an adjustable valve (not shown) can be assigned to the throttle bore 42.
  • Reference numeral 47 designates a stop screw, not shown, which is designed as a screw, in order to prevent the adjusting spindle 33 from being completely unscrewed from the piston rod 25. This can be done on the 50
  • the working piston 11 has an annular recess for the entry of the annular collar 36 (FIG. 1).
  • the axial thickness of the working piston 11 is considerable, namely several times greater than the thickness of the brake piston 35 measured in the same direction. This enables the working piston 11 to travel a relatively long axial path until the outermost open position (Braking position) is reached.
  • quick couplings are designated.
  • the knee lifting device can be detachably and securely coupled in the desired position with suitable other device parts (not shown) by means of dovetail-shaped mounting parts.
  • guide rollers 53, 54 are arranged at the ends on opposite sides.
  • the guide rollers 53 and 54 are guided in a rolling groove 55 and 56, respectively.
  • These guide grooves 55 and 56 are incorporated on opposite sides in the inner walls of the housing sections forming the clamping head 1 of the parts or halves 4, 5 and initially extend in a substantially straight line in the longitudinal direction of the longitudinal axis 3 over a certain stroke range.
  • the guide rollers 53 and 54 are mounted with low friction in roller bearings, in particular needle bearings.
  • the guide grooves 55 and 56 run in an arc at 57, 58 on the same side, so that there is no dead center or over dead center position.
  • the arrangement is such that the clamping force initially rises to a maximum value over a certain range and then remains the same over a certain axial stroke of the piston rod 25.
  • a certain amount of wear can also be compensated for, since the guide grooves 55, 56 arranged in the housing are curved without jumps, at least in the clamping area, in each case after a radius or after a family of curves.
  • This area can begin before the otherwise usual dead center position and can be maintained over the otherwise usual dead center position.
  • the large clamping force is reached shortly before the clamping part 9 is placed on a workpiece and over a certain travel range into which the clamping arm bolt is when clamping with the toggle joint 52
  • This area in which the constant or approximately constant clamping force is achieved in a knee lifting device according to the invention can, for. B. can also be achieved in the range of 1 mm to 15 mm, preferably from about 3 mm to 6 mm, based on the clamping part end.
  • Information as described and shown in DE 297 13 944 by the applicant is also conceivable.
  • a body 59 is arranged for this purpose as a wear body, which consists of a correspondingly wear-resistant material, in particular steel, hardened steel, ceramic, or the like, and which can be exchanged in a corresponding, dimensionally adapted recess in the side wall of the housing is arranged.
  • the recess can also be arranged symmetrically distributed over both housing parts or halves 4, 5 and the body 59 can accordingly be held and supported in a form-fitting manner by both parts 4, 5.
  • the body 59 is detachably arranged by at least one screw which passes through the clamping head 1. The screw can also be omitted and instead the body can be held in a non-positive and / or positive manner.
  • the reference numeral 60 overall designates an interrogation device which, on its outer contour 61, corresponds to the course of those provided here 53
  • Wall of the clamping head 1 is formed and thereby flush with the outer surface of the clamping head 1 when the query device 60 is inserted into a longitudinal slot 62 of the clamping head 1.
  • This longitudinal slot 62 extends in the embodiment shown on the back of the housing of the knee lifting device and can be distributed in the middle of the two halves 4, 5, but also asymmetrically or eccentrically on them, or only on one half 4 or 5, such that as possible on both sides and possibly also above and below - seen in the axial direction of the knee lifting device - threaded blind holes can be arranged to the knee lifting device also on the back in a manufacturing system, for. B. on a console to attach (not shown).
  • the interrogation device 60 has a plug 66 for connection to a suitable electrical cable, via which the values can be interrogated remotely and optionally also made audible (acoustically and / or optically) on a monitor or the like. It is also possible to display certain positions via diodes.
  • the interrogation device 60 with a flange 67 on the clamping head 1 is detachably arranged via a screw 67a and inserted into the longitudinal slot 62 in such a way that it seals the outside as tightly as possible 54
  • the region 68 with the length P which extends in the axial direction of the piston rod longitudinal axis, serves as a measuring region for the force curve, i.e. in the region of the clamping stroke end, where the sections 57 and 58 are located, while the region 69 with the axial length D corresponds to the opening stroke range of the clamping part 9.
  • the interrogation device 60 has at least one learnable microprocessor, which according to e.g. Predetermined measuring points (positions of the tensioning arm 9) are “noticed”, for example by repeated activation. For example, 60 different opening angle ranges of 15 °, 45 °, 75 °, 105 ° and 135 ° can be activated by interrogating these positions, for example Program in the microprocessor and thus also set and save corresponding swivel angle ranges of the clamping arm 9 in the interrogation device 60. If necessary, these areas can be deleted, ie the interrogation device 60 can be reprogrammed to new swivel angle ranges of the clamping part 9.
  • Predetermined measuring points positions of the tensioning arm 9
  • 60 different opening angle ranges of 15 °, 45 °, 75 °, 105 ° and 135 ° can be activated by interrogating these positions, for example Program in the microprocessor and thus also set and save corresponding swivel angle ranges of the clamp
  • the interrogation device 60 is included in a sequence control and accordingly controls the compressed air supply and switch-off or reversal when the respectively programmed swivel angle ranges are reached, along with the corresponding setting of the brake piston 35 by more 55
  • a cylinder as a piston-cylinder unit and thus as a translational power drive to the clamping head 1 as shown
  • a liner or another cylinder into the interior 7 of the clamping head 1, so that clamping head 1 and cylinder are spatially connected to one another.
  • the adjusting spindle 33 can then be screwed in one direction or the other by a socket wrench or the like in order to change the clamping and opening angle range AB of the clamping part 9 accordingly.
  • the knee lifting device is extremely short, e.g. B. 50 to 350 mm, preferably 100 mm to 200 mm shorter than conventional toggle clamps for the 56
  • the reference numeral 70 denotes a locking and locking device, which in the present case consists of ball catches which engage in corresponding recesses in the brake piston 35 and are under the restoring force of compression springs, so that when the adjusting spindle 33 is rotated after a corresponding angular range has been covered, this locking and Locking device 70 comes into effect and blocks the adjusting spindle 33 against unintentional adjustment. Instead, frictional or other means can also be used.
  • the interrogation device 60 is additionally secured with a side flange part 71 in a longitudinal groove 72, which extends in the longitudinal axial direction of the piston rod, of the one housing part 4, as a result of which the interrogation device 60 is given a stable mounting in the longitudinal slot 62 ,
  • the side flange part 71 and the longitudinal groove 72 can also be omitted if necessary.
  • a slide 73 of approximately U-shaped cross section in the longitudinal axis direction of the piston rod 25 or also as a hollow strip is formed.
  • the carriage 73 is integrally but detachably connected to the coupling piece 27 by screws, rivets, gluing or the like (not shown).
  • a switching lug 74 designed as a damping piece engages between the U-legs in the direction E or F (FIG. 7), that is to say orthogonally to the longitudinal axis of the piston rod 3 and thus between the U-legs of the carriage 73 on.
  • the switching flag 74 has integrally molded on diametrically opposite sides, z. B. strip-shaped, guide pieces 75, 76, the corresponding diametrically opposite equally large guide grooves 77, 78 with play (Fig. 58
  • the switching lug 74 is arranged so as to be easily slidable on both sides during the stroke of the piston rod 25 in the stroke direction.
  • the clear distance between the top of the switching flag 74 and the sections D or P of the interrogation device 60 to be damped and thus of the microprocessor is dimensioned such that interference-free interrogation and thus good signal transmission is possible over the entire stroke.
  • the switching flag 74 carries out a corresponding compensating stroke movement in the direction E or F during the stroke of the switching flag 74 between the U-legs of the slide 73 by such that the gap between the interrogation device 60 on the one hand and the switching flag 74 on the other hand is as constant as possible.
  • This compensation stroke is thus automatically set in an optimal manner during the stroke movement by the sliding mobility of the switching flag 74 between the U-legs of the carriage 73.
  • the interrogation device 60 is to be handled as a uniform block or component and is therefore easy to replace. It has the outer contour of the outer boundary lines of the clamping head 1 present here, so that the interrogation device 60 also practically dissolves optically within the contours of the clamping head 1.
  • the parts of the toggle joint arrangement 8 on the one hand and the axis 10 on the other hand are low-friction bearings via roller bearings 79 and 80, 81, in particular via needle bearings. This applies in the same way to all other axes not specified, in particular for the toggle joint arrangement.
  • All bearings can be provided with emergency running properties, with a corresponding depot quantity of lubricants, or consist of bearing materials that have emergency running properties.
  • Rolling bearings, in particular needle bearings, designed as thrust bearings are also arranged at 82 and 83.
  • Reference number 84 denotes a check valve which can be controlled, to which pressure medium, in particular compressed air, can be fed in a controlled manner via a line 85.
  • the control can be included in the sequence control for the entire movement sequence (pressurization of the working piston from one side or the other).
  • the check valve 84 serves to hold the tensioner in the predetermined clamping position in the otherwise existing dead center position, in particular in the event of a pressure medium failure, since the piston-shaped design due to the arcuate sections 57 and 58 of the guide grooves 55, 56 no longer results in a locking dead center position. As long as pressure medium is present, the tensioner cannot loosen.
  • the check valve 84 blocks the outflow of pressure medium, in particular compressed air, from the working cylinder space 46 until pressure medium is acted upon, that is to say in a controlled manner, via line 85 that it is in the open position controls, so that then during the opening stroke (braking stroke) via the opened check valve 84 and the throttle bore, pressure medium can also flow out of the working cylinder space 46.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kniehebeispannvorrichtung - auch Spannwerkzeug wie Punktschweissvorrichtung mit Kniehebelgelenkanordnung, oder Clinchwerkzeug mit Kniehebelgelenkanordnung oder dergleichen -, wobei aufgezeigt wird, wie sich Verstell- bzw. Schwenkwege, zum Beispiel eines Spannarms einer Kniehebelspannvorrichtung, problemlos stufenlos ändern lassen.

Description

Kniehebeispannvorrichtung - auch Spannwerkzeug wie Punktschweißvorrichtung mit Kniehebelgelenkanordnung, oder Clinchwerkzeug mit Kniehebelgelenkanordnung oder dergleichen zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie
Beschreibung Gattung
Die Erfindung betrifft eine Kniehebeispannvorrichtung, auch Spannwerkzeug wie Punktschweißvorrichtung mit Kniehebelgelenkanordnung, oder Clinchwerkzeug mit Kniehebelgelenkanordnung oder dergleichen -, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie.
Stand der Technik
Kniehebelspannvorrichtungen werden im Karosseriebau zum Halten von blechförmigen Bauteilen eingesetzt, um diese dann dauerhaft durch Punktschweißen, Kleben, Clinchen, oder dergleichen zu verbinden. Die durch das Kniehebelgelenk erzielten hohen Halte- und Presskräfte ermöglichen damit eine sichere Fixierung. In der Regel bestehen derartige Kniehebelspannvorrichtungen aus einem Spannkopf und einer sich axial daran anschließenden Kolben-Zylinder-Einheit, bestehend aus einem Zylinder und einem darin abwechselnd beidseitig mit Druckmitteldruck, insbesondere durch Druckluft, zu beaufschlagenden Kolben, der mit einer Kolbenstange versehen ist, die den Spannkopf teilweise durchgreift und am Ende über ein Gelenk die Kniehebelgelenkanordnung trägt, die mit einem Spannarm verbunden ist, der mit einem Kiefer oder dergleichen zusammenwirkt, so dass zwischen dem Kiefer und dem Spannarm die zu haltenden Bauteile festgespannt werden können. In der Regel sind derartige Kniehebelspannvorrichtungen in eine Folgesteuerung einbezogen, damit die Fertigungsstrassen weitgehend automatisiert werden können.
Aus der DE 198 24 579 C1 ist beispielsweise eine Kniehebeispannvorrichtung zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie vorbekannt, mit einem Spannkopf und einem sich in axialer Verlängerung daran anschließenden Zylinder, in dem ebenfalls abwechselnd ein beidseitig durch Druckmitteldruck zu beaufschlagender Kolben längsverschieblich, verdrehsicher und dichtend geführt ist, der mit seiner Kolbenstange den Zylinder und den Spannkopf durchgreift, wobei am freien Ende der Kolbenstange innerhalb des Gehäuses des Spannkopfes eine Kniehebelgelenkanordnung angeordnet ist, der ein Spannarm zugeordnet ist, wobei der Kolben den Zylinder in einen Zylinderrückhubraum und einen Zylinderspannhubraum unterteilt, und der Zylinderspannhubraum stimendseitig durch einen Deckel, eine Gehäusewand oder dergleichen, dichtend verschlossen ist, mit Endstellungsabfragevorrichtungen für den Kolben in Form von berührungslosen, z. B. induktiven Sensoren oder dergleichen, mit einem Bremskolben oder einem Anschlagkolben, welcher dem Kolben zugeordnet ist und in demselben Zylinder wie der Kolben koaxial zu diesem angeordnet, mit einer in dem Zylinderboden angeordneten Verstellvorrichtung für den Bremskolben oder den Anschlagkolben, mit welcher dieser stufenlos axial in beiden Richtungen ohne Demontage der Kniehebeispannvorrichtung von außen am Zylinderboden zur gleichzeitigen und gemeinsamen Änderung und/oder Einstellung des Öffnungswinkels des Spannarmes und der Endstel- lungsabfragung einstellbar und arretierbar ist, wobei ein Sensor der Endstel- lungsabfragevorrichtung dem Brems- bzw. dem Anschlagkolben zugeordnet ist. Die Verstellvorrichtung ist als koaxial zum Brems- bzw. Anschlagkolben angeordnete Stellschraube ausgebildet, die in einer Bohrung im Zylinderboden angeordnet und durch eine Kontermutter arretiert ist. Die Verstellvorrichtung kann allerdings auch als Linearmotor, Luftmotor, Hydromotor, Elektro-Spindelmotor oder abwechselnd beidseitig mit Druckmitteldruck zu beaufschlagende Kolben- Zylinder-Einheit ausgebildet sein. Der Bremskolben und damit der Öffnungswinkel, die Endlagenabfragung und gegebenenfalls die Endlagendämpfung sind in axialer Richtung stufenweise - intermittierend - bei einer weiteren Ausführungsform einstellbar. Die Stellschraube ist an ihrem nicht mit Gewinde versehenen Längenabschnitt durch eine Dichtung im Zylinderboden druckmitteldicht abgedichtet.
Bei der vorbeschriebenen Kniehebeispannvorrichtung sind die Zylinderendlage, der Öffnungswinkel eines Spannarmes, die Endlagenabfragung und gegebenenfalls eine Endlagendämpfung gleichzeitig und gemeinsam über ein Stellelement einstellbar. Verändern sich z. B. Arbeitsbedingungen, braucht über das Stellelement, ohne Demontage der Kniehebeispannvorrichtung und deren Zylinderkopf, nur die Einstellung vorgenommen zu werden. Dadurch lassen sich gemeinsam und gleichzeitig die zueinander passenden Parameter, also Zylinderendlage, Öffnungswinkel des Spannarmes, Endlagenabfragung und gegebenenfalls auch die Endlagendämpfung, einstellen und in der gewünschten Stellung auch arretieren. Dies kann gegebenenfalls auch während des Betriebes geschehen. Dies ist dann von Vorteil, wenn sich z. B. zeigen sollte, dass Toleranzen nicht genau eingehalten werden oder sich Konturen der zu klemmenden Teile ändern. In diesem Fall kann von außen an der Kniehebeispannvorrichtung das Stellelement betätigt werden, um die gewünschten Einstellungen, sozusagen mit einem Handgriff, vorzunehmen. Dies ist ein nicht zu unterschätzender Vorteil, da es dann zu keinen Stillstandszeiten in Fertigungsstraßen der Kfz-Industrie kommt, womit sonst hohe Kosten für Rüstzeiten usw. verbunden sind. Außerdem ermöglicht das Stellelement die jeweils gewünschte feinfühlige Einstellung unter Betriebsbedingungen. Da das Stellelement an einer nicht behindernden Stelle, z. B. am Zylinderboden, angeordnet werden kann, wird auch die Außenkontur der Kniehebeispannvorrichtung nicht nachteilig beeinflusst, so dass dessen allseitige Anbaumöglichkeit von vier Seiten erhalten bleibt. Es brauchen dann auch keine Öffnungen am Zylinder, am Spannkopf oder dergleichen, vorgesehen zu werden, um z. B. Sensoren anzuordnen. Vielmehr ist es bei dieser Ausgestaltung möglich, alle elektrischen Leitungen, Sensoren und Dämpfungselemente in die Kniehebeispannvorrichtung, z. B. in den Zylinder und/oder den Spannkopf, hineinzuverlagern. Durch ein einfaches Werkzeug kann gegebenenfalls die Zylinderendabfrage und der Öffnungswinkel und gegebenenfalls die Endlagendämpfung gleichzeitig und gleichsinnig, also schnell und bei eingebauter Kniehebeispannvorrichtung auch feinfühlig geändert und arretiert werden. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Verstellvorrichtung als Verstellschraube ausgebildet ist, die durch eine Kontermutter am Zylinderboden arretiert werden kann.
Aus der EP 0 778 107 A1 ist ebenfalls eine Kniehebeispannvorrichtung zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie mit einem Spannkopf und einem sich in axialer Verlängerung daran anschließenden Zylinder, in dem ein abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, vorzugsweise durch Luftdruck, zu beaufschlagender Kolben längsverschieblich und dichtend geführt ist, vorbekannt, der mit seiner Kolbenstange den Zylinder und den Spannkopf durchgreift, wobei am freien Ende der Kolbenstange innerhalb des Gehäuses eine Kniehebelgelenkanordnung befestigt ist, der ein Spannarm zugeordnet ist, wobei der Kolben den Zylinder in einen Zylinderrückhubraum und in einen Zylinderspannraum unterteilt, wobei der Zylinderspannraum stimendseitig durch einen Deckel dichtend verschlossen ist, dem eine Dämpfungsvorrichtung zum Abbremsen der Öffnungsbewegung des Kolbens zugeordnet ist, wobei der Zylinderrückhubraum und der Zylinderspannraum über je einen Anschlusskanal abwechselnd entweder an die Druckmittelquelle anzuschließen oder zu entlüften sind, wobei der den Zylinderspannraum entlastende oder mit der Druckmittelquelle zu verbindende Anschlusskanal von einem gewissen Öffnungshub des Kolbens an von dem Zylinderspannraum abgesperrt ist, woraufhin der Zylinderspannraum nur noch über eine Drosselvorrichtung entlüftet ist. Die Dämpfungsvorrichtung kann gesteuert und/oder einstellbar ausgebildet sein. Es ist auch möglich, die Dämpfungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Öffnungswinkel des Spannarmes vorzugsweise stufenlos einstellbar, insbesondere längenverstellbar, auszubilden. Hierzu wird vorgeschlagen, entweder durch stufenlose oder sonstige Veränderung der axialen Länge des Drosselkörpers mit seinem Stützkolben die Drosselvorrichtung je nach dem gewünschten Schwenkwinkel des Spannarmes zu verändern. Die Längeneinstellbarkeit kann stufenlos aber auch durch Materialabtrag geschehen, in dem z. B. der 8
Vorsprung abgedreht wird, um je nach Schwenkwinkel des Spannarmes den gewünschten Dämpfungseffekt zu erzielen. Statt dessen kann der Dämpfungskörper aber auch aus zwei oder mehreren teleskopförmigen ineinander verstellbaren Teilen bestehen. Diese Teile können z. B. durch Schraubgewinde miteinander verbunden sein. Außerdem kann der Dämpfungskörper einstückig mit dem Deckel ausgebildet sein und sich ebenfalls hinsichtlich seiner Länge entsprechend dem jeweils gewünschten Schwenkwinkel einstellen bzw. verändern lassen. In manchen Fällen ist es aber auch möglich, die Länge hydraulisch, z. B. durch entsprechende Hubverstellung eines Kolbens in einem Zylinder, einzustellen, um dadurch dem jeweils gewünschten Schwenkwinkel des Schwenkarmes Rechnung zu tragen und die jeweils gewünschte Dämpfungswirkung zu erzielen.
Aus der EP 0 962 285 A2 ist ebenfalls eine Kniehebeispannvorrichtung bekannt mit einem Bremskolben und einem Anschlagkolben, wobei der Anschlagkolben vom Zylinderboden her über eine Schraube in axialer Richtung des Arbeitskolbens zu verstellen ist. Außerdem weist der Arbeitskolben einen Vorsprung auf, der als Bremskolben dient und in eine entsprechende hülsenförmige Ausnehmung des Anschlagkolbens einzutauchen vermag. Eine ähnliche Konstruktion beschreiben das deutsche Gebrauchsmuster 200 04 406.0 sowie das deutsche Gebrauchsmuster 298 11 901.3, während eine Veränderung des Schwenkwinkels wiederum durch Materialabtrag bei der Konstruktion nach dem deutschen Gebrauchsmuster 295 19 232.1 möglich ist.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 295 02 184 U1 ist eine Kniehebeispannvorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie vorbekannt, mit einem Spannkopf und einem sich daran anschließenden Zylinder, in dem ein z. B. abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Druckluft, zu beaufschlagender Kolben längsverschieblich und dichtend geführt ist, wobei der Zylinder aus mehreren lösbaren Teilen besteht, die eine als Laufhülse ausgebildete Zylinderhülse umschließt, in der der Kolben geführt ist. Der Zylinder kann aus zwei in seiner Längsachse aufgeteilten Teilen, insbesondere aus Hälften, bestehen, die mit Flanschen dichtend aufeinander liegen und durch Befestigungsmittel (Schrauben, Zapfen, Bolzen, Kleben, oder dergleichen), insbesondere staub- und flüssigkeitsdicht, miteinander verbunden sind. Der Spannkopf als auch der Zylinder können in einer gemeinsamen, geradlinig durch die Längsachse der Kniehebeispannvorrichtung verlaufenden Ebene in zwei Teile aufgeteilt sein, die in der Teilungsebene flächig und dichtend aufeinander liegen. Des weiteren wird in den Unterlagen dieses vorveröffentlichten Gebrauchsmusters eine Kniehebeispannvorrichtung 10
beschrieben, die jeweils in Längsachsrichtung gegenüberliegende Teile des Spannkopfes und des Zylinders einstückig - materialmäßig einstückig oder funktionell einstückig - miteinander verbunden sind.
Die Stellung der Kolbenstange wird durch Mikroschalter, induktive Schalter oder Druckluftschalter bei dieser vorbekannten Bauart angezeigt, die zu einem auswechselbaren Bauteil (Kassette, Set) zusammengefasst sind, die in einem parallel zur Längsachse der Kolbenstange verlaufenden Längsschlitz, insbesondere an der dem Spannarm gegenüberliegenden Seite (Rückseite) angeordnet sind, wobei die Kassette in dem Schlitz formmäßig passend eingreift. Auf diese Weise ist eine Montage der Kniehebeispannvorrichtung von allen vier Seiten möglich, wozu die Kniehebeispannvorrichtung Sackbohrungen mit Schraubgewinde aufweist. Die Länge des Schlitzes kann nur einen Bruchteil der Länge des Spannkopfes, z. B. nur 1/4 bis 1/3 der Spannkopflänge betragen. Die Laufhülse ist an dem einen Ende durch einen Bodendeckel zentriert, der mit einem formmäßig der Innenkontur der Laufhülse angepassten Längenabschnitt in die Laufhülse eingreift, wobei die Laufhülse an ihrem dem Boden entgegengesetzten Endabschnitt über einen ebenfalls mit einem formmäßig dem Innenquerschnitt der Laufhülse angepassten Längenabschnitt in diese eingreift und zentriert. 11
Aus der DE 297 13 944 U1 ist eine druckmittelbetätigbare Kniehebeispannvorrichtung, insbesondere für Karosserieteile, vorbekannt, mit einem Gehäuse und einem Zylinder für einen durch Druckmitteldruck ein- und abwechselnd beidseitig beaufschlagbaren 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 Kniehebelgelenkes angeordnet sind. Die gegenüberliegenden Führungswände der Führungsnuten für das Kniehebelgelenk sind nach nur je einem Radius zu einer Seite der Kolbenstange der Längsachse gekrümmt verlaufend angeordnet, derart, dass mit dem Werkstückspannarm über einen vorbestimmten Schwenkbereich des Werkstückspannarmes ohne Erzielung einer Totpunktlage eine gleichzeitige und annähernd gleichbleibende Spannkraft am Spannarm erzielbar ist. Des weiteren wird eine Ausführungsform in dem vorerwähnten Gebrauchsmuster beschrieben, bei welcher die gegenüberliegenden Führungswände der Führungsnuten auf ihrem der Führung des Kniehebelgelenkes dienenden Längenabschnitt auf 12
einer Seite der Längsachse der Kolbenstange durch jeweils eine Kurvenschar begrenzt ist, die möglichst sprunglos ineinander übergeht, derart, dass mit dem Werkstückspannarm über einen vorbestimmten Schwenkbereich des Werkstückspannarmes ohne Erzielung einer Totpunktlage eine gleiche oder annähernd gleichbleibende Spannkraft am Spannarm zu erzielen ist. Sowohl der Kupplungsbolzen als auch der Kniehebelgelenkbolzen sind über je mindestens ein paar Führungsrollen in den Führungsnuten geführt, wobei die Führungsnuten jeweils aus ineinander sprunglos übergehenden zwei Längenabschnitten bestehen, wobei der eine Längenabschnitt geradlinig oder parallel zu der Längsachse der Kolbenstange verläuft, während der andere Längenabschnitt den von der Kolbenstange weggerichteten kurvenförmig verlaufenden Abschnitt der Führungsnuten umfasst, wobei die Führungsrollen für den Kniehebelgelenkbolzen nur in dem geradlinigen Abschnitt geführt sind, während die Führungsrollen des Kniehebelgelenkes über einen gewissen Hub in dem kurvenförmigen Abschnitt geführt sind, aber beim Offenschwenken des Werkstückspannarmes vorzugsweise auch durch die Führungswände des geradlinigen Abschnittes geführt werden. Der gemeinsame Mittelpunkt der Radien der Führungswände des gekrümmten Abschnittes sind auf einer geraden gedachten Linie zwischen dem Schwenkmittelpunkt der Gehäuseschwenkachse und dem Schwenkmittelpunkt des Werkstückspannarmschwenkbolzens angeordnet, 13
über den die Kniehebelgelenklaschenanordnung mit dem Kniehebelgelenkbolzen schwenkbeweglich gekuppelt ist.
Aus der GB 2 291 475 A ist ein pneumatisch oder hydraulisch abwechselnd beidseitig zu beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit vorbekannt, die einen Zylinder mit einem Arbeitskolben aufweist, der in dem Zylinder längsverschieblich und dichtend geführt ist und mit einer Kolbenstange aus dem Zylinder hervorragt. Die Kolbenstange weist an ihrem Ende einen mit Gewinde versehenen Bolzen auf, mit dem sich ein Vorrichtungsteil lösbar kuppeln lässt. Die Kolbenstange ist hohl ausgebildet, so dass eine am Zylinderboden gelagerte und durch eine außerhalb des Zylinders angeordnete Kurbel in entgegengesetzten Richtungen stufenlos drehen lässt und dabei in die hohle Kolbenstange eingreift. Die Kolbenstange kämmt mit einem Gewinde eines Anschlagkolbens, der auf einer sich parallel zur Längsachse der Kolbenstange verlaufenden Stange längsverschieblich geführt ist und dadurch ein Verdrehen des Anschlagkolbens verhindert. Gleichzeitig durchgreift die Stange abgedichtet den Arbeitskolben und ist auf dem dem Kolbenboden gegenüberliegenden Deckel gelagert. Auf diese Weise lässt sich der Hub des Arbeitskolbens stufenlos verstellen. Der Anschlag an den Anschlagkolben kann auch angezeigt werden. Der Arbeitskolben kann pneumatisch beaufschlagt sein. 14
Aus der DE 42 42 601 A1 ist eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem in einem Zylinder geführten und zwischen zwei Endlagenbegrenzungselementen durch Druckmittelbeaufschlagung verschiebbaren Kolben mit einer Kolbenstange vorbekannt, wobei wenigstens eines der beiden Endlagenbegrenzungselemente in axialer Richtung innerhalb des Zylinders verstellbar angeordnet ist. Diese Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Endlagenbegrenzung als Dämpfungselement ausgebildet ist, mit einem zwischen Kolben und Dämpfungselement während der Hubbewegung aufgebauten Druckmittelpolster. Wenigstens eines der Endlagenbegrenzungselemente ist verdrehsicher innerhalb des Zylinders gehalten. Wenigstens ein Endlagenbegrenzungselement ist mittels einer am Zylinder gelagerten Spindel in beiden Richtungen verstellbar ausgebildet. Die Spindel ist wenigstens bereichsweise als Gewindespindel ausgebildet und erstreckt sich durch eine Gewindebohrung des einen Endlagenbegrenzungselementes in eine entsprechende Ausnehmung der Kolbenstange. Die Spindel ist mittels eines stirnseitig des Zylinders angeordneten Handrades in beiden Richtungen verdrehbar, so dass sich der Kolben in beiden Richtungen verstellen und damit seinen Hub verändern lässt. Damit ist auch der Hub einer mit der Kolbenstange verbundenen anderen Vorrichtung veränderbar. Weiterhin ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Endlagenbegrenzungselement zur Längenverstellung 15
mittels eines Außen- oder Innengewindes in ein entsprechendes Gegengewinde am Zylinder eingreift.
Aus der DE 298 11 331 U1 ist eine Vorrichtung zum Halten, Positionieren oder Spannen, insbesondere zum Halten, Positionieren und Spannen von Karosserieteilen mit einem Gehäuse vorbekannt, in dem eine unter der Wirkung einer Betätigungseinrichtung translatorisch bewegliche Einrichtung angeordnet ist, mit einem Spann- und Haltearm, wobei die bewegliche Einrichtung und die Stange der Betätigungseinrichtung mittels einer längeneinstellbaren Einrichtung miteinander verbunden sind. Die Stange der Betätigungseinrichtung weist eine Gewindebohrung auf, wobei die bewegliche Einrichtung mit einem Verbindungselement, das an einem Ende ein Außengewinde aufweist, verbunden ist, um eine Längeneinstellung durch gegenseitiges Verschrauben der Gewindebohrung in der Stange mit dem Gewindeende des Verbindungselementes zu erreichen. Das Verbindungselement ist mit der beweglichen Einrichtung drehfest verbunden und weist eine Ausgestaltung auf, die mit einer Endstellungs- abfrageeinrichtung der Spann- oder Haltestellung zusammenwirkt. Die Stange der Betätigungseinrichtung kann mit der Betätigungseinrichtung drehfest verbunden sein, beispielsweise in dem sie an einem länglichen oder rechteckigen Kolben befestigt ist. Die Stange und die Betätigungsvorrichtung können eine Ausgestaltung aufweisen, die mit einer Endstellungsabfrageeinrichtung zum 16
Feststellen der Freigabe- oder Öffnungsposition zusammenwirkt. Auch diese Vorrichtung betrifft eine Kniehebeispannvorrichtung, bei welcher die Kolbenstange zweigeteilt ist. Der eine, mit dem in einem Zylinder abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck zu beaufschlagender Kolben ist mit der an ihrem freien Ende Längenabschnitt hohlgebohrten Kolbenstange verbunden und in dieser Sackbohrung mit Gewinde versehen, wobei das andere Ende der Kolbenstange in dieses Gewinde mehr oder weniger weit einschraubbar ist, wodurch sich der Hub des Kolbens und damit der Schwenkwinkel des Spannarmes verändert. Das mit Gewinde versehene Teil ist über einen Gabelkopf mit dem Kniehebelgelenk und damit mit dem Spannarm gekuppelt.
Die DE 196 16 441 betrifft gleichfalls eine Kniehebeispannvorrichtung für den Karosseriebau mit einem in einem orthogonal zur Längsachse der Kolbenstange geführten im Querschnitt rechteckförmigen Spannkopf, der aus zwei Gehäuseteilen aufgebaut ist, und mit einem sich in axialer Verlängerung an das zylinderseitige Ende des Spannkopfes anschließenden Zylinder, in dem ein abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Luftdruck zu beaufschlagender Kolben längsverschieblich und dichtend geführt, ist, der mit seiner Kolbenstange den Zylinder und einen Hohlraum des Zylinderkopfes axial durchgreift, wobei am freien Ende der Kolbenstange eine Kniehebelgelenkanordnung befestigt ist, die mit einem Spannarm gekoppelt ist, mit 17
Endschaltern bzw. Stellungsgebern in Form von Mikroschaltem, induktiven Schaltern, Pneumatikschaltern oder Sensoren, die in einem Raum des Spannkopfes integriert sind, wobei die Schalter relativ zueinander einstellbar sind und an einer die Abdeckung für dieselbe bildende Halterung als insgesamt austauschfähige Abfragekassette in Form einer Platine im Bereich eines Schlitzes in axialer Richtung des Spannkopfes angeordnet und befestigt sind, wobei die Abfragekassette in der Draufsicht eine „T-förmige"-Gestalt mit einer Befestigungsschiene und einem Flansch aufweist, an den sich ein mit seiner Längsachse parallel zur Längsachse der Kolbenstange erstreckendes Profil anschließt. Die Abfragekassette ist von der Rückseite des Gehäuses des Spannkopfes durch einen engen, sich in Richtung der Längsachse der Kolbenstange erstreckenden Schlitz und unter Beibehaltung der Anbaumöglichkeit der Kniehebeispannvorrichtung von allen vier Seiten, insbesondere auch von der Rückseite her eingesteckt, derart, dass das Profil den Schlitz nach außen hin möglichst fugendicht abdichtet. Das Gehäuse des Spannkopfes besteht aus zwei schalenförmigen Gehäuseteilen, die flächig in einer Ebene aufeinanderliegen und die Kniehebelgelenkanordnung, die Kolbenstange, die Endschalter, schmutz- und staubdicht nach außen hin abkapseln, wobei die beiden schalenförmigen Gehäuseteile an der einen schmaleren Seite des im Querschnitt rechteckförmigen Spannkopfes den Schlitz zum Anordnen der Abfragekassette aufweisen. 18
Durch die EP 1 262 285 A2 ist es vorbekannt, Spannkopf und Kolben-Zylinder- Einheit als schwere, große und sperrige Teile materialmäßig einstückig auszubilden, so dass sich eine große, schwere, klotzförmige Konstruktion ergibt. In dem Zylinderraum sind zwei Kolben angeordnet, wobei der eine Kolben als Arbeitskolben und der andere Kolben als Anschlagkolben ausgebildet ist. Der Arbeitskolben ist mit einer hohlgebohrten Kolbenstange versehen, die auf einem Teil ihrer Länge mit Innengewinde versehen ist. Der Anschlagkolben ist ebenfalls mit einer Stange versehen, die an ihrer Außenseite mit Außengewinde versehen ist. Diese mit Gewinde versehene Stange des Arbeitskolbens lässt sich mehr oder weniger weit in die hohle Kolbenstange des Arbeitskolbens einschrauben. Damit dies durchführbar ist, muss der Anschlagkolben gegen den Bodendeckel gefahren und hier durch Zentrierteile, die in Sackbohrungen einfahren, gegen Verdrehen gesichert werden, bevor vom Kolbendeckel her über ein besonderes Verstellteil die mit Gewinde versehene Stange des Arbeitskolbens in die eine oder andere Richtung gedreht wird, um dadurch die axiale Lage des Arbeitskolbens zu dem Anschlagkolben und damit den Hub und damit wiederum einhergehend den Schwenkwinkel des Spannarmes der Kniehebeispannvorrichtung zu verändern. Nachteilig ist hierbei, dass hierzu der Anschlagkolben immer in eine Arretierstellung am Zylinderboden und gegen Verdrehen gesichert werden muss, bevor die mit Gewinde versehene Stange in die 19
eine oder andere Richtung gedreht werden kann. Um unter der Vielzahl der Arbeitszüge ein ungewolltes axiales Verstellen zu verhindern, weist die mit Gewinde versehene Stange orthogonal zu ihrer Längsachse mehrere Bohrungen auf, in die Körper eingeführt sind, die durch Reibschluss an der Innenwandung des mit Gewinde versehenen Teils der Kolbenstange ein unbeabsichtigtes Verstellen in axialer Richtung verhindern sollen. Dies funktioniert in der Praxis nur unvollkommen, da sich unbeabsichtigte axiale Verstellungen des Anschlagkolbens und damit des Hubes auf diese Art und Weise nicht verhindern lassen. Im übrigen ist die gesamte Konstruktion groß, schwer und aufwendig und damit teuer, so dass Vorrichtungen dieser Art nur in Sonderfällen - wenn überhaupt - zum Einsatz kommen dürften.
Aus Richter, Voss, Kozer: „Bauelemente der Feinmechanik", Seite 231 , 232, 275, 276, Verlag Technik Berlin, 1954 sind sogenannte Gesperre vorbekannt, die dazu dienen, ein in einer Führung bewegliches Bauteil gegenüber einem zweiten mehr oder weniger zu sperren, so dass eine Bewegung verhindert oder erschwert wird. Im Ruhezustand geht das Gesperre in eine lösbare Verbindung über, wobei man Riegeigesperre, Zahnrichtgesperre, Rastgesperre, Klemm- gesperre, Klemmrichtgesperre, Bremsgesperre, unterscheidet. In dieser Vorveröffentlichung sind auch die Kraftverhältnisse an einem Kugel- bzw. Rollen- rastgesperre beschrieben. 20
Die DE 295 19 232 U1 betrifft eine Kniehebeispannvorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem Spannkopf und einem sich in axialer Verlängerung daran anschließenden Zylinder, in dem ein abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, vorzugsweise durch Luftdruck, zu beaufschlagender Kolben längsverschieblich und dichtend geführt ist, der mit seiner Kolbenstange den Zylinder und den Spannkopf durchgreift, wobei am freien Ende der Kolbenstange innerhalb des Gehäuses eine Kniehebelgelenkanordnung befestigt ist, der ein Spannarm zugeordnet ist, wobei der Kolben den Zylinder in einen Zylinderrückhubraum und in einen Zylinderspannraum unterteilt, wobei der Zylinderspannraum stirnendseitig durch einen Deckel dichtend verschlossen ist, dem eine Dämpfungsvorrichtung zum Abbremsen der Öffnungsbewegung des Kolbens zugeordnet ist. Der Zylinderrückhubraum und der Zylinderspannraum sind je über einen Anschlusskanal abwechselnd entweder an die Druckmittelquelle anzuschließen oder zu entlüften. Der den Zylinderspannraum entlastende oder mit der Druckmittelquelle zu verbindende Anschlusskanal wird von einem gewissen Öffnungshub des Kolbens an von dem Zylinderspannraum abgesperrt, woraufhin der Zylinderspannraum nur noch über eine Drosselvorrichtung entlüftet ist. Die Dämpfungsvorrichtung ist gesteuert und/oder einstellbar. Dabei kann die Dämpfungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Öffnungswinkel des Spannarmes vorzugsweise stufenlos 21
einstellbar, insbesondere längenverstellbar sein. Es ist auch möglich, die Dämpfungsvorrichtung stufenlos längenverstellbar auszubilden. Die Dämpfungsvorrichtung kann außerdem ein in den Anschlusskanalquerschnitt oder in einen damit verbundenen Kanalabschnitt hineinragendes, den Strömungsquerschnitt veränderndes, arretierbares Drosselventil umfassen, das nach außen hin abgedichtet ist. Des weiteren ist es möglich, die Dämpfungsvorrichtung in dem Deckel des Zylinders anzuordnen. Dem Deckel des Zylinderraumes ist ein im wesentlichen an seiner Außenmantelfläche zylindrischer Dämpfungskörper zugeordnet, der parallel zu seiner Längsachse von einem Kanal durchsetzt ist, der an den Anschlusskanal für die Druckmittelzu- und - abfuhr des Zylinderspannraumes angeschlossen ist und der in einen Dämpfungsraum mit erheblich vergrößerten Durchmesser mündet, der seinerseits an seinem Ende in den Zylinderspannraum ausmündet. Der Dämpfungskörper ist an seinem den Dämpfungsraum aufweisenden Endabschnitt mit einem Stützkolben versehen, der druckmitteldicht an der Zylinderinnenwand des Zylinderraumes anliegt, wobei der Stützkolben in einem gewissen Längenabstand von der Stirnseite des Deckels angeordnet ist. Hierzu weist der Stützkolben an seiner dem Kolben zugekehrten Stirnfläche einen Vorsprung auf, der materialmäßig einstückig mit dem Stützkolben ausgebildet sein kann. Der Kanal verläuft koaxial zur Längsachse des Zylinderspannraumes, wobei parallel und mit Abstand zu dem Kanal ein Drosselanschlusskanal angeordnet ist, der einerseits 22
stirnseitig wie der Dämpfungsraum in den Zylinderspannraum und an der anderen Seite an einem Radialkanal angeschlossen ist, in den das Drosselventil, den Strömungsquerschnitt verändernd, hineinragt. Außerdem ist es möglich, die Kolbenstange des Kolbens mit einem Dämpfungskolben zu versehen, der dichtend in den Dämpfungsraum eingreift und dadurch den Zylinderspannraum von der Anschlussöffnung über den Kanal absperrt.
Die DE 697 11 548 T2 beschreibt eine Klemme mit einem als Drehpunkt dienenden Klemmarm, der auf einer drehbaren Welle ortsfest montiert ist, die durch eine externe Energiequelle zwischen den ersten und zweiten Endpositionen drehbar ist. Es sind Positionserkennungsmittel vorgesehen, die zum Erkennen der Position des Klemmenarmes mit der drehbaren Welle gekoppelt sind. Das Positionserkennungsmittel erfasst die absolute Position des Klemmenarmes bei allen Positionen des Klemmenarms. Das Erkennungsmittel generiert ein Ausgangssignal, das der absoluten Position des Klemmenarmes entspricht. Es sind ferner Mittel zum Festlegen eines Sollwerts vorgesehen, der einer Winkelposition des Klemmenarmes entspricht. Der Sollwert kann variabel sein. Es sind außerdem Mittel zur veränderbaren Einstellung des Sollwertes vorhanden. Der Sollwert ist in vorbestimmten Winkelstufen allerdings einstellbar. Es ist auch möglich, den Sollwert in Winkelstufen über einen festen Winkelbereich einzustellen. Der Sollwert kann anders als die ersten und zweiten 23
Endpositionen des Klemmenarmes sein. Es sind Vergleichsmittel vorgesehen, die auf das Ausgangssignal ab dem Erkennungsmittel und den Mitteln zum Festlegen des Sollwertes ansprechen, zum Generieren eines Ausgangssignals, wenn das Ausgangssignal ab dem Erkennungsmittel, das der absoluten Position des Klemmenarmes entspricht, dem Sollwert angepasst ist. Des weiteren sind Steckverbindermittel vorgesehen, die auf der Klemme montiert sind, zum Anschluss des Stroms an das Erkennungsmittel und zum Anschließen des Ausgangssignals des Vergleichsmittels an eine externe Steuerung. Ferner sind Mittel vorgesehen, die an die Anschlussmittel gekoppelt werden, die den Ausgang der Vergleichermittel mit der externen Steuerung verbinden, zur Erkennung eines Überstroms. Ferner sind Mittel vorhanden, die auf die Überstrom- Erkennungsmittel ansprechen, zum Auswählen eines Fehlersignals anstatt des Ausgangs der Vergleichermittel, wenn ein Überstrom festgestellt wird und zum Ausschalten eines Ausgangssignals zu der externen Steuerung. Weiter sind Mittel vorgesehen zum Einrichten erster und zweiter unterschiedlicher Sollwerte, wobei jeder einer bestimmten Winkelposition des Klemmarmes entspricht. Der erste und zweite Sollwert sind jeweils verschieden von den ersten und zweiten Endpositionen des Klemmenarmes. Der erste und zweite Sollwert sind in vorbestimmten Winkelstufen einstellbar, wobei die ersten und zweiten Sollwerte in Winkelstufen über einen festgelegten Winkelbereich einstellbar sind. Es sind ferner Vergleichermittel vorgesehen, die auf das Ausgangssignal 24
ab dem Erkennungsmittel und den Mitteln zum Einrichten der ersten und zweiten Sollwerte zum Generieren eines Ausgangssignals ansprechen, wenn das Ausgangssignal ab dem Erkennungsmittel, das mit der absoluten Position des Klemmenarmes übereinstimmt, einem der ersten und zweiten Sollwerte entspricht. Der Klemmenarm-Positionsdetektor ist an der Klemme montiert. Es ist ferner eine Zentraleinheit vorgesehen, die ein im Speicher gespeichertes Steuerungsprogramm ausführt, wobei das Erkennungsmittel das ein Ausgangssignal generiert, welches der absoluten Position des Klemmarmes entspricht, das Ausgangssignal des Erkennungsmittels in die Zentraleinheit eingegeben wird, mit mindestens einen im Speicher gespeicherten Sollwert, wobei der mindestens eine Sollwert, der einen Winkelposition des Klemmenarmes entspricht, und dass die Zentraleinheit einschließlich Mitteln zum Vergleich des Ausgangssignals ab dem Erkennungsmittel mit mindestens einem Sollwert und eine Ausgangsleistung generierend, wenn das Ausgangssignal des Erkennungsmittels dem Sollwert entspricht.
Die DE 199 31 987 C1 betrifft ein Verfahren zum Festellen von Funktionsstörungen an Spannvorrichtungen, insbesondere an Kniehebelspannvorrichtungen, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie mit folgenden Verfahrensschritten: 25
1.1 Festlegen einer Bezugsgröße,
1.2 Durchfahren einer vorbestimmten Anzahl von Spannzyklen und Erfassen der Bezugsgröße,
1.3 Ermitteln eines mittleren Referenzwertes für die gewählte Bezugsgröße
1.4 Festlegen eines maximalen sowie eines minimalen Referenzwertes und
1.5 Durchführen von Spannzyklen derart, dass bei Über- bzw. Unterschreiten des maximalen bzw. des minimalen Referenzwertes automatisch ein Warnsignal ausgelöst wird.
Als Bezugsgröße für den Spannzyklus kann die benötigte Zeit verwendet werden. Es ist aber auch möglich, als Bezugsgröße die Kraft, die beim Hin- und Herbewegen des Antriebsorgans, zum Beispiel eines Kolbens, einer Kniehebeispannvorrichtung aufgewendet wird, zu verwenden.
Des weiteren ist es möglich, als Bezugsgröße eine Temperatur, zum Beispiel gemessen an einem Antrieb, heranzuziehen. Beim Überschreiten des minimalen oder maximalen Referenzwertes wird eine Meldung an eine SPS vorgenommen. Die Druckschrift betrifft außerdem eine Spannvorrichtung, insbesondere Kniehebeispannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz- Industrie, zum Durchführen des Verfahrens mit einem Spannkopf und einem sich daran anschließenden Antriebsorgan, das einen abwechselnd beidseitig 26
durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Luftdruck, zu beaufschlagenden Kolben, einen Elektromotor oder dergleichen aufweist, mit berührungslosen Sensoren wie Mikroschalter; induktive Schalter, Endschalter oder dergleichen, die ein Hin- und Herfahren des Antriebsorgans abwechselnd die jeweilige Lage bzw. Position des Antriebsorgans und/oder eines Spanngliedes und/oder eines Spannarms erfassen. Einem oder mehreren der Sensoren ist ein Mikrochip mit lernfähiger Software zugeordnet, die eine gewählte Bezugsgröße des Spannzyklus überwacht und beim Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Referenzwertes ein Signal an eine SPS oder dergleichen auslöst. Nach dem Auslösen eines Signals kann der betreffende Sensor mit seinem Mikrochip wieder auf eine Null-Größe zurücksetzbar sein.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kniehebeispannvorrichtung - auch Spannwerkzeuge wie Punktschweißvorrichtungen mit Kniehebelgelenkanordnungen, oder Clinchwerkzeuge mit Kniehebelgelenkanordnungen oder dergleichen -, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, derart auszubilden, dass sich Verstell- bzw. Schwenkwege, z. B. eines Spannarms, problemlos verändern lassen. 27
Lösung
Die Aufgabe wird durch jeden der Patentansprüche 1 , 6 oder 29 gelöst.
Einige Vorteile
Zum Beispiel kann bei jeder der Lösungen gemäß den Patentansprüchen 1 bis 5 die Sensorvorrichtung so ausgebildet sein, dass sie einen selbstlernenden Mikroprozessor umfasst, der durch ein- oder mehrmaliges Ansteuern einer jeweils ausgewählten Stellung, zum Beispiel einer Winkelstellung (Schwenkstellung) eines Spannarmes, diese Stellung abspeichert, so dass sie dann beliebig oft abgerufen werden kann. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass die entsprechende Kniehebeispannvorrichtung in die Steuerung einer Fertigungsanlage, insbesondere einer Folgesteuerung, einbezogen wird, so dass zum Beispiel von einem zentralen Steuerstand aus an sich beliebig viele solcher Kniehebelspannvorrichtungen, aber auch Punktschweißvorrichtungen mit Kniehebelgelenkanordnungen, Clinchwerkzeuge, Schweißvorrichtungen mit Kniehebelgelenkanordnungen oder dergleichen auf unterschiedliche Bauabmessungen, insbesondere auf unterschiedliche Störkanten im Karosseriebau, programmierbar sind. So ist es zum Beispiel erforderlich, dass die Spannarme von Kniehebelspannvorrichtungen, Radkästen, Schweller oder dergleichen, 28
durch Roboterarme gesteuert, umfahren und nicht anstoßen dürfen. Ändern sich Typen oder Abmessungen, kann dem leicht Rechnung dadurch getragen werden, dass durch entsprechendes einmaliges oder mehrmaliges Ansteuern dieser neuen Koordinaten, insbesondere Schwenkwinkel, die neuen Bewegungskoordinaten abgespeichert werden und in die Folgesteuerung einbezogen werden. Dies kann zum Beispiel von einem zentralen Steuerstand mit einem Computer geschehen. Ein Ausbauen, insbesondere ein mechanisches Verstellen von Sensoren an einem Set, auch Kassette genannt, ist dann nicht mehr erforderlich. Erst recht entfällt ein Ausbauen, Umsetzen von Sensoren und erneutes Einbauen.
Bei der Lösung nach Patentanspruch 1 ist das als Set ausgebildete lernfähige Sensorteil in eine Steuerung einbezogen, so dass die ausgewählten Spannstellungen beliebig oft abgerufen werden können.
Bei der Lösung nach Patentanspruch 6 sind alle vorbeschriebenen Vorteile ebenfalls vorhanden, wobei ein weiterer Vorteil darin besteht, dass bei dieser Lösung der Schraubspindel noch eine kolbenförmige Verdickung zugeordnet ist, die von einem vorbestimmten Hub an in eine Kammer eintaucht und dadurch den Druckmittelkanal von dem zwischen dem Bremskolben und dem Bodendeckel liegenden Innenraum absperrt, so dass das hier eingeschlossene 29
Druckmittel, insbesondere Druckluft, nur noch über z. B. eine Drossel an den in diesem Fall der Abströmung der Luft dienenden Druckmittelkanal angeschlossen ist, so dass sich eine entsprechende weiche und stetige Abbremsung ergibt.
Die Lösung nach Patentanspruch 29 beinhaltet unter anderem einen integrierten Mikroprozessor als Weg-Meßsystem mit folgenden Abläufen:
a) z. B. Einstellhilfe für Spannbereich 90° (Spannarm geschlossen)
erst wenn der Spannarm durch entsprechende Shims am Bauteil exakt auf 90° ausgerichtet ist, erzeugt die Abfrage eine positive Rückmeldung (entsprechende LED's leuchten) und die eigentliche Einlernphase beginnt; damit ist sichergestellt, dass nur richtig eingestellte Spanner, bei denen sich die Stützrollen in der Spannposition, in der Mitte der Kraftkurve, befinden, in Betrieb genommen werden können;
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b) Einlernphase
Nach erfolgreicher Einstellung des Spannarmes werden mit den nächsten Kraftzyklen (Programmierbarkeit z. B. zehn Zyklen = 10 mal auf und zu) die Positionen gespannt und geöffnet, erkannt und eingelernt sind; was bedeutet, dass der jeweils voreingestellte Öffnungswinkel in der Abfrage als geöffnete Position registriert ist, und dass die Spannposition mit dem vorhandenen zu spannenden Bauteil, z. B. einem Blechbauteil der Karosserie des Karosseriebaus, und der damit definierten Blechdicke ebenfalls durch die Präzisionsabfrage erkannt ist; wobei nach dieser Einlernphase die Abfrage auf diesen Anwendungsfall hin justiert und programmiert ist und ab sofort Abweichungen in beiden Endlagen erkennbar sind;
c) Betriebsphase
Wenn der Spannarm nicht exakt in die eingelernte Endlage fährt, z. B. dadurch, dass ein Doppelblech vorhanden ist oder ein Blechbauteil fehlt, erzeugt die Abfrage keine Rückmeldung einer SPS, die Kniehebeispannvorrichtung erkennt damit also das Bauteil, wobei bei einem Crash oder durch einen übermäßigen Verschleiß von mechanischen Komponenten, 31
Konturstücken und Konsolen auch dies durch nicht Erreichen der Endlage durch Vorrichtung erkannt wird;
d) Trenderkennung
es kann davon ausgegangen werden, dass sich die Spannposition und damit die Endlage der Stützrollen auf die Kraftkurve im Laufe der Zeit durchsetzende Mechanik und andere Komponenten verändern, wobei durch eine Trenderkennung bei langsamen Nachsetzen der Stützrollen kein Fehlsignal erzeugt wird, sondern erst, wenn die Stützrollen die Endlage erreicht haben (keine Kraftreserven mehr), ein Fehlsignal an die SPS gesendet wird, da dann davon ausgegangen werden kann, dass die Mechanik verschlissen ist bzw. ein sicheres Spannen nicht mehr gewährleistet ist.
Patentanspruch 2 beschreibt die Einbeziehung eines programmierbaren Speichers. In diesem programmierbaren Speicher kann im Bedarfsfalle auch per PC oder dergleichen eingegriffen werden, zum Beispiel von einer Zentralsteuerung aus.
Patentanspruch 3 beschreibt eine weitere erfinderische Lösung. 32
Patentanspruch 4 eröffnet auch die Möglichkeit, andere Variable, zum Beispiel das Überschreiten vorgegebener Toleranzen, mit in dem elektronischen Speicher abgespeicherten Werten zu vergleichen und bei Überschreiten solcher Werte ein entsprechendes Alarmsignal auszulösen.
Patentanspruch 5 beschreibt eine für sich patentfähige Lösung, bei welcher ein Sensorteil in einer Ausnehmung des Gehäuseteils angeordnet ist. Diese Ausnehmung kann zum Beispiel als Schlitz gestaltet sein. Dieser Schlitz kann sich an beliebiger Stelle des Gehäuseteils, insbesondere an dem sogenannten Spannkopf, befinden. Der Schlitz kann sich an der Vorderseite oder an der Rückseite oder an jeder der Schmalseiten, bevorzugt in Längsachsrichtung des Spannkopfes und bevorzugt in Richtung von Verstellbewegungen, die auf die Kniehebelgelenkanordnung einwirken, sich erstrecken und als schlitzförmige Ausnehmung gestaltet sein. Diese schlitzförmige Ausnehmung kann sich auf einem Gehäuseteil oder auf mehrere Gehäuseteile erstrecken. Wird zum Beispiel der Spannkopf aus zwei sandwichartig und im wesentlichen fugendicht aufeinanderliegenden Gehäuseteilen gebildet, kann der Schlitz sich symmetrisch oder unsymmetrisch auf die Trennfuge zwischen den beiden Gehäuseteilen verteilen und den Sensorteil aufnehmen. Dieser Sensorteil schließt 33
bevorzugt konturenfolgend mit der Außenwand des Gehäuseteils, insbesondere eines Spannkopfes, ab.
Hierfür beschreibt Patentanspruch 7 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
In Patentanspruch 8 ist eine einfache Lösung für die Arretierung der Schraubspindel in der jeweils gewünschten Stellung beschrieben, so dass sich die Schraubspindel nicht ungewollt während des Betriebes in axialer Richtung verstellen kann.
Die Patentansprüche 9 und 10 beschreiben Alternativlösungen. Wird ein bestimmtes Drehmoment beim Verstellen der Verstellspindel über einen Steckschlüssel oder dergleichen überschritten, wird die reibschlüssige oder formschlüssige oder durch Kugelschnäpper zu bildende Arretierung zwischen Schraubspindel und Bremskolben gelöst bzw. überschritten, so dass daraufhin die Verstellspindel in der gewünschten Richtung gedreht werden kann. Die Anzahl der Arretierungsverbindungen richtet sich nach dem jeweils gewünschten Einsatzzweck. Zum Beispiel können über den Umfang zwei, vier, fünf oder auch noch mehr Kugelschnäpper, vorzugsweise mit gleichen Winkelabständen zueinander, angeordnet sein, die jeweils nach Erreichen der vorbestimmten 34
Stellung einrasten. Durch entsprechende Steigung des Gewindes, insbesondere von Feingewinde, hat man es in der Hand, die Verstellung so feinfühlig vornehmen zu können, dass man die durch die Kniehebeispannvorrichtung angestrebten Schwenkwinkelbereiche des Spannarmes problemlos einstellen und in der gewünschten Winkelstellung auch arretieren kann.
In Patentanspruch 11 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Wird eine Lösung nach Patentanspruch 12 gewählt, so ist es unmöglich, die Verstellspindel unbeabsichtigt aus dem Gewinde der Kolbenstange ganz herauszudrehen, so dass unerwünschte Manipulationen vermieden sind.
Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 13 sind im Gehäuse angeordnete Führungsnuten im Spannbereich nach einem Radius oder mehreren Radien gekrümmt ausgebildet. Dadurch wird eine Totpunktlage vermieden. Vielmehr wird erreicht, dass über einen vorbestimmten Bereich die Spannkraft am Spannarm annähernd gleich gehalten werden kann. Dieser Bereich kann konstruktionsmäßig vorbestimmt sein und zum Beispiel kurz vor dem Aufsetzen des Werkstückspannarmes auf miteinander zu verbindende Bauteile beginnen und über einen bestimmten Schwenkwinkelbereich (Wegbereich), den der 35
Werkstückspannarmbolzen beim Spannen mit dem Kniehebelgelenk weiterbewegt wird, beibehalten werden. Dieser Bereich kann zum Beispiel 1 bis 15, vorzugsweise 4 bis 5 mm, betragen, vorzugsweise auf das Werkstückspannarmende.
Patentanspruch 14 beschreibt eine Alternativlösung hierzu, bei welcher der vorbestimmte Bereich durch eine Kurvenschar begrenzt ist, die möglichst sprunglos ineinander übergeht, so dass eine ruckhafte Bewegung des Spannarmes vermieden werden kann.
Patentanspruch 15 beschreibt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, was auch für die Lösung nach Patentanspruch 16 gilt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kurve aus einem verschleißfesten Werkstoff bestehenden Körper gebildet ist, der die Kurve oder die Kurvenschar aufnimmt - Patentanspruch 17.
Dieser Körper kann gemäß Patentanspruch 18 aus gehärtetem Stahl oder nach Patentanspruch 19 aus einem keramischen Werkstück, aus Panzerstahl (Patentanspruch 20) oder aus Wolframkarbid (Patentanspruch 21) oder 36
einem sonstigen hochverschleißfesten Kunststoff mit eingelagerten Partikeln aus verschleißfestem Werkstoff (Patentanspruch 22) bestehen.
Ein rasches Auswechseln der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 23 erreicht, bei der der Kniehebeispannvorrichtung Schnellkupplungen an zumindest drei Seiten zugeordnet sind, mittels deren sich die Kniehebeispannvorrichtung schnell und insbesondere formschlüssig in eine Fertigungsanlage, zum Beispiel der im Karosseriebau der Kfz-Industrie, ein- und ausbauen lässt.
In Patentanspruch 24 ist eine Kniehebeispannvorrichtung beschrieben, bei welcher die Kniehebelgelenkanordnung in einem als Spannkopf ausgebildeten Raum abgekapselt angeordnet ist, an dem sich die Kolben-Zylinder-Einheiten in axialer Richtung anschließt, derart, dass die Kolben-Zylinder-Einheit und der Spannkopf bauteilmäßig vereinigt sind, derart, dass der Spannkopf auch gleichzeitig das Gehäuse für die Kolben-Zylinder-Einheit bildet.
Patentanspruch 25 beschreibt eine Kniehebeispannvorrichtung, welche aus einem einheitlichen Bauteil besteht, das aus zwei Gehäuseschalen gebildet ist, die die Kniehebelgelenkanordnung und den Raum für die Kolben-Zylinder-Einheit umschließen. Hierzu kann zum Beispiel die Kolben-Zylinder-Einheit eine 37
Laufbüchse aufweisen, die in dem gemeinsamen Gehäuse für die Kniehebelgelenkanordnung mit angeordnet werden kann. Eine derartige Kniehebeispannvorrichtung baut besonders raumsparend, insbesondere sehr kurz, bei gleicher Leistung und gleichem Anwendungszweck.
In Patentanspruch 26 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, was auch für Patentanspruch 27 und 28 gilt.
Patentanspruch 30 beschreibt eine Kniehebeispannvorrichtung, bei welcher die Abfragevorrichtung einen integrierten Mikroprozessor aufweist, der bei oder während der Abfrage die Spannzyklen, Taktzeiten und andere Analysen und Kriterien berücksichtigt, ggf. speichert. Unter diesen Kriterien und Analysen können zum Beispiel Toleranzen, Baugrößen (Dicken von Bauteilen) usw. sein. Auch Fehleranzeigen können mit abgespeichert werden.
Die Kniehebeispannvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die Endabfragevorrichtung folgende technische Daten aufweist:
Die Endfragenvorrichtung weist folgende technische Daten auf: Spannungsbereich 12-30 Volt; Stromverbrauch < 25mA; Laststrom je 200mA, Schaltfunktion 2* pnp; NO; LED-Anzeige: Schaltzustand „auf" Pin 2 gelb, Schaltzustand „zu" 38
Pin 4 rot, Power on grün; Steckverbindungen M12: Pin 1 +, Pin 2, Schaltsignal, „auf" bzw. „R", Pin 3 -; Pin 4, Schaltsignal „zu" bzw. „V"; Betriebstemperatur: 0 bis + 55 C°, Lagertemperatur: -10 bis + 70 °C; Schaltposition: teach in; kurzschlussgeschützt; überspannungsgeschützt; verpolungsgeschützt; Funktionen:
- analoge Erfassung der Spannerstellung durch die Position des Targets im Spanner
- Umsetzung dieser analogen Positionsgröße in ein normiertes Schaltsignal
- Definition der gewünschten Schaltposition durch „teach in"
- Manipulationssicherheit durch automatische Toleranzfensterreduktion während der Lernphase
- die Robotersoftware muss nicht geändert werden, der Unterschied zu den bisher verwendeten Sensoren liegt darin, dass ein Schaltsignal nur generiert wird, wenn das Bauteil richtig gegriffen worden ist
- herkömmliche Sensoren fragen entweder nur grob den Greifer „auf/zu" ab, oder Blech „vorhanden/nicht vorhanden"
- der neue Sensor vereint beide Funktionen und ergänzt sie noch durch die Abfrage kein Blech, Blech vorhanden, Doppelblech, indirekte Kraftmessung
- optimal auch für die Positionserfassung bei Laserspannen. 39
Vorteilhafterweise ist gemäß Patentanspruch 31 die Abfragevorrichtung in einem Schlitz als austauschfähiges Set angeordnet, der sich in Längsachsrichtung der Kolbenstange erstreckt und bevorzugt auf der Rückseite der Kniehebeispannvorrichtung im Bereich des das Kniehebelgelenk aufnehmenden Raumes angeordnet ist. Dieser Schlitz kann aber auch an einer anderen, zum Beispiel an den Seitenflächen oder vorne im Bereich der Kniehebelgelenkanordnung sich befinden, so dass bedarfsweise die Abfragevorrichtung in einem der Schlitze anzuordnen ist. Es ist auch möglich, die Kniehebeispannvorrichtung an allen vier Seiten mit Schlitzen zu verwenden, die durch Abdeckungen nach außen gegen Schmutz und Feuchtigkeit abgedeckt sind und nur bei Bedarf beim Anordnen einer Abfragevorrichtung freigegeben werden. Auf diese Weise ist es je nach Einbauart möglich, die Kniehebeispannvorrichtung mit einer Abfragevorrichtung auszurüsten, die in dem betreffenden Schlitz anzuordnen ist.
Vorteilhafterweise ist die Abfragevorrichtung gemäß Patentanspruch 32 ausgebildet. Auf diese Weise werden vorstehende Teile verhindert. Die Abfragevorrichtung ordnet sich in den äußeren Konturenverlauf des Gehäuses der Kniehebeispannvorrichtung ein und schließt mit ihrer äußeren Kontur möglichst in Flucht mit den hier angeordneten Wandungen des Gehäuses der Kniehebeispannvorrichtung ab. 40
Patentanspruch 33 beschreibt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung. Auf diese Weise lässt sich ein baueinheitliches Gehäuse sehr leicht öffnen, um Zugang zum Inneren zu haben. Die Anzahl der Einzelteile wird dadurch verringert.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist in Patentanspruch 34 beschrieben.
Patentanspruch 35 beschreibt eine erfinderische Lösung, bei welcher das Be- dämpfungselement aus St37 hergestellt ist.
Die Patentansprüche 36 bis 49 beschreiben weitere erfinderische Lösungen.
In den Patentansprüchen 50 und 51 sind weitere vorteilhafte Ausführungsformen beschrieben. Hierdurch wird sichergestellt, dass in den Fällen, in denen die Kniehebeispannvorrichtung keine Totpunktlage aufweist, bei Energieausfall der Spanner nicht unbeabsichtigt in Lösungsstellung fahren kann (Spannarm öffnet sich). Vielmehr wird der jeweils unter Druckmitteldruck, insbesondere Luftdruck, stehende Zylinderraum durch ein gesteuertes Rückschlagventil so lange gegen die Abströmleitung abgesichert, bis durch ein Druckventil das 41
Rückschlagventil in Offenstellung gesteuert wird. Das Rückschlagventil kann somit in eine Folgesteuerung der Gesamtanlage einbezogen sein.
In den Patentansprüchen 52 bis 55 sind weitere unabhängige erfinderische Lösungen beschrieben. Bei diesen Ausführungsformen kann der Speicher - ggf. von einem PC oder einem zentralen Steuerstand aus - auf unterschiedliche Parameter, zum Beispiel Toleranzbereiche, Verschleißerscheinungen, Schwenkwinkel oder Hübe - innerhalb vorgegebener Bereiche - frei programmierbar sein. Nach dem Programmieren können im Bedarfsfalle die Speicher auch wieder gelöscht und auch weitere, unterschiedliche Werte, einzeln oder insgesamt, programmiert werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Kniehebeispannvorrichtung im axialen Längsschnitt, teils abgebrochen dargestellt, teils in der Ansicht, wobei sich der Bremskolben und der Arbeitskolben in einer endseitigen Spannstellung befinden;
Fig. 2 eine ähnliche Schnittdarstellung wie Fig. 1 , mit Schnellkupplungen an drei Seiten, wobei sich der Arbeitskolben und der Spannkolben in 42
Öffnungsstellung (Abbremsstellung) befinden, wobei die Schraubspindel maximal in die Kolbenstange eingeschraubt ist;
Fig. 3 die aus Fig. 2 ersichtliche Kniehebeispannvorrichtung, wobei sich der Bremskolben in Offenstellung (Spannhebel geöffnet) befindet, während die Schraubspindel nur teilweise in die Kolbenstange eingeschraubt ist (Hubverstellung gegenüber Fig. 2);
Fig. 4 die aus Fig. 1 ersichtliche Kniehebeispannvorrichtung, ebenfalls mit nur teilweise in die Kolbenstange eingeschraubter Schraubspindel, wobei der Bremskolben mit seinem kolbenförmigen Ansatz soeben in die Bremskammer eingetaucht ist;
Fig. 5 einen Querschnitt im Bereich des Zylinders der Kolben-Zylinder-Einheit;
Fig. 6 eine Einzelheit im Bereich der Kniehebelgelenkanordnung mit Abfragevorrichtung, teils in der Ansicht, teils im Schnitt und teils abgebrochen dargestellt,
Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie VII - VII der Fig. 6, ergänzt durch weitere Teile der Kniehebeispannvorrichtung; 43
Fig. 8 eine Draufsicht auf die Rückseite des Spannkopfes, abgebrochen dargestellt und
Fig. 9 eine Abfragevorrichtung in perspektivischer Darstellung.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein als Spannkopf ausgebildetes Gehäuseteil und mit dem Bezugszeichen 2 ein als Kraftantrieb ausgebildeter Zylinder bezeichnet. Sowohl der Spannkopf 1 als auch der Kraftantrieb 2 sind in Richtung der Längsachse 3 in zwei gleiche als Gehäuseteile ausgebildete Hälften 4 und 5 unterteilt, also längsgeteilt, wobei die Teilungsebene 6 zentrisch durch die Längsachse 3 verläuft. Die beiden Hälften 4 und 5 des Spannkopfes 1 und des Kraftantriebes 2 sind materialmäßig einstückig oder funktionell einstückig ausgebildet, z. B. miteinander verschraubt, verspundet oder geklebt. Bei der aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsform sind diese Hälften 4, 5 jeweils durchgehend materialmäßig einstückig ausgebildet, das heißt die den Spannkopf 1 und den Kraftantrieb 2 bildenden Hälften 4 und 5 sind jeweils materialmäßig einstückig ausgebildet und liegen in der Teilungsebene 6 wie Flansche flächig aufeinander, so dass die Innenteile weitgehend gegen Staub und Feuchtigkeit geschützt angeordnet sind. Außerdem können Dichtungen dazwischen angeordnet sein. 44
Der Spannkopf 1 umschließt einen Innenraum 7, in dem eine Kniehebelgelenkanordnung 8 mit Kniehebelgelenk vorhanden ist, über die ein als Spannarm ausgebildetes Spannteil um eine gehäusefeste Achse 10 in Richtung A bzw. B durch abwechselnde Druckmittelbeaufschlagung, insbesondere durch Beaufschlagung mit Druckluft, eines Arbeitskolbens 11 hin und her schwenkbar ist.
Der Arbeitskolben 11 ist durch eine Dichtung 12 längsverschieblich und dichtend an der Innenwand 13 einer Laufhülse 14 geführt, die von den Hälften 4 und 5 des Kraftantriebs 2 umschlossen ist. Die Laufhülse 14 ist in einem orthogonal zu ihrer Längsachse 3 geführten Querschnitt flachoval ausgebildet (Fig. 5). Die den Außenwänden der Laufhülse 14 zugekehrten Wände der Hälften 4 und 5 sind mit den Außenwänden der Laufhülse 14 formmäßig angepassten Ausformungen 15 und 16 versehen, so dass die Hälften 4 und 5 der Laufhülse 14 formschlüssig umschlossen werden. Die Hälften 4, 5 liegen mittels Flanschen 17 und 18 dicht aufeinander und sind durch nicht dargestellte Schrauben oder dergleichen, z. B. staub- und flüssigkeitsdicht, miteinander verbunden, was auch für den oberen Bereich, also den Bereich des Spannkopfes 1 , gilt. Demgemäss können sich die Flansche umlaufend über die Hälften 4, 5, somit auch am Spannkopf 1 , erstrecken. Die Hälften 4, 5 können materialmäßig einstückig mit den den Spannkopf 1 bildenden Hälften ausgebildet sein. 45
Die Laufhülse 14 ist stimendseitig an dem einen Ende durch einen Bodendeckel 19 axial und radial gesichert gelagert, der durch eine Dichtung 20 den Innenraum 21 druckmitteldicht, insbesondere druckluftdicht, abdichtet. Der Bodendeckel 19 kann durch Schrauben lösbar angeordnet sein (nicht dargestellt).
Am entgegengesetzten Ende ist die Laufhülse 14 z. B. durch einen Deckel (nicht dargestellt) oder dergleichen, z. B. eine einstückige Gehäusewand, arretiert (Fig. 1 , 4.). Dieser Bodendeckel 19 oder dergleichen ist vorzugsweise materialmäßig einstückig mit den jeweiligen Hälften 4 und 5, die das Gehäuse für den Kraftantrieb 2 bzw. den Spannkopf 1 bilden, ausgebildet, kann aber auch verschraubt sein (nicht dargestellt).
Dem Kraftantrieb 2 sind Druckmittelanschlüsse 23 bzw. 24 zum Zuführen von Druckmittel, insbesondere Druckluft, auf die eine oder andere Seite des Arbeitskolbens 11 zugeordnet. Die Druckmittelanschlüsse 23 bzw. 24 sind über eine Folgesteuerung an eine geeignete Druckmittelquelle, z. B. an eine Druckluftquelle, anschließbar (nicht dargestellt).
Mit dem Arbeitskolben 11 ist eine Kolbenstange 25 verbunden, die über eine Dichtung 26 durch den Deckel bzw. die hier vorgesehene Wandung des Kraftantriebs 2 längsverschieblich und dichtend geführt ist und in den Innenraum 7 46
hineinragt und hier mit einem z. B. als Gabelkopf ausgebildeten Kupplungsstück 27 verbunden ist, mit dem über eine Schwenkachse 28 die Kniehebelgelenkanordnung 8 schwenkbeweglich gekuppelt ist. Die Kniehebelgelenkanordnung 8 kann aus Laschen bzw. Laschenpaaren bestehen, die in vorbekannter Art und Weise ausgestaltet und über weitere Schwenkbolzen miteinander verbunden sind, um das Spannteil 9 schwenkbeweglich in Richtung A bzw. B beim Spannen oder Lösen anzutreiben.
Die Kolbenstange 25 ist auf einem großen Teil ihrer axialen Länge rohrförmig ausgestaltet, insbesondere mit einer Sackbohrung 29 versehen, die bei der dargestellten Ausführungsform aus zwei Abschnitten mit unterschiedlichen Innendurchmessern 30 bzw. 31 besteht. Der mit dem Innendurchmesser 31 versehene axiale Abschnitt der Kolbenstange 25, der sich durch eine Bohrung des Arbeitskolbens 11 erstreckt und auf der gegenüberliegenden Seite aus den Arbeitskolben 11 heraustritt, ist mit Innengewinde 32 versehen, in das eine als Versteilschraube ausgebildete Verstellspindel 33 mehr oder weniger weit hineinschraubbar ist. Die Verstellspindel 33 ist an ihrer Außenumfangsfläche ebenfalls mit Gewinde 34 versehen. Das Innengewinde 32 und das Gewinde 34 korrespondieren miteinander und sind so fein ausgebildet und mit einer solchen Steigung versehen, dass sich in der nachfolgend zu beschreibenden Art und 47
Weise der Schwenkwinkel des Spannteils 9 feinfühlig verändern und einstellen lässt.
Die Verstellspindel 33 ist mit einem Bremskolben 35 einstückig, aber lösbar, verbunden. Die Verstellspindel 33 stützt sich mit einem Ringkragen 36 auf der dem Arbeitskolben 11 zugekehrten Fläche des Bremskolbens 35 ab und durchgreift im übrigen mit einem Ansatz eine Bohrung im Bremskolben 35. Auf der dem Arbeitskolben 11 abgewandten Seite des Bremskolbens 35 ist die Verstellspindel 33 mit einer kolbenförmigen Verdickung 37 versehen, die an ihrer Stirnseite mit einem als Innensechskant 38 ausgebildete Ausnehmung ausgerüstet ist, mit dem ein nicht dargestelltes Werkzeug (Steckschlüssel oder dergleichen) nach Entfernen eines Verschlussstopfens 39 kuppelbar ist. Der Verschlussstopfen 39 kann druckmitteldicht in der mit Gewinde versehenen Bohrung des Bodendeckels 19 angeordnet sein und mit dem gleichen Werkzeug zu entfernen sein, mit der auch die Verstellspindel 33 betätigt werden kann.
Mit dem Bezugszeichen 40 ist eine als Bremskammer ausgebildete Kammer bezeichnet, die eine ringförmige Ausnehmung mit einer Dichtung 41 aufweist, wobei die kolbenförmige Verdickung 37 so ausgebildet ist, dass sie druckmitteldicht durch die Dichtung 41 in die Kammer 40 einzutauchen vermag, wenn sich der Bremskolben 35 einer gewissen Stellung während des Bremshubes 48
nähert. Geschieht dies, wird der an den Druckmittelanschluss angeschlossene Kanal 24 von dem Innenraum 21 abgesperrt, so dass die zwischen dem Bodendeckel 19 und dem Bremskolben 35 befindliche Druckmittelmenge, insbesondere Luft, nur über eine Drosselbohrung 42 aus dem Bremsraum 21 und dem Kanal 24 abzuströmen vermag, wodurch sich unmittelbar, das heißt kurz vor dem Erreichen des Bodendeckels 19, ein sanftes Abbremsen der Massen ergibt. Der Bremskolben 35 kann somit nicht auf den Bodendeckel 19 ungebremst beim Öffnungshub aufschlagen. Die axiale Länge der kolbenförmigen Verdickung 37 ist so bemessen, dass die in dem als Innenraum 21 ausgebildeten Bremsraum beim Öffnungshub eingeschlossene Druckmittelmenge, insbesondere Luftmenge, zwar ausreicht, um die Massen abzubremsen, aber nicht so groß ist, dass eine Art Kisseneffekt bzw. Rückfedereffekt am Spannteil 9 auftreten kann.
Auch der Bremskolben 35 ist über eine Dichtung 43 an der Innenwand 13 der Laufhülse 14 druckmitteldicht abgedichtet.
Der Innensechskant 38 ist über einen Axialkanal 44, der die kolbenförmige Verdickung 37 durchsetzt, an der Peripherie des Ringkragens 36 radial über einen Kanalabschnitt 45, der in den Arbeitszylinderraum 46 austritt, an diesen druckmittelleitend angeschlossen, so dass durch den Kanal 24 hinzugeführtes 49
Druckmittel, insbesondere Druckluft, durch den Axialkanal 44 und über Kanalabschnitt 45 in den Arbeitszylinderraum 46 beim Spannhub (Schwenkrichtung A des Spannteils 9) einzutreten vermag.
Beim Öffnungshub (Schwenkrichtung B des Spannteils 9) wird die in dem Arbeitszylinderraum 46 eingeschlossene Druckmittelmenge durch den Arbeitskolben 11 über den Kanalabschnitt 45 und den Axialkanal 44 sowie den Kanal 24 nach außen gedrückt, wobei erst - wie beschrieben - beim Eintritt der kolbenförmigen Verdickung 37 in die Bremskammer 40 relativ kurz vor dem Anschlagen an den Bodendeckel 19 der Bremseffekt eintritt, da dann bei Erreichung der Dichtung 41 die Bremskammer 40 von dem Kanal 24 abgesperrt ist und die in dem Innenraum 21 verbleibende Druckmittelmenge nur noch über die Drosselbohrung 42 in den Kanal 24 abbremsend hinausgedrückt werden kann. Die Drosselbohrung 42 kann einstellbar ausgebildet sein, um gegebenenfalls die Drosselwirkung auf die abzubremsenden Massen einstellen zu können. Hierzu kann ein einstellbares Ventil (nicht dargestellt) der Drosselbohrung 42 zugeordnet sein.
Mit dem Bezugszeichen 47 ist eine nicht dargestellte als Schraube ausgebildete Anschlagschraube bezeichnet, um ein vollständiges Herausschrauben der Verstellspindel 33 aus der Kolbenstange 25 zu verhindern. Diese kann an dem 50
Ende der Verstellspindel 33 angeordnet sein, sich also in der Sackbohrung 29 befinden.
Bei 48 weist der Arbeitskolben 11 eine ringförmige Ausnehmung zum Eintritt des Ringkragens 36 auf (Fig. 1 ).
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die axiale Dicke des Arbeitskolbens 11 erheblich, und zwar um ein Mehrfaches größer als die in der gleichen Richtung gemessene Dicke des Bremskolbens 35. Dadurch kann der Arbeitskolben 11 einen relativ weiten axialen Weg zurücklegen, bis die äußerste Offenstellung (Bremsstellung) erreicht ist. Auf diese Weise lässt sich z. B. der Schwenkwinkelbereich von 90° (Ausgangsebene = 0°) bis etwa 135° durch entsprechende Einstellung der Verstellspindel 33 verändern.
Mit dem Bezugszeichen 49, 50 bzw. 51 sind Schnellkupplungen bezeichnet. Durch diese Schnellkupplungen 49, 50 und 51 lässt sich die Kniehebeispannvorrichtung in der jeweils gewünschten Lage mit geeigneten anderen Vorrichtungsteilen (nicht dargestellt) formschlüssig durch schwalbenschwanzförmige Halterungsteile lösbar und sicher kuppeln. 51
Auf der Schwenkachse 28 sind auf gegenüberliegenden Seiten Führungsrollen 53, 54 (Fig. 7) endseitig angeordnet. Die Führungsrollen 53 und 54 werden in jeweils einer Führungsnut 55 bzw. 56 rollend geführt. Diese Führungsnuten 55 und 56 sind auf gegenüberliegenden Seiten in den Innenwänden des den Spannkopf 1 bildenden Gehäuseabschnitten der Teile bzw. Hälften 4, 5 eingearbeitet und erstrecken sich in Längsrichtung der Längsachse 3 zunächst im wesentlichen geradlinig über einen gewissen Hubbereich. Im übrigen sind die Führungsrollen 53 und 54 in Wälzlagern, insbesondere Nadellagern, reibungsarm gelagert. Im Bereich des Spannhubendes verlaufen die Führungsnuten 55 und 56 zur gleichen Seite bogenförmig bei 57, 58, so dass sich keine Totpunktoder Ubertotpunktlage ergibt. Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass über einen gewissen Bereich die Spannkraft zwar zunächst bis auf einen Maximalwert ansteigt und dann etwa über einen gewissen axialen Hub der Kolbenstange 25 gleich bleibt. Dadurch kann auch ein gewisser Verschleiß ausgeglichen werden, da die im Gehäuse angeordneten Führungsnuten 55, 56 zumindest im Spannbereich nach jeweils einem Radius oder nach einer Kurvenschar sprunglos gekrümmt ausgebildet sind. Dieser Bereich kann schon vor der sonst üblichen Totpunktlage beginnen und über die sonst übliche Totpunktlage beibehalten werden. Z. B. wird die große Spannkraft kurz vor dem Aufsetzen des Spannteils 9 auf ein Werkstück erreicht und über einen gewissen Wegbereich, in den sich der Spannarmbolzen beim Spannen mit dem Kniehebelgelenk 52
weiterbewegt, auch beibehalten. Dieser Bereich, in dem die konstante oder annähernd konstante Spannkraft bei einer erfindungsgemäßen Kniehebeispannvorrichtung erzielt ist, kann z. B. auch im Bereich von 1 mm bis 15 mm, vorzugsweise von etwa 3 mm bis 6 mm, bezogen auf das Spannteilende, erzielbar sein. Denkbar sind auch Angaben, wie sie in der DE 297 13 944 der Anmelderin beschrieben und dargestellt ist.
Im oberen Bereich der Führungsnuten 55 und 56 ist hierzu ein Körper 59 als Verschleißkörper angeordnet, der aus einem entsprechend verschleißfesten Werkstoff, insbesondere aus Stahl, gehärtetem Stahl, Keramik, oder dergleichen, besteht und der in einer entsprechenden formmäßig angepassten Aussparung der Seitenwand des Gehäuses auswechselbar angeordnet ist. Die Aussparung kann auch auf beide Gehäuseteile bzw. Hälften 4, 5 symmetrisch verteilt angeordnet sein und der Körper 59 dementsprechend auch durch beide Teile 4, 5 formschlüssig gehalten und gelagert sein. Der Körper 59 wird durch mindestens eine Schraube, die den Spannkopf 1 durchgreift, lösbar angeordnet. Die Schraube kann auch entfallen und statt dessen der Körper kraftschlüssig und/oder formschlüssig gehalten sein.
Mit dem Bezugszeichen 60 ist insgesamt eine Abfragevorrichtung bezeichnet, die an ihrer Außenkontur 61 entsprechend dem Verlauf der hier vorgesehenen 53
Wandung des Spannkopfes 1 ausgebildet ist und dadurch fluchtend mit der Außenfläche des Spannkopfes 1 abschließt, wenn die Abfragevorrichtung 60 in einen Längsschlitz 62 des Spannkopfes 1 eingesetzt ist. Dieser Längsschlitz 62 erstreckt sich bei der dargestellten Ausführungsform auf der Rückseite des Gehäuses der Kniehebeispannvorrichtung und kann mittig auf die beiden Hälften 4, 5, aber auch asymmetrisch oder aber auch exzentrisch auf diese, oder nur auf eine Hälfte 4 oder 5, verteilt sein, derart, dass möglichst beidseitig und gegebenenfalls auch oben und unten - in Axialrichtung der Kniehebeispannvorrichtung gesehen - Sackbohrungen mit Gewinde angeordnet werden können, um die Kniehebeispannvorrichtung auch an der Rückseite in einer Fertigungsanlage, z. B. an einer Konsole, befestigen zu können (nicht dargestellt).
Die Abfragevorrichtung 60 weist einen Stecker 66 zum Verbinden mit einem geeigneten elektrischen Kabel auf, über das Werte fernabgefragt und gegebenenfalls auch auf einem Monitor oder dergleichen vernehmbar (akustisch und/oder optisch) gemacht werden können. Es ist auch möglich, gewisse Stellungen über Dioden anzuzeigen.
Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist die Abfragevorrichtung 60 mit einem Flansch 67 am Spannkopf 1 über eine Schraube 67a lösbar angeordnet und in den Längsschlitz 62 eingesteckt, derart, dass sie möglichst fugendicht nach außen den 54
Längsschlitz 62 abschließt. In Längsachsrichtung der Abfragevorrichtung 60 dient der sich in axialer Richtung der Kolbenstangenlängsachse erstreckende Bereich 68 mit der Länge P als Messbereich für die Kraftkurve, also im Bereich des Spannhubendes, wo sich die Abschnitte 57 und 58 befinden, während der Bereich 69 mit der axialen Länge D dem Öffnungshubbereich des Spannteils 9 entspricht.
Die Abfragevorrichtung 60 weist mindestens einen lernfähigen Mikroprozessor auf, der nach z. B. mehrmaligem Ansteuern sich vorgegebene Messpunkte (Stellungen des Spannarmes 9) „merkt". Z. B. lassen sich über die Abfragevorrichtung 60 verschiedene Öffnungswinkelbereiche von 15°, 45°, 75°, 105° und 135° durch z. B. mehrmaliges Ansteuern dieser Positionen in dem Mikroprozessor programmieren und damit auch entsprechende Schwenkwinkelbereiche des Spannarmes 9 in der Abfragevorrichtung 60 entsprechend einstellen und speichern. Bei Bedarf sind diese Bereiche löschbar, also die Abfragevorrichtung 60 umprogrammierbar auf neue Schwenkwinkelbereiche des Spannteils 9.
Die Abfragevorrichtung 60 ist in eine Folgesteuerung mit einbezogen und steuert demgemäss bei Erreichen der jeweils einprogrammierten Schwenkwinkelbereiche die Druckluftzufuhr und Abschaltung bzw. Umsteuerung, einhergehend mit der entsprechenden Einstellung des Bremskolbens 35 durch mehr 55
oder weniger weites Einschrauben der Verstellspindel 33 in die entsprechende Sackbohrung 29 der Kolbenstange 25 des Arbeitskolbens 11.
Statt, wie dargestellt, dem Spannkopf 1 einen Zylinder als Kolben-Zylinder-Einheit und damit als translatorischen Kraftantrieb zuzuordnen, ist es auch möglich, den Zylinder und damit die Kolben-Zylinder-Einheit räumlich mit dem Spannkopf 1 zu vereinigen, also sämtliche Teile materialmäßig einstückig zu gestalten, sie gegebenenfalls in nur einer Teilungsebene aus Halbschalen oder Teilschalen aufzubauen, aber eine Laufbüchse oder einen sonstigen Zylinder mit in den Innenraum 7 des Spannkopfes 1 zu integrieren, so dass Spannkopf 1 und Zylinder räumlich einheitlich miteinander verbunden sind. Zu diesem Zweck kann z. B. die Laufhülse 14 in den Innenraum 7 hineinverlegt werden, der um einen gewissen Bereich verlängert wird, wobei dann die Laufhülse 14 an den beiden Enden z. B. geschlossen wird, aus der dann die Kolbenstange 25 hervortritt. Unmittelbar am Spannkopfende, das dann sozusagen den Zylinder bildet, lässt sich dann die Verstellspindel 33 in die eine oder andere Richtung durch einen Steckschlüssel oder dergleichen schrauben, um den Spann- und Öffnungswinkelbereich A-B des Spannteils 9 entsprechend zu verändern. Schon bei der aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsform baut die Kniehebeispannvorrichtung extrem kurz, z. B. 50 bis 350 mm, vorzugsweise 100 mm bis 200 mm kürzer als herkömmliche Kniehebelspannvorrichtungen für den 56
gleichen Anwendungszweck und die gleiche Spannleistung. Bei der Integration des Kraftantriebs 2 in den Innenraum 7 des Spannkopfes 1 hinein, lässt sich eine besonders kompakte und leistungsfähige Konstruktion erzielen.
Mit dem Bezugszeichen 70 ist eine Rast- und Arretierungsvorrichtung bezeichnet, die vorliegend aus Kugelschnäppern besteht, die in entsprechende Aussparungen im Bremskolben 35 eingreifen und unter der Rückstellkraft von Druckfedern stehen, so dass beim Verdrehen der Verstellspindel 33 nach Zurücklegen eines entsprechenden Winkelbereichs diese Rast- und Arretierungsvorrichtung 70 zur Wirkung kommt und die Verstellspindel 33 gegen unbeabsichtigtes Verstellen blockiert. Statt dessen können auch reibschlüssige oder sonstige Mittel zur Anwendung kommen. Des weiteren ist es möglich über den Umfang der Verstellspindel 33 bzw. der kolbenförmigen Verdickung 37 eine Vielzahl solcher Kugelschnäpper vorzusehen, so dass entsprechend feinfühlige Verstellbewegungen möglich sind, um den Schwenkwinkelbereich des Spannarmes 9 und damit den Hub des Arbeitskolbens 11 , einhergehend mit einer entsprechenden Gewindeausgestaltung der Verstellspindel 33, zu verändern. Der Bremskolben 35 dient über die Verstellspindel 33 gleichzeitig der Arretierung der Verstellspindel 33, wobei sowohl der Arbeitskolben 11 als auch der Bremskolben 35 durch ihre unrunde Ausführung (Fig. 5) gegen unbeabsichtigte 57
Verdrehung gesichert sind. Die Verstellspindel 33 ist damit über den Bremskolben 35 auch entsprechend gegen Verdrehen gesichert.
Wie aus Fig. 7 zu erkennen ist, ist die Abfragevorrichtung 60 mit einem Seitenflanschteil 71 in einer Längsnut 72, die sich in Längsachsrichtung der Kolbenstange erstreckt, des einen Gehäuseteils 4 zusätzlich gesichert, wodurch der Abfragevorrichtung 60 in dem Längsschlitz 62 eine stabile Halterung gegeben wird. Das Seitenflanschteil 71 und die Längsnut 72 können im Bedarfsfalle auch entfallen.
Mit dem Kupplungsstück 27 ist ein Schlitten 73 von in Längsachsrichtung der Kolbenstange 25 etwa U-förmigem Querschnitt oder auch als Hohlleiste ausgebildet. Der Schlitten 73 ist mit dem Kupplungsstück 27 einstückig, aber lösbar, durch Schrauben, Nieten, Kleben, oder dergleichen (nicht dargestellt) verbunden. In dem U-förmigen Schlitten 73 greift ein als Bedämpfungsstück ausgebildete Schaltfahne 74 zwischen den U-Schenkeln in Richtung E bzw. F (Fig. 7), also orthogonal zur Längsachse der Kolbenstange 3 und damit zwischen den U-Schenkeln des Schlittens 73, hubbeweglich ein. Die Schaltfahne 74 besitzt auf diametral gegenüberliegenden Seiten materialmäßig einstückig angeformte, z. B. leistenförmige, Führungsstücke 75, 76, die in entsprechende diametral einander gegenüberliegende gleich große Führungsnuten 77, 78 mit Spiel (Fig. 58
7) eingreifen, damit die Schaltfahne 74 bei dem Hub der Kolbenstange 25 in Hubrichtung in beiden Seiten leicht gleitbeweglich verschiebbar angeordnet ist. Der lichte Abstand zwischen der Oberseite der Schaltfahne 74 und den zu bedämpfenden Abschnitten D bzw. P der Abfragevorrichtung 60 und damit des Mikroprozessors ist so bemessen, dass über den gesamten Hub eine störungsfreie Abfragemöglichkeit und damit eine gute Signalübertragung möglich ist. Sofern die Kniehebeispannvorrichtung in dem sonst vorhandenen Totpunktbereich mit bogenförmigen Abschnitten 57 und 58 für die Führungsnuten 55 und 56 versehen ist, führt die Schaltfahne 74 zwischen den U-Schenkeln des Schlittens 73 eine entsprechende Ausgleichshubbewegung in Richtung E bzw. F während des Hubes der Schaltfahne 74 durch, derart, dass möglichst ein gleichbleibender Spaltabstand zwischen der Abfragevorrichtung 60 einerseits und der Schaltfahne 74 andererseits gegeben ist. Dieser Ausgleichshub stellt sich somit während der Hubbewegung durch die Gleitbeweglichkeit der Schaltfahne 74 zwischen den U-Schenkeln des Schlittens 73 automatisch in optimaler Weise ein.
Was die Werkstoffe für die Abfragevorrichtung 60 und den integrierten Mikroprozessor und die elektronischen Schaltelemente und der Schaltfahne 74 anbelangt, so werden hierfür die üblicherweise von Mikroschaltern, Mikroprozessoren und dergleichen bekannten Werkstoffen verwendet. Wie aus Fig. 9 59
ersichtlich ist, ist die Abfragevorrichtung 60 als einheitlicher Block oder Bauteil zu handhaben und demnach leicht auszuwechseln. Sie besitzt die Außenkontur der hier vorhandenen äußeren Umgrenzungslinien des Spannkopfes 1 , so dass sich die Abfragevorrichtung 60 auch optisch praktisch innerhalb der Konturen des Spannkopfes 1 auflöst.
Aus Fig. 7 ist außerdem noch zu erkennen, dass auch die Teile der Kniehebelgelenkanordnung 8 einerseits und die Achse 10 andererseits über Wälzlager 79 bzw. 80, 81 , insbesondere über Nadellager reibungsarm gelagert sind. Das gilt für alle anderen nicht näher bezeichneten Achsen, insbesondere für die Kniehebelgelenkanordnung, in ebensolcher Weise. Alle Lager können mit Notlaufeigenschaften, mit einer entsprechenden Depotmenge an Schmierstoffen, versehen sein, oder aus Notlaufeigenschaften besitzenden Lagerwerkstoffen bestehen. Bei 82 und 83 sind ebenfalls als Drucklager ausgebildete Wälzlager, insbesondere Nadellager, angeordnet.
Soweit in den Anmeldungsunterlagen „Kniehebelspannvorrichtungen" erwähnt worden sind, erstreckt sich der Schutzbereich auch auf als Kniehebelspannvorrichtungen ausgebildete Punktschweißvorrichtungen, die als Kniehebelspannvorrichtungen arbeiten, demgemäss Bauteile, insbesondere im Karosseriebau, gleichzeitig Spannen und durch Punktschweißen miteinander verbinden. Die 60
gleiche Ausführungsform kann angewendet werden auf Clinchvorrichtungen und Prägevorrichtungen, so dass der Begriff „Kniehebelspannvorrichtungen" im weitesten Sinne als „Spannwerkzeuge" zu verstehen ist.
Mit dem Bezugszeichen 84 ist ein gegebenenfalls steuerbares Rückschlagventil bezeichnet, dem über eine Leitung 85 Druckmittel, insbesondere Druckluft, gesteuert zuführbar ist. Die Steuerung kann in die Folgesteuerung für den gesamten Bewegungsablauf (Beaufschlagung mit Druckmittel des Arbeitskolbens von der einen oder anderen Seite) mit einbezogen sein. Das Rückschlagventil 84 dient dazu, in der sonst vorhandenen Totpunktlage, insbesondere bei Druckmittelausfall, den Spanner in der vorgegebenen Spannstellung zu halten, da die kolbenförmige Ausbildung durch die bogenförmigen Abschnitte 57 und 58 der Führungsnuten 55, 56 keine verriegelnde Totpunktlage mehr ergibt. So lange Druckmittel ansteht, kann sich der Spanner nicht lösen. Um jedoch ganz sicher bei Druckmittelausfall zu sein, sperrt das Rückschlagventil 84 den Ab- fluss von Druckmittel, insbesondere Druckluft, aus dem Arbeitszylinderraum 46 so lange, bis es über die Leitung 85 gewollt, also gesteuert, mit Druckmittel beaufschlagt wird, dass es in Offenstellung steuert, so dass dann beim Öffnungshub (Bremshub) über das geöffnete Rückschlagventil 84 und die Drosselbohrung Druckmittel aus dem Arbeitszylinderraum 46 auch abströmen kann. 61
Bezugszeichenliste
Spannkopf
Kraftantrieb
Längsachse
Hälfte
»
Teilungsebene
Innenraum
Kniehebelgelenkanordnung, Kniehebelgelenk
Spannteil, einheitlich
Achse, gehäusefeste
Arbeitskolben
Dichtung
Innenwand
Laufhülse
Ausformung
»
Flansch 62
Bodendeckel Dichtung Innenraum
Druckmittelanschluss Kanal Kolbenstange Dichtung Kupplungsstück Schwenkachse Sackbohrung Innendurchmesser
Innengewinde Verstellspindel Gewinde Bremskolben Ringkragen Verdickung, kolbenförmige Innensechskant Verschlussstopfen 63
Bremskammer Dichtung Drossel bohrung Dichtung Axialkanal Kanalabschnitt Arbeitszylinderraum Anschlagschraube Ausnehmung, ringförmige Schnellkupplung
Wälzlager Führungsrolle
Führungsnut
Abschnitt, bogenförmig, der Führungsnut 55 „ „ „ 56 Körper Abfragevorrichtung 64
Außenkontur
Längsschlitz
-
-
-
Stecker
Flansch Schraube Bereich, mit der Länge P für Kraftkurve Bereich, mit der axialen Länge D für den Öffnungshubbereich Rast- und Arretiervorrichtung Seitenflanschteil Längsnut Schlitten Schaltfahne Führungsstück
Führungsnut
Wälzlager 65
81 Wälzlager
82
83
84 Rückschlagventil
85 Leitung
A Schwenkrichtung des Spannarmes 9 in Spannstellung
B „ „ in Offenstellung
D Bedämpfungslänge der Abfragevorrichtung 60 im Öffnungsbereich
P Bedämpfungslänge der Abfragevorrichtung 60 im Spannbereich, Kraftkurve
E Hub der Schaltfahne 74 F
X Hubrichtung des Arbeitskolbens und der Kolbenstange Y
66
Literaturverzeichnis
DE 295 19 321.1
DE 298 11 331 U1
DE 298 11 901.3
DE 297 13 944.4
DE 200 04406.0
DE 201 02 184.6
DE 36 86 385 T2
DE 42 42 601 A1
DE 196 16 441
DE 198 24 579 C1
DE 199 31 897 C1
EP 697 11 548 C2
EP 0 778 107 A1
EP 0 894 583 A2 67
EP 0962285 A2 EP 1262285 A2
GB 2291475 A
Richter, Voss, Kozer: "Bauelemente der Feinmechanik", Seite 231 , 232, 275, 276, Verlag Technik Berlin, 1954

Claims

68Patentansprüche
1. Kniehebeispannvorrichtung - auch Spannwerkzeug wie Punktschweißvorrichtung mit Kniehebelgelenkanordnung, oder Clinchwerkzeug mit Kniehebelgelenkanordnung oder dergleichen -, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem als Spannkopf (1) ausgebildeten Gehäuseteil, einem diesen zugeordneten Kraftantrieb (2), der ein Spannteil, zum Beispiel einen Spannarm (9), oder eine Schweißvorrichtung, oder ein Clinchwerkzeug, hin- und herantreibt, mit einer Sensorvorrichtung (60, 74) zum Detektieren der jeweiligen Stellung des Spannteils (9) oder dergleichen, wobei die Sensorvorrichtung (60, 74) ein von dem Kraftantrieb (2) relativ hin- und herbewegliches Bedämpfungsstück (74) umfasst, das mit wenigstens einem dem Spannkopf (1) oder dergleichen zugeordneten und als insgesamt austauschfähige Baueinheit ausgebildeten elektrischen bzw. elektronischen Sensorteil (60) zusammenwirkt, das Sensorteil (60) nach Art eines Sets oder einer Kassette an dem Gehäuseteil (1) austauschbar angeordnet ist, das Sensorteil (60) lernfähig ausgebildet ist, in dem durch ein- oder mehrmaliges Ansteuern einer jeweils vorbestimmten, ausgewählten Spannstellung dieses abgespeichert wird und das Sensor- 69
teil (10) in eine Steuerung einbezogen ist, so dass die ausgewählten Spannstellungen beliebig oft abgerufen werden können.
2. Kniehebeispannvorrichtung nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorteil (60) einen programmierbaren Speicher zum Speichern der Spannstellungen aufweist.
3. Kniehebeispannvorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der programmierbare Speicher ein Mikroprozessor ist, der durch ein oder mehrmaliges Ansteuern einer jeweils vorbestimmten, wählbaren Position diese, ggf. löschbar, speichert.
4. Kniehebeispannvorrichtung nach einem der Patentansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher außer verschiedenen Stellungen, zum Beispiel Schwenkstellungen eines Spannarms (9) oder dergleichen, auch andere Variable, insbesondere Verschleißerscheinungen an beweglich-mechanischen Teilen, speichert, und ggf. nach Überschreiten vorgegebener, abgespeicherter Toleranzen entsprechende Signale - akustisch und/oder optisch - auslöst. 70
5. Kniehebeispannvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorteil (60) als in einer Ausnehmung des Gehäuseteils (1) angeordnetes Set ausgebildet ist.
6. Kniehebeispannvorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einer abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, vornehmlich pneumatisch, beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Einheit (2), mit einem an der Innenwand (13) des im Querschnitt unrunden Zylinders (2) längsverschieblich und dichtend geführten, mit einer Kolbenstange (25) verbundenen, der Innenwand (13) des Zylinders (2) angepassten, gleichfalls unrunden Arbeitskolben (11) und mit einem auf der der Kolbenstange (25) abgekehrten Seite des Arbeitskolbens (11), in demselben unrunden Zylinder (2) längsverschieblich und dichtend geführten, ebenfalls der Innenwand (13) angepassten, unrunden Bremskolben (35), der mit einer Verstellspindel (33) verbunden ist, die eine Bohrung des Arbeitskolbens (11) durchgreifend in eine mit Innengewinde (32) versehene, sich in die Kolbenstange (25) hineinerstreckende Bohrung (29) zwecks Veränderung des Schwenkwinkels (A-B) des Spannarmes (9) hi- neinschraubbar ist, mit einem endseitig an dem Zylinder (2) angeordneten Bodendeckel (19), der eine gegebenenfalls druckmitteldicht verschließbare und von außen mit einem Werkzeug durchgreifende Öffnung 71
aufweist, mit dem die Verstellspindel (33) in die eine oder andere Richtung um ihre Längsachse (3) drehbar ist, mit einer über das Werkzeug beim Drehen der Verstellspindel (33) überwindbaren Arretiervorrichtung (70) zwischen Bremskolben (35) und Verstellspindel (33), mit einer im Durchmesser erheblich kleineren, in Richtung auf den Bodendeckel (19) hervorragenden kolbenförmigen Verdickung (37), die in eine im Bodendeckel (19) vorgesehene Kammer (40) von einem vorbestimmbaren endseitigen Hub des Bremskolbens (35) an abgedichtet eintaucht.
7. Kniehebeispannvorrichtung nach Patentanspruch 6, gekennzeichnet durch einen an die Druckmittelzuleitung anschließbaren Kanal im Bodendeckel (19), der über einen Axialkanal (44) die kolbenförmige Verdickung (37) und die Verstellspindel (33) durchdringt und in einen zwischen Arbeitskolben (11) und Bremskolben (35) vorhandenen Arbeitszylinderraum (46) ausmündet sowie eine Drosselbohrung (42), die an den zwischen dem Bodendeckel (19) und dem Bremskolben (35) vorhandenen Innenraum (21) und an den Kanal (24) angeschlossen ist.
8. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die 72
Arretierung zwischen Bremskolben (35) und Verstellspindel (33) als reibschlüssige Verbindung ausgebildet ist.
9. Kniehebeispannvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung zwischen Bremskolben (35) und Verstellspindel (33) als formschlüssige Verbindung ausgebildet ist, die unter Druckfederkraft steht.
10. Kniehebeispannvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung zwischen Bremskolben (35) und Verstellspindel (33) aus einem, oder aus mehreren oder aus einer Vielzahl von über den Umfang gleichmäßig verteilten Kugelschnäppern besteht, die nach Drehung der Verstellspindel (33) bei einem gewissen Winkelbereich den Bremskolben (35) gegenüber der Verstellspindel (33) einerseits arretieren, andererseits bei Überschreiten eines gewissen Drehmomentes durch ein Werkzeug, mit dem die Verstellspindel verstellt werden soll, außer Eingriff bringbar sind.
11. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in die Kolbenstange (25) hineinerstreckende Bohrung (29) als Sackbohrung 73
ausgebildet ist, die über einen gewissen axialen Längenabschnitt mit dem Innengewinde (32) versehen ist und unterschiedliche Innendurchmesser (30, 31) aufweist.
12. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, wobei die Kolbenstange (25) mit der Kniehebelgelenkanordnung (8) über ein Kupplungsstück, insbesondere in Form eines Gabelstückes (27) und über ein Gelenk, gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellspindel (33) ein Sicherungselement (47) zugeordnet ist, der das vollständige Herausschrauben aus der Bohrung (29) der Kolbenstange (25) verhindert.
13. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, mit einem Gehäuse (45) und einem Zylinder (2) für einen durch Druckmitteldruck abwechselnd beidseitig beaufschlagbaren Arbeitskolben (11), der über eine Kolbenstange (25) und mindestens einen Kupplungsbolzen, mindestens einer Lasche oder dergleichen sowie über eine Kniehebelgelenkanordnung (8) und einem Kniehebelgelenkbolzen mit einem Werkstückspannarm (9) schwenkbeweglich gekuppelt ist, welche auf einer im Gehäuse (4, 5) ortsunbeweglich, aber drehbar gelagerten Achse (10) schwenkbar angeordnet ist, wobei in 74
Achsrichtung der Kolbenstange (25) in dem von der Kolbenstange (25) durchsetzten Gehäuse (4, 5) parallel zueinander angeordnete Führungsnuten (55, 56) zum gegebenenfalls mittelbaren Führen der Kolbenstange (25) und/oder des Kniehebelgelenkes (8) angeordnet sind und die gegenüberliegenden Führungswände der Führungsnuten (55, 56) für das Kniehebelgelenk (8) nach nur einem Radius oder nach mehreren Radien, die sprunglos ineinander übergehen, zu einer Seite der Kolbenstangenlängsachse hin gekrümmt verlaufend angeordnet sind (57, 58), derart, dass mit dem Werkstückspannarm (9) über einen vorbestimmten Schwenkbereich des Werkstückspannarms (9) ohne Erzielung einer Totpunktlage eine gleiche oder annähernd gleich bleibende Spannkraft am Spannarm (9) erzielbar ist.
14. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der Ansprüche 7 bis 12, mit einem Gehäuse (4, 5), einem Zylinder (2) für einen Druckmitteldruck abwechselnd beidseitig beaufschlagbaren Arbeitskolben (11 ), der über eine Kolbenstange (25) mindestens einen Kupplungsbolzen, mindestens eine Lasche oder dergleichen über eine Kniehebelgelenkanordnung (8) und einen Kniehebelgelenkbolzen mit einem Werkstückspannarm (9) schwenkbeweglich gekuppelt ist, welcher auf einer im Gehäuse (4, 5) ortsunbeweglichen, aber drehbar gelagerten Achse (10) schwenkbar 75
angeordnet ist, wobei in Achsrichtung der Kolbenstange (25) in dem von der Kolbenstange (25) durchsetzten Gehäuse (4, 5) parallel zueinander angeordnete Führungsnuten (55, 56) zum gegebenenfalls mittelbaren Führen der Kolbenstange (25) und/oder des Kniehebelgelenkes (8) angeordnet sind, wobei die gegenüberliegenden Führungswände der Führungsnuten (55, 56) auf ihren der Führung des Kniehebelgelenkes (8) dienenden Längenabschnitt auf einer Seite der Längsachse der Kolbenstange (25) durch jeweils eine Kurvenschar begrenzt ist, die möglichst sprunglos ineinander übergeht, derart, dass mit dem Werkstückspannarm (9) über einen vorbestimmten Schwenkbereich (A-B) des Werkstückspannarmes (9) ohne Erzielung einer Totpunktlage eine gleiche oder annähernd gleich bleibende Spannkraft am Spannarm (9) erzielbar ist.
15. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Kupplungsbolzen als auch der Kniehebelgelenkbolzen über je mindestens ein Paar Führungsrollen (53, 54) in den Führungsnuten (55, 56) geführt ist, und dass die Führungsnuten (55, 56) jeweils aus ineinander sprunglos übergehenden zwei Längenabschnitten bestehen, wobei der eine Abschnitt geradlinig und parallel zu der Längsachse der Kolbenstange (25) verläuft, während der andere Längenabschnitt den von der Kolbenstange (25) weggerichteten kurvenförmig 76
verlaufenden Abschnitt (57, 58) der Führungsnuten (55, 56) umfasst, und dass die Führungsrollen (53, 54) für den Kniehebelgelenkbolzen nur in dem geradlinigen Abschnitt geführt sind, während die Führungsrollen (53, 54) des Kniehebelgelenkes (8) über einen gewissen Hub in einem kurvenförmigen Abschnitt geführt sind, aber beim Offenschwenken des Werkstückspannarmes (9) vorzugsweise auch durch die Führungswände des geradlinigen Abschnittes geführt sind.
16. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 13 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Mittelpunkt der Radien der Führungswände des gekrümmten Abschnittes (57, 58) auf einer geraden gedachten Linie zwischen dem Schwenkmittelpunkt der Achse (10) und dem Schwenkmittelpunkt des Werkstückspannarmschwenkbolzens liegt, über den die Kniehebel- gelenklaschenanordnung (8) mit dem Kniehebelgelenkbolzen schwenkbeweglich gekuppelt ist.
17. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 13 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den kurvenförmigen Abschnitten (57, 58) ein aus einem verschleißbaren Werkstück bestehender Körper (59) zugeordnet ist, der die Kurvenform 77
aufweist und der in mindestens einer Aussparung wenigstens einer Wand des Spannkopfes (1) angeordnet ist.
18. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (59) aus gehärtetem Stahl besteht.
19. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (59) aus einem keramischen Werkstoff besteht.
20. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (59) aus Panzerstahl besteht.
21. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (59) aus Wolframkarbid besteht.
22. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (59) aus einem hochverschleißfesten Kunststoff, gegebenenfalls mit Partikeln aus verschleißfestem Werkstoff, insbesondere aus Keramikpartikeln oder aus Wolframkarbiden, oder aus Stahlpartikeln, besteht. 78
23. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung auf der Vorder- und auf der Rückseite sowie an der dem Kniehebelgelenk (8) abgewandten Stirnseite mit je einer Schnellkupplung (49, 50, 51) mit z. B. schwalbenschwanzförmigen Anordnungen versehen ist, über die die Kniehebeispannvorrichtung in der jeweils gewünschten Lage formschlüssig in der betreffenden Fertigungsanlage oder dergleichen anzuordnen ist.
24. Kniehebeispannvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kniehebelgelenkanordnung (8) in einem als Spannkopf (1) ausgebildeten Raum (7) abgekapselt angeordnet ist, an den sich die Kolben-Zylinder-Einheit (2) in axialer Richtung anschließt, derart, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (2) und der Spannkopf (1 ) bauteilmäßig vereinigt sind, derart, dass der Spannkopf (1) auch gleichzeitig das Gehäuse für die Kolben-Zylinder-Einheit (2) bildet.
25. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das einheitliche Bauteil bildende Gehäuse aus zwei Gehäuseschalen (4, 5) besteht, die in vorzugsweise einer Trennebene (6) flächig und möglichst abgedichtet aufeinanderliegen und sowohl den Raum (7) 79
für die Kniehebelgelenkanordnung (8) als auch den Raum für die Kolben- Zylinder-Einheit (2) umschließen.
26. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Gehäuseteilen (4, 5), die das einheitliche Bauteil für den Spannkopf (1) und die Kolben-Zylinder-Einheit (2) bilden, eine als Zylinderhülse ausgebildete unrunde Laufhülse (14) angeordnet ist, in der der Arbeitskolben (11) und der Bremskolben (35) angeordnet sind, und dass die Laufhülse (14) durch die Gehäuseteile umschlossen und axial und radial arretierbar ist.
27. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (4, 5) aus zwei in Richtung der Längsachse (3) aufgeteilten Körpern, insbesondere aus Hälften, bestehen, die mit Flanschen dicht aufeinanderliegen und durch Befestigungsmittel (Schrauben, Zapfen, Bolzen, Kleben oder dergleichen), insbesondere staub- und schmutzdicht, miteinander verbunden sind.
28. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 24 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum (7), in dem die Kniehebelgelenkanordnung (8) angeordnet ist, auch 80
gleichzeitig die Laufhülse (14) für den Arbeitskolben (11) und den Bremskolben (35) angeordnet ist, und dass sich die Kniehebelgelenkanordnung (8) an der einen Stirnseite der Lauf hülse (14) druckmitteldicht abgedichtet in dem gemeinsamen Raum (7) für die Kniehebelgelenkanordnung (8) und die Laufhülse (14) befindet.
29. Kniehebeispannvorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einer über eine Kolbenstange (25) abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, vornehmlich pneumatisch, beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Einheit (2), mit einem in einem unrunden Zylinder (2) längsverschieblich und dichtend geführten, mit der Kolbenstange (25) verbundenen, der Innenwand (13) des Zylinders (2) angepassten, gleichfalls unrunden Arbeitskolben (11) und mit einem auf der der Kolbenstange (25) abgekehrten Seite des Arbeitskolbens (11), in demselben unrunden Zylinder (2) längsverschieblich und dichtend geführten, ebenfalls der Innenwand (13) angepassten, unrunden Bremskolben (35), der mit einer Verstellspindel (33) verbunden ist, die eine Bohrung des Arbeitskolbens (11 ) durchgreifend in eine mit Innengewinde (32) versehene, sich in die Kolbenstange (25) hineinerstreckende Bohrung (29) zwecks Veränderung des Schwenkwinkels (A-B) des Spannarmes (9) hi- neinschraubbar ist, mit einem endseitig an dem Zylinder (2) angeordneten 81
Bodendeckel (19), der eine gegebenenfalls druckmitteldicht verschließbare und von außen mit einem Werkzeug durchgreifende Öffnung aufweist, mit dem die Verstellspindel (33) in die eine oder andere Richtung um ihre Längsachse (3) drehbar ist, mit einer über das Werkzeug beim Drehen der Verstellspindel (33) aufhebbaren Arretiervorrichtung (70) zwischen Bremskolben (35) und Verstellspindel (33), mit einer Abfragevorrichtung (60) für den Schwenkwinkel (A-B) bzw. die Stellung des Arbeitskolbens (11), die in einem Raum (7) für die Kniehebelgelenkanordnung (8) integriert ist, wobei die Abfragevorrichtung (60) als insgesamt austauschfähiges Bauteil im Bereich eines sich in axialer Richtung der Kolbenstange (25) erstreckenden Längsschlitzes (62) des Gehäuses (4, 5) angeordnet und hier in geeigneter Weise befestigt ist, wobei die Abfragevorrichtung (60) eine Linear-Abfrage mit einem integrierten Mikroprozessor als Weg-
Meßsystem mit einer geringen Auflösung von z. B. ± 1 mm darstellt, mit
folgenden Abläufen:
a) Spannarmeinstellung zum Festlegen der Grundeinstellung des geschlossenen Spannarms
b) Einlernphase zum Justieren der Anlage auf den jeweiligen Anwendungsfall
c) Betriebsphase 82
d) Trenderkennung zum Ermitteln von Veränderungen.
30. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Mikroprozessor in der Abfragevorrichtung (60) die Spannzyklen, Taktzeiten und andere Analysen und Kriterien berücksichtigt und gegebenenfalls elektronisch speichert.
31. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragevorrichtung (60) den Längsschlitz (62) nach außen hin möglichst fugendicht verschließt und auf der Rückseite der Kniehebeispannvorrichtung im Bereich des das Kniehebelgelenk (8) aufnehmenden Raumes (7) angeordnet ist.
32. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragevorrichtung (60) mit ihrer Außenkontur dem Konturen verlauf des Gehäuses (4, 5) angepasst ist, derart, dass die Außenkontur insbesondere zu dem vorderen Ende der Kniehebeispannvorrichtung sprunglos in der gleichen Ebene mit den Gehäuseschalen (4, 5), die das Gehäuse zur Aufnahme der Kniehebelgelenkanordnung (8) bilden, verläuft. 83
33. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkopf (1) im Bereich des Schlitzes auf wenigstens einer Seite mit einem sich in Richtung der Längsachse (3) der Kolbenstange (25) erstreckenden Seitenflanschschlitz versehen ist, in den ein mit der Abfragevorrichtung (60) angeordneter leistenartiger Abschnitt der Abfragevorrichtung (60) formschlüssig oder annähernd formschlüssig verbunden ist.
34. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragevorrichtung (60) einen sich in Längsachsrichtung der Kolbenstange (25) erstreckenden Messbereich (68) für den Bereich der „Kraftkurve" und einen sich in gleicher Richtung erstreckenden Messbereich (69) „Öffnen" aufweist, und dass die Kolbenstange (25) mit einem Bedämpfungsteil (74) diese Messbereiche (68, 69) bei ihrer Hubbewegung überstreicht und bedämpft.
35. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedämpfungsteil aus St37 hergestellt ist. 84
36. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Messgenauigkeit von +/- 1 mm Fehlersignale ausgegeben werden, wenn der Wert +/- 2 mm überschreitet.
37. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannstellung 0° (90°) und die Offenstellung maximal 135 ° beträgt.
38. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blinkfrequenz bei Anordnung von Dioden zum Anzeigen von Schaltsignalen der Abfragevorrichtung (60) 2 Hz beträgt.
39. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorgegebene, in den Mikroprozessor eingelernte Punkte (Messbereiche), z. B. Spannstellung, Offenstellung und Verschleiß, durch unterschiedliche farbige LED anzeigbar sind. 85
40. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lernbereich 3 mm bis 7 mm beträgt.
41. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Hubrichtung des Arbeitskolbens (11) gemessene Wanddicke des Bremskolbens (35) nur einen geringen Bruchteil der Dicke der in dieser Richtung gemessenen Dicke des Arbeitskolbens (11 ) beträgt.
42. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die in Hubrichtung des Arbeitskolbens (11) gemessene Wanddicke des Bremskolbens (35) nur etwa 5 % bis 50 %, vorzugsweise etwa 10 % bis 20 %, der in dieser Richtung gemessenen Wanddicke des Arbeitskolbens (11) beträgt.
43. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskolben (35) im Vergleich zu dem Arbeitskolben (11) scheibenförmig ausgebildet ist. 86
44. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche mit einer Abfragevorrichtung (60), die in einer schlitzförmigen Aussparung im Bereich des Spannkopfes (1) diesen verschließend angeordnet ist, wobei die Ausnehmung entweder als Längsschlitz (62) oder in einem davon abweichenden Winkel zur Aufnahme der Abfragevorrichtung (60) angeordnet ist, mit einer Schaltfahne (74), die mit einem Kupplungsstück (27) der Kolbenstange (25) einstückig verbunden ist und in Hubrichtung der Kolbenstange (X bzw. Y) mit der Kolbenstange (25) beweglich ist, wobei die Schaltfahne (74) aus zwei hubbeweglich gegeneinander verstellbaren Teilen besteht, derart, dass die Schaltfahne (74) einen Schlitten (73) aufweist, der mit dem Kupplungsstück (27) der Kolbenstange (25) verbunden ist und der Schlitten (73) ein Bedämpfungsteil (74) aufweist, das in bezug auf den Schlitten (73) um ein begrenztes Maß quer zur Längsachse (3) der Kolbenstange (25) beweglich angeordnet ist.
45. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (73) in einem durch die Längsachse (3) der Kolbenstange (25) geführten Längsschlitz etwa groß U-förmig gestaltet ist und zwischen seinen U-Schenkeln das Bedämpfungsteil (74) hubbeweglich lagert. 87
46. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedämpfungsteil (74) auf diametral gegenüberliegenden Seiten Führungsstücke (75 bzw. 76) aufweist, die in sich in Längsachsrichtung (3) der Kolbenstange (25) erstreckenden, auf die Gehäuseteile (4, 5) verteilten Führungsnuten (77 bzw. 78) längsverschieblich zwangsgeführt sind.
47. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragevorrichtung (60) einen sich quer zu ihrer Längsachse erstreckenden Befestigungsflansch (67) aufweist, der die Abfragevorrichtung (60) beidseitig überragt und in seinem mittleren Bereich einen Stecker oder eine Steckvorrichtung (66) zum Verbinden mit einem elektronischen Kabel zur Fernabfrage der jeweils anzuzeigenden Stellungen aufweist, wobei der Flansch (67) mindestens einseitig eine Durchgangsbohrung zum Anordnen einer Schraube (27a) besitzt.
88
48. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Achsen und Bolzen des Kniehebelgelenks (8) einschließlich der gehäusefesten Achse (10) in Wälzlagern, insbesondere Nadellagern (52, 79, 80, 81 , 82, 83) reibungsarm gelagert sind.
49. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseschalen (4, 5) aus einer Aluminiumlegierung bestehen.
50. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils mit Druckmitteldruck zu beaufschlagende Zylinder über ein gesteuertes Rückschlagventil nach außen hin zur Abströmleitung abgesichert ist.
51. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsleitungen in der Zylinderwand angeordnet sind.
52. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmierung über einen externen Rechner erfolgt. 89
53. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmierung über einen PC erfolgt.
54. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmierung von einer zentralen Steuerstelle aus für vorzugsweise zahlreichen Kniehebelspannvorrichtungen oder dergleichen erfolgt.
55. Kniehebeispannvorrichtung nach Anspruch 4 wobei der programmierbare Speicher an einem der Teile der Sensorvorrichtung (60, 74) austauschbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der programmierbare Speicher an einem der Teile der Sensorvorrichtung (60, 74) austauschbar angeordnet ist.
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