Kniehebelspannvorrichtung
Beschreibung Gattung
Die Erfindung betrifft eine Kniehebelspannvorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie.
Stand der Technik
Spannwerkzeuge weisen in der Regel wenigstens einen Spannbacken auf, mit dem sie gegen das zu spannende Werkstück einwirken. Kniehebelspannvorrichtungen werden bevorzugt im PKW-Karosseriebau verwendet. Derartige Knie- hebelspannvorrichtungen bestehen gewöhnlich aus einem Spannkopf, dem ein motorischer Antrieb, z. B. eine Kolben-Zylinder-Einheit mit abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Luftdruck, zu beaufschlagender Kolben zugeordnet ist. Der Kolben ist mit einer Kolbenstange verbunden, die auf eine Kniehebelgelenkanordnung einwirkt, über die ein Klemmarm auf- und niederschwenkbar und gegen das zu spannende Werkstück, z. B. Bleche im Karosseriebau, anpreßbar ist. Als Widerlager dienen oftmals sogenannte Kiefer oder
sonstige Vorrichtungsteile, auf denen die Werkstücke, z. B. Bleche, aufliegen und dann unter hohem Druck von dem Spannarm und dem daran befestigten Spannbacken angepresst und arretiert werden, bis sie z. B. durch Punktschweißen, Clinchen, Kleben oder dergleichen dauerhaft miteinander verbunden sind. Da besonders im Karosseriebau die miteinander zu verspannenden Werkstücke, z. B. Radkästen, Schweller, oder sonstige aus Blech bestehende Teile der Karosserie, unterschiedliche Konturen aufweisen, müssen solche Konturen den äußeren zu spannenden Oberflächen angepasst werden, was kostspielig ist, da solche Konturstücke oft durch CNC-gesteuerte Maschinen aus dem Vollen gefräst oder sonst wie hergestellt werden müssen. Für unterschiedliche Konturen müssen auch unterschiedliche Konturstücke bereitgehalten werden, die mit den Spannbacken bzw. Spannhebel auswechselbar verbunden werden. Auch die Einrichtung solcher Konturstücke, das heißt die formgenaue Anpassung an die zu spannenden Oberflächenbereiche und der Werkstücke ist aufwendig und demgemäß kostspielig.
Aus der DE 196 03 579 A1 ist ein Formspannbacken für eine Spannvorrichtung mit einem Klemmrahmen vorbekannt, der je zwei einander paarweise gegenüberliegende, eine im wesentlichen rechteckige Rahmenöffnung begrenzende Rahmenschenkel aufweist, mit einer Vielzahl von in der Rahmenöffnung des Klemmrahmens angeordneten, quer zur Rahmenebene parallel zueinander ausgerichteten und unabhängig voneinander verschiebbaren Spannstößeln, die an ihren Seitenflächen in dichter Packung gegeneinander anliegen und mit ihren über die
Rahmenöffnung überstehenden freien Stirnflächen eine an die Oberflächenkontur eines Werkstückes anpassbare Spannfläche bilden, und mit einem die Spannstößel innerhalb des Klemmrahmens gegeneinanderpressenden Klemmmechanismus, der ein in der Rahmenöffnung angeordnetes, quer zur Verschieberichtung der Spannstößel im wesentlichen parallel zu einem der Rahmenschenkelpaare seitlich gegen die Spannstößelanordnung verschiebbares Druckstück und ein dem Druckstück in dessen Verschieberichtung gegenüberliegendes, gegen die Spannstößelanordnung anliegendes Widerlagerstück aufweist, wobei die Spannstößel unter der Einwirkung des Druckstücks und des Widerlagerstücks über ihre in Verschieberichtung des Druckstücks schräg angestellten Anlageflächen quer zur Verschieberichtung gegen die parallel zur Verschieberichtung ausgerichteten Rahmenschenkel anpressbar sind. Die Spannstößel weisen innerhalb der Spannstößelanordnung in Verschieberichtung des Druckstücks pfeilartig spitz zusammenlaufende Anlageflächen auf. Die Spannstößel weisen ein Vierkantprofil mit in Verschieberichtung des Druckstücks weisenden Profilspitzen auf. Außerdem sind Spannstößel mit Sechskantprofil beschrieben. Das Widerlagerstück wird durch den dem Druckstück in Verschieberichtung gegenüberliegenden Rahmenschenkel gebildet, wobei das Widerlagerstück in zum Druckstück entgegengesetzter Richtung gegen die Spannstößelanordnung verschiebbar ist. Dabei soll das Druckstück mittels eines im benachbarten Rahmenschenkel angeordneten Innengewinde geführten Gewindestößels verschiebbar sein. Weiterhin soll die lichte Weite der Rahmenöffnung quer zu den in Verschieberichtung des Druckstücks im
wesentlichen parallelen Rahmenschenkeln im Verlauf dieser Rahmenschenkel kontinuierlich oder stufenförmig variieren. Vorgesehen ist auch, dass die lichte Weite vom beweglichen Druckstück zum festen Widerlagerstück hin abnimmt. Die lichte Weite soll außerdem vom beweglichen Druckstück und vom beweglichen Widerlagerstück aus zur Rahmenmitte hin abnehmen. Die Spannstößel sind in ihrer Verschieberichtung federbelastet. Hierzu weisen die Spannstößel ein rückwärtiges, achszentrales Sackloch zur Aufnahme einer sich an einer rahmenfesten Stützfläche abstützenden Druckfeder auf. Die Stützfläche wird durch eine rahmenfeste, zur Rahmenebene parallele Stützplatte gebildet. Die Druckfeder ist als zwischen der Stützfläche und dem Spannstößel eingespannte, den Zwischenraum frei überbrückende Schraubendruckfeder ausgebildet. Dabei werden die Schraubendruckfedern mit ihren auf Block gegeneinander anliegenden Endwindungen auf ein stützflächenseitiges und/oder spannstößelseitiges Gewinde aufgedreht. Sie können hier auch durch Kleben befestigt sein. Der Formspannbacken soll eine gleichmäßige Arretierung der Spannstößel innerhalb des Klemmrahmens gewährleisten und innerhalb des rechteckigen Klemmrahmens in Längs- und Querrichtung verspannbar sein.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kniehebelspannvorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, zu schaffen, bei
welcher sich die Umrüstungen von Kniehebelspannvorrichtungen auf unterschiedliche zu klemmende Konturen im Karosseriebau ohne Demontage der Kniehebelspannvorrichtung schnell und problemlos, gegebenenfalls auch durch Einbeziehung in eine zentrale Folgesteuerung, durchführen lassen.
Lösung
Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.
Einige Vorteile
Bei dem erfindungsgemäßen Spannwerkzeug, insbesondere eine Kniehebelspannvorrichtung für den Kfz-Karosseriebau, wird das Konturstück nicht mehr aus einem starren Körper, der umständlich im CAD-Verfahren gezeichnet und durch CNC-Maschinen gefräst werden muss, gebildet. Vielmehr besteht das Konturstück aus einer Art Nadelkissen. Je nach Kontur wird das Kissen auf die zu spannende Oberfläche gefahren, wobei sich die einzelnen nadeiförmigen Einzelklemmkörper der unterschiedlichen Kontur durch gegenseitige Längsverschiebung gegen die Rückstellkraft wenigstens eines Federelementes anpassen. Danach werden die einzelnen Nadeln in der der angepassten Kontur entsprechenden Stellung arretiert. Diese Arretierung kann bei Bedarf wieder gelöst werden, so dass bei
wechselnden Oberflächen (Konturen) das Konturstück entsprechend neu eingestellt werden kann. Zwar hat man schon vorgeschlagen, derartige Nadelkissen zum Spannen in anderen Bereichen zu verwenden, jedoch bestehen die Nadeln dort aus im Querschnitt runden Körpern, zwischen die Schweißspritzer, Schmutz und Feuchtigkeit eindringen können, was zum Blockieren oder zum Schwergängigwerden der Nadeln führen kann. In diesem Fall müssen die Nadelkissen in umständlicher Weise auseinander genommen, gereinigt und wieder zusammengesetzt werden.
Demgegenüber sind die Nadeln bei der Erfindung aus Körpern gebildet, die mit Flächen aneinander gleiten, sich also nicht mehr linien- oder punktförmig wie beim Stand der Technik berühren. Dadurch ergibt sich ein allseits dichtes Konturstück, so dass Staub und Feuchtigkeit nicht mehr zwischen die nadeiförmigen Körper eindringen können. Etwaige Staubpartikel werden beim Verstellen der Nadeln nach außen wegbewegt und können gar nicht zwischen die Oberflächenbereiche der dicht und formschlüssig aneinander liegenden Nadelkörper eindringen. Auf diese Weise bleiben die Nadelkissen und damit auch die entsprechenden Konturstücke stets leichtgängig und können sich damit ohne Beschädigung der Oberflächen den jeweiligen Konturverläufen leicht und sicher anpassen, was von besonderem Vorteil bei Kniehebelspannvorrichtungen für den Karosseriebau der Kfz- Industrie ist. Auch die Lagerhaltung wird durch die Erfindung verringert, da ein und dasselbe Konturstück für unterschiedliche Anwendungsbereiche verwendet
werden kann. Auf diese Weise lassen sich erfindungssgemäße Konturstücke mit Nadelkissen z. B. zur Herstellung der verschiedenen Fahrzeugtypen verwenden. Dies gilt natürlich für alle Automobilmarken.
Weitere erfinderische Ausgestaltungen
) Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind in den Schutzansprüchen 2 bis 35 beschrieben.
Bei der Lösung nach Patentanspruch 2 sind die Nadeln im Querschnitt quadratisch ausgebildet, während bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 3 die Nadeln in einem orthogonal zu ihrer Längsachse geführten Querschnitt rechteck- förmig gestaltet sind. Demgegenüber sind die Nadeln bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 4 in einem orthogonal zur Längsachse geführten Querschnitt polygonförmig gestaltet. In all diesen Fällen gleiten aber die Nadeln mit sich quer zu ihrer Längsachse und sich in ihrer Längsachse erstreckenden Oberflächenbereiche dicht aneinander und stützen sich gegenseitig an diesen Oberflächenbereichen vor- und seitwärts ab.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Nadeln an ihren nach außen gekehrten freien Endabschnitten ballig ausgebildet sind - Patentanspruch 5.
Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 6 sind die Nadeln an ihrem oberen, äußeren Endabschnitt nach einer von einer Kreisform abweichenden Kurve gestaltet, während sie bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 7 durch eine Kugelkalotte begrenzt sind.
Die Nadeln werden gemäß Patentanspruch 8 bevorzugt in einem hülsenförmigen Gehäuse mit ihren Längsachsen parallel zueinander verlaufend angeordnet, wobei zahlreiche solcher Nadeln neben- und/oder hintereinander angeordnet sind, so dass auch komplizierte Oberflächenbereiche der zu klemmenden Werkstücke weitgehend formschlüssig durch die Nadeln nachgebildet und geklemmt werden können. Der Kraftschluss erfolgt bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 8 durch ein seitlich angeordnetes, lösbares Klemmelement.
Diese Klemmung geschieht bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 9 mechanisch, während sie bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 10 hydraulisch und bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 11 pneumatisch erfolgt. Es ist aber auch gemäß Patentanspruch 12 möglich, statt einer Hydraulikflüssigkeit eine Quasiflüssigkeit, z. B. einen geeigneten Kunststoff, zu verwenden, über den der Kraftschluss auf die Nadeln ausgeübt werden kann, um sie in der jeweiligen Lage zu arretieren.
Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 13 ist das Federelement durch einen geeigneten gummielastische Eigenschaften aufweisenden Kunststoff oder mehrerer solcher Kunststoff blocke gebildet, gegen die die einzelnen Nadeln gegen federelastische Rückstell kraft zu bewegen sind.
Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 14 bestehen die Federelemente, die die Nadeln belasten, aus Druckfedern.
Erfindungsgemäß sind bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 15 die Nadeln aus einem geeigneten metallischen Werkstoff, z. B. aus Stahl, oder auch aus einzelnen Kunststoffblöcken oder Kunststoffstiften gebildet, die die erforderliche Abriebfestigkeit, Alterungsbeständigkeit und Beständigkeit gegen die im Betrieb vorkommenden Öle und Fette aufweisen.
Patentanspruch 16 beschreibt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, was auch für Patentanspruch 17 gilt.
Gemäß Patentanspruch 18 sind die aus Stahl oder dergleichen bestehenden einzelnen Nadeln durch ein Kunststofffederkissen ersetzt, das sich ebenfalls auf die einzelnen Oberflächenbereiche in dem erforderlichen Maße federelastisch einstellt. Die einzelnen Bereiche des Konturstückes können entweder aus einem Kunststoffblock, der die kautschukartigen oder federelastischen Eigenschaften
aufweist, oder aus mehreren Kunststoff blocken oder Körpern gebildet sein, die entweder durch Kraftschluss gegeneinander in der gewünschten Lage festgeklemmt werden, oder aber sich soweit verformen, dass auch unterschiedliche Oberflächenbereiche ohne Zerstörung geklemmt werden können.
Bei der Lösung nach Patentanspruch 19 ist mindestens einem Spann- oder Klemmarm ein im Bedarfsfalle auswechselbares Konturstück zugeordnet, das zahlreiche hinter- und/oder nebeneinander angeordnete Einzelklemmkörper aufweist, die im Bedarfsfalle alle gleich groß sind und die gleiche Formgebung aufweisen können, und die mit ihren freien Enden mit dem zu klemmenden Werkstück zusammenwirken. Die in Längsachsrichtung gegeneinander verschieblichen Einzelklemmkörper werden erfindungsgemäß durch eine kraftangetriebene Klemmvorrichtung in der jeweiligen Konturenlage geklemmt, wobei die Klemmvorrichtung ihre hohe Klemmkraft über ein Kniehebelgelenk auf die Einzelklemmkörper überträgt. Die Klemmvorrichtung kann als abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck zu beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet werden, wobei als Druckmittel z. B. Luftdruck, aber auch eine hydraulische Flüssigkeit in Betracht kommen können Es kann auch ein Elektromotor als Kraftantrieb verwendet werden. Bevorzugt wird dabei die Klemmvorrichtung so ausgebildet und angeordnet, dass das Kniehebelgelenk zwecks seiner Arretierung um einen geringen Betrag, z. B. um einige Bogensekunden, über seine Totpunktlage durch den jeweiligen Kraftantrieb gefahren wird, so dass es selbst blockierend ist und sich
nicht beim Hin- und Herbewegen des betreffenden Spann- oder Klemmarms lösen kann. Dies ist wichtig, falls es zum Energieausfall für die Klemmvorrichtung, insbesondere zum Ausfall oder Abfall des zum Antrieb der Klemmvorrichtung erforderlichen Druckmitteldruckes, kommen sollte.
Die Erfindung ermöglicht es, zahlreiche solchermaßen ausgestalteter Kniehebelspannvorrichtungen, die in einer Fertigungsstraße im Kfz-Bau benötigt werden, an eine zentrale Steuerung anzuschließen, um beim Wechseln von zu klemmenden Karosserieteilen jeweils auf die Kontur der zu klemmenden Bauteile, z. B. Radkästen, Schweller, Türholme oder dergleichen, angepasst zu werden. Die Kniehebelspannvorrichtungen brauchen zu diesem Zweck nicht ausgebaut zu werden. Vielmehr genügt es, einen entsprechenden Steuerungsbefehl von einer zentralen Steueranlage an die betreffende Fertigungslinie zu geben, um die vorgesehenen Klemmvorrichtungen zu lösen, so dass beim entsprechenden Auffahren der Konturstücke auf die neu zu klemmenden Oberflächenteile sich die Einzelkörper entsprechend einstellen können und dann in ihrer jeweiligen passgerechten Konturenlage durch die Klemmvorrichtung durch die zentrale Steuerung dauerhaft, aber lösbar, fixiert werden können.
Bei Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 20 erfolgt der Antrieb der Klemmvorrichtung pneumatisch, während dies bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 21 hydraulisch geschieht. Dagegen wird bei der Ausführungsform nach
Patentanspruch 22 die Klemmvorrichtung durch einen geeigneten Elektromotor angetrieben.
Gemäß Patentanspruch 23 ist ein Druckstück mit dem Kniehebelgelenk ver- schieblich gekuppelt, das auf die Einzelklemmkörper einwirkt und diese in der jeweils gewünschten Konturenlage gegeneinander klemmt (spannt).
Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 24 ist die Klemmvorrichtung als Kolben-Zylinder-Einheit oberhalb des Klemmarmes an diesem befestigt, so dass sie den für das zu spannende Werkstück benötigten Raum nicht behindert.
In Patentanspruch 25 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 26 wird jeder Einzelklemmkörper durch ein stangenförmiges Führungselement geführt, das auch zur Lagerung eines Druckfederelements, z. B. einer aus Stahl bestehenden Spiraldruckfeder, dient.
Der Ausführungsform nach Patentanspruch 27 sind die Einzelklemmkörper im Querschnitt - bis auf einen relativ kurzen Bereich nahe ihres freien, äußeren Längenabschnitts - im Querschnitt sechseckig oder achteckig ausgebildet.
Auf jeden Einzelklemmkörper kann ein als Spiraldruckfeder ausgebildetes Federelement einwirken. Ein solches Federelement wird bevorzugt aus Federstahl hergestellt - Patentanspruch 28.
Die Ausführungsform nach Patentanspruch 29 baut kompakt, was auch für die
> Ausführungsform nach Patentanspruch 30 gilt.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform beschreibt Patentanspruch 31.
Unter beengten Raumverhältnissen wird man sowohl für den Kraftantrieb der Kniehebelgelenkanordnung als auch für den Kraftantrieb, mittels dessen sich die nadeiförmigen Einzelklemmkörper kraftschlüssig gegeneinander verspannen lassen, eine von der Kreisform abweichende Konstruktion wählen - Patentanspruch 32.
Hierzu bietet sich z. B. eine Lösung nach Patentanspruch 33 oder Patentanspruch 34 an.
Patentanspruch 35 beschreibt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung .
In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 ein Konturstück mit einem Nadelkissen, teils im Axialquerschnitt;
Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Kniehebelspannvorrichtung, teils in der Ansicht, teils im Schnitt, abgebrochen dargestellt;
Fig. 4 einen Spannarm der aus Fig. 3 ersichtlichen Kniehebelspannvorrichtung, in der Seitenansicht, und
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie III - III der Fig. 3.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist insgesamt ein Gehäuse bezeichnet, das bei der dargestellten Ausführungsform aus zwei materialmäßig einstückig miteinander verbundenen Gehäuseteilen 2 und 3 besteht, die in der aus Fig. 1 ersichtlichen Querschnittsform gegeneinander abgesetzt sind, derart, dass eine stufenförmige Gehäuseschulter 4 (Fig. 2) gebildet ist, die orthogonal zu einer Oberfläche 5 verläuft, die ihrerseits parallel zu einer Unterfläche 6 gerichtet ist, die eine Aussparung 7 aufweist, in der eine Arretierplatte 8 angeordnet ist, derart, dass sie mit ihrer nach außen gekehrten Oberfläche mit der Unterfläche 6 ebenflächig und bündig
abschließt. Die Arretierplatte 8 wird durch mindestens eine Senkkopfschraube 9 in ihrer Lage gehalten.
Der Arretierplatte 8. sind mehrere neben- und/oder hintereinander angeordnete Führungs- und Zentrierstifte 10 zugeordnet, die mit der Arretierplatte 8 z. B. durch Einschrauben in mit Gewinde versehenen Durchgangsbohrungen fest, aber lösbar, verbunden sein können und die mit ihren nach außen gekehrten Oberflächen ebenfalls bündig und ebenflächig mit der Außenfläche der Arretierplatte 8 abschließen. An ihrem entgegengesetzten Ende sind die Führungs- und Zentrierstifte 10 konisch zugespitzt verlaufend ausgebildet. Auf jedem der Führungs- und Zentrierstifte 10 ist ein Druckfederelement 11 zentrisch angeordnet, das sich jeweils in einer Sackbohrung 12 abstützt, die jeweils in einem als Nadel ausgebildeten Einzelklemmkörper 13 angeordnet sind. Die nadeiförmigen Einzelklemmkörper 13 besitzen eine Länge, die ein Vielfaches ihrer orthogonal zu ihrer jeweiligen Längsachse gemessenen Abmessung aufweisen. Im übrigen sind die Nadeln 13 an ihrer nach außen gekehrten Oberfläche 14 jeweils ballig oder abgerundet ausgebildet. Bei der dargestellten Ausführungsform sind alle nadeiförmigen Einzelklemmkörper 13 im Querschnitt und in ihrer Länge gleich groß bemessen und gleich geformt und sind nach gleichen Radien oder Kurven an ihrer Oberfläche 14 abgerundet ausgebildet.
Aus Fig. 2 ist außerdem zu erkennen, dass die Einzelklemmkörper 13 im Querschnitt rechteckförmig gestaltet sind, derart, dass die einzelnen nadeiförmigen Einzelklemmkörper 13 neben- und/oder hintereinander mit parallel zueinander verlaufenden Flächen ebenflächig und satt aneinander gleiten, derart, dass möglichst keine Zwischenräume zwischen ihnen gebildet werden, sondern nur das zum Gegeneinandergleiten erforderliche Spiel vorhanden ist. Auch die jeweils an der Außenseite liegenden Einzelklemmkörper 13 besitzen ebene Flächen und stützen sich z. B. einerseits an rechtwinklig zueinander stehenden Gehäusewänden 15, 16 und 17 ab, was auch bei der Gehäusewand 18 geschieht, falls sich die nadeiförmigen Einzelklemmkörper 13 in Richtung der Unterfläche 16, also in Richtung A bewegen, während sie bei einer Bewegung in Richtung B (Fig. 1 ) möglicherweise von der Gehäusewand 18 freikommen. In diesem Bereich führen sie sich allerdings an einer Verstellwand 19, die durch eine Klemmschraube 20 in Richtung C bzw. D um ein gewisses Maß verstellbar angeordnet ist. Wird die Klemmschraube 20 in Richtung C angezogen, so wird auf das Paket von nadeiförmigen Einzelklemmkörpern 13 ein entsprechender Kraftschluss ausgeübt, so dass die Nadeln 13 in der jeweiligen Position arretiert werden. Bei einem entsprechenden Verstellen der Klemmschraube 20 in Richtung D können die Nadeln 13 sich wieder in Richtung A bzw. B bewegen, wobei die vorliegend als Druckfedern ausgebildeten Druckfederelemente 11 die Tendenz haben, die Nadeln 13 in Richtung B, also nach außen, zu drücken. Ein Herausfallen der Nadeln aus dem Gehäuse 1 kann durch entsprechende Anschläge (im einzelnen nicht dargestellt)
verhindert sein. Mit 21 ist eine Kontermutter bezeichnet, durch die die Klemmschraube 20 in der gewünschten Stellung arretierbar ist.
Wird die Klemmschraube 20 gelöst, so dass sich die Verstellwand 19 in Richtung D um ein gewisses Maß bewegen kann, so können sich die einzelnen Nadeln 13 bei einer Klemmung entsprechend der Oberfläche eines nicht dargestellten Werkstückes anpassen und anschließend durch entsprechendes Anziehen der Klemmschraube 20 in der jeweiligen Position auch arretiert werden, so dass die jeweils zu klemmenden Oberflächen von Werkstücken entsprechend nachgebildet werden können.
Das Gehäuse 1 mit den nadeiförmigen Einzelklemmkörpern 13 bildet demgemäß ein Konturstück, das z. B. dem Spann- und Klemmarm einer nicht dargestellten Kniehebelspannvorrichtung auswechselbar zugeordnet ist. Derartige Kniehebelspannvorrichtungen werden bevorzugt für den PKW-Karosseriebau eingesetzt. Auf diese Weise ist es möglich, mit ein und demselben Konturstück unterschiedliche Typen zu fertigen, beispielsweise eine ganze Modellreihe eines bestimmten Automobilherstellers. Die Einzelklemmkörper 13 können sich dabei in einzelnen Oberflächenabschnitten der Karosserie, mithin Bleche, Radkästen, Verstrebungen usw., anpassen, bis die entsprechenden Teile dauerhaft, z. B. durch Kleben, Clinchen oder Punktschweißen, miteinander verbunden sind.
Statt Druckfederelemente 11 , die aus Metall, also Federstahldraht hergestellt sind, können auch geeignete Kunststofffedern, oder aber ein Kunststoff oder eine Quasiflüssigkeit aus Kunststoff oder dergleichen angeordnet sein, die die Tendenz haben, die einzelnen Nadeln 13 in Richtung B nach außen zu drücken, aber auch in dem erforderlichen Maße bei einer entsprechenden Klemmung in Richtung A nachzugeben vermögen.
Statt einer (mechanischen) Klemmschraube 20 kann auch hier z. B. ein abwechselnd beidseitig mit Druckmitteldruck, insbesondere hydraulisch oder pneumatisch zu betätigender Stößel angeordnet werden, der die Verstellwand 19 klemmt und wieder löst und dadurch die entsprechenden Nadeln 13 auch arretiert bzw. wieder freigibt.
Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen die Nadeln aus einem metalli- sehen Werkstoff, z. B. aus Aluminium, Kupfer oder bevorzugt aus Stahl, insbesondere aus gehärtetem Stahl. Sie können aber auch aus einem keramischen Werkstoff, aus Wolframkarbid, aus Kunststoff oder dergleichen hergestellt sein.
In den Ecken der Aussparung ist das Gehäuse 1 zur Aufnahme der Nadeln 13 mit entsprechenden Bohrungen 22 versehen. Lediglich eine dieser Bohrungen ist mit einem Bezugszeichen versehen worden.
Mit dem Bezugszeichen 101 ist insgesamt eine Kniehebelspannvorrichtung bezeichnet, die vorliegend ein als Spannkopf 102 ausgebildetes Antriebsteil mit einem um eine gehäusefeste Achse 103 hin und her schwenkbaren Spannarm 104 aufweist. Die gehäusefeste Achse 103 besitzt an ihren aus dem Spannkopf 102 heraustretenden, gegenüberliegenden Endabschnitten eine quadratische Ausgestaltung, so dass sich der Spannarm 104 hieran mit entsprechenden Ausprägungen und je einem Flanschstück 105 lösbar anordnen lässt. Der Spannarm 104 ist in Richtung AA bzw. BB hin und her schwenkbar und wird über eine im Spannkopf 102 angeordnete, im einzelnen aus der Zeichnung nicht ersichtliche Kniehebelgelenkanordnung angetrieben. Die Kniehebelgelenkanordnung wird wiederum über ein z. B. als Kolbenstange ausgebildetes Antriebsteil hin und her bewegt, um die entsprechende Schwenkbewegung AA bzw. BB des Spannarmes 104 durchzuführen.
An dem Spannkopf 102 schließt sich ein nicht dargestelltes Antriebsteil an, das z. B. als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist. Der Kolben kann an sich jede beliebige Querschnittsform aufweisen, ist z. B. entweder flachoval oder kreisrund ausgebildet und durch Dichtungen druckmitteldicht an den Innenwandungen des Zylinders geführt. Der Kolben wird durch eine Folgesteuerung abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck beaufschlagt und führt dann die entsprechende Hin- und Herbewegung durch, was die Schwenkbewegung in Richtung AA bzw. BB des Spannarmes 104 verursacht. Bevorzugt wird als Druckmittel Druckluft verwendet,
die in den Betrieben in der Regel zur Verfügung steht. Als Antriebsteil kann jedoch auch ein Elektromotor in Betracht kommen, der dann die Kniehebelgelenkanordnung in entgegengesetzten Richtungen antreibt, um die Schwenkbewegung AA bzw. BB des Spannarmes 104 herbeizuführen.
Dem Spannarm 104 ist ein nicht dargestellter sogenannter Kiefer zugeordnet, der das Widerlager für den Spannarm 104 bildet. Es kann im Bedarfsfalle aber auch entfallen, falls die Reaktionskraft durch ein anderes Widerlager aufgefangen werden kann. Der Spannarm 104 klemmt nicht dargestellte Werkstücke, z. B. blechförmige Teile von Karosserien im Karosseriebau der Kfz-Industrie. Solche Blechteile können unterschiedliche Formgestaltungen aufweisen, so dass die entsprechenden Oberflächenbereiche des Spannarmes 104 und/oder des Kiefers oder eines sonstigen Widerlagers formmäßig entsprechende sogenannte Konturstücke aufweisen müssen, um die Klemmkraft zuverlässig und zerstörungsfrei auf die Oberflächen der Werkstücke übertragen zu können. Ein derartiges Konturstück ist in Fig. 3 insgesamt mit dem Bezugszeichen 106 bezeichnet. Es besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 107 und mehreren unter- oder nebeneinander angeordneten Einzelklemmkörpern, von denen nur einige mit den Bezugszeichen 108, 109 und 110 bezeichnet sind. Die Einzelklemmkörper 108, 109 und 110 sind bevorzugt alle gleich groß und besitzen gleiche Formgestaltung und sind etwa nadeiförmig bzw. stangenartig ausgebildet und mit ihren Längsachsen 111 parallel zueinander angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform besitzen
die Einzelklemmkörper 108, 109 und 110 in zahlreichen zu ihrer Längsachse 111 orthogonal geführten Querschnitten sechseckförmige Gestaltung, können aber auch quadratisch oder polygonförmig ausgebildet sein. Das bedeutet, dass die neben- und/oder hintereinander angeordneten Einzelklemmkörper 108, 109 und 110 sich mit ihren benachbarten Flächen jeweils gegeneinander abstützen können, so dass eine gute Kraftübertragung zwischen ihnen erfolgt.
Wie man insbesondere aus Fig. 5 erkennt, werden die Einzelklemmkörper 108, 109 und 110 auf mindestens drei Seiten seitlich von dem Gehäuse 107 umschlossen, während die vierte Seite im wesentlichen durch ein Klemmelement 112 gebildet ist, das über eine Achse 113 mit einer Kniehebelgelenkanordnung 114 in Richtung CC oder DD verstellbar angeordnet ist. Mit 115 ist eine weitere Achse bezeichnet, mit der die Kniehebelgelenkanordnung 114 mit einer Kolbenstange 116 verbunden ist, die ihrerseits einstückig mit einem Kolben 117 in Verbindung steht, der abwechselnd beidseitig mit Druckmitteldruck, insbesondere durch Druckluft, zu beaufschlagen ist. Die Druckluft wird über Leitungen 118 bzw. 119 gesteuert herangeführt. Hierzu kann die betreffende Kniehebelspannvorrichtung in eine Folgesteuerung einbezogen werden, die die Druckmittelzuführung zu den Leitungen 118 und 119 sinnvoll steuert. Der Kolben 117 führt dadurch einen Hub entweder in Richtung CC oder DD aus, wodurch über die Kniehebelgelenkanordnung 114 das Klemmelement 112 entweder gegen die Einzelklemmkörper 108, 109 und 110 gedrückt oder von diesen wegbewegt wird. Wird es gegen die
Einzelklemmkörper 108, 109 und 110 gedrückt, werden sämtliche Einzelklemmkörper 108, 109 und 110 in dem Gehäuse 107 kraftschlüssig gegeneinander verspannt und behalten ihre jeweils eingenommene Konturlage bei. Soll eine andere Kontur eingestellt werden, so wird die Verklemmung bzw. Verspannung durch entsprechenden Antrieb des Kolbens 117 in Richtung CC gelöst, der Spannarm 104 in Richtung AA geschwenkt und auf die zu klemmende bzw. zu spannende Oberfläche des Werkstückes gefahren, so dass sich die Einzelklemmkörper 108, 109 und 110 auf die neue Konturenlage einstellen. Alsdann erfolgt durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung des Kolbens 17 ein Festklemmen der Einzelklemmkörper 108, 109 und 110 in der neuen Konturlage. Wie man erkennt, kann eine beliebige Vielzahl solcher Kniehebelspannvorrichtungen auch in wechselnde Werkstücke und deren Konturenausbildung durch Fernsteuerung eingestellt werden, ohne dass ein Ausbau oder sonstiges Umrüsten erforderlich ist. Dadurch ergibt sich eine nicht unbeträchtliche Zeitersparnis. T bzw. E bezeichnet die Hubrichtung des Klemmstückes 112. Mit 120 sind eine oder mehrere Rollen zum Führen bezeichnet.
Die Einzelklemmkörper 108, 109 und 110 können aus Stahl, aber auch aus einem geeigneten Kunststoff, bei empfindlichen Werkstücken auch aus Kupfer, Aluminium oder dergleichen, bestehen. Des weiteren ist es möglich, die Einzelklemmkörper 108, 109 und 110 - wie auch in Fig. 3 dargestellt - an ihren freien
Endabschnitten abgerundet auszubilden und diese an ihre freien Oberflächen gegebenenfalls mit einem schonenden Überzug, z. B. mit Gummi oder gummielastische Eigenschaften aufweisenden Kunststoff oder dergleichen, zu versehen.
Mit den Bezugszeichen 121 , 122, 123 ist jeweils ein stangenförmiges Führungselement bezeichnet, das in dem Gehäuse 107 angeordnet ist und jeweils koaxial zu dem betreffenden Einzelklemmkörper 108, 109, 110 angeordnet ist. Die stangenförmigen Führungselemente 121 , 122, 123 - und sämtliche anderen in der Zeichnung nicht dargestellten stangenförmigen Führungselemente für die nicht bezeichneten weiteren Einzelklemmkörper - dienen auch zur Lagerung von Druckfedern 124, 125, 126, die jeweils in Sackbohrungen der Einzelklemmkörper
108, 109, 110 gelagert sind und sich an ihrem Ende gegen die Oberseite des Gehäuses 107 abstützen. Die Druckfedern 124, 125, 126 können unter einer gewissen Vorspannung eingebaut sein und belasten somit die Einzelklemmkörper 108,
109, 110 in dem Sinne, dass sie die Tendenz haben, sich aus dem Gehäuse 107 herauszubewegen.
Die in der Zusammenfassung, in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste
Gehäuse
Gehäuseteil
»
Gehäuseschulter
Oberfläche
Unterfläche
Aussparung
Arretierplatte
Senkkopfschraube
Führungs- und Zentrierstifte
Druckfederelement Sackbohrung Einzelklemmkörper, Nadel Oberfläche Gehäusewand
Verstellwand, Klemmelement Klemmschraube Kontermutter Bohrung Kniehebelspannvorrichtung Antriebsteil, Spannkopf Achse, gehäusefeste Spannarm Flanschstück Konturstück Gehäuse Einzelklemmkörper
Längsachse Klemmelement Achse Kniehebelgelenkanordnung Achse Kolbenstange Kolben
118 Leitung
119
120 Rolle
121 Führungsei
122
123
124 Druckfeder
125 »
126
A Hubrichtung der Einzelklemmkörper, Nadeln 13
D
C Verstellrichtung der Klemmschraube 20
D
AA Schwenkrichtung des Spannarmes
BB „ „
CC Hubrichtung des Kolbens der Klemmvorrichtung
DD
E Hubrichtung des Klemmstücks
F