WO2018210398A1 - Kniehebelspannvorrichtung, zur verwendung im karosseriebau der kfz-industrie - Google Patents
Kniehebelspannvorrichtung, zur verwendung im karosseriebau der kfz-industrie Download PDFInfo
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Definitions
- Toggle jig for use in body construction
- the invention relates to a toggle lever device, for use in the bodywork of the automotive industry, for clamping and fixing of components, with a housing, a housing associated drive device having a Versteilglied and a toggle joint arrangement a pivoting clamping arm for clamping the components on a component support drives in opposite directions
- Toggle clamping devices are used in the automation for the rational clamping of components, mainly in the bodywork of the automotive industry.
- the function of the toggle lever device is based on the toggle lever principle, with large forces to be generated. The greatest force results from approximately an angle of 10 degrees to 0 degrees before the dead center in the end position of the toggle joint.
- the clamping force is achieved by the clamping arm (one-armed lever), which performs a pivoting movement of, for example, 135 degrees, and the full clamping force reached only in the end position, the clamping position.
- the full clamping force is no longer given and the clamping surfaces of the clamping arm are no longer parallel to the component.
- the invention has for its object to provide a toggle lever device, wherein the tensioning arm is driven in parallel in the power stroke.
- Claim 1 proposes this a toggle lever device, for use in the bodywork of the automotive industry, for clamping and fixing of components, with a housing, a housing associated drive device, the an adjusting member and a toggle lever pivot arrangement a pivoting clamping arm for clamping the components drives a component support in opposite directions, with a toggle lever located in the housing with a pivot bearing of the housing frictionally forms a two-sided rocker lever, and that forms over this rocker lever, the clamping arm after a pivoting movement into the clamping position an angle of 90 degrees to the axis of the respective drive direction and the clamping arm from this position with a power stroke of several millimeters developed with approximately constant clamping force and touches with this clamping force on the relevant component.
- Claim 2 proposes a toggle lever device, for use in the bodywork of the automotive industry, for clamping and fixing of components, with a housing, a housing associated with this drive device, via an adjustment member and a toggle joint arrangement a pivoting clamping arm for clamping the components drives a component support in opposite directions, wherein a toggle joint located in the housing frictionally with a pivot bearing of the housing forms a two-sided rocker lever, and that this rocker arm of the clamping arm in the range of several millimeters before exciting at a parallel power stroke to escape gengresen stroke movement of the adjusting member develops an approximately constant clamping force and touches this with the relevant component.
- a toggle lever device for use in the bodywork of the automotive industry, for clamping and fixing of components, designed with a clamping head housing, a clamping head associated with, pneumatically or electrically driven drive device, which has a in opposite directions drivable rod-shaped adjustment member via a transmission gear drives a clamping arm pivotally, wherein the clamping arm in the range of several millimeters before exciting at parallel power stroke for the opposite stroke movement of the adjusting member develops an approximately constant clamping force and thus touches the components exciting.
- a toggle clamping device for solving the uniform task is proposed, for use in the bodywork of the automotive industry, for clamping and fixing of components, with a clamping head, the clamping head associated pneumatically or electrically driven drive device comprising a rod-shaped adjusting member in opposite directions drives, with a coupled to the rod-shaped adjusting member via a pivot axis toggle joint arrangement, wherein the rod-shaped adjusting member is guided in a straight line at its end region via rollers in guide grooves, wherein the Rolling in the region of the stroke end position on the guide grooves or an adjoining molded hardened steel plate curves or arcuately curved walls of the guide grooves, a toggle joint element of the toggle joint arrangement with a housing-fixed pivot bearing of the clamping head to form a two-sided lever arm in the manner of a rocker lever frictionally cooperates and the Example shorter lever arm with a connected via a pivot axis with the toggle joint element plate arrangement cooperates, which is associated with a chuck head associated housing axis on
- All four solutions of the uniform task allow an approximately constant clamping force over the power stroke, even with different thicknesses of the components, in a clamping range that can be specified, for example between +/- 1 to 12 mm, preferably +/- 2 to 8 mm , in particular +/- 4 mm.
- the clamping arm is first pivoted and moved by the system of trained as a rocker arm toggle clamping element in a direction parallel to the drive axis position in opposite directions. In this position, the power stroke begins with the further adjustment of the clamping arm parallel to the drive axis, in particular to the longitudinal axis of a rod-shaped adjustment member that drives the toggle joint and thus the tensioning lever.
- This power stroke can be several millimeters, the tensioning arm is moved over this power stroke range with approximately constant clamping force and touches with this approximately constant clamping force on the component to be clamped.
- the force of the drive device usually a piston-cylinder unit, which is alternately pressurized on both sides by compressed air or an electric motor is transmitted via the usually rod-shaped adjusting member, for example a piston rod, in a kind of rocker lever in the form of a two-sided lever arm which is formed by a toggle joint element.
- the adjusting force of the piston or of the electric motor is converted according to the lever conditions on the rocker lever. sets and the pivoting clamping arm is moved in the opposite direction of the piston rod.
- Each displacement of the clamping arm is parallel to the rod-shaped adjusting member, for example a piston rod of a piston-cylinder unit or parallel to the drive axle.
- the tensioning arm pivots from its open position to a position where it forms an angle of 90 degrees with the drive axle, for example with the longitudinal axis of the rod-shaped adjustment member. From this position, the clamping arm performs a power stroke with approximately constant clamping force and sets with this clamping force on the too exciting component.
- the power stroke of the clamping arm can be, for example, several millimeters, for example +/- 4 millimeters, or even more.
- the housing axis of the clamping arm is arranged adjustable against the restoring force of, for example, two prestressed compression spring elements.
- This compression spring element provides the housing axis after completion of the clamping stroke and opposite movement of the drive device for the rod-shaped adjusting member back to the starting position.
- the compression spring element can be arranged to save space below the housing axis and is accordingly also within the housing designed as a clamping head.
- the housing axis of the clamping arm is mounted in at least two sliding bushes, which is arranged on opposite sides in a recess of the clamping head by parallel, linear guide surfaces or rolling bearings provided here low-friction hubbeweglich.
- this toggle lever clamping device is characterized in that the pivot bearing of the clamping head, against which a toggle joint element of the toggle joint assembly is supported to form the two-sided rocker arm, as a rolling ball, as a role, as a projection of the housing or as a hardened steel insert is formed.
- a toggle clamping device in which the housing-fixed pivot bearing against which the toggle joint element is supported in the stroke adjustment of the housing axis of the tensioning arm, as arranged in a cage roller, as a ball or as a projection, for example made of hardened steel, is formed. It is particularly advantageous if the guide grooves are curved in the region of the stroke end position or arc-shaped or curved according to a radius and that in this area, for example, an element formed as a hardened steel plate is provided - Claim 9.
- Fig. 1 is a toggle lever device pivoted in the open position
- Fig. 4 is a partial cross section along the line A - B of Fig. 3 by the clamping head.
- the reference numeral 1 designates a housing designed as a clamping head, which consists in the illustrated embodiment of two sandwiched housing parts, which are connected by screws (not shown) and sealed surface to each other and arranged in the interior 2 hereinafter to be described device parts against Enclose dirt.
- the housing 1 is a drive device 3 releasably associated, which is not apparent from the drawing.
- the housing 1 of the drive device 3 materially integral with the housing 1.
- the drive device 3 is formed in the illustrated embodiment as a piston-cylinder unit and therefore has a cylinder interior 4 and a pressure-tight sealed therein by a sealing element 5 and sealed in the direction X and Y straight and longitudinally guided piston 6, which alternately on both sides by pressure medium pressure , in this case by compressed air, either via the channel 7 or via the channel 8 is acted upon, whereby the piston 6 is driven either in the direction X of the Y.
- the piston 6 designed as a piston rod rod-shaped adjustment member 9 is functionally in one piece, but releasably connected.
- the longitudinal axis of the adjusting member 9 forms in this case the drive axle, in an electric motor, a corresponding component or just a piston rod.
- the adjusting member 9 is guided through a partition wall 10 by a sealing element 11 pressure medium-tight and protrudes with its end into the interior 2 of the clamping head 1 at each stroke position.
- a clevis 12 is functionally or materially integrally connected, which has at its end a pivot axis 13, with a toggle joint assembly 14 is connected by gearing.
- the toggle joint assembly 14 is represented by two tab-shaped toggle joint elements 15 and 16, wherein the toggle joint elements 15 and 16 are pivotally connected together by a pivot axis 17.
- the toggle joint element 16 is connected to a housing axis 18 which is mounted in two slide bushings 19 which are bounded on diametrically opposite sides by parallel rectilinear surfaces 20 and 21 designed as guide surfaces with which the slide bush 19 and thus the housing axis 18 are parallel to the adjusting member 9 are also guided in the direction X or Y against the restoring force of two prestressed compression spring elements 22 in each case a slot-like recess 23 of the clamping head 1 by a limited amount in opposite directions.
- the preload force of Compression spring elements 22 is continuously adjustable by a respective abutment, not shown, for example, in each case a screw plug.
- the compression spring elements 22 bring the slide bushing 19 and thus the housing axis 18 back into their starting position shown in FIG.
- clamping arm 24 denotes a clamping arm, which is pivotable in the CD direction by a pivoting angle of, for example, 135 degrees in opposite directions and which cooperates with a jaw-shaped component support 25 on the components to be clamped, in particular from the bodywork of the motor vehicle industry, are to be clamped until they are permanently connected to each other by further processing, for example by gluing, or clinching, or spot welding or the like.
- the reference numeral 26 are predominantly linearly in the stroke direction X or Y extending guide grooves in the opposite clamping head walls.
- both halves are provided with such grooves 26 which are congruent opposite each other parallel to each other and in which the clevis 12 is forcibly positively guided over mounted on the pivot axis 13 rollers 27.
- the guide grooves 26 have at their upper end (in the drawing plane) deviating from the straight Hubline a curved shape 28 which is designed such that the rollers 27 always in Stay in contact with the associated walls of the guide grooves 26, so that the toggle joint element 15 can be supported in the guide grooves 26 via the pivot axis 13 with the rollers 27.
- the formation 28 is designed to extend in the illustrated embodiment according to a radius, but may also have a different curve shape.
- the toggle joint element 15 forms a kind of rocker lever and the pivot bearing a rocker abutment.
- the toggle lever member 16 slides with its back along the fixed roller bearing 30 and moves the housing axis 18 with the sliding bushes 19 in the slot-shaped Recess 23 against the restoring force of the compression spring elements 22 in a straight line in the direction X, whereby the clamping arm 24 is moved parallel to the lifting movement X - Y of the adjusting member 9 with approximately constant clamping force and touches it with this on the component.
- the reference numeral 25 denotes a component support.
- the parallel stroke in the direction X to the longitudinal axis of the adjustment member 9 several millimeters, for example, four millimeters amount. It can vary depending on the dimensions of the leverage and dimensions of the toggle joint assembly 14 this hub, which is designated T in Fig. 2, vary.
- pressure medium for example, compressed air is passed through the channel 8 on the piston 6, whereby the rod-shaped adjusting member 9 is displaced in the direction X and thereby retracts over the pivot axis 13 and the rollers 27, the toggle joint assembly 14, and thereby the clamping arm is pivoted in direction D.
- the displacement of the slide bush 19 with the housing axis 18 is achieved by the prestressed compression spring elements 22.
- These compression spring elements 22 may be made of steel or plastic or may be an adjusting piston, which is acted upon by pressure medium pressure in case of need (not shown).
- the housing axis 18 is led out laterally from the chuck 1 on both sides and has here square projections 31, 32, on which the clamping arm 24 is detachably and replaceably arranged with a U-shaped configuration and corresponding recesses.
- the angle ⁇ denotes the position of the clamping arm 24 after a pivoting movement into the clamping position, wherein the clamping arm 24 at an angle of 90 degrees to the axis of the respective drive direction X and Y, in the apparent from the drawing embodiment, therefore, to the longitudinal axis of the rod-shaped adjusting member 9, occupies. If an electric motor or another drive is provided instead of a piston-cylinder unit 3, then the angle ⁇ designates the position of the clamping arm 24 in the 90-degree position of the clamping arm 24 relative to the drive axle.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kniehebelspannvorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie. Es wird aufgezeigt, wie nach der Schwenkbewegung des Spannarms dieser bei Erreichen einer Position, in welcher der Spannarm mit entgegengesetzten Hubbewegungen parallel zur Antriebsachse gelangt, von dieser Position ausgehend über einen Bereich von mehreren Millimetern einen Krafthub mit annähernd gleich bleibender Spannkraft entwickelt und unter Beibehaltung seiner parallelen Hubbewegung zur Antriebsachse auf das Bauteil aufsetzt.
Description
Kniehebelspannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau
der Kfz-Industrie
Beschreibung
Gattung
Die Erfindung betrifft eine Kniehebelspannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, zum Spannen und Fixieren von Bauteilen, mit einem Gehäuse, einer diesem Gehäuse zugeordneten Antriebsvorrichtung, die mit einem Versteilglied und über eine Kniehebelegelenkanordnung einen schwenkbeweglichen Spannarm zum Spannen der Bauteile auf einer Bauteilauflage in entgegengesetzte Richtungen antreibt
Stand der Technik
Kniehebelspannvorrichtungen dienen in der Automation zum rationellen Spannen von Bauteilen, vorwiegend im Karosseriebau der Kfz-Industrie. Die Funktion der Kniehebelspannvorrichtung basiert auf dem Kniehebelprinzip, wobei große Kräfte
generiert werden. Die größte Kraft ergibt sich ab etwa einem Winkel von 10 Grad bis 0 Grad vor dem Totpunkt in der Endposition des Kniehebelgelenks.
Die Spannkraft wird durch den Spannarm (einarmiger Hebel), der eine Schwenkbewegung von zum Beispiel 135 Grad ausführt, erzielt und die volle Spannkraft erst in der Endposition, der Spannstellung, erreicht.
Ist das zu spannende Bauteil in seiner Dicke stärker oder dünner, ist die volle Spannkraft nicht mehr gegeben und die Spannflächen des Spannarms befinden sich auch nicht mehr parallel zum Bauteil.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kniehebelspannvorrichtung zu schaffen, bei welcher der Spannarm im Krafthubbereich parallel angetrieben ist.
Lösung
Die Aufgabe wird durch jeden der drei nebengeordneten Patentansprüche 1 bis 4 gelöst.
Patentanspruch 1 schlägt hierbei eine Kniehebelspannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie vor, zum Spannen und Fixieren von Bauteilen, mit einem Gehäuse, einer diesem Gehäuse zugeordneten Antriebsvorrichtung, die bei einem Verstellglied und über eine Kniehebelegelenkanordnung einen schwenkbeweglichen Spannarm zum Spannen der Bauteile auf einer Bauteilauflage in entgegengesetzten Richtungen antreibt, wobei ein in dem Gehäuse befindliches Kniehebelgelenkelement mit einem Drehlager des Gehäuses kraftschlüssig einen zweiseitigen Wippenhebel bildet, und dass über diesen Wippenhebel der Spannarm nach einer Schwenkbewegung in die Spannposition einen Winkel von 90 Grad zur Achse der jeweiligen Antriebsrichtung bildet und der Spannarm aus dieser Stellung heraus mit einem Krafthub von mehreren Millimetern mit annähernd gleich bleibender Spannkraft entwickelt und mit dieser Spannkraft auf das betreffende Bauteil aufsetzt.
Patentanspruch 2 schlägt hierbei eine Kniehebelspannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie vor, zum Spannen und Fixieren von Bauteilen, mit einem Gehäuse, einer diesem Gehäuse zugeordneten Antriebsvorrichtung, die über ein Versteilglied und über eine Kniehebelgelenkanordnung einen schwenkbeweglichen Spannarm zum Spannen der Bauteile auf einer Bauteilauflage in entgegengesetzten Richtungen antreibt, wobei ein in dem Gehäuse befindliches Kniehebelgelenkelement mit einem Drehlager des Gehäuses kraftschlüssig einen zweiseitigen Wippenhebel bildet, und dass über diesen Wippenhebel der Spannarm im Bereich von mehreren Millimetern vor Spannende bei parallelem Krafthub zur entge-
gengesetzten Hubbewegung des Versteilgliedes eine annähernd gleich bleibende Spannkraft entwickelt und mit dieser auf das betreffende Bauteil aufsetzt.
Eine weitere erfinderische Lösung beschreibt Patentanspruch 3, nämlich eine Kniehebelspannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, zum Spannen und Fixieren von Bauteilen, mit einem als Spannkopf ausgebildeten Gehäuse, einer dem Spannkopf zugeordneten, pneumatisch oder elektrisch antreibbaren Antriebsvorrichtung, die über ein in entgegengesetzten Richtungen antreibbares stangenförmiges Versteilglied über ein Übersetzungsgetriebe einen Spannarm schwenkbeweglich antreibt, wobei der Spannarm im Bereich von mehreren Millimetern vor Spannende bei parallelem Krafthub zur entgegengesetzten Hubbewegung des Versteilgliedes eine annähernd gleich bleibende Spannkraft entwickelt und damit auf die Bauteile spannend aufsetzt.
Gemäß Patentanspruch 4 wird eine Kniehebelspannvorrichtung zur Lösung der einheitlichen Aufgabe vorgeschlagen, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz- Industrie, zum Spannen und Fixieren von Bauteilen, mit einem Spannkopf, einer dem Spannkopf zugeordneten pneumatisch oder elektrisch antreibbaren Antriebsvorrichtung, die ein stangenförmiges Verstellglied in entgegengesetzten Hubrichtungen antreibt, mit einer mit dem stangenförmigen Verstellglied über eine Schwenkachse gekuppelten Kniehebelgelenkanordnung, wobei das stangenförmige Verstellglied an seinem Endbereich über Rollen in Führungsnuten geradlinig geführt ist, wobei die
Rollen im Bereich der Hubendlage sich an den Führungsnuten oder einer daran anschließenden geformten gehärteten Stahlplatte kurven oder bogenförmig gekrümmten Wänden der Führungsnuten führen, wobei ein Kniehebelgelenkelement der Kniehebelgelenkanordnung mit einem gehäusefesten Drehlager des Spannkopfes zur Bildung eines zweiseitigen Hebelarms nach Art eines Wippenhebels kraftschlüssig zusammenwirkt und der zum Beispiel kürzere Hebelarm mit einer über eine Schwenkachse mit dem Kniehebelgelenkelement verbundenen Laschenanordnung zusammenwirkt, die einer dem Spannkopf zugeordneten Gehäuseachse zugeordnet ist, auf der der Spannarm schwenkbeweglich gelagert ist, wobei die Gehäuseachse, ggf. mittelbar, in einer parallel zur Hubrichtung der Antriebsachse oder des stangen- förmigen Versteilgliedes angeordneten Führung um ein begrenztes Maß in entgegengesetzten Richtungen hubbeweglich ist, wobei die mit der Gehäuseachse verbundene Kniehebelgelenkanordnung bei der Hubverstellung der Gehäuseachse durch Führungsflächen parallel mit entgegengesetzter Hubbewegung der Antriebsachse oder des stangenförmigen VerStellgliedes verstellbar ist, derart, dass bei der Hubverstellung der Gehäuseachse der Spannarm mit annähernd konstanter Spannkraft mehrere Millimeter vor Spannende bei paralleler Spannbewegung zur Antriebsachse oder der Hubbewegung des VerStellgliedes auf die Bauteile spannend aufsetzt.
Einige Vorteile
Alle vier Lösungen der einheitlichen Aufgabe gestatten eine annähernd konstante Spannkraft über den Krafthub, auch bei unterschiedlichen Dicken der Bauteilen, in einem Spannbereich, der vorgegeben werden kann, zum Beispiel zwischen +/- 1 bis 12 mm, vorzugsweise +/- 2 bis 8 mm, insbesondere +/- 4 mm. Der Spannarm wird zunächst geschwenkt und von der Anlage des als Wippenhebel ausgebildeten Kniehebelspannelementes in eine parallel zur Antriebsachse verlaufenden Stellung in entgegengesetzten Richtungen bewegt. In dieser Position beginnt der Krafthub mit der weiteren Verstellung des Spannarms parallel zur Antriebsachse, insbesondere zur Längsachse eines stangenförmigen Versteilgliedes, dass das Kniehebelgelenk und damit den Spannhebel antreibt. Dieser Krafthub kann mehrere Millimeter betragen, wobei der Spannarm über diesen Krafthubbereich mit annähernd gleich bleibender Spannkraft bewegt wird und mit dieser annähernd gleich bleibenden Spannkraft auf das zu spannende Bauteil aufsetzt.
Die Kraft der Antriebsvorrichtung, in der Regel eine Kolben-Zylinder-Einheit, die abwechselnd beidseitig durch Druckluft zu beaufschlagen ist oder ein Elektromotor wird über das in der Regel stangenförmige Verstellglied, zum Beispiel eine Kolbenstange, auf eine Art Wippenhebel in Form eines zweiseitigen Hebelarms übertragen, der durch ein Kniehebelgelenkelement gebildet ist. Die Verstellkraft des Kolbens oder des Elektromotors wird entsprechend der Hebelverhältnisse am Wippenhebel über-
setzt und der schwenkbewegliche Spannarm wird in Gegenrichtung der Kolbenstange verschoben. Jedes Verschieben des Spannarms geschieht parallel zu dem stangenförmigen Verstellglied, zum Beispiel einer Kolbenstange einer Kolben-Zylinder-Einheit bzw. parallel zur Antriebsachse.
Zuvor schwenkt der Spannarm aus seiner geöffneten Stellung in eine Position, in der er einen Winkel von 90 Grad mit der Antriebsachse, zum Beispiel mit der Längsachse des stangenförmigen VerStellgliedes, bildet. Aus dieser Position heraus führt der Spannarm einen Krafthub mit annähernd gleich bleibender Spannkraft aus und setzt mit dieser Spannkraft auch auf das zu spannende Bauteil auf. Der Krafthub des Spannarms kann zum Beispiel mehrere Millimeter, beispielsweise +/- 4 Millimeter, oder auch mehr betragen.
Weitere erfinderische Ausgestaltungen
Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 5 bis 9 beschrieben.
Gemäß Patentanspruch 5 ist die Gehäuseachse des Spannarms gegen die Rückstellkraft von zum Beispiel zwei vorgespannten Druckfederelementen verstellbar angeordnet. Dieses Druckfederelement stellt die Gehäuseachse nach Beendigung des Spannhubes und entgegengesetzter Bewegung der Antriebsvorrichtung für das
stangenförmige Versteilglied wieder in die Ausgangslage zurück. Das Druckfederelement lässt sich raumsparend unterhalb der Gehäuseachse anordnen und befindet sich demgemäß auch innerhalb des als Spannkopf ausgebildeten Gehäuses.
In Patentanspruch 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, bei welcher die Gehäuseachse des Spannarms in mindestens zwei Gleitbüchsen gelagert ist, die auf gegenüberliegenden Seiten in einer Ausnehmung des Spannkopfes durch parallele, geradlinige Führungsflächen oder hier vorgesehene Wälzlager reibungsarm hubbeweglich geführt angeordnet ist.
Gemäß Patentanspruch 7 ist diese Kniehebelspannvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager des Spannkopfes, gegen den sich ein Kniehebelgelenkelement der Kniehebelgelenkanordnung zur Bildung des zweiseitigen Wippenhebels abstützt, als rollbewegliche Kugel, als Rolle, als Vorsprung des Gehäuses oder als gehärtete Stahleinlage ausgebildet ist.
In Patentanspruch 8 ist eine Kniehebelspannvorrichtung beschrieben, bei der das gehäusefeste Drehlager, gegen das sich das Kniehebelgelenkelement bei der Hubverstellung der Gehäuseachse des Spannarms abstützt, als in einem Käfig angeordnete Rolle, als Kugel oder als Vorsprung, zum Beispiel aus gehärtetem Stahl, ausgebildet ist.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Führungsnuten im Bereich der Hubendlage kurven oder bogenförmig oder nach einem Radius gekrümmt sind und dass in diesem Bereich zum Beispiel ein als gehärtete Stahlplatte ausgebildetes Element vorgesehen ist - Patentanspruch 9.
In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel für eine Kniehebelspannvorrichtung zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz- Industrie dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Kniehebelspannvorrichtung mit in Offenstellung geschwenktem
Spannarm, im Axiallängsschnitt;
Fig. 2 die aus Fig. 1 ersichtliche Kniehebelspannvorrichtung zu Beginn des
Spannhubs des Spannarms in Bezug auf ein als Bauteilauflage ausgebildetes Widerlager zum Anordnen der Bauteile, die nicht dargestellt sind, im Axiallängsschnitt;
Fig. 3 die aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche Kniehebelspannvorrichtung in Spannstellung, ohne zu spannende Bauteile, und
Fig. 4 einen Teilquerschnitt nach der Linie A - B der Fig. 3 durch den Spannkopf.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein als Spannkopf ausgebildetes Gehäuse bezeichnet, das bei der darstellten Ausführungsform aus zwei sandwichartig aneinanderliegenden Gehäuseteilen besteht, die durch Schrauben (nicht dargestellt) miteinander verbunden sind und abgedichtet flächig aufeinanderliegen und die im Innenraum 2 angeordnete nachfolgend noch zu beschreibende Vorrichtungsteile gegen Verschmutzungen umschließen.
Dem Gehäuse 1 ist eine Antriebsvorrichtung 3 lösbar zugeordnet, was aus der Zeichnung nicht ersichtlich ist. Zu diesem Zweck kann die Antriebsvorrichtung 3 mit dem Spannkopf 1 durch Schrauben funktionell einstückig, aber lösbar, verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, das Gehäuse 1 der Antriebsvorrichtung 3 materialmäßig einstückig mit dem Gehäuse 1 auszugestalten.
Die Antriebsvorrichtung 3 ist bei der dargestellten Ausführungsform als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet und weist demzufolge einen Zylinderinnenraum 4 und einen darin durch ein Dichtelement 5 druckmitteldicht abgedichteten und in Richtung X bzw. Y geradlinig und längsverschieblich geführten Kolben 6 auf, der abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, vorliegend durch Druckluft, entweder über den Kanal 7 oder über den Kanal 8 beaufschlagt wird, wodurch der Kolben 6 entweder in Richtung X der Y angetrieben wird.
Mit dem Kolben 6 ist ein als Kolbenstange ausgebildetes stangenförmiges Versteilglied 9 funktionell einstückig, aber lösbar, verbunden. Die Längsachse der VerStellgliedes 9 bildet in diesem Fall die Antriebsachse, bei einem Elektromotor ein entsprechendes Bauteil oder eben eine Kolbenstange. Das Verstellglied 9 ist durch eine Trennwand 10 durch ein Dichtelement 11 druckmitteldicht hindurchgeführt und ragt mit seinem Ende in den Innenraum 2 des Spannkopfes 1 bei jeder Hubstellung hinein. Mit dem in dem Innenraum 2 befindlichen Endabschnitt des stangenförmigen Versteilgliedes 9 ist ein Gabelkopf 12 funktionell oder materialmäßig einstückig verbunden, der an seinem Ende eine Schwenkachse 13 aufweist, mit der eine Kniehebelgelenkanordnung 14 getrieblich verbunden ist. In der Zeichnung ist die Kniehebelgelenkanordnung 14 durch zwei laschenförmige Kniehebelgelenkelemente 15 und 16 dargestellt, wobei die Kniehebelgelenkelemente 15 und 16 durch eine Schwenkachse 17 schwenkbeweglich miteinander verbunden sind.
Das Kniehebelgelenkelement 16 ist mit einer Gehäuseachse 18 verbunden, die in zwei Gleitbüchsen 19 gelagert ist, die auf diametral gegenüberliegenden Seiten durch parallel zueinander verlaufende geradlinige, als Führungsflächen ausgebildete Flächen 20 und 21 begrenzt ist, mit denen die Gleitbüchse 19 und damit die Gehäuseachse 18 parallel zu dem Versteilglied 9 ebenfalls in Richtung X bzw. Y gegen die Rückstellkraft von zwei vorgespannten Druckfederelementen 22 in jeweils einer langlochartigen Ausnehmung 23 des Spannkopfes 1 um ein begrenztes Maß hubbeweglich in entgegengesetzten Richtungen geführt sind. Die Vorspannkraft der
Druckfederelemente 22 ist durch jeweils ein nicht dargestelltes Widerlager, zum Beispiel jeweils einen Schraubstopfen, stufenlos einstellbar. Die Druckfederelemente 22 bringen die Gleitbüchse 19 und damit die Gehäuseachse 18 wieder in ihre aus Fig. 1 dargestellte Ausgangslage zurück.
Mit 24 ist ein Spannarm bezeichnet, der in Richtung C-D um einen Schwenkwinkel von zum Beispiel 135 Grad in entgegengesetzten Richtungen schwenkbeweglich ist und der mit einer als Kiefer ausgebildeten Bauteilauflage 25 zusammenwirkt, auf der zu spannende Bauteile, insbesondere aus dem Karosseriebau der Kfz-Industrie, zu klemmen sind, bis diese durch Weiterverarbeitung, zum Beispiel durch Kleben, oder Clinchen, oder Punktschweißen oder dergleichen, dauerhaft miteinander verbunden sind.
Mit dem Bezugszeichen 26 sind sich überwiegend geradlinig in Hubrichtung X bzw. Y erstreckende Führungsnuten in den gegenüberliegenden Spannkopfwandungen bezeichnet. Wenn der Spannkopf 1 aus zwei sandwichartig übereinanderliegenden Hälften besteht, sind beide Hälften mit derartigen Führungsnuten 26 versehen, die kongruent gegenüberliegend parallel zueinander verlaufen und in denen der Gabelkopf 12 über auf der Schwenkachse 13 gelagerte Rollen 27 leichtgängig zwangsgeführt ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform (Fig. 1 und 2) erkennt man, dass die Führungsnuten 26 an ihrem oberen Ende (in der Zeichnungsebene gesehen) abweichend von der geraden Hublinie eine kurvenförmige Ausformung 28 besitzen, die derart gestaltet ist, dass die Rollen 27 stets im Kontakt mit den zugehörigen Wänden der Führungsnuten 26 bleiben, so dass das Kniehebelgelenkelement 15 sich in den Führungsnuten 26 über die Schwenkachse 13 mit den Rollen 27 abstützen kann. Die Ausformung 28 ist bei der dargestellten Ausführungsform nach einem Radius verlaufend ausgestaltet, kann aber auch eine andere Kurvenform aufweisen.
Wie man erkennt, ist im Innenraum 2, und zwar an der oberen Innenwand des Spannkopfes 1 (in der Zeichnungsebene gesehen) ein Drehlager 29 angeordnet, das als Stahlkugel oder als Schneidenlager oder als Rollenlager oder als schulterförmi- ger, gehäusefester Ansatz, materialmäßig oder funktionell einstückig mit der Wandung des Spannkopfes 1 , oder in einem Käfig gelagerte Rolle oder gehärtete Stahlkugel oder gehärtete Stahleinlage, ausgebildet sein kann, gegen den sich das Kniehebelgelenkelement 15 - wie aus Fig. 2 ersichtlich - mit seiner Rückseite kraftschlüssig anlegt, so dass im Bereich des oberen Hubendes des Verstellgliedes 9 das Kniehebelgelenkelement 15 in dieser Stellung einen zweiseitigen Hebel bildet, dessen Hebelarme unterschiedlich lang sind, wobei der kürzere Hebelarm der Schwenkachse 17 und der längere Hebelarm der Schwenkachse 13 zugeordnet ist. Dadurch bildet das Kniehebelgelenkelement 15 eine Art Wippenhebel und das Drehlager ein Wippenwiderlager. Je nach Wahl der Hebellängen kann man das Übersetzungsver-
hältnis, mit dem der Kolben 6 über das Verstellglied 9 seine Kraft über die Kniehebelgelenkanordnung 14 auf die Gehäuseachse 18 überträgt, variieren.
Wie man erkennt, legt sich in dieser Stellung, in der das Kniehebelgelenkelement 15 mit dem Drehlager 29 zur Anlage kommt, das Kniehebelgelenkelement 16 gegen ein weiteres gehäusefestes Rollenlager 30 an.
Bei der weiteren Verschiebung des stangenförmigen VerStellgliedes 9 aus der Position gemäß Fig. 2 zum Beispiel in die Position gemäß Fig. 3, gleitet das Kniehebelgelenkelement 16 mit seiner Rückseite an dem festen Rollenlager 30 entlang und verschiebt die Gehäuseachse 18 mit den Gleitbüchsen 19 in der langlochförmigen Ausnehmung 23 gegen die Rückstellkraft der Druckfederelemente 22 geradlinig in Richtung X, wodurch auch der Spannarm 24 parallel zur Hubbewegung X - Y des Versteilgliedes 9 mit annähend gleich bleibender Spannkraft bewegt wird und mit dieser auf das Bauteil aufsetzt. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet eine Bauteilauflage. Je nach Wahl der Übersetzungsverhältnisse und Größenabmessungen der Kniehebelegelenkanordnung 14 kann der parallele Hub in Richtung X zur Längsachse des Versteilgliedes 9 mehrere Millimeter, zum Beispiel vier Millimeter, betragen. Man kann je nach den Abmessungen der Hebelübersetzung und Abmessungen der Kniehebelgelenkanordnung 14 diesen Hub, der mit T in Fig. 2 bezeichnet ist, variieren.
Zum Lösen des Spannarms 24 wird durch den Kanal 8 Druckmitteldruck, zum Beispiel Druckluft auf den Kolben 6 geleitet, wodurch das stangenförmige Versteilglied 9 in Richtung X verschoben wird und dadurch über die Schwenkachse 13 und die Rollen 27 die Kniehebelgelenkanordnung 14 zurückzieht, und dadurch der Spannarm in Richtung D geschwenkt wird. Die Verschiebung der Gleitbüchse 19 mit der Gehäuseachse 18 wird durch die vorgespannten Druckfederelemente 22 erzielt. Diese Druckfederelemente 22 können aus Stahl oder aus Kunststoff bestehen oder auch ein Verstellkolben sein, der im Bedarfsfalle durch Druckmitteldruck beaufschlagt wird (nicht dargestellt).
Die Gehäuseachse 18 ist seitwärts aus dem Spannkopf 1 beidseitig herausgeführt und besitzt hier quadratische Anformungen 31 , 32, auf denen der Spannarm 24 mit einer U-förmigen Gestaltung und entsprechenden Ausnehmungen lösbar und auswechselbar angeordnet ist.
Der Winkel α bezeichnet die Stellung des Spannarms 24 nach einer Schwenkbewegung in die Spannstellung, wobei der Spannarm 24 einen Winkel von 90 Grad zur Achse der jeweiligen Antriebsrichtung X bzw. Y, bei der aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsform mithin zur Längsachse des stangenförmigen Verstellgliedes 9, einnimmt. Ist anstatt einer Kolben-Zylinder-Einheit 3 ein Elektromotor oder ein sonstiger Antrieb vorgesehen, so bezeichnet der Winkel α die Stellung des Spannarms 24 in 90 Grad-Stellung des Spannarms 24 zur Antriebsachse.
Die 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.
Bezugszeichen
Spannkopf, Gehäuse
Innenraum
Antriebsvorrichtung
Zylinderinnenraum
Dichtelement
Kolben
Kanal Verstellglied, stangenförmiges
Trennwand
Dichtelement
Gabelkopf
Schwenkachse
Kniehebelgelenkanordnung, Übersetzungsgetriebe Kniehebelgelenkelement, Wippenhebel
„ , „
Schwenkachse
Gehäuseachse
Gleitbüchse Führungsfläche Druckfederelement
Ausnehmung, langlochartige Spannarm
Bauteilauflage
Führungsnuten
Rollen
Ausformung
Drehlager
Rollenlager
Anformung Spannoberfläche
Spannfläche
Verstellvorrichtung
Schnittverlauf
Schwenkrichtung
Schwenkrichtung
Hub
Winkel zwischen Spannposition des Spannarms 24 und der Antriebsachse
Claims
1. Kniehebelspannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz- Industrie, zum Spannen und Fixieren von Bauteilen, mit einem Gehäuse (1), einer diesem Gehäuse (1) zugeordneten Antriebsvorrichtung (3), die mit einem Verstellglied (9) und über eine Kniehebelegelenkanordnung (14) einen schwenkbeweglichen Spannarm (24) zum Spannen der Bauteile auf einer Bauteilauflage (25) in entgegengesetzte Richtungen antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem Gehäuse (1) befindliches Kniehebelgelenkelement (15) mit einem Drehlager (29) des Gehäuses (1) kraftschlüssig einen zweiseitigen Wippenhebel (15) bildet, und dass über diesen Wippenhebel (15) der Spannarm (24) nach einer Schwenkbewegung in die Spannposition einen Winkel von 90 Grad zur Achse der jeweiligen Antriebsrichtung (X - Y) bildet und der Spannarm (24) aus dieser Stellung heraus mit einem Krafthub von mehreren Millimetern mit annähernd gleich bleibender Spannkraft entwickelt und mit dieser Spannkraft auf das betreffende Bauteil aufsetzt.
2. Kniehebelspannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz- Industrie, zum Spannen und Fixieren von Bauteilen, mit einem Gehäuse (1), einer diesem Gehäuse (1) zugeordneten Antriebsvorrichtung (3), die über ein
Versteilglied (9) und über eine Kniehebelgelenkanordnung (14) einen schwenkbeweglichen Spannarm (24) zum Spannen der Bauteile auf einer Bauteilauflage (25) in entgegengesetzten Richtungen antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem Gehäuse (1) befindliches Kniehebelgelenkelement (15) mit einem Drehlager (29) des Gehäuses (1) kraftschlüssig einen zweiseitigen Wippenhebel (15) bildet, und dass über diesen Wippenhebel (15) der Spannarm (24) im Bereich von mehreren Millimetern vor Spannende bei parallelem Krafthub zur entgegengesetzten Hubbewegung ( X - Y) des Versteilgliedes (9) eine annähernd gleich bleibende Spannkraft entwickelt und mit dieser auf das betreffende Bauteil aufsetzt.
3. Kniehebelspannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz- Industrie, zum Spannen und Fixieren von Bauteilen, mit einem als Spannkopf ausgebildeten Gehäuse (1), einer dem Spannkopf (1) zugeordneten, pneumatisch oder elektrisch antreibbaren Antriebsvorrichtung (3), die über ein in entgegengesetzten Richtungen (X bzw. Y) antreibbares stangenförmiges Verstell- glied (9) über ein Übersetzungsgetriebe (14) einen Spannarm (24) schwenkbeweglich (C - D) antreibt, wobei der Spannarm (24) im Bereich von mehreren Millimetern vor Spannende bei parallelem Krafthub zur entgegengesetzten Hubbewegung (X - Y) des Versteilgliedes (9) eine annähernd gleich bleibende Spannkraft entwickelt und damit auf die Bauteile spannend aufsetzt.
4. Kniehebelspannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz- Industrie, zum Spannen und Fixieren von Bauteilen, mit einem Spannkopf (1), einer dem Spannkopf (1) zugeordneten pneumatisch oder elektrisch antreibbaren Antriebsvorrichtung (3), die ein stangenförmiges Versteilglied (9) in entgegengesetzten Hubrichtungen (X bzw. Y) antreibt, mit einer mit dem stangenför- migen Verstellglied (9) über eine Schwenkachse (13) gekuppelten Kniehebelgelenkanordnung (14), wobei das stangenförmige Verstellglied (9) an seinem Endbereich über Rollen (27) in Führungsnuten (26) geradlinig geführt ist, wobei die Rollen (27) im Bereich der Hubendlage sich an den Führungsnuten (26) oder einer daran anschließenden geformten gehärteten Stahlplatte kurvenförmig oder bogenförmig gekrümmten Wänden der Führungsnuten (26) führen, wobei ein Kniehebelgelenkelement (15) der Kniehebelgelenkanordnung (14) mit einem gehäusefesten Drehlager (29) des Spannkopfes (1) zur Bildung eines zweiseitigen Hebelarms nach Art eines Wippenhebels (15) kraftschlüssig zusammenwirkt und der zum Beispiel kürzere Hebelarm mit einer über eine Schwenkachse (17) mit dem Kniehebelgelenkelement (16) verbundenen Laschenanordnung zusammenwirkt, die einer dem Spannkopf (1) zugeordneten Gehäuseachse (18) zugeordnet ist, auf der der Spannarm (24) schwenkbeweglich gelagert ist, wobei die Gehäuseachse (18), ggf. mittelbar, in einer parallel zur Hubrichtung (X bzw. Y) der Antriebsachse oder des stangenförmigen Versteilgliedes (9) angeordneten Führung um ein begrenztes Maß in entgegengesetzten Richtungen (X bzw. Y) hubbeweglich ist, wobei die mit der Gehäuse-
achse (18) verbundene Kniehebelgelenkanordnung (14) bei der Hubverstellung der Gehäuseachse (18) durch Führungsflächen (20, 21) parallel zur Hubbewegung (X - Y) der Antriebsachse oder des stangenförmigen VerStellgliedes (9) verstellbar ist, derart, dass bei der Hubverstellung der Gehäuseachse (18) der Spannarm (24) mit annähernd konstanter Spannkraft mehrere Millimeter vor Spannende bei paralleler Spannbewegung zur Antriebsachse oder der Hubbewegung (X - Y) des VerStellgliedes (9) auf die Bauteile spannend aufsetzt.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseachse (18) des Spannarms (24) gegen die Rückstellkraft zum Beispiel mindestens zwei vorgespannter Druckfederelemente (22) verstellbar angeordnet ist.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseachse (18) des Spannarms (24) in mindestens zwei Gleitbüchsen (19) gelagert ist, die auf gegenüberliegenden Seiten in einer Ausnehmung (23) des Spannkopfes (1) durch parallele, geradlinige Führungsflächen (20, 21) oder hier vorgesehene Wälzlager reibungsarm hubbeweglich geführt angeordnet ist.
7. Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager (29) des Spannkopfes (1), gegen den sich ein Kniehebelgelenkelement (15) der Kniehebelgelenkanordnung (14) zur Bildung des zweiseitigen Wippenhebels (15) abstützt, als rollbewegliche Kugel, als Rolle, als Vorsprung des Gehäuses oder als gehärtete Stahleinlage ausgebildet ist.
8. Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gehäusefeste Drehlager (29), gegen das sich das Kniehebelgelenkelement (16) bei der Hubverstellung der Gehäuseachse ( 8) des Spannarms (24) abstützt, als in einem Käfig angeordnete Rolle, als Kugel oder als Vorsprung, zum Beispiel aus gehärtetem Stahl, ausgebildet ist.
9. Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnuten (26) im Bereich der Hubendlage kurvenförmig oder bogenförmig oder nach einem Radius gekrümmt sind und dass in diesem Bereich zum Beispiel ein als gehärtete Stahlplatte ausgebildetes Element vorgesehen ist.
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