DE102004007346B3

DE102004007346B3 - Kniehebelspannvorrichtung - auch Spannwerkzeug wie Punktschweißvorrichtung mit Kniehebelgelenkanordnung, oder Clinchwerkzeug mit Kniehebelgelenkanordnung oder dergleichen -, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie

Info

Publication number: DE102004007346B3
Application number: DE102004007346A
Authority: DE
Inventors: Josef-Gerhard Tünkers
Original assignee: Tuenkers Maschinenbau GmbH
Current assignee: Tuenkers Maschinenbau GmbH
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2024-02-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kniehebelspannvorrichtung - 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

Die Erfindung betrifft eine Kniehebelspannvorrichtung, auch Spannwerkzeug wie Punktschweißvorrichtung mit Kniehebelgelenkanordnung, oder Clinchwerkzeug mit Kniehebelgelenkanordnung oder dergleichen -, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie.

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 Kniehebelspannvorrichtung 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 stirnendseitig 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 Kniehebelspannvorrichtung von außen am Zylinderboden zur gleichzeitigen und gemeinsamen Änderung und/oder Einstellung des Öffnungswinkels des Spannarmes und der Endstellungsabfragung einstellbar und arretierbar ist, wobei ein Sensor der Endstellungsabfragevorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung, 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 Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung 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 stirnendseitig 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 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 Kniehebelspannvorrichtung 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 U1 sowie das deutsche Gebrauchsmuster 298 11 901 U1 während eine Veränderung des Schwenkwinkels wiederum durch Materialabtrag bei der Konstruktion nach dem deutschen Gebrauchsmuster 295 19 232 U1 möglich ist.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 295 02 184 U1 ist eine Kniehebelspannvorrichtung, 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 Kniehebelspannvorrichtung 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. Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung von allen vier Seiten möglich, wozu die Kniehebelspannvorrichtung 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.

Aus der DE 297 13 944 U1 ist eine druckmittelbetätigbare Kniehebelspannvorrichtung, 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 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, 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.

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 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 Endstellungsabfrageeinrichtung 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 Feststellen der Freigabe- oder Öffnungsposition zusammenwirkt. Auch diese Vorrichtung betrifft eine Kniehebelspannvorrichtung, 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 C1 betrifft gleichfalls eine Kniehebelspannvorrichtung 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 Endschaltern bzw. Stellungsgebern in Form von Mikroschaltern, 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 Kniehebelspannvorrichtung 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.

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 Kniehebelspannvorrichtung 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 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 Riegelgesperre, Zahnrichtgesperre, Rastgesperre, Klemmgesperre, Klemmrichtgesperre, Bremsgesperre, unterscheidet. In dieser Vorveröffentlichung sind auch die Kraftverhältnisse an einem Kugel- bzw. Rollenrastgesperre beschrieben.

Die o.g. DE 295 19 232 U1 betrifft eine Kniehebelspannvorrichtung, 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 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 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 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 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:

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 Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, zum Durchführen des Verfahrens mit einem Spannkopf und einem sich daran anschließenden Antriebsorgan, das einen abwechselnd beidseitig 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 Kniehebelspannvorrichtung – 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.

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 Kniehebelspannvorrichtung 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, 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 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;

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;

e) 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 Kniehebelspannvorrichtung erkennt damit also das Bauteil, wobei bei einem Crash oder durch einen übermäßigen Verschleiß von mechanischen Komponenten, 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.

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 bevor zugt 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 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 Kniehebelspannvorrichtung 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 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 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 Kniehebelspannvorrichtung Schnellkupplungen an zumindest drei Seiten zugeordnet sind, mittels deren sich die Kniehebelspannvorrichtung schnell und insbesondere formschlüssig in eine Fertigungsanlage, zum Beispiel der im Karosseriebau der Kfz-Industrie, ein- und ausbauen lässt.

In Patentanspruch 24 ist eine Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung, 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 Laufbüchse aufweisen, die in dem gemeinsamen Gehäuse für die Kniehebelgelenkanordnung mit angeordnet werden kann. Eine derartige Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung, 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 Kniehebelspannvorrichtung 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" 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.

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 Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelgelenkan-Ordnung sich befinden, so dass bedarfsweise die Abfragevorrichtung in einem der Schlitze anzuordnen ist. Es ist auch möglich, die Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung ein und schließt mit ihrer äußeren Kontur möglichst in Flucht mit den hier angeordneten Wandungen des Gehäuses der Kniehebelspannvorrichtung ab.

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 eine Schaltfahne 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 Kniehebelspannvorrichtung 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 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:
1 eine Kniehebelspannvorrichtung im axialen Längsschnitt, teils abgebrochen dargestellt, teils in der Ansicht, wobei sich der Bremskolben und der Arbeitskolben in einer endseitigen Spannstellung befinden;
2 eine ähnliche Schnittdarstellung wie 1, mit Schnellkupplungen an drei Seiten, wobei sich der Arbeitskolben und der Spannkolben in Öffnungsstellung (Abbremsstellung) befinden, wobei die Schraubspindel maximal in die Kolbenstange eingeschraubt ist;
3 die aus 2 ersichtliche Kniehebelspannvorrichtung, wobei sich der Bremskolben in Offenstellung (Spannhebel geöffnet) befindet, während die Schraubspindel nur teilweise in die Kolbenstange eingeschraubt ist (Hubverstellung gegenüber 2);
4 die aus 1 ersichtliche Kniehebelspannvorrichtung, ebenfalls mit nur teilweise in die Kolbenstange eingeschraubter Schraubspindel, wobei der Bremskolben mit seinem kolbenförmigen Ansatz soeben in die Bremskammer eingetaucht ist;
5 einen Querschnitt im Bereich des Zylinders der Kolben-Zylinder-Einheit;
6 eine Einzelheit im Bereich der Kniehebelgelenkanordnung mit Abfragevorrichtung, teils in der Ansicht, teils im Schnitt und teils abgebrochen dargestellt,
7 einen Querschnitt nach der Linie VII – VII der 6, ergänzt durch weitere Teile der Kniehebelspannvorrichtung;
8 eine Draufsicht auf die Rückseite des Spannkopfes, abgebrochen dargestellt und
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, versplindet 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.
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 ( 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.
Die Laufhülse 14 ist stirnendseitig 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 (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 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 Verstellschraube 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 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 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 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 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 (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 Kniehebelspannvorrichtung in der jeweils gewünschten Lage mit geeigneten anderen Vorrichtungsteilen (nicht dargestellt) formschlüssig durch schwalbenschwanzförmige Halterungsteile lösbar und sicher kuppeln.
Auf der Schwenkachse 28 sind auf gegenüberliegenden Seiten Führungsrollen 53, 54 (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 Totpunkt- oder Übertotpunktlage 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 weiterbewegt, auch beibehalten. Dieser Bereich, in dem die konstante oder annähernd konstante Spannkraft bei einer erfindungsgemäßen Kniehebelspannvorrichtung 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 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 Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung gesehen – Sackbohrungen mit Gewinde angeordnet werden können, um die Kniehebelspannvorrichtung 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 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 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 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 Kniehebelspannvorrichtung extrem kurz, z. B. 50 bis 350 mm, vorzugsweise 100 mm bis 200 mm kürzer als herkömmliche Kniehebelspannvorrichtungen für den 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 (5) gegen unbeabsichtigte Verdrehung gesichert sind. Die Verstellspindel 33 ist damit über den Bremskolben 35 auch entsprechend gegen Verdrehen gesichert.
Wie aus 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 Schütten 73 greift eine als Bedämpfungsstück ausgebildete Schaltfahne 74 zwischen den U-Schenkeln in Richtung E bzw. F (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 ( 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 Kniehebelspannvorrichtung 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 9 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 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 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 Abfluss von Druckmittel, insbesondere Druckluft, aus dem Arbeitszylinderraum 46 so lange, bis es über die Leitung 85 gewollt, also gesteuert, mit Druckmittelbeaufschlagt 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.

1: Spannkopf
2: Kraftantrieb
3: Längsachse
4: Hälfte
5: Hälfte
6: Teilungsebene
7: Innenraum
8: Kniehebelgelenkanordnung, Kniehebelgelenk
9: Spannteil, einheitlich
10: Achse, gehäusefeste
11: Arbeitskolben
12: Dichtung
13: Innenwand
14: Laufhülse
15: Ausformung
16: Ausformung
17: Flansch
18
19: Bodendeckel
20: Dichtung
21: Innenraum
22: Innenraum
23: Druckmittelanschluss
24: Kanal
25: Kolbenstange
26: Dichtung
27: Kupplungsstück
28: Schwenkachse
29: Sackbohrung
30: Innendurchmesser
31: Innendurchmesser
32: Innengewinde
33: Verstellspindel
34: Gewinde
35: Bremskolben
36: Ringkragen
37: Verdickung, kolbenförmige
38: Innensechskant
39: Verschlussstopfen
40: Bremskammer
41: Dichtung
42: Drosselbohrung
43: Dichtung
44: Axialkanal
45: Kanalabschnitt
46: Arbeitszylinderraum
47: Anschlagschraube
48: Ausnehmung, ringförmige
49: Schnellkupplung
50: Schnellkupplung
51: Schnellkupplung
52: Wälzlager
53: Führungsrolle
54: Führungsrolle
55: Führungsnut
56: Führungsnut
57: Abschnitt, bogenförmig, der Führungsnut 55
58: Abschnitt, bogenförmig, der Führungsnut 56
59: Körper
60: Abfragevorrichtung
61: Außenkontur
62: Längsschlitz
63: Längsschlitz
64: Längsschlitz
65: Längsschlitz
66: Stecker
67: Flansch
67a: Schraube
68: Bereich, mit der Länge P für Kraftkurve
69: Bereich, mit der axialen Länge D für den Öffnungshubbereich
70: Rast- und Arretiervorrichtung
71: Seitenflanschteil
72: Längsnut
73: Schlitten
74: Schaltfahne
75: Führungsstück
76: Führungsstück
77: Führungsnut
78: Führungsnut
79: Wälzlager
80: Wälzlager
81: Wälzlager
82: Wälzlager
83: Wälzlager
84: Rückschlagventil
85: Leitung
A: Schwenkrichtung des Spannarmes 9 in Spannstellung
B: Schwenkrichtung des Spannarmes 9 in Öffenstellung
D: Bedämpfungslänge der Abfragevorrichtung 60 im Öffnungsbereich
P: Bedämpfungslänge der Abfragevorrichtung 60 im Spannbereich,
: Kraftkurve
E: Hub der Schaltfahne 74
F: Hub der Schaltfahne 74
X: Hubrichtung des Arbeitskolbens und der Kolbenstange
Y: Hubrichtung des Arbeitskolbens und der Kolbenstange

Literaturverzeichnis

DE 295 19 232 U1
DE 298 11 331 U1
DE 298 11 901 U1
DE 297 13 944 U1
DE 200 04 406 U1
DE 201 02 184 U1
DE 144 31 987 C1
DE 42 42 601 A1
DE 196 16 441 C1
DE 198 24 579 C1
DE 697 11 548 T2
EP 0 778 107 A1
EP 0 962 285 A2
EP 1 262 285 A2
GB 2 291 475 A
Richter, Voss, Kozer: Bauelemente der Feinmechanik S. 231, 232, 275, 276 Verlag Technik Berlin, 1954

Claims

Kniehebelspannvorrichtung – 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 herbewegliche Schaltfahne (74) umfasst, die 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 diese abgespeichert wird und das Sensorteil (10) in eine Steuerung einbezogen ist, so dass die ausgewählten Spannstellungen beliebig oft abgerufen werden können.
Kniehebelspannvorrichtung nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorteil (60) einen programmierbaren Speicher zum Speichern der Spannstellungen aufweist.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorteil (60) als in einer Ausnehmung des Gehäuseteils (1) angeordnetes Set ausgebildet ist.
Kniehebelspannvorrichtung, 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) hineinschraubbar ist, mit einem endseitig an dem Zylinder (2) angeordneten 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) überwindbaren Arretiervorrichtung (70) zwischen Bremskolben (35) und Verstellspindel (33), und 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung zwischen Bremskolben (35) und Verstellspindel (33) als reibschlüssige Verbindung ausgebildet ist.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in die Kolbenstange (25) hineinerstreckende Bohrung (29) als Sackbohrung ausgebildet ist, die über einen gewissen axialen Längenabschnitt mit dem Innengewinde (32) versehen ist und unterschiedliche Innendurchmesser (30, 31) aufweist.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelgelenklaschenanordnung (8) mit dem Kniehebelgelenkbolzen schwenkbeweglich gekuppelt ist.
Kniehebelspannvorrichtung 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 aufweist und der in mindestens einer Aussparung wenigstens einer Wand des Spannkopfes (1) angeordnet ist.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (59) aus gehärtetem Stahl besteht.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (59) aus einem keramischen Werkstoff besteht.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (59) aus Panzerstahl besteht.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (59) aus Wolframkarbid besteht.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung auf der Vorder- und auf der Rückseite sowie an der dem Knie hebelgelenk (8) abgewandten Stirnseite mit je einer Schnellkupplung (49, 50, 51) mit z. B. schwalbenschwanzförmigen Anordnungen versehen ist, über die die Kniehebelspannvorrichtung in der jeweils gewünschten Lage formschlüssig in der betreffenden Fertigungsanlage oder dergleichen anzuordnen ist.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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) für die Kniehebelgelenkanordnung (8) als auch den Raum für die Kolben-Zylinder-Einheit (2) umschließen.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 24 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum (7), in dem die Kniehebelgelenkanordnung (8) angeordnet ist, auch 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 Laufhülse (14) druckmitteldicht abgedichtet in dem gemeinsamen Raum (7) für die Kniehebelgelenkanordnung (8) und die Laufhülse (14) befindet.
Kniehebelspannvorrichtung, 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) hineinschraubbar ist, mit einem endseitig an dem Zylinder (2) angeordneten 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 d) Trenderkennung zum Ermitteln von Veränderungen.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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 Kniehebelspannvorrichtung im Bereich des das Kniehebelgelenk (8) aufnehmenden Raumes (7) angeordnet ist.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragevorrichtung (60) mit ihrer Außenkontur dem Konturenverlauf des Gehäuses (4, 5) angepasst ist, derart, dass die Außenkontur insbesondere zu dem vorderen Ende der Kniehebelspannvorrichtung sprunglos in der gleichen Ebene mit den Gehäuseschalen (4, 5), die das Gehäuse zur Aufnahme der Kniehebelgelenkanordnung (8) bilden, verläuft.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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 einer Schaltfahne (74) diese Messbereiche (68, 69) bei ihrer Hubbewegung überstreicht
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfahne aus St37 hergestellt ist.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannstellung 0° (90°) und die Offenstellung maximal 135 ° beträgt.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lernbereich 3 mm bis 7 mm beträgt.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskolben (35) im Vergleich zu dem Arbeitskolben (11) scheibenförmig ausgebildet ist.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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 die Schaltfahne (74) hubbeweglich lagert.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseschalen (4, 5) aus einer Aluminiumlegierung bestehen.
Kniehebelspannvorrichtung 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.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsleitungen in der Zylinderwand angeordnet sind.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmierung über einen externen Rechner erfolgt.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmierung über einen PC erfolgt.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmierung von einer zentralen Steuerstelle aus für vorzugsweise zahlreichen Kniehebelspannvorrichtungen oder dergleichen erfolgt.
Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der programmierbare Speicher an einem der Teile der Sensorvorrichtung (60, 74) austauschbar angeordnet ist.