DE102004056229A1

DE102004056229A1 - Kraftspanner

Info

Publication number: DE102004056229A1
Application number: DE200410056229
Authority: DE
Inventors: Thorsten Walter
Original assignee: GUENTER NEUMANN GmbH
Current assignee: WALTER ZERSPANUNG GMBH, 66914 WALDMOHR, DE
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-05-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftspanner (1) mit einem Spannarm (2), der um eine Schwenkachse (15) zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position auf und nieder schwenkbar ist, einem Antriebsglied (3), das zwischen zwei Positionen hin- und her bewegbar ist, und einem Getriebeelement, das mit dem Spannarm (2) einerseits und dem Antriebsglied (3) andererseits verbunden ist und derart ausgelegt ist, daß eine Hin- und/oder Herbewegung des Antriebsglieds (3) in eine Auf- und/oder Niederschwenkbewegung des Spannarms (2) umgesetzt wird. Um einen Kraftspanner zur Verfügung zu stellen, der weitgehend wartungsfrei eine hochgenaue Positionierung selbst nach mehreren Millionen von Arbeitshüben erlaubt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Getriebeelement ein Kurvengetriebe ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftspanner mit einem Spannarm, der um eine Schwenkachse zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position auf- und niederschwenkbar ist, mit einem Antriebsglied, das zwischen zwei Positionen hin- und herbewegbar ist, und einem Getriebeelement, das mit dem Spannarm einerseits und dem Antriebsglied andererseits verbunden und derart ausgelegt ist, daß eine Hin- und/oder Herbewegung des Antriebsglieds in eine Auf- oder Niederschwenkbewegung des Spannarms umgesetzt wird.

Solche Kraftspanner sind allgemein bekannt und finden überwiegend in der Automobilindustrie, z.B. als Einrichtung zum Spannen von Schweißteilen, jedoch auch als Greifsystem für andere Einsatzfälle Anwendung. Das z.B. pneumatisch angetriebene Antriebsglied kann zwischen zwei Positionen hin- und herbewegt werden. Auch wenn die vorliegende Erfindung speziell für Kraftspanner mit linear verstellbarem Antriebsglied entwickelt wurde, so ist sie selbstverständlich auch mit Vorteil in einem Kraftspanner mit gleichzeitig linear und drehbar bewegbarem Antriebsglied (einem sogenannten Schwenkspanner) einsetzbar.

Die Hin- und Herbewegung des Antriebsglieds wird über das Getriebeelement auf den Spannarm übertragen, so daß die Hin- und Herbewegung des Antriebsglieds zu einem Auf- und Niederschwenken des Spannarms führt. Mit Hilfe des Spannarms kann ein Werkstück, beispielsweise ein Blechteil, gegebenenfalls mit Hilfe entsprechender an dem Spannarm angeordneter Konturstücke paßgenau in bzw. auf einer Stanzform positioniert und festgehalten werden.

Ein solcher Kraftspanner ist beispielsweise aus der EP 1 231 025 bekannt. Hier ist der Spannarm über einen Kniehebel mit einem Zylinder verbunden, in dem ein abwechselnd beidseitig durch Druckluft beaufschlagbarer Kolben verschiebbar angeordnet ist.

Diese Art von Kraftspannern wird insbesondere in der Automobilindustrie zum Halten und gegebenenfalls Spannen von Blech- und Kunststoffteilen eingesetzt. Häufig kommt hier ein Konterstück für die formschlüssige, jedoch nicht kraftschlüssige Verbindung von Kraftspanner bzw. Spannarm und Blech- oder Kunststoffteil zur Anwendung.

Diese Kraftspanner werden auch "über Kopf" montiert, so daß bei einem versehentlichen Öffnen des Kraftspanners die gehaltenen Werkzeugteile herabfallen würden, was nicht nur zu einer Beschädigung des Werkzeugteils führen kann, sondern ebenso eine Gefährdung für die unterhalb des Kraftspanners befindlichen Gegenstände und Personen darstellt. Daher sind die Kraftspanner für bestimmte Anwendungsfälle selbsthemmend ausgebildet, so daß selbst bei einem Druckluftausfall eine eigenständige Bewegung des Spannarms von der geschlossenen Position in die geöffnete Position verhindert wird.

Um dies mit Hilfe eines Kniehebels zu verwirklichen, ist es jedoch notwendig, daß "weiche" Materialien eingesetzt werden, die während der Bewegung des Spannarms von der geöffneten Position in die geschlossene Position einer zumindest vorübergehenden elastischen Verformung unterliegen.

Die bekannten Kraftspanner werden häufig für etliche Millionen von Arbeitshüben eingesetzt. Diese hohe Belastung des Kraftspanners führt jedoch aufgrund der weichen Materialien zu einem erhöhten Verschleiß der Gelenke, so daß der Spannarm in der geschlossenen Position in keiner definierten Position mehr ist, sondern "Spiel" bekommt. Um dieses Spiel auszugleichen, werden vereinzelt Spionbleche eingesetzt. Dennoch führt die Verwendung von Kraftspannern mit Kniehebelgelenken zu einer allmählichen Vergrößerung des Spiels, zwangsläufig zu Ungenauigkeiten in der Positionierung und damit zu erhöhtem Wartungsaufwand.

Insbesondere beim Laserschweißen sind jedoch solche Positionierungenauigkeiten nicht erwünscht. Häufig muß eine Positioniergenauigkeit von besser als 2/10 mm eingehalten werden, was mit den bekannten Kraftspannern nur kurze Zeit nach Inbetriebnahme bzw. kurze Zeit nach der Nachjustie rung mit Hilfe von Spionblechen möglich ist. Im Laufe der Zeit sorgt jedoch die ständige elastische Verformung zumindest eines Teils des Spannsystems für ein größer werdendes Spiel und damit für eine nicht tolerierbare Positionsungenauigkeit.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen Kraftspanner zur Verfügung zu stellen, der weitestgehend wartungsfrei eine hochgenaue Positionierung selbst nach mehreren Millionen von Arbieitshüben erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Getriebeelement ein Kurvengetriebe ist.

Als Kurvengetriebe werden allgemein Konstruktionen bezeichnet, bei denen die Eingangsgröße eine Rotation oder Translation ist und die Ausgangsgröße eine Kurve ist, die von der speziellen Konstruktion des Mechanismus abhängt.

Durch die Ausbildung des Getriebeelements als Kurvengetriebe ist es möglich, einen selbsthemmenden Kraftspanner zur Verfügung zu stellen, bei dem es nicht zu einer elastischen Verformung einzelner Teile kommt, die zu einem erhöhten Verschleiß der Gelenke führen würde.

Mit Vorteil ist das Antriebsglied im wesentlichen in einer Linearbewegung zwischen der ersten und der zweiten Position hin- und herbewegbar.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Getriebeelement eine mit der Schwenkachse verbundene Kurvenscheibe mit einer ersten Führungsfläche und das Antriebselement einen Folger auf, wobei Folger und Führungsfläche derart ausgebildet sind, daß der Folger zumindest bei der Bewegung von Antriebselement und Spannarm in die geschlossene Position an der ersten Führungsfläche anliegt. Je nach Ausbildung der Führungsfläche der Kurvenscheibe kann so die exakte Bewegung des Spannarms vorgegeben werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die erste Führungsfläche einen Abschnitt hat, dessen Tangente in einer Ebene senkrecht zur Schwenkachse in der geschlossenen Position mit der Bewegungsrichtung des Antriebselements einen Winkel von < 10°, vorzugsweise < 5°, besonders bevorzugt etwa 0° einschließt und wobei der Folger in der geschlossenen Position an diesem Abschnitt anliegt.

Durch diese Ausbildung der Führungsfläche ist sichergestellt, daß die Kraft, die von dem Antriebselement auf den Spannarm in der geschlossenen Position aufgebracht wird, sehr gering, gegebenenfalls sogar Null ist. Insbesondere bei der Wahl der Führungsfläche derart, daß die erwähnte Tangente mit der Richtung der Linearbewegung des Antriebselements einen Winkel von etwa 0° einschließt, kann eine formschlüssige Verbindung zwischen Spannarm einerseits und zu haltendem Werkstück andererseits erzielt werden, ohne daß eine nennenswerte Kraft von dem Antriebselement auf den Spannarm übertragen wird.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die erste Führungsfläche einen Abschnitt hat, dessen Tangente in einer Ebene senkrecht zur Schwenkachse in der geschlossenen Position mit der Bewegungsrichtung des Antriebselements einen Winkel einschließt, der größer als 10°, vorzugsweise größer als 15° ist. Dieser Abschnitt ist dafür vorgesehen, ein zügiges Verschwenken des Spannarms zwischen seiner geschlossenen und seiner geöffneten Position zu gewährleisten.

Mit Vorteil weist die Kurvenscheibe eine zweite Führungsfläche auf, wobei der Folger bei der Bewegung von Antriebselement und Spannarm in die geöffnete Position an der zweiten Führungsfläche anliegt. Mit anderen Worten bewegt sich der Folger beim Schließen des Spannarms an der ersten Führungsfläche entlang und beim Öffnen des Spannarms an der zweiten Führungsfläche entlang. Durch diese Maßnahme kann auf entsprechende Vorspanneinrichtungen verzichtet werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Bewegung des Spannarms in Schließrichtung und in Öffnungsrichtung in unterschiedlichen Bewegungsabläufen auszuführen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kurvenscheibe eine vorzugsweise durch die Kurvenscheibe hindurchgehende Ausnehmung auf, beispielsweise in Schlitzform, wobei zumindest Abschnitte der Seitenflächen der Ausnehmung bzw. des Schlitzes die erste und vorzugsweise auch die zweite Führungsfläche bilden. Dabei ist es möglich, daß der Folger im wesentlichen aus einem mit dem Antriebsglied verbundenen Bolzen besteht. Der Bolzen verläuft dann innerhalb der Ausnehmung der Kurvenscheibe. Um die Abrolleigenschaften des Bolzens auf den Führungsflächen zu verbessern, kann der Bolzen auch von einer um den Bolzen drehbaren Hülse umgeben sein.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Anschlagelement vorgesehen, das derart angeordnet ist, daß in der geschlossenen Position Spannarm oder Kurvenelement mit diesem in Eingriff steht. Dadurch ist gewährleistet, daß der Kraftspanner in der geschlossenen Position keine Kraft auf das Werkstück ausübt.

Für viele Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, daß das Getriebeelement in der geschlossenen Position selbsthemmend ist. Kommt es zu einem Ausfall der Druckluftversorgung, so ist durch die Selbsthemmung sichergestellt, daß sich der Schwenkarm nicht selbsttätig vom Werkstück lösen kann.

Weitere besondere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.

Des weiteren ergeben sich weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftspanners in der geschlossenen Position,
2 eine Schnittansicht des ertindungsgemäßen Kraftspanners in der geöffneten Position,
3a–c zwei Draufsichten und eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Kurvenscheibe,
4 eine Explosionsansicht des ertindungsgemäßen Kraftspanners und
5a–d drei Seitenansichten und eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Spannarms.
In den 1 und 2 sind zwei Schnittansichten einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftspanners 1 gezeigt. Der Kraftspanner 1 weist einen Spannarm 2 auf, der um die Schwenkachse 15 zwischen einer geschlossenen Position, welche in 1 gezeigt ist, und einer geöffneten Position, welche in 2 dargestellt ist, auf- und niederschwenkbar ist. Wie im weiteren Verlauf der Figurenbeschreibung noch deutlich werden wird, liegt der Spannarm 2 genau genommen nicht in der Schnittebene; daher ist er hier nur andeutungsweise dargestellt.
Der Kraftspanner 1 weist ein Antriebselement auf, das hier aus der Kolbenstange 3 und dem Kolben 18 besteht. Der Kolben 18 ist verschiebbar in einer Kolbenkammer 19', 19'' bewegbar. Wird ein Druckmedium, z.B. Druckluft, in den unteren Teil 19' der Kolbenkammer 19', 19'' eingebracht, so bewegt sich der Kolben 18 nach oben, in die in 1 dargestellte Position. Wird stattdessen Druckluft in den oberen Teil 19'' der Kolbenkammer 19', 19'' eingebracht, so bewegt sich der Kolben 18 nach unten, in die in 2 gezeigte Position.
Der Kolben 18 ist mit der Kolbenstange 3 verbunden, die wiederum mit einem Verbindungselement 22, welches in 4 besser zu erkennen ist, verbunden ist. Das Verbindungselement 22 weist einen als Bolzen ausgebildeten Folger 6 auf, der in einer schlitzförmigen Ausnehmung eines mit dem Spannarm 2 verbundenen Kurvenelements 4 geführt ist.
Das Kurvenelement 4 bildet zusammen mit dem bolzenförmigen Folger 6 die Getriebeeinheit, die im oberen Teil des Kraftspanners, dem sogenannten Spannkopf 10, untergebracht ist.
Auch wenn das Antriebsglied hier als pneumatischer Antrieb dargestellt ist, versteht es sich jedoch, daß prinzipiell alle möglichen Antriebe verwendet werden könnten, beispielsweise ein hydraulischer, elektrischer oder sonstiger Antrieb.
Kernstück des erfindungsgemäßen Kraftspanners 1 ist die Kurvenscheibe 4, die in den 3a–3c noch einmal getrennt in verschiedenen Ansichten dargestellt ist. Die Kurvenscheibe 4 weist eine schlitzförmige Ausnehmung 5 auf, deren Randflächen eine erste Führungsfläche 13', 13'' und eine zweite Führungsfläche 14 bilden. Die Kurvenscheibe 4 ist mit Hilfe der Bohrungen 17 über die Kopplungsstücke 25, 26 an dem Spannarm 2 befestigt und gemeinsam mit dem Schwenkarm 2 um die Schwenkachse 15 schwenkbar gelagert.
Geht man von der in 1 gezeigten, geschlossenen Stellung des Spannarms 2 aus, so sorgt, wie bereits ausgeführt wurde, das Beaufschlagen der oberen Fläche des Kolbens 18 dafür, daß sich der Kolben 18 samt Kolbenstange 3 nach unten bewegt. Dabei zieht er das Verbindungselement 22 mit sich, so daß sich der Bolzen 6 innerhalb des Schlitzes 5 des Kurvenelements 4 nach unten bewegt. Dabei tritt der Bolzen 6 mit der zweiten Führungsfläche 14 in Eingriff und verursacht eine Schwenkbewegung des Kurventeils 4 um die Schwenkachse 15 im Uhrzeigersinn, bis die in 2 gezeigte, geöffnete Position erreicht wird. Wird nun die untere Fläche des Kolbens 18 mit Druckluft beaufschlagt, so bewegt sich der Kolben 18 zusammen mit der Kolbenstange 3 nach oben. Der Bolzen wird nun in der Ausnehmung 5 des Kurvenelements 4 entlang der ersten Führungsfläche 13', 13'' zunächst in Richtung der Schwenkachse 15 bewegt und bewegt sich dann innerhalb der Ausnehmung 5 wieder von der Schwenkachse 15 weg. Wie insbesondere in den 3a–3c zu erkennen ist, besteht die erste Führungsfläche 13', 13'' aus zwei Abschnitten 13' und 13''. Beim Schließen des Spannarms 2 kommt der Bolzen 6 mit dem von der Schwenkachse 15 entfernteren Abschnitt der ersten Führungsfläche 13' in Berührung. Diese Führungsfläche 13' ist derart ausgebildet, daß in der geschlossenen Position die Tangente an diesen Abschnitt der Führungsfläche in eine Ebene senkrecht zur Schwenkachse mit der Richtung der Linearbewegung des Antriebselements einen Winkel α von < 10°, vorzugsweise < 5°, besonders bevorzugt etwa 0° einschließt, wobei der Folger bzw. der Bolzen 6 in der geschlossenen Position an diesem Abschnitt anliegt.
Mit anderen Worten ist aufgrund des geringen Winkels die Kraftkomponente, die aufgrund der durch die Kolbenbewegung auf die Kurvenscheibe 4 übertragenen Kraft, welche auf den Spannarm 2 wirkt, sehr gering. Wird dieser Winkel α ≤ 7°, beispielsweise 0°, gewählt, so ist der Kraftspanner selbsthemmend. In dieser Position ist es nicht möglich, durch Betätigen des Spannarms 2 eine nennenswerte Kraft auf die Kolbenstange 3 bzw. den Kolben 18 auszuüben. Bei einem Druckluftausfall wird somit das zu spannende Werkzeugstück weiterhin fest gespannt. Genau genommen wäre bei einem Winkel 7° > α > 0° durch Bewegen des Spannarms 2 eine Kraftübertragung auf den Kolben 18 möglich. Es hat sich aber gezeigt, daß bei solch kleinen Winkeln in der Praxis eine Selbsthemmung vorliegt.
Eine Bewegung des Spannarms 2 in die geöffnete Position ist nur dann möglich, wenn zunächst die Kolbenstange 3 einschließlich des Kolbens 18 nach unten gezogen wird. Dies kann entweder durch entsprechende Druckluftbeaufschlagung erfolgen oder, im Falle eines dauerhaften Druckluftausfalls, mit Hilfe der Notfallentriegelung 8. Die Notfallentriegelung 8 besteht aus einem federbelasteten Stift, der in eine Bohrung im Spannkopf 10 eingedrückt und sich am Bolzen 6 oder dem Verbindungselement 4 abstützt. Wird der Stift in den Spannkopf 10 eingedreht, so sorgt er für eine Längsverschiebung der Kolbenstange 3 nach unten, so daß sich der Bolzen 6 von dem einen Abschnitt 13' der ersten Führungsfläche mit geringem Tangentenwinkel, in den Bereich des Abschnitts 13'' der ersten Führungsfläche mit deutlich größerem Tangentenwinkel bewegt. Dieser Tangentenwinkel beträgt vorzugsweise mehr als 10°, besonders bevorzugt mehr als 15°. Befindet sich der Bolzen 6 im Bereich des Abschnitts 13'', so kann durch Bewegen des Spannarms 2 Kraft auf die Kolbenstange 3 über die Kurvenscheibe 4 ausgeübt werden, so daß der Kraftspanner 1 manuell von seiner geschlossenen Position in die geöffnete Position gebracht werden kann.
In den 1 und 2 ist zusätzlich ein Anschlagelement 7 zu sehen, welches im Spannkopf 10 mit Hilfe der Schraube 12 befestigt ist. Das Anschlagelement 7 dient dazu, eine definierte Position des Spannarms 2 im geschlossenen Zustand festzulegen, wobei in diesem Zustand keinerlei Kraftübertragung von der Kolbenstange 3 auf den Spannarm 2 erfolgt, so daß dieses entsprechende Konturstück 11 mit dem zu haltenden Werkstück in formschlüssiger, jedoch nicht in kraftschlüssiger Verbindung steht. Weiterhin ist ein Zentrierelement 41 zu erkennen, das für eine definierte Bewegung des Verbindungselements 22 zwischen Kolbenstange 3 und Folger 6 sorgt.
In 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftspanners 1 in einer Explosionsansicht dargestellt. Zu erkennen ist, daß der Spannkopf 10 aus einer Gehäuseplatte 35 sowie einem Gehäuseunterteil 34 gebildet wird. Das Gehäuseunterteil 34 und die Gehäuseplatte 35 sind vorzugsweise jeweils ein Gußteil. Weiterhin sieht man, daß der Anschlag 7 mit Hilfe der Schraube 12 und das Zentrierelement 41 mit Hilfe der Schraube 42 im Gehäuseunterteil 34 verschraubt werden. Darüber hinaus ist die Notentriegelung 8 in Form eines federbelasteten Stifts zu sehen. Mit der Schraube 27 kann eine Montageöffnung verschlossen werden.
Um ein Verschwenken des Spannarms 2 um die Schwenkachse 15 zu gewährleisten, ist eine dreiteilig ausgebildete Welle 4, 25, 26 vorgesehen. Die Welle 4, 25, 26 ist mit Hilfe der Lagerbuchsen 28 im Gehäuse 34, 35 gelagert. Teil der Welle 4, 25, 26 ist die Kurvenscheibe 4 sowie zwei Kopplungsstücke 25, 26, die jeweils einen Vierkant aufweisen, der im zusammengesetzten Zustand aus dem Gehäuse 34, 35 hervorragt. Der Spannarm 2, der im übrigen aus den drei Teilen 36, 37, 38 besteht, wie im folgenden noch ausführlicher dargelegt wird, weist zwei entsprechende Vierkantaussparungen auf, in die die Vierkantverbindungen der beiden Kopplungselemente 25, 26 eingreifen können. Auch wenn die Kopplungsstücke hier mit einem Vierkant gezeigt sind, versteht es sich, daß prinzipiell jede beliebige Befestigungseinrichtung zwischen Kopplungstück und Spannarm geeignet wäre. Möglich wäre beispielsweise auch eine Sechskant- oder Achtkantverbindung.
In der Antriebseinheit 21 ist der Kolben 18 aufgenommen, wobei sich die Kolbenstange 3 aus der Antriebseinheit 21 erstreckt. Die Kolbenstange 3 wird mit einem Verbindungsstück 22 mit Hilfe der Schraube 23 verbunden. Das Verbindungsstück 22 hat zwei Löcher 24, zwischen denen der Bolzen 6 sowie die den Bolzen 6 umgebende Hülse 20 angeordnet wird. Der Bolzen 6 einschließlich der Hülse 20 ist in der Ausnehmung 5 der Kurvenscheibe 4 geführt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist weiterhin eine Einrichtung zur Einstellung der Öffnungsposition des Spannarms 2 auf. Diese Einrichtung besteht aus der Einstellschraube 9 und dem Anschlagstück 29, sowie gegebenenfalls dem Dämpfungselement 30. Mit Hilfe der Einstellschraube 9 kann das Anschlagstück 29 in Axialrichtung der Einstellschraube 9 eingestellt werden. Das Anschlagstück 29 ist derart angeordnet, daß, wenn die Kolbenstange 3 nach unten bewegt wird, das mit der Kolbenstange 3 verbundene Verbindungsstück 22 auf dem Anschlag 29 aufschlägt. Die exakte Position des Anschlags 29 bestimmt somit den exakten Öffnungswinkel des Spannarms 2.
Weiterhin ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Position des Spannarms 2 vorgesehen. Diese besteht aus Sensoren 31, 32, die einmal am Anschlagelement 29 bzw. dem Dämpfungselement 30 und andererseits fest im Gehäuse befestigt sind. Zur Abfrage der Sensoren dient das Verbindungsstück 22. Das Element 33 ist die Elektronik mit dazugehörigem Anschlußstecker. Immer dann, wenn sich das metallische Verbindungsstück 22 direkt neben einem der Sensoren 31 oder 32 befindet, wird induktiv die Position des Spannarms erfaßt. Detektiert daher der Sensor 31, der sich fest im oberen Teil des Gehäuses befindet, daß sich das metallische Verbindungsstück 22 neben dem Sensor 31 befindet, so ist der Kraftspanner in seiner geschlossenen Position. Wird daher von dem Sensor 32, der sich an dem Anschlagelement 29 befindet, die Nähe des Verbindungsstück 22 erfaßt, so befindet sich der Kraftspanner in der geöffneten Position.
Durch die Befestigung des Sensors am Anschlagelement wird erreicht, daß bei einer Neupositionierung des Anschlagelements 29 der Sensor automatisch in die richtige Position gebracht wird, ohne daß das Gehäuse geöffnet werden muß.
In den 5a–5d sind verschiedene Ansichten des Spannarms 2 zu sehen. Der Spannarm 2 besteht aus den beiden Schenkelelementen 37, 38 sowie dem Anschlußelement 36. Im Gegensatz zu den Spannarmen des Standes der Technik ist der Spannarm hier dreiteilig ausgebildet, was ei nerseits die Herstellungskosten reduziert und andererseits eine größere Flexibilität zuläßt. Die Schenkelelemente 37, 38 weisen jeweils eine entsprechende Ausnehmung 39, die in der vorliegenden Ausführungsform quadratisch ist, auf. Diese dient dazu, den entsprechenden Vierkant der Wellenteile 25, 26 aufzunehmen. Die Schenkelelemente 37, 38 sind jeweils mit einer Schraube 40 ausgestattet, die die Schenkelelemente elastisch verformen kann, so daß sie den Vierkant einklemmen. Das Anschlußstück 36 weist ein entsprechendes Bohrbild auf, so daß an den entsprechenden Bohrungen die jeweils gewünschten Konturstücke angebracht werden können. Bei Bedarf ist es möglich, das Koppelstück 36 durch ein anderes Koppelstück mit abweichendem Bohrbild oder Geometrie direkt durch ein entsprechendes Konturstück zu ersetzen, was den Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Kraftspanners erhöht.
Es ist offensichtlich, daß die einzelnen hier in Kombination beschriebenen Merkmale auch getrennt voneinander verwendet werden könnten.

1: Kraftspanner
2: Spannarm
3: Kolbenstange
4: Kurvenscheibe
5: Ausnehmung
6: Bolzen (Folger)
7: Anschlagelement
8: Notfallentriegelung
9: Einstellschraube
10: Spannkopf
11: Konturstück
12: Schraube
13', 13'': erste Führungsfläche
14: zweite Führungsfläche
15: Schwenkachse
16, 17: Bohrungen
18: Kolben
19', 19'': Kolbenkammer
20: Hülse
21: Antriebseinheit
22: Verbindungselement
23: Schraube
24: Löcher
25, 26: Kopplungsstücke
27: Schraube
28: Lagerbuchsen
29: Anschlagstück
30: Dämpfungselement
31, 32: Sensoren
33: Abfrageelement
34: Gehäuseunterteil
35: Gehäuseplatte
36: Anschlußelement
37, 38: Schenkelelemente
39: Ausnehmungen
40: Schraube
41: Zentrierelement
42: Schraube
43: Anschlagsfläche

Claims

Kraftspanner (1) mit einem Spannarm (2), der um eine Schwenkachse (15) zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position auf und nieder schwenkbar ist, einem Antriebsglied (3), das zwischen zwei Positionen hin- und her bewegbar ist, und einem Getriebeelement, das mit dem Spannarm (2) einerseits und dem Antriebsglied (3) andererseits verbunden ist und derart ausgelegt ist, daß eine Hin- und/oder Herbewegung des Antriebsglieds (3) in eine Auf- und/oder Niederschwenkbewegung des Spannarms (2) umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebeelement ein Kurvengetriebe ist.
Kraftspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied (3) im wesentlichen in einer Linearbewegung zwischen der ersten und der zweiten Position hin und her bewegbar ist.
Kraftspanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebeelement eine mit der Schwenkachse (15) verbundene Kurvenscheibe {4) mit einer ersten Führungsfläche (13', 13'') aufweist und das Antriebselement (3) einen Folger (6), wobei Folger (6) und Führungsfläche (13', 13'') derart ausgebildet sind, daß der Folger (6) zumindest bei der Bewegung von Antriebselement (3) und Spannarm (2) in die geschlossene Position an der ersten Führungsfläche (13', 13'') anliegt.
Kraftspanner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Führungsfläche (13', 13'') einen Abschnitt (13') hat, dessen Tangente in einer Ebene senkrecht zur Schwenkachse (15) in der geschlossenen Position mit der Richtung der Linearbewegung des Antriebselements (3) einen Winkel (α) von < 10°, vorzugsweise < 5°, besonders bevorzugt etwa 0° einschließt und wobei der Folger (6) in der geschlossenen Position an diesem Abschnitt (13') anliegt.
Kraftspanner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Führungsfläche (13', 13'') einen Abschnitt (13'') hat, dessen Tangente in einer Ebene senkrecht zur Schwenkachse (15) in der geschlossenen Position mit der Richtung der Linearbewegung des Antriebselements (3) einen Winkel (α) einschließt, der größer als 10°, vorzugsweise größer als 15° ist.
Kraftspanner nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (4) eine zweite Führungsfläche (14) aufweist, wobei der Folger (6) bei der Bewe gung von Antriebselement (3) und Spannarm (2) in die geöffnete Position an der zweiten Führungsfläche (14) anliegt.
Kraftspanner nach einem der Anspruche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (4) eine vorzugsweise durch die Kurvenscheibe (4) hindurchgehende Ausnehmung (5) vorzugsweise in Schlitzform, wobei zumindest Abschnitte der Seitenflächen der Ausnehmung bzw. des Schlitzes die erste und vorzugsweise auch die zweite Führungsfläche (13', 13'', 14) bilden.
Kraftspanner nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Folger (6) im wesentlichen aus einem mit dem Antriebsglied verbundenen Bolzen besteht.
Kraftspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied aus einer Kolbenstange (3) und einem beidseitig mit einem Druckfluid beaufschlagbaren Kolben (18) besteht, wobei der Kraftspanner (1) vorzugsweise für Druckluft als Druckfluid ausgelegt ist.
Kraftspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zentrierelement (41) vorgesehen ist, welches für eine exakt definierte Hin- und Herbewegung des Antriebsglieds (3) sorgt.
Kraftspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlagelement (7) vorgesehen ist, daß derart angeordnet ist, daß in der geschlossenen Position Spannarm (2) oder Kurvenelement (4) mit diesem in Eingriff steht.
Kraftspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebeelement zumindest in der geschlossenen Position selbsthemmend ist.
Kraftspanner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Notentriegelung (8) zum Bewegen des Getriebeelementes aus der selbsthemmenden Position vorgesehen ist.
Kraftspanner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Notentriegelung aus einem vorzugsweise federbelasteten Stift (8) besteht, der in einer Bohrung des Kraftspannergehäuses positioniert ist, wobei beim Hineindrücken des Stifts in die Bohrung der Stiftfuß mit dem Getriebeelement oder dem Antriebsglied in Eingriff tritt und dieses aus der selbsthemmenden Position herausdrückt.
Kraftspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein verstellbarer Bewegungsbegrenzer (9, 29) vorgesehen ist, der den Schwenkwinkel des Spannarms (2) in Richtung der geöffneten Position begrenzt.
Kraftspanner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied eine Anschlagsfläche (43) aufweist, die in der geöffneten Position des Kraftspanners (1) mit dem Bewegungsbegrenzer (29) in Eingriff tritt.
Kraftspanner nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsbegrenzer (29) in Bewegungsrichtung des Antriebsglieds (3) verstellbar ist.
Kraftspanner nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Positionssensor (31, 32) zur Erfassung der Position des Spannarms (2) vorgesehen ist.
Kraftspanner nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Positionssensors (31, 32) am Gehäuse (34, 35) befestigt ist.
Kraftspanner nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Positionssensors (31, 32) an dem Bewegungsbegrenzer (29) befestigt ist.
Kraftspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspanner (1) ein Gehäuse (34, 35) aufweist, in dem die Schwenkachse (15) sowie das Getriebeelement angeordnet sind, wobei das Gehäuse (34, 35) aus einem Gehäuseunterteil (34) und einem im wesentlichen ebenen Gehäusedeckel (35) besteht.
Kraftspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannarm (2) mindestens zweiteilig ist, wobei ein Teil eine Befestigungseinrichtung (39) zur Befestigung des Spannarms (2) an der Kurvenscheibe (4) oder an einem mit dieser verbundenen Element aufweist.
Kraftspanner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannarm (2) mindestens dreiteilig ist, wobei zwei Teile jeweils eine Befestigungseinrichtung (39) zur Befestigung des Spannarms (2) an der Schwenkachse (15) aufweisen.
Kraftspanner nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest Teile des Spannarms (2) als Gußteile ausgeführt sind.