DE102015224348A1

DE102015224348A1 - Vorrichtung und Verfahren zum kraftgesteuerten Klemmen von zu bearbeitenden Bauteilen

Info

Publication number: DE102015224348A1
Application number: DE102015224348.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Köster; Holger Frauen; Jörn Skirke
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2017-06-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) und ein Verfahren zum Klemmen von wenigstens zwei zu bearbeitenden Bauteilen (60, 62). Die Vorrichtung (10) umfasst einen ersten und einen zweiten Klemmbügel (12, 14), die jeweils einen freien ersten Endabschnitt (16, 20) und einen zweiten Endabschnitt (18, 22) aufweisen. Dabei sind die zweiten Endabschnitte (18, 22) der beiden Klemmbügel (12, 14) miteinander verbunden, wobei wenigstens der erste Klemmbügel (12) relativ zu dem zweiten Klemmbügel (14) verlagerbar ist, um die wenigstens zwei Bauteile (60, 62) zwischen den beiden Klemmbügeln (12, 14) zu fixieren. Die Vorrichtung (10) umfasst ferner einen Kraftübertragungsmechanismus (40), der dazu eingerichtet ist, kraftgesteuert auf den ersten Klemmbügel (12) einzuwirken und eine Eingangskraft (FE) zumindest teilweise an diesen zu übertragen. Der Kraftübertragungsmechanismus ist ferner dazu eingerichtet, durch stufenweises Erhöhen der Eingangskraft (FE) eine vorbestimmte Soll-Klemmkraft zwischen den beiden Klemmbügeln (12, 14) zu erzeugen.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Klemmen von wenigstens zwei zu bearbeitenden Bauteilen. Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt und finden in der Luftfahrtindustrie sowie in vielen anderen Industrien Anwendung.
Häufig sollen mehrere Bauteile gemeinsam und in einem Bearbeitungsschritt bearbeitet werden. Um beispielsweise Bauteile mittels Schrauben, Bolzen, Nieten oder sonstigen Verbindungselementen miteinander zu verbinden, müssen die Bauteile zuvor mit dafür erforderlichen Bohrungen versehen werden, in die die Verbindungselemente eingebracht werden können. Diese Bohrungen sollen möglichst genau aufeinander ausgerichtet sein, um eine korrekte Montage der Bauteile sicherzustellen. Aus diesem Grund werden die Bauteile relativ zueinander in vorgesehener Weise fixiert, bevor die Bauteile mittels eines Bohrwerkzeugs gemeinsam bearbeitet werden.
Zum Fixieren der Bauteile werden in der Praxis Klemmvorrichtungen verwendet, die die zu bearbeitenden Bauteile relativ zueinander festklemmen und ein ungewünschtes Verdrehen oder Verschieben verhindern. Zudem soll durch den Einsatz von Klemmvorrichtungen eine Gratbildung zwischen den Bauteilen beim Bearbeiten vermieden werden.
Eine solche Klemmvorrichtung ist beispielsweise aus dem Dokument GB 2501826 A bekannt und umfasst zwei Klemmbügel, zwischen denen Bauteile fixiert werden sollen. Einer der Klemmbügel ist dabei relativ zu dem anderen Klemmbügel entlang einer Achse bewegbar. Das Bewegen des bewegbaren Klemmbügels wird durch eine Gewindestange ermöglicht, indem ein Rotieren der Gewindestange eine Relativbewegung des bewegbaren Klemmbügels gegenüber dem nicht bewegbaren Klemmbügel erzeugt.
Ferner offenbart das Dokument DE 202 07 842 U1 eine Klemmvorrichtung, die einen Handhebel mit einem Exzenterprofil umfasst, der durch ein Betätigen einen Druckring auf einer Schiebestange verlagert. Der Druckring wirkt durch das Verlagern auf einen Druckkopf ein, der an einem Ende der Schiebestange angebracht ist. Der Druckkopf wird zusammen mit der Schiebestange in Richtung eines gegenüberliegenden weiteren Druckkopfs verlagert, um zwischen den Druckköpfen angeordnete Bauteile zu fixieren.
Das Dokument US 2003/0068207 A1 beschreibt eine Klemmvorrichtung mit einem C-förmigen Klemmbügel, der zwei Klemmbacken zum Klemmen von Bauteilen aufweist. Eine der Klemmbacken ist mit einem Kolben einer Zylinder-Kolben-Anordnung verbunden, um relativ zu der anderen Klemmbacke verlagert zu werden.
Des Weiteren offenbart das Dokument DE 196 39 122 A1 eine Vorrichtung zum Klemmen und Bohren von Bauteilen, die ein Klemmteil und ein Bohrteil umfasst. Das Klemmteil weist einen Klemmbügel auf, der über ein Rohrelement in einer Längsführung geführt und mittels eines Kolbens einer Zylinder-Kolben-Anordnung verlagerbar ist. Durch diese Verlagerung können die Bauteile zwischen einem Klemmelement des Klemmbügels und einer Klemmhülse des Bohrteils fixiert werden.
Derartige Klemmvorrichtungen weisen häufig einen vergleichsweise komplexen Aufbau mit einem hohen Platzbedarf auf. Auch ist der Einsatz solcher Klemmvorrichtungen mit manuell geführten Bearbeitungswerkzeugen, wie beispielsweise einer Handbohrmaschine, häufig nicht möglich.
Darüber hinaus liegt ein weiterer Nachteil bekannter Klemmvorrichtungen darin, dass eine Kraft im Wesentlichen unkontrolliert auf die zu klemmenden Bauteile aufgebracht wird. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Kraftverteilung im Bereich einer vorgesehenen Bearbeitungsposition führen. Hierdurch kommt es während des Fixierens und/oder während des darauffolgenden Bearbeitens vielfach zu einem ungewünschten Versatz zwischen den Bauteilen.
Ferner kann ein ungleichmäßiger Krafteintrag bzw. eine ungleichmäßige Kraftaufbringung dazu führen, dass während des Fixierens und/oder während des Bearbeitens zumindest abschnittsweise ein Spalt zwischen den Bauteilen entsteht. Ein solcher Spalt bildet sich beispielsweise dann, wenn die Klemmkraft in einem Teilbereich um die Bearbeitungsposition herum zu gering ist, um die Bauteile trotz des Bearbeitens durch das Bearbeitungswerkzeug in der vorgesehenen Relativlage zueinander zu halten. In diesem Fall kann aufgrund des Spalts ein Versatz zwischen den Bohrungen benachbarter Bauteile auftreten, sodass diese nicht präzise miteinander fluchten, wenn die Bauteile wie vorgesehen miteinander verbunden werden sollen.
Eine beispielhafte Auswirkung einer ungleichmäßigen Kraftaufbringung im Vergleich zu einer gleichmäßigen Kraftaufbringung ist in den 9 und 10 gezeigt. In 9 stellen gleich große Pfeile F₁ jeweils eine gleich große Kraft dar, die zum Fixieren auf miteinander zu verbindende Bauteile 60, 62 einwirkt. Durch das Aufbringen dieser gleich großen Kräfte in einem Umgebungsbereich einer vorgesehenen Bearbeitungsposition, können die Bauteile sicher fixiert werden, wodurch in einem Bearbeitungsschritt koaxiale Bohrungen in den Bauteilen 60, 62 erzeugt werden können.
10 zeigt dagegen eine ungleichmäßige Kraftaufbringung, wobei die kleineren Pfeile F₂ eine geringere Kraft darstellen als die größeren Pfeile F₁. Die Kräfte F₂ sind dabei zu gering, um die beiden Bauteile 60, 62 in Anlage miteinander zu halten, wodurch ein Spalt S entsteht. Wird trotz des Spalts S, der in der Praxis während des Bearbeitens häufig unerkannt bleibt, ein Bearbeiten der Bauteile vorgenommen, kommt es zu einer fehlerhaften Ausrichtung der Bohrung in den Bauteilen. In 10 ist zu erkennen, dass die Bohrung 64 aufgrund des Spalts S nicht rechtwinklig zu den jeweiligen Bauteiloberflächen ausgebildet sind. Dies führt bei der späteren Montage der Bauteile zu einem ungewollten Versatz, wenn beispielsweise eine Schraube in die korrespondierenden Bohrungen eingebracht wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Klemmen von zu bearbeitenden Bauteilen bereitzustellen, die ein verbessertes Fixieren der Bauteile ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Weitere Ausführungsformen werden aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 sowie der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Vorrichtung zum Klemmen von wenigstens zwei zu bearbeitenden Bauteilen vorgesehen, wobei die Vorrichtung einen ersten und einen zweiten Klemmbügel umfasst, die jeweils einen freien ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt aufweisen, und wobei die zweiten Endabschnitte der beiden Klemmbügel miteinander verbunden sind. Dabei ist wenigstens der erste Klemmbügel relativ zu dem zweiten Klemmbügel verlagerbar, um die wenigstens zwei Bauteile zwischen den beiden Klemmbügeln zu fixieren. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt einen Kraftübertragungsmechanismus, der dazu eingerichtet ist, kraftgesteuert auf den ersten Klemmbügel einzuwirken und eine Eingangskraft zumindest teilweise an diesen zu übertragen. Dabei ist der Kraftübertragungsmechanismus ferner dazu eingerichtet, durch stufenweises Erhöhen der Eingangskraft eine vorbestimmte Soll-Klemmkraft zwischen den beiden Klemmbügeln zu erzeugen.
Mit anderen Worten kann eine kraftgesteuerte Kraftaufbringung auf die zu bearbeitenden Bauteile vorgesehen sein, um diese in vorgesehener Weise zu fixieren. Insbesondere kann die Soll-Klemmkraft dabei in einem Bereich einer vorgesehenen Bearbeitungsposition oder nahe der vorgesehenen Bearbeitungsposition der Bauteile erzeugt werden. Es versteht sich, dass die Soll-Klemmkraft dabei die Kraft beschreibt, die durch die beiden Klemmbügel auf die Bauteile wirken soll, um diese in der vorgesehenen Weise zwischen diesen zu fixieren. Beispielsweise kann die Soll-Klemmkraft dabei zwischen den freien ersten Endabschnitten der Klemmbügel erzeugt werden. Die Eingangskraft kann die Kraft beschreiben, mit der der Kraftübertragungsmechanismus auf die Klemmvorrichtung, d. h. wenigstens den ersten Klemmbügel, einwirkt. Dabei kann sich die Eingangskraft je nach Betriebszustand der Vorrichtung von derjenigen Kraft unterscheiden, die aktuell von außen auf den Kraftübertragungsmechanismus aufgebracht wird. Beispielsweise kann der Kraftübertragungsmechanismus eine Verriegelungsstellung aufweisen, in der weiterhin die Eingangskraft auf die Vorrichtung wirkt, ohne dass aktuell eine äußere Kraft auf den Kraftübertragungsmechanismus ausgeübt wird.
Die Vorrichtung kann in Form einer manuell betreibbaren Vorrichtung und/oder einer automatisch betreibbaren Vorrichtung ausgebildet sein. Dabei kann bei einer manuell betreibbaren Vorrichtung die Eingangskraft bzw. das Erhöhen der Eingangskraft manuell erzeugt werden, während bei einer automatisch betreibbaren Vorrichtung die Eingangskraft bzw. das Erhöhen der Eingangskraft automatisch erzeugt werden kann.
Durch das Einwirken und Übertragen zumindest eines Teils der Eingangskraft an wenigstens den ersten Klemmbügel kann dieser verlagert werden, um in Kontakt mit wenigstens einem der zu bearbeitenden Bauteile zu gelangen und anschließend eine Klemmkraft zwischen dem ersten und dem zweiten Klemmbügel zu erzeugen. Durch stufenweises Erhöhen der Eingangskraft kann auch die relative Verlagerung wenigstens des ersten Klemmbügels schrittweise erfolgen. Somit können mittels der Vorrichtung, genauer gesagt durch die beschriebene Krafteinwirkung, schnell und einfach Bauteile mit verschiedenen Dimensionen geklemmt werden. Zudem können erforderliche Anpassungen zum Verwenden der Vorrichtung mit unterschiedlich dimensionierten Bauteilen bei einer Kraftsteuerung minimiert werden. Ferner kann das kraftgesteuerte Einwirken des Kraftübertragungsmechanismus auf den ersten Klemmbügel bzw. die kraftgesteuerte Kraftaufbringung durch stufenweises Erhöhen der Eingangskraft dabei einer kontrollierten, gleichmäßigen Kraftaufbringung dienen, wodurch ein Versatz, ein Verdrehen und/oder ein Spalt zwischen den Bauteilen bei der Bearbeitung vermieden werden kann. Bei dem stufenweisen Erhöhen der Eingangskraft können definierte oder beliebige Wartezeitintervalle zwischen den einzelnen Erhöhungsschritten vorgesehen sein. Durch das kraftgesteuerte Kraftaufbringen kann eine sehr genaue Einstellung der Soll-Klemmkraft erreicht werden, insbesondere wenn mehrere Vorrichtungen an verschiedenen Stellen der zu bearbeitenden Bauteile zum Klemmen vorgesehen sind. Der Kraftübertragungsmechanismus kann darüber hinaus an einer beliebigen Stelle der Vorrichtung angeordnet sein und daher auf unterschiedliche Weise auf wenigstens den ersten Klemmbügel einwirken.
Ferner kann die Vorrichtung dazu eingerichtet sein, die Soll-Klemmkraft nachzuregeln, um z. B. Relaxationseffekte durch die Bauteilmaterialien, Relaxationseffekte durch eine Flächendichtmasse zwischen den Bauteilen, elastische Bauteilverformungen und/oder dergleichen mittels der Vorrichtung zu kompensieren und somit eine gleichmäßige Kraftaufbringung sicherzustellen. Beispielsweise kann das Nachregeln mittels einer an der Vorrichtung angeordneten Feder realisiert sein, was insbesondere bei einer manuell betriebenen Vorrichtung vorgesehen sein kann. Ferner kann das Nachregeln auch mittels eines Regelkreises realisiert werden, wobei die Eingangskraft selbst automatisch nachgeregelt werden kann. Die letztere Ausführungsform kann insbesondere bei einer Vorrichtung mit einer vollautomatischen Kraftsteuerung Anwendung finden.
Abhängig davon, an welcher Position des ersten Klemmbügels der Kraftübertragungsmechanismus auf den ersten Klemmbügel einwirkt, kann ein anderer Hebelarm ausgebildet sein, wodurch das Kraftübertragungsverhältnis zwischen der Eingangskraft und der Klemmkraft verändert werden kann.
Die Kraftsteuerung kann beispielsweise mittels an der Vorrichtung angebrachter Sensoren, z. B. im Bereich des Kraftübertragungsmechanismus und/oder im Bereich einer Kontaktposition zwischen dem ersten Klemmbügel und dem entsprechenden Bauteil, realisiert werden. Ferner kann die Kraftsteuerung auch durch Messen der Eingangskraft und Berechnen des mechanischen Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Angriffspunkt der Eingangskraft und dem Kraftaufbringungsbereich, an dem der erste Klemmbügel das entsprechende Bauteil kontaktiert, vorgesehen sein. Alternativ dazu kann das Verhältnis zwischen der Eingangskraft und der erzeugten Klemmkraft auch experimentell bestimmt werden. Die daraus bekannten Werte bezüglich des Verhältnisses können dann für den nachfolgenden Betrieb der Vorrichtung bereitgestellt werden. Auch kann die Vorrichtung eine Rutschkupplung aufweisen, sodass beim Erreichen der vorgesehenen Soll-Klemmkraft eine weitere Klemmkrafterhöhung verhindert wird und somit die Kraftsteuerung ermöglicht.
Des Weiteren kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, ein manuelles Bearbeiten der wenigstens zwei Bauteile zu unterstützen.
In einer Ausführungsform kann wenigstens der erste Klemmbügel an dem zweiten Endabschnitt relativ zu dem zweiten Klemmbügel schwenkbar gelagert sein. Das bedeutet, dass wenigstens der erste Klemmbügel in diesem Fall mittels des Kraftübertragungsmechanismus schwenkend verlagert wird, um die wenigstens zwei Bauteile zwischen den beiden Klemmbügeln zu fixieren. Alternativ dazu kann wenigstens der erste Klemmbügel relativ zu dem zweiten Klemmbügel translatorisch verlagerbar sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Soll-Klemmkraft ein vorbestimmter Kraftwert oder ein vorbestimmter Kraftwertbereich sein. Das bedeutet, dass die Eingangskraft so lange stufenweise erhöht werden kann, bis ein genauer vorbestimmter Kraftwert erreicht oder minimal überschritten wird, oder bis die erzeugte Klemmkraft in dem vorbestimmten Kraftwertbereich liegt.
In einer Weiterbildung kann der Kraftübertragungsmechanismus mit einer Kraftquelle in Form eines Pneumatiksystems, eines Hydrauliksystems, eines elektronischen Systems, einer mechanischen Anordnung und/oder einer Kombination daraus verbunden sein, die die Eingangskraft bereitstellt. Dabei kann je nach vorgesehenem System ein automatisches und/oder manuelles Bereitstellen der Eingangskraft vorgesehen sein. Beispielsweise kann im Falle eines automatischen Bereitstellens lediglich ein Startsignal an das System übertragen werden, z. B. durch betätigen einer Eingabeeinheit durch den Benutzer. Ein manuelles Bereitstellen der Eingangskraft kann beispielsweise mittels einer Hebel-Ratschen-Anordnung erfolgen, die von einem Benutzer betätigt wird. Auch bei einem manuellen Bereitstellen der Eingangskraft kann jedoch stets ein kraftgesteuertes Einwirken auf den ersten Klemmbügel sowie ein stufenweises Erhöhen der Eingangskraft ausgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der freie erste Endabschnitt des ersten Klemmbügels und/oder des zweiten Klemmbügels wenigstens eine Klemmbacke mit wenigstens einer Kontaktfläche aufweisen. Dabei kann die Klemmbacke dazu ausgebildet sein, im Betrieb zumindest abschnittsweise über die wenigstens eine Kontaktfläche mit einem der Bauteile derart in Anlage zu gelangen, dass die Kontaktfläche zumindest abschnittsweise einen Umgebungsbereich einer vorgesehenen Bearbeitungsposition auf dem jeweiligen Bauteil kontaktiert. Durch das Kontaktieren des Umgebungsbereichs der vorgesehenen Bearbeitungsposition kann sichergestellt werden, dass die zu bearbeitenden Bauteile in diesem Bereich ausreichend geklemmt und fixiert werden. Es versteht sich, dass in dem vorgesehenen Bearbeitungsbereich beim Bearbeiten die größten mechanischen Belastungen auftreten, die der Klemmkraft entgegenwirken können. Aus diesem Grund wird über die wenigstens eine Klemmbacke, genauer gesagt über die wenigstens eine Kontaktfläche, gerade in diesem Bereich die Soll-Klemmkraft zwischen den beiden Klemmbügeln erzeugt. Es versteht sich, dass durch die geometrische Ausbildung der wenigstens einen Kontaktfläche, d. h. deren Flächeninhalt und deren seitlicher Abstand von der vorgesehenen Bearbeitungsposition im Betrieb, der Druck bestimmt werden kann, der in dem Umgebungsbereich der vorgesehenen Bearbeitungsposition auf dem entsprechenden Bauteil durch die Klemmkraft erzeugt wird.
Ferner können an dem freien ersten Endabschnitt der beiden Klemmbügel jeweils Klemmbacken der gleichen oder unterschiedlicher Art vorgesehen sein. Dabei wird stets berücksichtigt, dass die Klemmbacke, die in einem Austrittsbereich des Bearbeitungswerkzeugs angeordnet ist, diesen Bereich nicht abdeckt und/oder blockiert.
Gemäß einer Weiterbildung kann die wenigstens eine Klemmbacke in Form einer Klemmnase bzw. eines Klemmfingers oder einer Mehrfachklemmnase bzw. eines Mehrfachklemmfingers ausgebildet sein. Eine derartige Klemmnase bzw. ein derartiger Klemmfinger kann eine längliche, im Wesentlichen plattenförmige Geometrie aufweisen, wodurch ein Bereich seitlich der vorgesehenen Bearbeitungsposition kontaktiert werden kann. Um einen weiteren Bereich seitlich der vorgesehenen Bearbeitungsposition zu kontaktieren, kann ferner eine weitere Klemmbacke in Form einer Klemmnase bzw. eines Klemmfingers vorgesehen sein, die im Wesentlichen parallel zu der wenigstens einen Klemmbacke angeordnet sein kann. Durch ein Ausbilden beliebig vieler Klemmbacken in Form von Klemmnasen können beispielsweise die Bereiche zwischen mehreren vorgesehenen Bearbeitungspositionen auf einem Bauteil kontaktiert werden. Dabei lassen sich in Form einer Klemmnase bzw. eines Klemmfingers ausgebildete Klemmbacken aufgrund der geometrischen Ausbildung besonders einfach in dem vorgesehenen Bereich positionieren. Dadurch können derartige Klemmbacken zum Klemmen von zu bearbeitenden Bauteilen mit vergleichsweise komplexer geometrischer Gestalt verwendet werden.
Alternativ oder zusätzlich zu mehreren parallel angeordneten Klemmnasen bzw. Klemmfingern kann die wenigstens eine Klemmbacke in Form einer Mehrfach-Klemmnase bzw. eines Mehrfach-Klemmfingers ausgebildet sein. Bei derartigen Klemmbacken können einzelne parallel angeordnete Klemmnasen bzw. Klemmfinger in einem von der vorgesehenen Bearbeitungsposition beabstandeten Bereich miteinander verbunden sein, beispielsweise über einen zu den Klemmnasen quer verlaufenden Abschnitt. Auch Mehrfach-Klemmnasen bzw. Mehrfach-Klemmfinger können vergleichsweise einfach positioniert werden, sodass auch diese zum Klemmen von Bauteilen mit relativ komplexen geometrischen Gestalten verwendet werden können.
Gemäß einer Ausführungsform kann die wenigstens eine Kontaktfläche wenigstens eine Ausnehmung aufweisen, die in einem im Betrieb zu der vorgesehenen Bearbeitungsposition korrespondierenden Bereich angeordnet ist. Mit anderen Worten kann durch die vorgesehene Ausnehmung sichergestellt werden, dass die Kontaktfläche im Wesentlichen vollständig oder vollständig den Umgebungsbereich um die vorgesehene Bearbeitungsposition herum kontaktiert, ohne dass der Bearbeitungsbereich selbst durch die Kontaktfläche der wenigstens einen Klemmbacke kontaktiert wird. Dies bedeutet, dass durch das umfassende Kontaktieren des Umgebungsbereichs eine gleichmäßige Kraftaufbringung erreicht werden kann. Somit kann ein sehr sicheres Klemmen der Bauteile mittels derartigen Klemmbacken ermöglicht werden. Zudem kann das Bauteil trotz dieses umfassenden Kontaktierens im Umgebungsbereich der wenigstens einen vorgesehenen Bearbeitungsposition aufgrund der wenigstens einen Ausnehmung an der vorgesehenen Bearbeitungsposition bearbeitet werden.
Des Weiteren kann die wenigstens eine Kontaktfläche beispielsweise eine ringförmige, rechteckige oder sonstige Kontur aufweisen. Ferner kann auch die wenigstens eine Ausnehmung eine kreisförmige, rechteckige oder sonstige Fläche aufweisen. Es versteht sich, dass zudem mehrere Ausnehmungen in der wenigstens einen Kontaktfläche ausgebildet sein können, die jeweils in einem im Betrieb zu einer von mehreren vorgesehenen Bearbeitungspositionen korrespondierenden Bereich angeordnet sein können.
Die wenigstens eine Klemmbacke kann über eine Schnittstelle austauschbar an dem freien ersten Endabschnitt angebracht sein. Diese Schnittstelle kann beispielsweise als eine Steck-, Schraub-, Schnapp- oder sonstige Verbindung ausgebildet sein. Durch die Austauschbarkeit der wenigstens einen Klemmbacke kann eine einfache Anpassung an die Anzahl der vorgesehenen Bearbeitungspositionen, die zu bearbeitenden Bauteile, die Gestalt sowie Größe des Bearbeitungswerkzeugs und/oder sonstige Parameter des Bearbeitungsprozesses angepasst werden.
Gemäß einer Weiterbildung kann die wenigstens eine Klemmbacke gelenkig und/oder flexibel an dem freien ersten Endabschnitt des jeweiligen Klemmbügels gelagert sein. Beispielsweise kann die gelenkige Lagerung in Form eines Kugelgelenks oder einer sonstigen Ausgestaltung vorgesehen sein. Durch die gelenkige Lagerung der wenigstens einen Klemmbacke kann diese sich beim Verlagern des zugehörigen Klemmbügels, genauer gesagt während des Kontaktierens des entsprechenden Bauteils bevor die vollständige Soll-Klemmkraft erzeugt worden ist, automatisch gegenüber der entsprechenden Bauteiloberfläche ausrichten. Dies stellt sicher, dass stets eine im Wesentlichen senkrechte Kraftaufbringung an der vorgesehenen Position erreicht wird. Die gelenkige und/oder flexible Lagerung kann dabei an der Klemmbacke oder an dem Klemmbügel ausgebildet sein, sodass bei einem Austauschen der Klemmbacke die Lagerkomponente entweder mit ausgetauscht oder nicht mit ausgetauscht wird. Ferner kann die Lagerkomponente, beispielsweise das Kugelgelenk, eine Ausnehmung aufweisen, um zumindest abschnittsweise das Bearbeitungswerkzeug aufzunehmen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die wenigstens eine Klemmbacke eine Führungseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, ein Werkzeug zum Bearbeiten wenigstens eines der Bauteile zu führen. Die Führungseinrichtung kann dabei beispielsweise in Form einer Führungshülse ausgebildet sein. Es versteht sich, dass das Führen ein Führen des Werkzeugs an die vorgesehene Bearbeitungsposition beschreibt. Die Führungseinrichtung kann dabei im Wesentlichen koaxial zu der vorgesehenen Bearbeitungsposition ausgerichtet oder ausrichtbar sein. Hierdurch kann das Bearbeiten der Bauteile unterstützt werden, wobei gleichzeitig ein Klemmen der Bauteile sichergestellt wird.
In einer Weiterbildung kann die Führungseinrichtung koaxial zu der vorgesehenen Bearbeitungsposition ausgerichtet werden, indem ein über die Führungseinrichtung in Richtung der Bauteile hinausstehender Abschnitt eines in der Führungseinrichtung aufgenommenen Bohrwerkzeugs in eine Vorbohrung eines Bauteils eingebracht wird. Die Führungseinrichtung kann dabei zumindest während des Ausrichtens gegenüber der Vorrichtung bzw. der entsprechenden Klemmbacke und den Bauteilen verlagerbar sein.
Zum Verlagern der Führungseinrichtung relativ zu der Vorrichtung kann ein zusätzlicher Führungseinrichtungshalter vorgesehen sein, der die Führungseinrichtung aufnimmt und sich gegenüber der entsprechenden Klemmbacke abstützt und in einem bestimmten Bereich relativ zu dieser verlagerbar ist. Der Führungseinrichtungshalter kann beispielsweise in Form eines Dreifußes oder ähnlichem ausgebildet sein. Ferner kann an dem Klemmbügel bzw. an der wenigstens einen Klemmbacke ein Wandabschnitt vorgesehen sein, der die mögliche Relativbewegung des Führungseinrichtungshalters und damit der Führungseinrichtung gegenüber dem Klemmbügel bzw. der wenigstens einen Klemmbacke begrenzt und insbesondere ein Kippen des Führungseinrichtungshalters im Betrieb verhindert.
Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Weiterbildung kann die Führungseinrichtung auch fest mit dem entsprechenden Klemmbügel bzw. mit der entsprechenden Klemmbacke verbunden sein. Dabei kann die Klemmbacke einen Zentriervorsprung aufweisen, der im Betrieb in Richtung der zu klemmenden Bauteile hervorragt. Um sicherzustellen, dass die Führungseinrichtung koaxial zu der vorgesehenen Bearbeitungsposition ausgerichtet ist, kann der Zentriervorsprung der Klemmbacke in eine Vorbohrung, Ankörnung oder dergleichen eingebracht werden.
Ferner kann die Führungseinrichtung ebenfalls austauschbar an der wenigstens einen Klemmbacke angebracht sein. Somit kann auch die Führungseinrichtung relativ einfach an das Werkzeug oder sonstige Parameter des Bearbeitungsprozesses angepasst werden. Die Führungseinrichtung kann ferner als getrennte Komponente separat von der Klemmbacke oder einstückig mit dieser ausgebildet sein kann.
Die Vorrichtung kann eine Löseeinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, auf die Vorrichtung einzuwirken, um die Vorrichtung von den wenigstens zwei Bauteilen zu lösen. Mit anderen Worten kann diese Löseeinrichtung dazu vorgesehen sein, manuell oder automatisch die Soll-Klemmkraft zu lösen, um die Vorrichtung von den wenigstens zwei Bauteilen zu entfernen. Beispielsweise kann die Löseeinrichtung in Form eines Hebels ausgebildet sein, der der Klemmkraft beim Betätigen entgegenwirkt. Der Hebel kann z. B. manuell oder automatisch betätigt werden. Dies ermöglicht ein schnelles Lösen der Vorrichtung von den wenigstens zwei Bauteilen, beispielsweise am Ende der Bearbeitung.
Gemäß einer Weiterbildung kann der Kraftübertragungsmechanismus ferner dazu eingerichtet sein, kraftgesteuert auf den zweiten Klemmbügel einzuwirken und die Eingangskraft teilweise an diesen zu übertragen. In diesem Fall können die zuvor beschriebenen Ausführungen, Weiterbildungen und Merkmale in Bezug auf den ersten Klemmbügel gleichermaßen für den zweiten Klemmbügel gelten. Ferner kann bei dieser Weiterbildung vorgesehen sein, dass der Kraftübertragungsmechanismus derart an der Vorrichtung angeordnet ist, dass die Eingangskraft zu im Wesentlichen gleichen Anteilen an den ersten und den zweiten Klemmbügel übertragen wird. Es versteht sich jedoch, dass je nach Anordnung des Kraftübertragungsmechanismus und Ausgestaltung der Vorrichtung beliebige Verhältnisse der an den ersten und den zweiten Klemmbügel übertragenen Anteile der Eingangskraft möglich sind.
In einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Klemmen von wenigstens zwei zu bearbeitenden Bauteilen mittels einer Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art vorgesehen. Dabei umfasst das Verfahren die Schritte: kraftgesteuertes Übertragen zumindest eines Teils der Eingangskraft an den ersten Klemmbügel mittels des Kraftübertragungsmechanismus; und Erzeugen der Soll-Klemmkraft zwischen den beiden Klemmbügeln durch stufenweises Erhöhen der Eingangskraft.
Es versteht sich, dass der Gegenstand der Offenbarung nicht auf die zuvor beschriebenen Aspekte, Ausführungsformen und Weiterbildungen beschränkt ist. Die beschriebenen Merkmale können vom Fachmann beliebig kombiniert werden, ohne dabei vom Gegenstand der Offenbarung abzuweichen.
Beispielhafte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
1 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in einem geöffneten Zustand;
2 das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß 1 in einem geschlossenen Zustand;
3 ein erstes Ausführungsbeispiel von Klemmbacken der Vorrichtung im Betrieb;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel von Klemmbacken der Vorrichtung im Betrieb;
5 ein drittes Ausführungsbeispiel von Klemmbacken der Vorrichtung im Betrieb;
6 ein viertes Ausführungsbeispiel von Klemmbacken der Vorrichtung im Betrieb;
7 ein fünftes Ausführungsbeispiel von Klemmbacken der Vorrichtung im Betrieb;
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer an einer Klemmbacke angeordneten Führungseinrichtung;
9 ein Klemmen von zu bearbeitenden Bauteilen mit einer gleichmäßigen Kraftaufbringung; und
10 ein Klemmen von zu bearbeitenden Bauteilen mit einer ungleichmäßigen Kraftaufbringung.
In 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Klemmen von wenigstens zwei zu bearbeitenden Bauteilen in einem geöffneten Zustand gezeigt, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 10 umfasst einen ersten Klemmbügel 12 und einen zweiten Klemmbügel 14. Der erste Klemmbügel 12 weist einen freien ersten Endabschnitt 16 und einen zweiten Endabschnitt 18 auf, während der zweite Klemmbügel 14 ebenfalls einen freien ersten Endabschnitt 20 und einen zweiten Endabschnitt 22 aufweist. Die zweiten Endabschnitte 18, 22 der Klemmbügel 12, 14 sind über einen Bolzen 24 miteinander verbunden und relativ zueinander schwenkbar.
Des Weiteren umfasst der gezeigte erste Klemmbügel 12 eine Klemmbacke 26, die über eine Schnittstelle 28 an dem freien ersten Endabschnitt 16 angebracht ist. Die Klemmbacke 26 weist ein Kugelgelenk auf, um ein automatisches Ausrichten der Kontakt- bzw. Klemmfläche mit der entsprechenden Bauteiloberfläche zu ermöglichen. Hierdurch wird die Klemmkraft stets senkrecht zur entsprechenden Bauteiloberfläche auf dieser aufgebracht. Alternativ zu der gezeigten Ausführungsform kann das Kugelgelenk als Teil des ersten Klemmbügels 12 ausgebildet sein, sodass die Schnittstelle 28 zwischen dem Kugelgelenk und der Klemmbacke 26 liegt.
Der zweite Klemmbügel 14 umfasst eine weitere Klemmbacke 30, die über eine weitere Schnittstelle 32 an dem freien ersten Endabschnitt 20 des zweiten Klemmbügels 14 austauschbar angebracht ist. Dabei ist die Klemmbacke 30 des zweiten Klemmbügels 14 in der gezeigten Vorrichtung 10 hülsenförmig ausgebildet und mit einem Innengewinde (nicht gezeigt) versehen. In der gezeigten Ausführungsform ist die Klemmbacke 30 nicht gelenkig gelagert, jedoch ist in einer Weitebildung auch eine gelenkige Lagerung möglich.
Ferner ist an der Klemmfläche der Klemmbacke 26 ein Zentriervorsprung 37 ausgebildet, der dafür vorgesehen ist, in Eingriff mit einer Vorbohrung oder Körnung einer Bauteiloberfläche zu gelangen, um die Klemmbacke 26 in vorgesehener Weise auszurichten. Es versteht sich, dass eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung auch ohne Zentriervorsprung ausgebildet sein kann.
Die Klemmbacke 26 ist mit einer Bohrung b versehen, durch die das Bearbeitungswerkzeug zum Bearbeiten eines Bauteils hindurch geführt wird. Die Bohrung b ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Durchmesser ausgebildet, der zumindest im Bereich des Zentriervorsprungs, d. h. in dem halbkugelförmigen Klemmbackenteil, kleiner als der Durchmesser des Zentriervorsprungs 37 ist. Damit wird ein Zentrieren der Vorrichtung 10 relativ zu den zu bearbeitenden Bauteilen ermöglicht, während gleichzeitig eine Bohrung an ein unteres Bauteil mittels des Bearbeitungswerkzeugs übertragbar ist. Die übertragene Bohrung kann in diesem Fall maximal den minimalen Durchmesser der Bohrung b der Klemmbacke 26 aufweisen, der somit kleiner ist, als der Durchmesser der Vorbohrung des oberen Bauteils. Im Bereich des Lagerteils der Klemmbacke 26, in dem der halbkugelförmige Teil der Klemmbacke 26 abschnittsweise aufgenommen ist, weist die Bohrung b einen größeren Durchmesser als in dem halbkugelförmigen Klemmbackenteil auf. Diese Ausbildung dient dazu, dass das Bearbeitungswerkzeug durch die Bohrung b hindurch geführt werden kann, auch wenn die beiden Klemmbackenteile relativ zueinander verdreht sind.
Ein länglicher, stabförmiger Gegenhalter 34 ist über ein Außengewinde in die weitere Klemmbacke 30 des zweiten Klemmbügels 14 eingeschraubt. An einem der Klemmbacke 26 des ersten Klemmbügels 12 zugeordneten Ende umfasst der Gegenhalter 34 ferner einen Aufnahmeabschnitt 36, der in dem in 1 gezeigten Beispiel im Wesentlichen in Form einer Sechskantmutter ausgebildet ist. Dieser ist mittels eines weiteren Kugelgelenks gelenkig an dem Gegenhalter 34 gelagert. Alternativ zu der gezeigten Ausführungsform können bei einer Weiterbildung der Vorrichtung 10 die Klemmbacke 26 und/oder die Klemmbacke 30 und/oder der Aufnahmeabschnitt 36 gelenkig oder flexibel gelagert sein.
Über diesen Aufnahmeabschnitt 36 in Form einer Sechskantmutter kann der Gegenhalter 34 über die Gewindeverbindung eingestellt werden. Genauer gesagt kann durch Drehen des Gegenhalters 34 ein Abstand d₁ zwischen dem Aufnahmeabschnitt 36 und der Klemmbacke 26 des ersten Klemmbügels 12 bereits im geöffneten Zustand der Vorrichtung 10 grob eingestellt werden. Durch dieses grobe Einstellen des Abstands d₁ kann eine einfache Anpassung im Hinblick auf die Dimensionen der zu klemmenden Bauteile (nicht gezeigt) vorgenommen werden.
Es versteht sich, dass dieses grobe Einstellen noch nicht zum Klemmen der Bauteile verwendet wird. Das eigentliche Klemmen wird erst durch Schließen der Vorrichtung 10 und ein kraftgesteuertes Aufbringen einer Klemmkraft erreicht, was nachfolgend näher beschrieben wird. Der Gegenhalter 34, d. h. der stabförmige Abschnitt mit Außengewinde sowie der Aufnahmeabschnitt 36, sind mit einer zentralen Ausnehmung (nicht gezeigt) versehen, um zumindest abschnittsweise ein Bohrwerkzeug aufzunehmen, das am Ende der Bearbeitung aus dem unteren Bauteil 62 in Richtung des Gegenhalters 34 austritt.
In der in 1 gezeigten Vorrichtung 10 ist im Bereich der zweiten Endabschnitte 18, 22 der beiden Klemmbügel 12, 14 ein Kraftübertragungsmechanismus 40 angeordnet. Der Kraftübertragungsmechanismus 40 umfasst eine erste Hebelkomponente 42 und eine zweite Hebelkomponente 44, die je nach Anwendung Schenkel mit einer beliebigen Länge aufweisen und/oder in Form von Hebelgriffen ausgebildet sein können. Die erste Hebelkomponente 42 ist über einen oberen Bolzen 46 schwenkbar mit dem ersten Klemmbügel 12 verbunden. Analog dazu ist die zweite Hebelkomponente 44 über einen unteren Bolzen 48 mit dem zweiten Klemmbügel 14 schwenkbar verbunden. Darüber hinaus sind die erste Hebelkomponente 42 und die zweite Hebelkomponente 44 über einen weiteren Bolzen 50 schwenkbar miteinander verbunden. Der weitere Bolzen 50 ist dabei im Wesentlichen zwischen den zuvor genannten oberen und unteren Bolzen 46, 48 angeordnet. Ferner umfasst der gezeigte Kraftübertragungsmechanismus 40 eine Krafteintragskomponente 52, die über den weiteren Bolzen 50 mit den Hebelkomponenten 42, 44 und somit mit dem Klemmbügeln 12, 14 verbunden ist. Diese Krafteintragskomponente 52 ist dazu ausgebildet, eine Eingangskraft F_E in den Kraftübertragungsmechanismus 40 einzubringen.
In dem in 1 gezeigten geöffneten Zustand der Vorrichtung 10 ist der weitere Bolzen 50 zwischen den oberen und unteren Bolzen 46, 48 und seitlich versetzt zu diesen angeordnet. Genauer gesagt ist der weitere Bolzen 50 seitlich versetzt zu einer durch die Mittelpunkte M1 und M2 der oberen und unteren Bolzen 46, 48 gebildeten Linie L (strichliert dargestellt) seitlich versetzt. Durch diesen seitlichen Versatz des weiteren Bolzens 50, der die Hebelkomponenten 42, 44 miteinander verbindet, ist der Abstand zwischen den Mittelpunkten M1 und M2 in dem gezeigten geöffneten Zustand der Vorrichtung 10 minimal. Entsprechend ist der Abstand d₁ zwischen der ersten Klemmbacke 26 und dem Aufnahmeabschnitt 36 in dem gezeigten Zustand aufgrund der Hebelwirkung über den Bolzen 24 maximal (unter Voraussetzung einer vorgegebenen Grundeinstellung durch den Gegenhalter 34). Ferner ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auch der Abstand zwischen den Schenkeln der Hebelkomponenten 42, 44 in diesem Zustand maximal.
2 zeigt das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 gemäß 1 in einem geschlossenen Zustand. Dabei soll im Folgenden lediglich auf die Unterschiede gegenüber 1 eingegangen werden. In 2 ist zu erkennen, dass der weitere Bolzen 50 durch die Eingangskraft F_E in Richtung der Linie L zwischen den Mittelpunkten M1, M2 der oberen und unteren Bolzen 46, 48 bewegt worden ist. In dem gezeigten geschlossenen Zustand der Vorrichtung 10 befindet sich der weitere Bolzen 50 daher im Wesentlichen auf der Linie L. Durch das Bewegen des weiteren Bolzens 50 sind die Hebelkomponenten 42, 44 gegenüber der in 1 gezeigten Stellung verschwenkt worden, wodurch sich der Abstand zwischen den Mittelpunkten M1, M2 der oberen und unteren Bolzen 46, 48 vergrößert hat. Dies ist auf die geometrische Ausgestaltung der Hebelkomponenten 42, 44 zurückzuführen, durch die der jeweilige Abstand zwischen dem Mittelpunkt M1 des oberen Bolzens 46 bzw. dem Mittelpunkt M2 des unteren Bolzens 48 und dem Mittelpunkt M3 des weiteren Bolzens 50 fest vorgegeben und nicht veränderbar ist.
Durch das Vergrößern des Abstands zwischen den Mittelpunkten M1, M2 der oberen und unteren Bolzen 46, 48, ist der Abstand d₂ zwischen der ersten Klemmbacke 26 und der Führungsklemmbacke 36 in dem in 2 gezeigten Zustand minimiert worden. Gleiches gilt für den Abstand zwischen den Schenkeln der Hebelkomponenten 42, 44.
Somit ist es in dem gezeigten Ausführungsbeispiel möglich, durch das beschriebene Verlagern des weiteren Bolzens 50 mittels der Krafteintragskomponente 52, die erste Klemmbacke 26 und die Führungsklemmbacke 36 in Anlage mit den zu bearbeitenden Bauteilen (nicht gezeigt) zu bringen. Wird diese Anlage erreicht, bevor der maximale Abstand zwischen den Mittelpunkten M1, M2 der oberen und unteren Bolzen 46, 48 erreicht ist, kann eine Klemmkraft F_K auf die zu bearbeitenden Bauteile aufgebracht werden, in dem weiter eine Eingangskraft F_E auf den weiteren Bolzen 50 in Richtung der Linie L wirkt.
Diese Eingangskraft F_E kann bei der gezeigten Vorrichtung 10 jeweils teilweise an die Klemmbügel 12, 14 übertragen werden, wodurch diese zwischen dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand schwenkbar verlagert werden können und/oder die Klemmkraft F_K auf die Bauteile zwischen der ersten Klemmbacke 26 und der Führungsklemmbacke 36 erzeugen können. Durch stufenweises Erhöhen der Eingangskraft F_E, nachdem sich die entsprechenden Klemmbacken bereits in Anlage mit den zu bearbeitenden Bauteilen befinden, kann die Klemmkraft F_K ebenfalls erhöht werden, um eine Soll-Klemmkraft zu erzeugen.
Die Eingangskraft F_E wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel über die Krafteintragskomponente 52 auf den weiteren Bolzen 50 eingebracht. Die Krafteintragskomponente 52 ist dabei beispielsweise mit einem Kolben einer hydraulischen oder pneumatischen Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Krafteintragskomponente 52 jedoch auch mit einem mechanischen und/oder elektrischen System verbunden sein, um manuell oder automatisch die Eingangskraft F_E auf den weiteren Bolzen 50 zu übertragen.
Die in den 1 und 2 angedeuteten Schenkel der Hebelkomponenten 42, 44 dienen bei einer manuell betriebenen Vorrichtung 10 einer äußeren Kraftaufbringung zum Erzeugen der Eingangskraft F_E und können z. B. Form von Griffen ausgebildet sein. Beispielsweise können die Schenkel in einem solchen System von einem Benutzer gegriffen und mehrfach betätigt werden, um die Klemmbügel 12, 14 in Kontakt mit den Bauteilen zu bringen und die Klemmkraft F_K stufenweise auf die Soll-Klemmkraft zu erhöhen. Bei einer automatisch betriebenen Vorrichtung können die Schenkel lediglich als optionale, zusätzliche Komponenten ausgebildet sein. Beispielsweise können die zusätzlichen Schenkel dabei aus Sicherheitsgründen vorgesehen sein, um ein Öffnen und Schließen der Vorrichtung 10 zu ermöglichen, wenn die mit der Krafteintragskomponente 52 verbundene Kraftquelle ausfallen sollte.
Es versteht sich, dass in alternativen Ausführungsbeispielen auch ein Kraftübertragungsmechanismus zum Übertragen einer Eingangskraft, d. h. zum Erzeugen einer Klemmkraft, an einer anderen Position der Vorrichtung angeordnet sein kann. Beispielsweise kann der Kraftübertragungsmechanismus in alternativen Ausführungsbeispielen an einer Position des freien ersten Endabschnitts und/oder des zweiten Endabschnitts des ersten und/oder zweiten Klemmbügels vorgesehen sein. Auch können mehrere Kraftübertragungsmechanismen vorgesehen sein. Es versteht sich, dass die Eingangskraft je nach Anordnung des Kraftübertragungsmechanismus nicht auf eine Druckkraft beschränkt ist, sondern beispielsweise auch in Form einer Zugkraft auf die Vorrichtung einwirken kann. In Bezug auf die in den 1 und 2 gezeigte Vorrichtung 10 ist es auch möglich, die Eingangskraft über einen oder beide Hebelkomponenten 42, 44 des Kraftübertragungsmechanismus 40 an die Klemmbügel 12, 14 der Vorrichtung 10 zu übertragen. Hierzu können eine oder beide der Hebelkomponenten 42, 44 mit einer Kraftquelle verbunden sein. In diesem Fall wäre die Krafteintragskomponente 52 nicht erforderlich.
Zum Öffnen der Vorrichtung 10 wird eine der Eingangskraft F_E entgegengesetzte Kraft auf den weiteren Bolzen 50 aufgebracht. Hierdurch wird der Abstand zwischen den Mittelpunkten M1, M2 der oberen und unteren Bolzen 46, 48 wieder verkleinert und der Abstand d₂ zwischen der ersten Klemmbacke 26 und der Führungsklemmbacke 36 wieder vergrößert. Dies ermöglicht ein automatisches und einfaches Lösen der Vorrichtung 10 von den zu bearbeitenden Bauteilen.
Die 3 bis 7 zeigen jeweils eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht von zwei zu bearbeitenden Bauteilen 60, 62, die in der gezeigten Darstellung zwischen Klemmbacken der Vorrichtung fixiert sind. Es können jedoch auch mehr als zwei Bauteile mittels der Vorrichtung bzw. den Klemmbacken fixiert werden. Die Bauteile 60, 62 sind in der in 3 gezeigten Darstellungen noch nicht bearbeitet worden, weshalb in dem Bauteil 60 lediglich drei Vorbohrungen 63 zu erkennen sind. Dagegen sind die Bauteile 60, 62 in den Darstellungen der 4 bis 7 bereits bearbeitet worden und weisen jeweils drei durchgängige Bohrungen 64 auf.
In den 3 bis 7 sind jeweils gleich ausgestaltete Klemmbacken dargestellt, die an einander entgegengesetzten Oberflächen jeweils eines der Bauteile 60, 62 anliegen. Alternativ können jedoch auch unterschiedliche Klemmbacken zum Angreifen an den Bauteilen vorgesehen sein. Auch kann an der Unterseite beispielsweise ein Gegenhalter gemäß den 1 und 2 ausgebildet sein. Die 3 bis 7 dienen insbesondere der Veranschaulichung einiger Ausführungsformen der Klemmbacken im Hinblick auf die Kontaktflächen gegenüber der entsprechenden Bauteiloberfläche. Beispielsweise die Lagerung, Schnittstellen, etc. sind in den 3 bis 7 nicht gezeigt, können jedoch gemäß einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Merkmale ausgebildet sein. So können z. B. die jeweilige Lagerung und/oder die Schnittstelle der gezeigten Klemmbacke in einem Bereich nahe der vorgesehenen Bearbeitungsposition oder in einem von dieser beabstandeten Bereich angeordnet sein.
Die in 3 gezeigten Klemmbacken 26', 30' gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel sind dabei in Form von Klemmnasen bzw. Klemmfingern ausgebildet. Je eine Klemmnase bzw. ein Klemmfinger 26', 30' kontaktiert einen seitlichen Bereich zwischen zwei benachbarten Bohrungen 64. Aufgrund der länglichen Gestalt der Klemmnasen bzw. Klemmfinger 26', 30' können diese vergleichsweise einfach von einer Seite der zu bearbeitenden Bauteile 60, 62 kommend in einem vorgesehenen Bereich positioniert werden, bevor die Vorrichtung geschlossen und die Bauteile mittels der Klemmbacken 26', 30' fixiert werden.
3 zeigt beispielhaft jeweils zwei parallel zueinander angeordnete Klemmbacken 26' bzw. 30', wobei jeweils zwei parallele Klemmbacken eine Oberfläche desselben Bauteils 60 bzw. 62 kontaktieren. Es versteht sich, dass auch lediglich eine ober mehr als zwei Klemmbacken oberhalb und/oder unterhalb der zu bearbeitenden Bauteile vorgesehen sein können.
In den im Folgenden beschriebenen Figuren wird im Wesentlichen auf die Unterschiede gegenüber der Ausführungsform gemäß 3 eingegangen. Vergleichbare bzw. gleiche und gleichwirkende Komponenten und Merkmale werden mit denselben Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren versehen. Die Komponenten und Merkmale, die in Bezug auf die weiteren Figuren nicht erneut beschrieben sind, ähneln in ihrer Ausbildung und Funktion den entsprechenden Komponenten und Merkmalen der vorherigen Figuren.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel von Klemmbacken 26'', 30''. Die Klemmbacken 26'', 30'' sind in 4 in Form einer Mehrfach-Klemmnase bzw. eines Mehrfach-Klemmfingers ausgebildet, die/der zwei parallel zueinander angeordnete Klemmfinger bzw. Klemmnasen aufweist, die über einen quer zu diesen verlaufenden Abschnitt 66 miteinander verbunden sind. Die Mehrfach-Klemmnasen 26'', 30'' kontaktieren in dem gezeigten Beispiel jeweils zwei einander gegenüberliegende Seitenbereiche der mittleren Bohrung 64. Je nach Länge der Klemmnasen und der Anordnung des quer verlaufenden Abschnitts 66 kann auch dieser quer verlaufende Abschnitt 66 das entsprechende Bauteil 60, 62 zumindest abschnittsweise zum Fixieren kontaktieren. Es versteht sich, dass auch hier eine Mehrfach-Klemmnase bzw. ein Mehrfach-Klemmfinger mit mehr als zwei Klemmnasen/Klemmfingern vorgesehen sein kann.
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel von Klemmbacken 26''', 30''' der Vorrichtung, die eine Kontaktfläche mit einer darin angeordneten Ausnehmung 68 aufweist. Die um die Ausnehmung 68 herum ausgebildete Kontaktfläche der Klemmbacken 26''' und 30''' ist ringförmig ausgebildet und kontaktiert den gesamten Umgebungsbereich der mittleren Bohrung 64, d. h. der aktuellen Bearbeitungsposition. Zum Positionieren der Kontaktfläche kann diese ringförmige Kontaktfläche an einem Endbereich eines länglichen, plattenförmigen Klemmbackenabschnitts angeordnet sein.
Das in 6 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel von Klemmbacken 26'''', 30'''' entspricht im Wesentlichen dem in 5 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zu dem dritten Ausführungsbeispiel weisen jedoch die Ausnehmungen 68' sowie der die Ausnehmungen 68' umgebende Bereich der Kontaktflächen eine rechteckige, im Wesentlichen quadratische Geometrie auf.
7 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel von Klemmbacken 26''''', 30''''' der Vorrichtung. Im Unterschied zu dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 6 weisen die Klemmbacken 26''''', 30''''' in 7 jeweils drei Ausnehmungen 68'' auf, wobei jede der Ausnehmungen 68'' in einem zu einer Bohrung 64 korrespondierenden Bereich angeordnet ist. Die die Ausnehmungen 68'' umgebenden Kontaktflächen umgreifen in der gezeigten fünften Ausführungsform somit die Umgebungsbereiche aller drei Bohrungen 64. Es versteht sich, dass alternativ auch Klemmbacken mit mehr oder weniger als drei Ausnehmungen und/oder mit einer anderen, nicht rechtwinkligen Gestalt vorgesehen sein können.
Die gezeigten Klemmbacken der verschiedenen Ausführungsformen haben den Vorteil, dass sie ein Bearbeiten eines gesamten Bearbeitungsfeldes ermöglichen, welches eine Vielzahl von Bearbeitungspositionen umfasst, ohne dass die Vorrichtung dazu ummontiert werden muss.
8 zeigt eine Draufsicht sowie einen Schnitt einer Seitenansicht zweier zwischen zwei Klemmbacken eingespannter Bauteile 60, 62. Im Gegensatz zu den Bauteilen der vorherigen Figuren weisen die Bauteile gemäß 8 lediglich eine Bohrung 64 auf. Die Geometrie der Kontaktflächen der in 8 dargestellten Klemmbacken 26''', 30''' entsprechen im Wesentlichen den Geometrien der in 5 gezeigten Kontaktflächen der Klemmbacken gemäß der dritten Ausführungsform. Jedoch weist die obere Klemmbacke 26''' eine Führungseinrichtung 70 in Form einer länglichen Hülse auf. Die Führungseinrichtung 70 ist dabei im Wesentlichen senkrecht zu der Klemmbacke 26''' und damit zu den Bauteilen 60, 62 angeordnet, wobei die Öffnung der Führungseinrichtung 70 im Wesentlichen koaxial zu der Bohrung 64 angeordnet ist.
Um die Führungseinrichtung 70 möglichst koaxial zu der Bohrung auszurichten, d. h. zu einer vorgesehenen Bearbeitungsposition, ist die Führungseinrichtung 70 relativ zu den Bauteilen 60, 62 und relativ zu der Klemmbacke 26''' verlagerbar. Das Ausrichten der Führungseinrichtung 70 wird dabei von einem Führungseinrichtungshalter 72 unterstützt, der in der gezeigten Ausführungsform in Form eines Dreibeins ausgebildet ist. Um ein Verkippen des Führungseinrichtungshalters 72 und somit der Führungseinrichtung 70 zu verhindern, ist die Klemmbacke 26''' mit einem umlaufenden Wandabschnitt 74 versehen, der in eine den Bauteilen entgegengesetzte Richtung hervorsteht. Dieser Wandabschnitt 74 bildet damit auch die äußere Begrenzung der Verlagerung des Führungseinrichtungshalters 72 auf der Klemmbacke 26'''.
Die Führungseinrichtung 70 wird zum Ausrichten in den Führungseinrichtungshalter 72 eingeführt und gemeinsam mit diesem auf die Klemmbacke 26''' aufgesetzt. Anschließend wird das Bearbeitungswerkzeug 76 durch die Führungseinrichtung 70 hindurch geführt, um teilweise in eine Vorbohrung (nicht gezeigt) einzugreifen. Während des Einführens des Bearbeitungswerkzeugs 76 in die Vorbohrung sind der Führungseinrichtungshalter 72 und damit die Führungseinrichtung 70 auf der Klemmbacke 26''' relativ zu den Bauteilen verlagerbar.
In der gezeigten Darstellung ist ferner ein Bohrwerkzeug 76 in der Führungseinrichtung 70 aufgenommen und erstreckt sich durch die Ausnehmung 68 und die Bohrung 64 der Bauteile 60, 62 hindurch bis in die Ausnehmung 68 der unteren Klemmbacke 30'''.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 2501826 A [0004]
DE 20207842 U1 [0005]
US 2003/0068207 A1 [0006]
DE 19639122 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung (10) zum Klemmen von wenigstens zwei zu bearbeitenden Bauteilen (60, 62), wobei die Vorrichtung (10) umfasst: – einen ersten und einen zweiten Klemmbügel (12, 14), die jeweils einen freien ersten Endabschnitt (16, 20) und einen zweiten Endabschnitt (18, 22) aufweisen, wobei die zweiten Endabschnitte (18, 22) der beiden Klemmbügel (12, 14) miteinander verbunden sind, und wobei wenigstens der erste Klemmbügel (12) relativ zu dem zweiten Klemmbügel (14) verlagerbar ist, um die wenigstens zwei Bauteile (60, 62) zwischen den beiden Klemmbügeln (12, 14) zu fixieren; und – einen Kraftübertragungsmechanismus (40), der dazu eingerichtet ist, kraftgesteuert auf den ersten Klemmbügel (12) einzuwirken und eine Eingangskraft (F_E) zumindest teilweise an diesen zu übertragen, wobei der Kraftübertragungsmechanismus (40) ferner dazu eingerichtet ist, durch stufenweises Erhöhen der Eingangskraft (F_E) eine vorbestimmte Soll-Klemmkraft zwischen den beiden Klemmbügeln (12, 14) zu erzeugen.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei wenigstens der erste Klemmbügel (12) an dem zweiten Endabschnitt (18) relativ zu dem zweiten Klemmbügel (14) schwenkbar gelagert ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Soll-Klemmkraft ein vorbestimmter Kraftwert oder ein vorbestimmter Kraftwertbereich ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kraftübertragungsmechanismus (40) mit einer Kraftquelle in Form eines Pneumatiksystems, eines Hydrauliksystems, eines elektronischen Systems, einer mechanischen Anordnung und/oder einer Kombination daraus verbunden ist, die die Eingangskraft bereitstellt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der freie erste Endabschnitt (16, 20) des ersten Klemmbügels (12) und/oder des zweiten Klemmbügels (14) wenigstens eine Klemmbacke (26, 30) mit wenigstens einer Kontaktfläche aufweist, wobei die wenigstens eine Klemmbacke (26, 30) dazu ausgebildet ist, im Betrieb zumindest abschnittsweise über die wenigstens eine Kontaktfläche mit einem der Bauteile (60, 62) derart in Anlage zu gelangen, dass die Kontaktfläche zumindest abschnittsweise einen Umgebungsbereich einer vorgesehenen Bearbeitungsposition kontaktiert.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei die wenigstens eine Klemmbacke (26, 30) in Form einer Klemmnase oder einer Mehrfach-Klemmnase ausgebildet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Kontaktfläche wenigstens eine Ausnehmung (68) aufweist, die in einem im Betrieb zu der vorgesehenen Bearbeitungsposition korrespondierenden Bereich angeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die wenigstens eine Klemmbacke (26, 30) über eine Schnittstelle (28, 32) austauschbar an dem freien ersten Endabschnitt (16, 20) abgebracht ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die wenigstens eine Klemmbacke (26, 30) gelenkig an dem freien ersten Endabschnitt (16, 20) gelagert ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Klemmbacke (26, 30) eine Führungseinrichtung (70) aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein Werkzeug (76) zum Bearbeiten wenigstens eines der Bauteile (60, 62) zu führen.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei die Führungseinrichtung (70) austauschbar an der wenigstens einen Klemmbacke (70) angebracht ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (10) eine Löseeinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, auf die Vorrichtung (10) einzuwirken, um die Vorrichtung (10) von den wenigstens zwei Bauteilen (60, 62) zu lösen.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kraftübertragungsmechanismus (40) ferner dazu eingerichtet ist, kraftgesteuert auf den zweiten Klemmbügel (14) einzuwirken und die Eingangskraft (F_E) teilweise an diesen zu übertragen.
Verfahren zum Klemmen von wenigstens zwei zu bearbeitenden Bauteilen (60, 62) mittels einer Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – kraftgesteuertes Übertragen zumindest eines Teils der Eingangskraft (F_E) an den ersten Klemmbügel (12) mittels des Kraftübertragungsmechanismus (40); und – Erzeugen der Soll-Klemmkraft zwischen den beiden Klemmbügeln (12, 14) durch stufenweises Erhöhen der Eingangskraft (F_E).