DE102016015041A1

DE102016015041A1 - Spreiz- und Ziehdorn, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie

Info

Publication number: DE102016015041A1
Application number: DE102016015041.6A
Authority: DE
Inventors: Josef-Gerhard Tünkers
Original assignee: Olaf und Andre Tuenkers GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Dipl -Ing Olaf Tuenkers 40885 Rat; OLAF und ANDRE TUENKERS GbR (VERTRETUNGSBERECHTIGTER GESELLSCHAFTER DIPL-ING OLAF TUENKERS 40885 RATINGEN)
Current assignee: Olaf und Andre Tuenkers GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Dipl -Ing Olaf Tuenkers 40885 Rat; OLAF und ANDRE TUENKERS GbR (VERTRETUNGSBERECHTIGTER GESELLSCHAFTER DIPL-ING OLAF TUENKERS 40885 RATINGEN)
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-12-17
Also published as: DE102016015041B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spreiz- und Ziehdorn, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie. Anhand zweier Ausführungsformen wird aufgezeigt, wie ein solcher Spreiz- und Ziehdorn besonders kompakt gestaltet werden kann.

Description

Gattung
Die Erfindung betrifft einen Spreiz- und Ziehdorn, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2015 006 019 B3 ist ein Unterbauspanner vorbekannt.
Weitere Unterbauspanner sind durch die EP 1 393 861 A2 , EP 2 196 286 A2 , EP 1 391 266 A2 und die EP 2 626 174 A1 vorbekannt. Bei letzterer wirkt unterhalb der Aufspannfläche eine seitlich an einem Gehäuse angeordnete Gasfeder mit einem teleskopierbaren Teil gegen eine Rolle ein, die auf einem Bolzen angeordnet ist, der in einem Längsschlitz einer durch eine Kolben-Zylinder-Einheit in entgegengesetzten Richtungen antreibbaren Kolbenstange gelagert ist. Dieser Bolzen ist in einem Langloch der Kolbenstange quer zu deren Hubrichtung verschieblich angeordnet und wirkt auf ein Laschenteil ein, das mit einer Kniehebelgelenkanordnung verbunden ist, über die ein aus dem Gehäuse heraustretender Spannhaken antreibbar ist, der blechförmige Werkstücke gegen eine Unterlage klemmen soll. Dem Spannhaken ist auch ein Zentrierdorn zugeordnet, der einen Längsschlitz aufweist, in den der Spannhaken mit seinem aus dem Gehäuse heraustretenden Teil in der Lösestellung eintreten kann, so dass der Zentrierbolzen durch Öffnungen von übereinander geschichteter blechförmiger Bauteile hindurchtreten und diese in Bezug auf die Unterlage, gegen den die Blechteile gespannt werden sollen, zentrieren kann. Beim Zentrieren tritt der Spannhaken aus der schlitzartigen Öffnung des Zentrierdorns seitlich heraus. Durch das in der Kolbenstange vorgesehene Querlangloch sollen in gewisser Weise Toleranzen und damit unterschiedliche zu spannende Blechstärken in einem begrenzten Toleranzbereich ausgeglichen werden. Die quer am Gehäuse angeordnete Gasdruckfeder steht relativ weit seitlich ab und vergrößert damit die Querabmessungen des Unterbauspanners in dieser Richtung nicht unerheblich.
Bauteile, seien es Bleche, seien es Aluminiumgussteile oder aus Kunststoff geformte Teile, insbesondere für den Karosseriebau der Kfz-Industrie, unterliegen nicht nur bautechnisch, sondern auch fertigungstechnisch in ihren Abmessungen Dickenschwankungen. Dies kann dazu führen, dass derartige Bauteile nicht oder nicht zuverlässig durch Unterbauspanner gespannt werden können oder es gar zu einem Lösen von Kniehebelgelenken kommt. Abgesehen von den dadurch sich ergebenden Störungen im Fertigungsablauf, insbesondere in Fertigungslinien der Kfz-Industrie, sind manchmal auch umfangreiche Einrichte- und Austauscharbeiten erforderlich, wenn es zu Toleranzschwankungen oder Dickenänderungen, die konstruktionsbedingt sind, kommt.
Die DE 10 2010 046 190 A1 betrifft eine Zentrierspannvorrichtung, umfassend einen an einem Gehäuse angeordneten, beweglichen Spannhaken, der eine Gehäusewandung durchgreifend und innerhalb des Gehäuses mit einer Antriebsmechanik betätigbar und zur Ausführung einer Hub- und Schwenkbewegung ausgebildet ist, wobei die Antriebsmechanik ein mit dem Spannhaken wirkverbundenes Hebelelement aufweist, das um eine im Gehäuse angeordnete Achse drehbar gelagert ausgebildet ist, wobei die Achse des Hebelelements im Gehäuse in Hubrichtung elastisch beweglich gelagert ausgebildet ist. Das außen vorzugsweise quaderförmige Gehäuse ist aus zwei, die Antriebsmechanik zwischen sich aufnehmenden Halbschalen gebildet und die Achse ist zwischen den beiden Halbschalen des Gehäuses, vorzugsweise senkrecht zu diesen und quer zur Hubrichtung verlaufend angeordnet, wobei an jeder Halbschale ein Aufnahmeelement zur Aufnahme und elastisch beweglichen Lagerung der Achse angeordnet ist. Das Aufnahmeelement besteht aus einem Rahmen und einem darin elastisch beweglich gelagerten Widerlager für die Achse.
Die US 2005/0017424 A1 betrifft einen Unterbauspanner mit einem Kniehebelgelenkantrieb, das über eine Kolbenstange und eine abwechselnd beidseitig mit Druckmittel zu beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit angetrieben ist, wobei eines der Gelenkglieder elastisch ausgebildet ist und aus mehreren plattenförmig übereinander angeordneten in Längsachsrichtung verformbaren Elementen besteht, die an entgegengesetzten Enden über gemeinsame Schwenkachsen angeordnet sind. Dadurch sollen Dickenunterschiede beim Klemmen von Werkstücken ausgeglichen werden.
Aus der DE 297 18 643 U1 ist eine druckmittelbetätigbare kombinierte Zentrier- und Spannvorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie vorbekannt, mit einem bolzenförmigen Zentrierteil und einem Spannteil, wobei das Zentrierteil und das Spannteil abwechselnd in beiden Richtungen – spannend und zentrierend oder lösend – nacheinander durch Druckmitteldruck antreibbar und das Spannteil in und an dem bolzenförmigen Zentrierteil gelagert ist. Dem bolzenförmigen Zentrierteil ist ein druckmittelangetriebener Bewegungszylinder mit Kolbenkörper und dem Spannteil ein Spannzylinder mit Spannkolben zugeordnet, wobei der Bewegungszylinder und der Spannzylinder koaxial zueinander angeordnet sind.
Die DE 20 2015 008 208 U1 beschreibt eine druckmittelbetätigbare kombinierte Zentrier- und Spannvorrichtung für blechförmige Bauteile, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem bolzenförmigen Zentrierteil und einem Spannteil, wobei das Spannteil über einen Kraftantrieb in entgegengesetzten Richtungen – spannend und zentrierend und lösend – antreibbar und an dem bolzenförmigen Zentrierteil in einer Ausnehmung desselben schwenkbeweglich gelagert und beim Spannen aus dem bolzenförmigen Spannteil herausbeweglich und beim Lösen in der Ausnehmung des Zentrierteils angeordnet ist, mit einem Gehäuse für den Kraftantrieb, dem das Zentrierteil zugeordnet ist, wobei dem Spannteil in dem Zylinder des Gehäuses ein Spannhubausgleichselement zugeordnet ist, das innerhalb vorbestimmter Grenzwerte den wirksamen Spannhub des Spannteils hubverändertlich begrenzt.
Die US 3 791 011 A betrifft eine Vorrichtung zum Greifen und Bewegen von Rohren aus einer Heizvorrichtung oder dergleichen.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spreiz- und Zentrierdorn, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie zu schaffen, der eine besonders kompakte konstruktive Ausgestaltung aufweist.
Lösung
Die Aufgabe wird durch jeden der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 8 gelöst.
Bei der Lösung nach Patentanspruch 1 werden der Zentrier- und Spannkolben und der Spreizkolben durch das Druckmittel in gleicher Richtung koaxial geradlinig bewegt. Beide Kolben können im Bedarfsfalle den gleichen Außendurchmesser besitzen, aber auch im Außendurchmesser unterschiedlich bemessen sein. Dies wird sich nach den jeweiligen Betriebsbedingungen richten. Der durch den Spreizdorn eingenommene Raum auf der Ringzylinderseite des Spreizdorns richtet sich ebenfalls nach den Betriebsbedingungen und den zu erwartenden Kräften. Der Außendurchmesser des Spreizdorns kann im Bedarfsfalle geringfügig geringer sein als der Außendurchmesser des Spreizdorns, aber auch je nach den zu erwartenden Kräfteverhältnissen um einige Millimeter, zum Beispiel ein bis zehn Millimeter geringer bemessen sein. Der obere Teil des Gehäuses und der untere Teil desselben können als abnehmbare und durch Dichtungen druckmitteldicht abgedichtete Deckel ausgebildet sein, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Durch die koaxiale Anordnung des Zentrier- und Spannkolbens einerseits und des Spreizkolbens andererseits mit dem Spreizdorn ergibt sich eine äußerst kompakte Bauweise, so dass das ganze Gehäuse im wesentlichen patronenförmig oder zylindrisch ausgebildet sein kann und nur einen geringen Raum einnimmt. Über das gemeinsame gesteuerte Rückschlagventil lassen sich der Zentrier- und Spannkolben einerseits und der Spreizkolben andererseits und damit der Spreizdorn in der Spannstellung blockieren, so dass keine aufwändigen Bauteile hierfür mehr benötigt werden. Im Bedarfsfalle kann dem gesteuerten Rückschlagventil eine geeignete Notsteuerung oder auch Handsteuerung zugeordnet werden, um im Bedarfsfalle die gemeinsamen Druckleitungen entspannen und damit die Bauteile lösen zu können.
Bei der Lösung nach Patentanspruch 8 führen der Zentrier- und Spannkolben und der Spreizkolben entgegengesetzte Hubrichtungen sowohl beim Spannhub als auch beim Lösehub aus, so dass gewissermaßen diese Kolben gegeneinander arbeiten und man die Kraft des Spreizkolbens beim Spannhub von der durch den Zentrier- und Spannkolben aufgewendeten Spannkraft abziehen muss. Auch hier erfolgt die Blockierung der Bauteile, also des Zentrier- und Spannkolbens einerseits und des Spreizkolbens andererseits, zusammen mit dem Spreizdorn über das Druckmittel, wobei das gesteuerte Rückschlagventil die Bauteile in der Spannstellung blockiert. Auch diesem gesteuerten Rückschlagventil kann im Bedarfsfalle eine geeignete Not- oder Handsteuerung zugeordnet werden, um im Bedarfsfalle den Druckmitteldruck zu lösen und dadurch die Bauteile zu entspannen. Auch bei dieser Ausführungsform können dem Gehäuse an der dem Spanndornende zugeordneten Seite und an der Seite des Spreizkolbens druckmitteldicht abgedichtete Gehäusedeckel zugeordnet werden. Bei dieser Ausführungsform sind ebenfalls die Bauteile koaxial ineinander angeordnet wie bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 1, so dass sich gleichermaßen eine gedrängte, patronenförmige, raumsparende Konstruktion ergibt. Wie bei der Lösung nach Patentanspruch 1 werden die Spannbacken in der Spannstellung ausschließlich über das Druckmittel gehalten und das Druckmittel in der Spannstellung über das gesteuerte Rückschlagventil blockiert.
Weitere Ausgestaltungen
Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 einerseits (Patentanspruch 1) und in den Patentansprüchen 9 bis 13 (Patentanspruch 8) andererseits beschrieben.
Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 2 kann über die ggf. einstellbare Drosselvorrichtung ein Voreilen des Zentrierkolbens eingestellt werden, so dass die Spannbacken bereits in Spannstellung oder kurz davor sind, bevor der Zentrier- und Spannkolben mit voller Kraft beaufschlagt wird, um die Bauteile zu spannen.
In Patentanspruch 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben.
Gemäß Patentanspruch 4 ist die den Spreizzylinder und den Ringzylinderraum des Zentrier- und Spannzylinders und den Spreizzylinder verbindende Leitung als Kanal ausgebildet, der in der Wandung des Gehäuses angeordnet ist. Dadurch ergeben sich keine außen liegenden Leitungen.
Die Lösung nach Patentanspruch 5 zeichnet sich dadurch aus, dass die Spannbacken in Zwangsführungen orthogonal zur Längsachse des Spreizdorns geführt sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform beschreibt Patentanspruch 6, bei der der Zentrier- und Spannkolben einerseits und der Spreizkolben andererseits zusammen mit dem Spreizdorn stets gleichgesinnte Hubbewegungen ausführen.
Patentanspruch 7 beschreibt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform.
Patentanspruch 9 beschreibt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, was auch für die Lösung nach Patentanspruch 10 gilt.
Durch die Lösung nach Patentanspruch 11 lässt sich eine feinfühlige Einstellung gegebenenfalls des Voreilhubs des Spreizkolbens und damit des Spreizdorns einstellen.
In Patentanspruch 12 ist eine weitere vorteilhafte Lösung beschrieben.
Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 13 führen der Zentrier- und Spannkolben und der Spreizkolben entgegengesetzte Hubbewegungen durch.
In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen – teils schematisch – veranschaulicht. Es zeigen:
1 einen axialen Längsschnitt durch eine als Spreiz- und Ziehdorn ausgebildete Vorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit gegenläufig arbeitenden Kolben;
2 die aus 1 ersichtliche Vorrichtung in Spannstellung;
3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der 2;
4 einen axialen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform in Lösestellung mit jeweils in gleicher Hubrichtung arbeitenden Kolben, und
5 die aus 4 ersichtliche Vorrichtung in Spannstellung.
In den 1 und 2 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Gehäuse bezeichnet, in dem mit Abstand zueinander koaxial ein Zentrier- und Spannzylinder 2 und ein Spreizzylinder 3 angeordnet sind.
In dem Zentrier- und Spannzylinder 2 ist ein Zentrier- und Spannkolben 4 über ein Dichtelement 5 längsverschieblich und dichtend hubbeweglich in Richtung X bzw. Y geradlinig verschiebbar angeordnet, wobei dem Zentrier- und Spannkolben 4 ein hülsenförmiger Zentrierdorn 6 mit abgerundeter Stirnfläche 7 funktionell oder materialmäßig einstückig und gemeinsam in Richtung X bzw. Y hubbeweglich zugeordnet ist.
Der hülsenförmige Zentrierdorn 6 durchgreift eine im Gehäuse 1 befindliche Öffnung 8, die in der Zeichnungsebene gesehen an der Oberseite des Gehäuses 1 angeordnet ist, wobei der Zentrierdorn 6 über eine Dichtung 9 in dieser Öffnung druckmitteldicht abgedichtet verschieblich ist.
In dem Spreizzylinder 3 ist ein Spreizkolben 10 über ein Dichtelement 11 längsverschieblich und dichtend koaxial zum Zentrier- und Spannkolben 4 hubbeweglich in Richtung X bzw. Y geführt. Mit dem Spreizkolben 10 ist ein als Kolbenstange ausgebildeter Spreizdorn 12 materialmäßig oder funktionell einstückig verbunden, der mithin ebenfalls in Richtung X bzw. Y hubbeweglich zusammen mit dem Spreizkolben 10 ist.
Sowohl der Zentrier- und Spannkolben 4 als auch der Spreizkolben 10 werden durch Druckluft angetrieben, da Druckluft in der Regel in den Herstellerfirmen für Karosserien, also z. B. im Automobilbau, überall zur Verfügung steht.
Wie man erkennt, ist der Spreizkolben 10 im Außendurchmesser erheblich kleiner bemessen, als der Zentrier- und Spannkolben. Da beide – worauf nachfolgend noch eingegangen wird – in Hubrichtung X-Y druckmäßig gegeneinander arbeiten, ist es erstrebenswert, die gegenüberliegenden druckwirksamen Kolbenflächen des Spreizkolbens 10 möglichst klein zu bemessen in Bezug auf den Zentrier- und Spannkolben, das heißt, das auch angestrebt wird, den Außendurchmesser des Spreizkolbens 10 so klein wie möglich in Bezug auf den Zentrier- und Spannkolben 4 zu bemessen, da die Spannkraft zum Spannen von Werkstücken durch den Zentrier- und Spannkolben 4 aufgebracht wird. Deshalb ist anzustreben, die druckwirksamen Flächen und damit den Außendurchmesser des Spreizkolbens 10 nur etwas größer als den Spreizdorn 12 zu bemessen. Zum Beispiel kann der Außendurchmesser des Spreizkolbens 10 nur etwa 1/10 bis 1/6, vorzugsweise nur etwa 1/4 bis 50% des Außendurchmessers des Zentrier- und Spannkolbens 4 betragen, während der Außendurchmesser des Spreizdorns 12 nur etwa einen Bruchteil des Außendurchmessers des Spreizkolbens 10 beträgt, zum Beispiel 1/3 bis 50% des Außendurchmessers des Kolbens 10 bemessen ist. Dadurch ergeben sich entsprechende Flächenverhältnisse auch für den Spreizkolben 10 in Bezug auf den Zentrier- und Spannkolben 4. Die jeweiligen Abmessungen, also Außendurchmesser des Zentrier- und Spannkolbens 4 und des Spreizkolbens 10 und der Außendurchmesser des Spreizdorns 12 richten sich dabei jeweils nach den Betriebsbedingungen und den in der Regel von der Automobilindustrie vorgeschriebenen Spannkräften für die zu spannenden Bauteile 18. Aus Festigkeitsgründen wird man den Außendurchmesser des Spreizdorns 12 in Bezug auf den Spreizkolben 10 nicht beliebig klein machen können, obwohl der Spreizdorn 12 die Aufgabe hat, die Spannbacken ein- und auszuführen, während die Spannkräfte durch den Zentrier- und Spannkolben 4 aufgebracht werden. Dabei wird man, da Kolben 4 und 10 gegeneinander arbeiten, bestrebt sein, die Gegenkraft, die der Spreizkolben 10 gegenüber dem Zentrier- und Spannkolben 4 aufbringt, möglichst gering zu halten, wird dabei allerdings die Festigkeitsrechnungen im Auge behalten müssen.
Der Spreizdorn 12 durchgreift den Zentrier- und Spannkolben 4 durch ein Dichtelement druckmitteldicht abgedichtet und ist an seinem der Stirnfläche 7 zugekehrten freien Endabschnitt 13 keilförmig ausgebildet und weist zum Beispiel als Schwalbenschwanzführungen ausgebildete Führungen 14, 15 auf, mit denen jeweils Spannbacken 16, 17 getrieblich verbunden sind und in diesen Führungen zwangsgeführt werden, da sie durch den konischen oder keilförmig verlaufenden Endabschnitt 13 des Spreizdorns 12 orthogonal zur Längsachse des Spreizdorns 12 in entgegengesetzten Hubrichtungen beweglich sind, derart, dass sie entweder in die äußere Umrandung des Zentrierdorns 6 einfahren (1) oder aus dieser herausbewegbar sind (2), um blechförmige Bauteile 18 auf einem Spanntisch 19 zu spannen. Bei den Bauteilen 18 kann es sich um Karosseriebleche handeln, wie sie im Karosseriebau der Kfz-Industrie verwendet werden.
Mit 20 ist ein gesteuertes Rückschlagventil bezeichnet, dem z. B. eine Handsteuervorrichtung oder dergleichen 21 und eine Steuerleitung 22 zugeordnet ist. Mit 23 ist ein Rückschlagventil und mit 24 eine Drosselvorrichtung bezeichnet, während 25 eine Druckmittelleitung darstellt, die an einem Ende in dem in der Zeichnung gesehenen oberen Ringraum des Zentrier- und Spannzylinders 2 und an ihrem anderen Ende in eine Leitung 26 druckmittelleitend hinter dem gesteuerten Rückschlagventil 20 ausmündet. Bei 27 ist eine weitere Druckmittelleitung angeordnet, die an ihrem einen Ende in den unteren (in der Zeichnungsebene gesehen) als Ringraum ausgebildeten Teil des Zentrier- und Spannzylinders 2 und an ihrem entgegengesetzten Ende – ebenfalls in der Zeichnungsebene gesehen – oberen Ringzylinderraum des Spreizzylinders 3 druckmittelleitend ausmündet. Statt einer Handsteuervorrichtung 21 kann auch eine automatische oder sonstige Steuervorrichtung vorgesehen sein.
Mit 28 ist eine Dichtung bezeichnet, die den Spreizdorn 12 gegenüber dem Gehäuse 1 druckmitteldicht abdichtet. Das Bezugszeichen 29 bezeichnet ebenfalls eine Leitung, die in den unteren Ringraum des Zentrier- und Spannzylinders 2 ausmündet. Diese Leitung 29 kann zu einer geeigneten Druckmittelquelle oder dergleichen führen oder die Druckluft bei Bedarf auch in die freie Atmosphäre leiten. Bei A und B sind Leitungsanschlüsse für die Leitung 29 einerseits und für die Leitung 30 andererseits angeordnet. Die Leitung 30 führt zu einer nicht dargestellten Druckmittelquelle oder dergleichen, zum Beispiel zu einer Druckluftquelle, der ein Kompressor zugeordnet ist
Die Funktionsweise der aus den 1 bis 3 ersichtlichen Ausführungsform ist folgende:
Zum Zentrieren und Spannen von blechförmigen Bauteilen 18 werden diese Bauteile 18 mit einer entsprechenden Aussparung über den Zentrierdorn 6 auf den Spanntisch 19 gelegt und dadurch zentriert. Durch Druckluftbeaufschlagung über den Druckmittelanschluss und die Leitung 30 und über das gesteuerte Rückschlagventil 20 gelangt Druckluft in den unteren Ringzylinderraum des Spreizzylinders 3 und beaufschlagt dadurch den Spreizkolben 10, wodurch dieser zusammen mit dem Spreizdorn 12 in Richtung Y bewegt wird.
Gleichzeitig gelangt über das gesteuerte Rückschlagventil 20 und die Druckmittelleitung 25 und die Drosselvorrichtung 24 Druckluft in den oberen Ringzylinderraum des Zentrier- und Spannzylinders 2 und beaufschlagt den Zentrier- und Spannkolben 4 auf seiner oberen Ringseite und bewegt diesen entgegengesetzt zum Spreizkolben 10 in Richtung X (2). Da gleichzeitig durch die Hubbewegung des Spreizdorns 12 in Richtung Y über die Führungen 14 und 15 die Spannbacken 16 und 17 aus dem Zentrierdorn 6 ausgefahren werden, werden die auf dem Spanntisch 19 aufgelegten und zentrierten blechförmigen Bauteile durch den Zentrier- und Spannkolben 4 über den Zentrierdorn 6 auf dem Spanntisch 19 gespannt. Die Drosselvorrichtung kann einstellbar sein, z. B. derart, dass der Zentrier- und Spannkolben 4 dem Spreizkolben 10 nacheilt, damit die Spannbacken 16, 17 schon ausgefahren sind, bevor sie auf die Bauteile 18 treffen.
In Spannstellung wird die volle Spannkraft durch Blockieren über das gesteuerte Rückschlagventil 20 gehalten. Im Notfall oder in sonstigen betriebsbedingten Fällen kann über die Handsteuervorrichtung 21 das gesteuerte Rückschlagventil geöffnet werden, um die Spannbacken 16 und 17 zu lösen und den Spreizkolben 10 in Richtung X, also in Lösestellung, zu fahren.
Zum Entspannen wird das gesteuerte Rückschlagventil 20 über die Leitung 22 in Offenstellung gesteuert, so dass aus dem unteren Spreizzylinder 3 das Druckmittel, insbesondere die Druckluft über den Anschluss B entweichen kann.
Wie man erkennt, trägt der Spreizkolben 10 lediglich dazu bei, die Spannbacken 16, 17 ein- und auszufahren, während die Spannkraft durch den Zentrier- und Spannkolben 4 aufgebracht wird. Da Zentrier- und Spannkolben 4 einerseits und Spreizkolben 10 andererseits gewissermaßen gegeneinander arbeiten, ist anzustreben, die jeweils druckwirksamen Flächen und damit den Durchmesser des Spreizkolbens 10 im Vergleich zum Zentrier- und Spannkolben 4 so klein wie möglich zu halten. Dies richtet sich nach den jeweiligen Betriebsbedingungen, was auch für den Durchmesser des Spreizdorns 12 gilt in Bezug auf den Durchmesser des Spreizkolbens 10. Im Grunde genommen würde es bei der Ausführungsform nach 1 bis 3 genügen, den Außendurchmesser des Spreizkolbens 10 nur ein wenig, zum Beispiel 1 bis 8 mm, vorzugsweise 2 bis 5 mm, größer zu bemessen als es der Außendurchmesser des Spreizdorns 12 jeweils ist.
Bei der Ausführungsform nach den 4 und 5 ist mit dem Bezugszeichen 60 ein Gehäuse bezeichnet, in dem mit Abstand sowie koaxial zueinander ein Zentrier- und Spannzylinder 61 und ein Spreizzylinder 31 angeordnet sind.
In dem als Zentrier- und Spannzylinder ausgebildeten Zylinder 61 ist ein Zentrier- und Spannkolben 32 mit dem Dichtelement 33 in Richtung X bzw. Y längsverschieblich und dichtend hubbeweglich angeordnet, wobei dem Zentrier- und Spannkolben 32 ein hülsenförmiger Zentrierdorn 34 materialmäßig oder funktionell einstückig mit abgerundeter Stirnfläche 35 gemeinsam geradlinig hubbeweglich zugeordnet ist.
Der hülsenförmige Zentrierdorn 34 durchgreift eine im Gehäuse 1 vorgesehene Öffnung 36 und ist über eine Dichtung 37 in diese Öffnung druckmitteldicht abgedichtet. Als Druckmittel kommt ebenfalls bevorzugt Druckluft in Betracht.
In dem Spreizzylinder 31 ist ein im Durchmesser der vorliegenden Ausführungsform erheblich kleinerer als der Zentrier- und Spannkolben 32 bemessener Spreizkolben 38 über ein Dichtelement 39 längsverschieblich und dichtend in Richtung X bzw. Y hubbeweglich geführt. Der Spreizkolben 38 kann allerdings auch im Gegensatz zu der dargestellten Ausführungsform den gleichen Außendurchmesser haben wie der Zentrier- und Spannkolben 32, da – im Gegensatz zu der Ausführungsform nach den 1 bis 3 – bei der Ausführungsform nach den 4 und 5 der Zentrier- und Spannkolben 32 und der Spreizkolben 38 stets gleichsinnig, also entweder in Richtung X (Spannrichtung) oder in Richtung Y (Lösestellung in Richtung Grundstellung) sich bewegen.
Mit dem Spreizkolben 38 ist ein als Kolbenstange ausgebildeter Spreizdorn 40 funktionell oder materialmäßig einstückig verbunden, der mithin ebenfalls in Richtung X oder Y zusammen mit dem Spreizkolben 38 hubbeweglich ist.
Der Spreizdorn 40 durchgreift abgedichtet den Zentrier- und Spannkolben 32 und den hülsenförmigen Zentrierdorn 34. Während bei der Ausführungsform nach den 1 bis 3 der Spreizdorn in Richtung auf sein Ende konisch spitz verläuft und an entgegengesetzten Seitenflächen die Führungen 14, 15 aufweist, ist der Spreizdorn 40 bei der Ausführungsform nach den 4 und 5 in Richtung auf sein freies Ende mit divergierenden Seitenflächen versehen, also umgekehrt keilförmig im Gegensatz zur Ausführungsform nach den 1 bis 3 ausgebildet und trägt ebenfalls auf den gegenüberliegenden Seiten Führungen 41, 42, die zum Beispiel Schwalbenschwanzführungen sein können, in denen je eine Spannbacke 43, 44 zwangsgeführt angeordnet ist, die durch die konischen oder keilförmig verlaufenden Endabschnitte des Spreizdorns 40 orthogonal zur Längsachse des Spreizdorns 40 in entgegengesetzten Hubrichtungen beweglich sind, derart, dass sie entweder in die äußere Umgrenzung des Zentrierdorns 34 einfahrbar (4) oder aus diesem herausbewegbar (5) sind, um blechförmige Bauteile 45, zum Beispiel Karosseriebleche, auf einem Spanntisch 46 zu spannen.
Mit 47 ist ein gesteuertes Rückschlagventil bezeichnet, dem eine Steuerleitung 48 zugeordnet ist. Eine Vorrichtung zum Öffnen des Ventils 47 von Hand oder dgl. ist nicht besonders dargestellt, kann aber vorhanden sein.
Bei 49 ist ein Rückschlagventil angeordnet, während mit 50 eine Drosselvorrichtung bezeichnet ist, die gegebenenfalls stufenlos einstellbar ist. Auf diese Weise hat man es in der Hand, zum Beispiel den Spreizdorn 40 vorlaufen zu lassen, bevor der Zentrier- und Spannkolben 32 mit seinen Spannbacken 43, 44 auf die Bauteile 45 trifft und diese mit der erforderlichen vorgegebenen Spannkraft auf dem Spanntisch 46 spannt.
51 betrifft eine Druckmittelleitung, die an einem Kanal 52 an dem Spreizzylinder 31, und zwar auf der Unterseite des Spreizkolbens 38, angeschlossen ist. Der Spreizzylinder 31 ist seinerseits über einen Kanal 53 mit dem Zentrier- und Spannzylinder 61, und zwar auf der Unterseite (jeweils in der Zeichnungsebene gesehen) des Zentrier- und Spannkolbens 32 druckmittelleitend verbunden.
Bei 54 ist ein weiterer Kanal vorgesehen, der in den oberen Ringzylinderraum des Spann- und Zentrierzylinders 61 einmündet, und zwar oberhalb des Zentrier- und Spannkolbens 32 und der ebenfalls an die gemeinsame Druckmittelleitung 55 angeschlossen ist wie der Kanal 51 und damit auch der Kanal 53 und somit auch der Spreizzylinder 31 und der untere Ringzylinderraum des Zentrier- und Spannzylinders 61. An den Kanal 54 ist über Drosselvorrichtungen 50 eine Leitung 55 angeschlossen, die mit einer Leitung 56 druckmittelleitend in Verbindung steht, die wiederum an eine Leitung 57 angeschlossen ist, die in den Ringzylinderraum, oberhalb des Spreizkolbens 38 des Spreizzylinders 31 druckmittelleitend einmündet. Die Druckmittelleitung 51 steht mit einer Leitung 62 druckmittelleitend in Verbindung, die zu einem 5/2-Wegeventil 58 führt, an das auch die Leitung 55 im Bedarfsfalle angeschlossen ist. Diesem ist eine Druckmittelquelle zugeordnet.
Bei der Ausführungsform nach den 4 und 5 kann der Außendurchmesser des Spreizkolbens 38 etwa 1/7 bis 1/10 des Außendurchmessers des Zentrier- und Spannkolbens 32, vorzugsweise etwa 1/3 bis 50% des Außendurchmessers des Zentrier- und Spannkolbens 32 betragen. Der Außendurchmesser des Spreizdorns 40 kann etwas geringfügiger bemessen als der Außendurchmesser des Spreizkolbens 38 sein, vorzugsweise 1 bis 20 mm, z. B. 2 bis 10 mm geringer bemessen sein. Den Außendurchmesser des Spreizkolbens 38 wird man je nach den aufzuwendenden Kräfteverhältnissen, sprich den Spannkräften, bemessen, die sich nach den jeweiligen Betriebsbedingungen richten. Zentrier- und Spannkolben 32 und Spreizkolben 38 können aber im Durchmesser auch gleich groß sein, und der Durchmesser des Spreizdorns 40 entsprechend einige Millimeter, z. B. 2 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 5 mm, kleiner sein als der Außendurchmesser des Spreizkolbens 38.
Die Funktionsweise ist folgende:
4 zeigt die Grundstellung, bei der blechförmige Bauteile 45 über den Zentrierdorn 34 auf den Spanntisch 46 gelegt werden. Wird dann Druckluft über die Leitung 55 und das gesteuerte Rückschlagventil 47 sowie die Drosselvorrichtung 50, die Leitung 55 und den Kanal 54 in den oberen Ringzylinderraum des Zentrier- und Spannzylinders 61 eingeleitet, erhält auch der obere Ringzylinderraum des Spreizzylinders 31 sowie die Leitung 56 gleichzeitig Druckmitteldruck und wird dadurch in Richtung X verschoben und kann je nach der Einstellung der Drosselvorrichtung 50 dem Zentrier- und Spannkolben 32 in Richtung X voreilen. Der Zentrier- und Spannkolben 32 bewegt sich dann ebenfalls in Richtung X. Die Spannbacken 43, 44, die auch klauenartig an ihren äußeren Enden ausgebildet sein können, sind oder werden dann ausgefahren und treffen beim weiteren Bewegen in Richtung X auf die zu spannenden Bauteile 45, so dass beide Kolben, der Zentrier- und Spannkolben 32 und der Spreizkolben 38 in Richtung X wirken und über dem Zentrierdorn 34 und die Spannbacken 43, 44 die Bauteile 45 auf dem Spanntisch 46 festspannen.
Zum Lösen wird über die Steuerleitung 48 das gesteuerte Rückschlagventil in Offenstellung gesteuert, so dass die entsprechenden Ringzylinderräume des Zentrier- und Spannzylinders 61 einerseits und des Spreizzylinders 31 andererseits drucklos werden. Durch Einleitung von Druckmittel über die Leitung 51, den Kanal 52, den Kanal 53 gelangt Druckmitteldruck, zum Beispiel Luftdruck in den unteren Spreizzylinder 31 und über den Kanal 53 in den unteren Ringzylinderraum des Zentrier- und Spannzylinders 61, so dass sich beide Kolben, der Spreizkolben 38 und der Zentrier- und Spannkolben 32 in Richtung Y bewegen, wodurch über die Führungen 41, 42 die Spannbacken 43 und 44 in den Zentrierdorn 34 eingefahren werden, so dass die Bauteile 45 nach oben (in der Zeichnungsebene gesehen) entnommen werden können.
Die in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Zentrier- und Spannzylinder
3: Spreizzylinder
4: Zentrier- und Spannkolben
5: Dichtelement
6: Zentrierdorn, hülsenförmiger
7: Stirnfläche
8: Öffnung
9: Dichtung
10: Spreizkolben
11: Dichtelement
12: Spreizdorn
13: Endabschnitt des Spreizdorns 12
14: Führung
15: Führung
16: Spannbacke
17: Spannbacke
18: Bauteile
19: Spanntisch
20: Rückschlagventil, gesteuertes
21: Handsteuervorrichtung
22: Steuerleitung
23: Rückschlagventil
24: Drosselvorrichtung
25: Druckmittelleitung
26: Leitung
27: Druckmittelleitung
28: Dichtung
29: Leitung
30: Leitung
31: Spreizzylinder
32: Zentrier- und Spannkolben
33: Dichtelement
34: Zentrierdorn
35: Stirnfläche
36: Öffnung
37: Dichtung
38: Spreizkolben
39: Dichtelement
40: Spreizdorn
41: Führung
42: Führung
43: Spannbacke
44: Spannbacke
45: Bauteil
46: Spanntisch
47: Rückschlagventil, gesteuertes
48: Steuerleitung
49: Rückschlagventil
50: Drosselvorrichtung
51: Druckmittelleitung
52: Kanal
53: Kanal
54: Kanal
55: Druckmittelleitung
56: Druckmittelleitung
57: Druckmittelleitung
58: 5/2-Wegeventil
59
60: Gehäuse
61: Zentrier- und Spannzylinder
62: Leitung
X: Hubrichtung
Y: Hubrichtung
A: Leitungsanschluss
B: Leitungsanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015006019 B3 [0002]
EP 1393861 A2 [0003]
EP 2196286 A2 [0003]
EP 1391266 A2 [0003]
EP 2626174 A1 [0003]
DE 102010046190 A1 [0005]
US 2005/0017424 A1 [0006]
DE 29718643 U1 [0007]
DE 202015008208 U1 [0008]
US 3791011 A [0009]

Claims

Spreiz- und Ziehdorn zum Zentrieren und Spannen blechförmiger Bauteile (45), insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem Gehäuse (60), zwei in dem Gehäuse (60) koaxial und mit Abstand zueinander angeordnete und in getrennten Zylinderräumen (31, 61) durch Dichtelemente (33, 39) abgedichtete, längsverschieblich und dichtend geführte Kolben (32, 38), wobei der eine als Zentrier- und Spannkolben ausgebildete Kolben (32) mit einem hülsenförmigen, aus dem Gehäuse (60) in jeder Hubstellung herausragenden Zentrierdorn (34) getrieblich verbunden ist, und in dem hülsenförmigen Zentrierdorn (34) ein als Kolbenstange ausgebildeter Spreizdorn (40) mit dem als Spreizkolben (38) ausgebildeten anderen Kolben (38) verbunden ist, wobei der dem Spreizkolben (38) zugekehrte untere Ringzylinderraum des Zentrier- und Spannzylinders (61) und der Spreizzylinder (31) durch eine gemeinsame als Kanal ausgebildete Druckmittelleitung (53) druckmittelleitend miteinander verbunden sind und diese Druckmittelleitung (53) an eine gemeinsame Druckmittelleitung (55) über ein gesteuertes Rückschlagventil (47) mit dem dem Zentrierdorn (34) zugekehrten Ringraum des Zentrier- und Spannkolbens (32) druckmittelleitend verbunden ist und der dem Spreizdorn (40) zugekehrte Ringraum des Spreizzylinders (31) an die gemeinsame Druckmittelleitung (55) angeschlossen ist, und die Kolben (32, 38) über das Druckmittel durch das gesteuerte Rückschlagventil (47) in Spannstellung lösbar blockiert sind.
Spreiz- und Ziehdorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem gesteuerten Rückschlagventil (47) und dem Anschluss an den dem Zentrierdorn (34) zugekehrten Ringraum des Zentrier- und Spannzylinders (61) eine, gegebenenfalls einstellbare, Drosselvorrichtung (50) angeordnet ist.
Spreiz- und Ziehdorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Spreizdorn (40) zugekehrte Ringraum des Spreizzylinders (31) an die gemeinsame Druckmittelleitung (55) angeschlossen ist.
Spreiz- und Ziehdorn nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den Spreizzylinder (31) und den Zentrier- und Spreizzylinder (61) verbindende Kanal (53) in der Wand des Gehäuses (60) angeordnet ist.
Spreiz- und Ziehdorn nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem freien Ende des hülsenförmigen Zentrierdorns (34) zugeordnete Endabschnitt des Spreizdorns (34) mit zum freien Ende divergierenden, einander gegenüberliegenden Führungen (41, 42), zum Beispiel Schwalbenschwanzführungen, für hiermit getrieblich verbundene Spannbacken (43, 44) ausgerüstet ist, die aus diametral gegenüberliegenden Öffnungen des hülsenförmigen Zentrierdorns (34) in entgegengesetzten Hubrichtungen in den Zentrierdorn (34) ein und ausfahrbar angeordnet sind.
Spreiz- und Ziehdorn nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrier- und Spannkolben (32) und der Spreizkolben (38) sowohl in Richtung des Lösehubs (Y) als auch in Richtung des Spannhubs (X) gleichsinnig bewegbar in dem gemeinsamen Gehäuse (60) angeordnet sind.
Spreiz- und Ziehdorn nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem gesteuerten Rückschlagventil (47) eine Handsteuerung oder als Zwangssteuerung ausgebildete Notsteuerung zugeordnet ist.
Spreiz- und Ziehdorn zum Zentrieren und Spannen blechförmiger Bauteile (18), insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem Gehäuse (1), zwei in dem Gehäuse (1) koaxial und mit axialem Abstand zueinander angeordnete und in getrennten Zylinderräumen (2, 3) durch Dichtelemente (5, 11) abgedichtet in entgegengesetzten Hubrichtungen (X-Y) geradlinig, längsverschieblich angeordnete Kolben (4, 10), von dem der eine Kolben als Zentrier- und Spannkolben (4), und der andere Kolben als Spreizkolben (10) ausgebildet ist, wobei mit dem Zentrier- und Spannkolben (4) ein hülsenförmiger, aus dem Gehäuse (1) in jede Hubstellung herausragender Zentrierdorn (6) getrieblich verbunden ist, und in dem hülsenförmigen Zentrierdorn (6) ein als Kolbenstange ausgebildeter und mit dem Spreizkolben (10) materialmäßig oder funktionell einstückig verbundener Spreizdorn (12) getrieblich verbunden ist, wobei der dem Spreizkolben (10) abgekehrte obere Ringzylinderraum des Zentrier- und Spannzylinders (2) und der dem Zentrierdorn (6) abgekehrte untere Spreizzylinder (3) an eine gemeinsame Druckmittelleitung (25, 26) druckmittelleitend angeschlossen sind und über diese Druckmittelleitung (25, 26) über ein gesteuertes Rückschlagventil (20) und das Druckmittel den Zentrier- und Spannkolben (4) und den Spreizkolben (10) und damit den Spreizdorn (12) in Spannstellung lösbar blockiert und dadurch auch die Spannbacken (16, 17) die zu spannenden Bauteile (18) in Spannstellung gespannt halten, und dass der dem Spreizkolben (10) zugekehrte untere Ringraum des Zentrier- und Spannzylinders (2) durch eine Druckmittelleitung (27) mit dem dem Spreizdorn (12) zugekehrten Ringraum des Spreizzylinders (3) druckmittelleitend verbunden ist, wobei der äußere Durchmesser des Spreizkolbens (10) nur einen Bruchteil des äußeren Durchmessers des Zentrier- und Spannkolbens (4), zum Beispiel ein Zehntel bis ein Drittel, vorzugsweise ein Drittel bis die Hälfe des Außendurchmessers des Zentrier- und Spannkolbens (4) entspricht.
Spreiz- und Ziehdorn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Spreizkolbens (10) den Außendurchmesser des Spreizdorns (12) um einen geringen Betrag von zum Beispiel 0,5 bis 10 Millimeter, vorzugsweise 1 bis 5 Millimeter, umfangsseitig überragt.
Spreiz- und Ziehdorn nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des hülsenförmigen Zentrierdorns (6) ein Achtel bis ein Fünftel, vorzugsweise ein Viertel bis ein Drittel, des Außendurchmessers des Zentrier- und Spannkolbens (4) entspricht.
Spreiz- und Ziehdorn nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der gemeinsamen Druckmittelleitung (25) eine gegebenenfalls gesteuerte Drosselvorrichtung (24) angeordnet ist.
Spreiz- und Ziehdorn nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem gesteuerten Rückschlagventil (20) eine Handbetätigungsvorrichtung zugeordnet ist.
Spreiz- und Ziehdorn nach Anspruch 8 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrier- und Spannkolben (4) und der Spreizkolben (10) sowohl beim Spannhub, als auch beim Lösehub durch das Druckmittel in entgegengesetzte Hubrichtung (X bzw. Y) über die gemeinsame Druckmittelleitung (25) angetrieben sind.