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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fixierelement zum Festlegen von
Werkstücken an Aufspannvorrichtungen mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.
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Derartige
Fixierelemente sind bekannt, sie finden insbesondere als sogenannte
Kniehebelspanner in vielfacher Weise Verwendung.
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So
ist in der
DE
20 2005 014 871 U1 ein gattungsgemäßes
Fixierelement gezeigt und beschrieben. Das dort gezeigte Element
ist modular aufgebaut aus einem ersten, das Hebelarmlager tragenden
Element, einem L-förmigen Brückenstück
sowie einem auf einem der L-Schenkel des Brückstückes
in vorgegebenen Rastpositionen längsverschiebbar und in
Richtung quer zu der Längsverschiebbarkeit höhenverstellbaren
Gegenlagerstück.
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Anders
als im Stand der Technik zuvor bekannte derartige Fixierelemente,
die einteilig gebildet sind, ermöglicht das aus der
DE 20 2005 014 871
U1 bekannte Fixierelement bereits eine größere
Auswahl an Einstellpositionen, so dass mit einem einzigen Fixierelement
unterschiedlichste Aufbausituationen bewerkstelligt werden können,
für die zuvor verschiedene, massiv bzw. einstückig
ausgebildete Fixierelemente hätten vorgehalten bzw. verwendet werden
müssen. Dies zahlt sich insbesondere im Bereich des Aufbaus
von dreidimensionalen Aufspannvor richtungen für komplex
geformte dreidimensionale Werkstücke, wie etwa Automobilkarosserieteile, Gehäuseteile
von Mobiltelefonen oder sonstigen Elektrogeräten und dgl.
aus. Denn bei derartigen Vorrichtungen müssen kompliziert
im Raum angeordnete Festlegungspunkte exakt erreicht werden, z.
B. durch den Aufbau von Aufspannvorrichtungen aus Streben und Anbauelementen.
In diesen Situationen ist es nicht immer gegeben, dass ein einheitliches
Fixierelement zum Ansteuern eines exakt definierten und hinsichtlich
seiner Lage im Raum genau anzusteuernden Fixierpunktes genutzt werden
kann. Der modulare Aufbau des Fixierelementes gemäß der
DE 20 2005 014 871
U1 hat sich insoweit bewährt.
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Allerdings
gibt es nach wie vor einen Mangel an Flexibilität hinsichtlich
der Raumausnutzung beim Vorrichtungsbau (Aufbau der Aufspannvorrichtung insgesamt).
Denn das Fixierelement gemäß der
DE 20 2005 014 781 U1 wird
regelmäßig an einer Aufspannvorrichtung mittels
entsprechender Einrichtungen festgelegt, die wiederum an dem modularen
Element mit dem Gegenlager angreifen. Hierbei ergibt sich lediglich
eine Einbaurichtung hinsichtlich einer Drehorientierung um die Längsachse
des in der
DE 20
2005 014 781 U1 gezeigte Modulelementes mit dem Gegenlager.
Allenfalls sind zwei um jeweils 180° verdrehte Einbausituationen
möglich.
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Häufig
ist es jedoch im Vorrichtungsbau schwierig bis unmöglich,
in einer solchen Richtung ausreichend Platz und Raum zu schaffen
für eine einfache Bedienbarkeit des Fixierelementes. In
diesen Fällen muss die Vorrichtung insgesamt etwa ausladender
und weniger kompakt gebaut werden, oder es müssen spezielle
Fixierelemente angefertigt werden bzw. es müssen Fixierelemente
verwendet werden, die anders als die kostengünstig manuell
zu betätigenden Elemente über komplizierte und
teure automatisierte Techniken verfügen. Im letzteren Fall
ist dann zusätzlich die entsprechende Versorgung zu legen,
was wiederum nicht nur einen Bauaufwand, sondern auch einen Platzbedarf
nach sich zieht.
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Diesem
Problem widmet sich die vorliegende Erfindung. Mit ihr soll also
ein modular aufgebautes Fixierelemente angegeben werden, das eine
weitere Erhöhung der Flexibilität mit sich bringt,
indem insbesondere auch schiefwinkelige Einbausituationen für das
Fixierelement gegeben sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit
einem Fixierelement gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs
1. Vorteilhafte Weiterbildungen eines solchen Fixierelementes sind
in den Merkmalskombinationen der abhängigen Ansprüche
2 bis 10 benannt.
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Dabei
besteht der wesentliche Lösungsansatz darin, das Fixierelement
mit wenigstens zwei Modulstücken zu gestalten, von denen
eines das Andrückstück, das weitere das Gegenlager
trägt. Die Besonderheit besteht nun darin, dass diese beiden Module
bzw. Teile um eine Drehachse verdrehbar und in einem Drehwinkel
einstellbar zueinander festlegbar sind. Diese Verdrehbarkeit schließt
insbesondere eine Verdrehbarkeit und einstellbare Festlegung in
anderen Winkeln als 180° mit ein, so dass abhängig
von der jeweiligen Montagesituation in einer komplex aufgebauten
und raumsparend gebildeten Vorrichtung ein passender Drehwinkel
eingestellt werden kann, um einerseits die Lage des Anlage- bzw. Fixierpunktes
für das Werkstück exakt zu treffen, andererseits
die räumlichen Gegebenheiten derart auszunutzen, dass die
Bauweise weiterhin kompakt und mit möglichst wenig Teilen
für die Aufspannvorrichtung erfolgt, und auch eine einfache
Bedienbarkeit des Fixierelementes gegeben ist.
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Die
erfindungsgemäß vorzusehende Verdrehbarkeit kann
dabei ohne Einschränkungen, also stufenlos gegeben sein,
sie kann andererseits vorgegebene, rasterartige Winkelsprünge
umfassen. Bevorzugt ergibt sich dabei eine freie Verdrehbarkeit
um den Vollwinkel von 360°, da somit eine besonders große
Freiheit und Einstellbarkeit erzielt werden kann.
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Insbesondere
ist dabei eine Verdrehbarkeit um eine Drehachse von Vorteil, wie
sie in Anspruch 2 genannt ist, nämlich eine solche, die
parallel zu der Andrückrichtung, also einer Richtung, in
der in der Halteposition das Andrückstück auf
ein festzulegendes Werkstück eine Kraft in Richtung des
Gegenlagers aufbringt, verläuft. Denn in der Regel ist
es eine Möglichkeit der winkeligen Anordnung der ausladenden
Elemente des Fixierelementes um diese Drehachse, die zu einer handhabbaren
und dennoch kompakten Ausnutzung des Bauraumes für die
mit dem erfindungsgemäßen Fixierelement auszustattende Aufspannvorrichtung
führt.
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In
einfacher Weise lässt sich die Verdrehbarkeit erreichen,
wenn an dem Teil mit dem Gegenlager ein zapfenartiger Fortsatz gebildet
ist, an dem das Teil mit dem Hebellager über eine um die
Längsachse des zapfenartigen Fortsatzes verdrehbare Hülse oder
Schelle festlegbar ist. Unter einem zapfenartigen Fortsatz wird
hier nicht allein ein solcher mit kreisrundem Querschnitt verstanden,
sondern auch Zapfen mit quadratischem oder polygonalen Querschnitt.
Selbstverständlich ist es im Sinne der Erfindung ebenso
denkbar, die Teile insoweit zu verkehren, als dass der zapfenartige
Fortsatz an dem Teil mit dem Hebellager, die verdrehbare Hülse
oder Schelle an dem Teil mit dem Gegenlager ausgebildet ist. Diese
Art der Umsetzung stellt eine insoweit vollständig gleich
wirkende Umkehr der Anordnungen dar.
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Insbesondere
dann, wenn der zapfenartige Fortsatz sich bei gleichbleibender Querschnittsform und
-größe über eine solche Länge
erstreckt, dass das Teil mit dem Hebellager über die Hülse
oder Schelle an dem zapfenartigen Fortsatz auch in dessen Längsrichtung
verschiebbar in unterschiedlichen Positionen einstellbar ist, ergibt
sich neben der Verdrehbarkeit um die Längsachse des zapfenartigen Fortsatzes
auch eine Höhenverstellbarkeit um die Längsrichtung
der Zapfenachse und damit eine weitere Einstellmöglichkeit.
Dies kann z. B. genutzt werden, um das Fixierelement an unterschiedliche
Stärken des Materials eines einzuspannenden Werkstückes
anzupassen.
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Weist
der zapfenartige Fortsatz einen kreisrunden Querschnitt auf, kann
im Zusammenspiel mit einem gleichartig geformten Gegenstück
(einer mit kreisförmiger Innenkontur versehenen Hülse
bzw. Schelle) eine stufenlose Einstellbarkeit des Drehwinkels erreicht
werden. Um hier den hohen Kraftbelastungen, die beim Fixieren von
Werkstücken auftreten können, besser zu begegnen
und eine Verdrehung des Fixierelementes aus der voreingestellten
Position heraus zu verhindern, kann zusätzlich zu einer
z. B. durch eine Schelle aufgebrachten Klemmkraft noch gezielt eine
weitere Klemmkraft über beispielsweise einer Madenschraube
bzw. einem Gewindestift aufgebracht werden.
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Für
eine noch bessere Stabilität hinsichtlich der Verdrehbarkeit
kann eine Lösung gemäß Anspruch 6 gewählt
werden, indem der zapfenartige Fortsatz einen eckigen, insbesondere
quadratischen Querschnitt aufweist. Insbesondere dann, wenn die Hülse
oder Schelle wie in Anspruch 7 genannt eine regelmäßig
gebildete, vielstrahlige, stern- oder sonnenförmige Innenkontur
aufweist, die zu einem um vorgegebene Winkelsprünge verdrehbaren
Eingriff mit dem einen eckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt
aufweisenden Zapfen gestaltet ist, ergibt sich je nach Anzahl der
Strahlen eine um vorgegebene Winkelsprünge verstellbare,
dann sehr drehsicher festlegbare Einstellmöglichkeit.
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Eine
wie in Anspruch 4 beschriebene vierteilige Ausgestaltung des Fixierelementes
erweist sich als besonders flexibel. So können standardisierte Teile
Hebelteil, Gegenlagerteil und Verbindungsteil verwendet werden,
und es können zur Abstandseinstellung unterschiedliche
Brückenteile Einsatz finden.
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In
der Regel wird das erfindungsgemäße Fixierelement
eine Handhabe zum Betätigen des Hebelarmes und Verschwenken
des daran angelagerten Andrückstückes aufweisen,
auch wenn natürlich automatisch betätigbare Fixierelemente
ebenso zur Realisierung der Erfindung möglich sind.
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Besonders
bevorzugt wird das erfindungsgemäße Fixierelement
als Kniehebelspanner gebildet.
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Mit
einem wie vorstehend allgemein beschriebenen Fixierelement lässt
sich, dies sollte bereits aus der vorstehenden Beschreibung klar
geworden sein, eine noch höhere Flexibilität im
Aufbau von mit dem Fixierelement ausgerüsteten Vorrichtungen zum
Aufspannen von Werkstücken erreichen, wobei insbesondere
ein raumsparender und damit mit weniger Teilen auskommender Aufbau
solcher Vorrichtungen möglich wird.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung, die sich aus der voranstehenden
allgemeinen Beschreibung womöglich noch nicht ergeben,
offenbaren sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1 in
einer Explosionsdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Fixierelementes in Form eines
aus vier Grundelementen zusammengefügten Kniehebelspanners;
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2 den
Kniehebelspanner aus 1 in zusammengefügter
Position in einer ersten Winkelausrichtung;
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3 den
Kniehebelspanner aus 1 in einer zweiten, gegenüber
der Darstellung in 2 verdrehten Winkelanordnung;
und
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4 in
einer vergrößerten Draufsicht das Zusammenwirken
der sternförmigen Innenkontur der Schelle mit der quadratischen
Außenkontur des zapfenartigen Fortsatzes zur im Drehwinkel
einstellbaren, dann jedoch drehfesten Verbindung zwischen diesen
beiden Elementen.
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In
den 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Fixierelements gezeigt,
welches hier die Form eines Kniehebelspanners 1 aufweist.
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Der
Kniehebelspanner 1 in diesem Ausführungsbeispiel
ist modular aufgebaut aus insgesamt vier Teilen bzw. Baugruppen.
Dies sind ein Gegenlagerstück 2, eine Schelle 6,
ein Brückenteil 8 sowie ein Hebelteil 12.
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Das
Gegenlagerstück 2 ist mit einem Verbindungsmittel 5,
hier einer Schraube, an einem Element einer Aufspannvorrichtung
festlegbar, um so mit dem Kniehebelspanner 1 einen Fixierpunkt
an einer solchen Aufspannvorrichtung auszubilden. Ferner weist das
Gegenlagerstück einen im Querschnitt quadratischen zapfenartigen
Fortsatz 3 auf, dessen obere Stirnseite die Gegenlagerfläche 4 ausbildet, die
eine Anlagefläche für ein festzulegendes Werkstück
darstellt.
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Über
den zapfenartigen Fortsatz 3 kann die Schelle 6 mit
einer stern- bzw. sonnenförmigen Innenkontur 7 in
verschiedenen Drehwinkeln um die Längsachse des zapfenartigen
Fortsatzes 3 einstellbar geschoben und durch Festziehen
der Schrauben 10 festgelegt werden. An der Schelle 6 wird
durch Eingeben in den durch die Schrauben 10 überbrückten
Schlitz das Brückenteil 8 festgelegt, wobei die Schrauben 10 durch
die Öffnungen 9 geführt werden. Das Brückenteil 8 ist
L-förmig, wobei an dem Ende des zweiten Schenkels weitere Öffnungen 11 angeordnet
sind, an denen über Schrauben 13 das Hebelteil 12 festgelegt
werden kann. Das Hebelteil 12 weist einen um ein Hebelarmlager 17 verschwenkbar gelagerten
Hebelarm auf, an dessen freiem Ende ein Andrückstück 15 angeordnet
ist.
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Der
Hebelarm 14 ist über eine Handhabe 16 verschwenkbar,
wobei eine Kulissenführung für die erforderlichen
Zustellbewegungen des Kniehebelspanners sorgt. In den 1 bis 3 sind
der Hebelarm 14 und die Handhabe 16 jeweils in
zwei unterschiedlichen Positionen, der Offenstellung sowie der Spannstellung
gezeigt. In der Spannstellung befindet sich der Hebelarm 14 waagerecht,
so dass das Andrückstück 15 in Ausrichtung
zu der Längsachse des zapfenartigen Fortsatzes 3 der
Gegenlagerfläche 4 gegenüberliegt. Die
Handhabe 16 ist dabei ausgestellt im Wesentlichen in axialer
Verlängerung des Hebelarms 14 in dieser Position.
In der gelösten Position ist der Hebelarm 14 aufrecht
stehend im Wesentlichen in Verlängerung der Längsachse
des Schenkels des Brückenteils 8 mit den Öffnungen 11, die
Handhabe 16 ist in Richtung des aufgestellten Hebelarms 14 verschwenkt.
In den Figuren ist das Andrückstück 5 in
der geöffneten Stellung des Hebelarms 14 nicht
mit eingezeichnet.
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In
den 2 und 3 ist zu erkennen, dass zur
Anlage des Werkstückes auf die Gegenlagerfläche 4 ein
Anlegestück 18 aufgesetzt ist. Dies ist in eine Öffnung 19 in
der Gegenlagerfläche 4 eingesetzt, z. B. mit einem
Stift oder aber mit einem Schraubgewinde dort verschraubt. Dieses
Anlegestück 18 dient einer noch präziseren
Festlegung des Werkstückes, das es mit dem Kniehebelspanner 1 zu fixieren
gilt.
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Ferner
ist in den 2 und 3 zu erkennen,
dass der Kniehebelspanner 1 in diesem Ausführungsbeispiel
mit unterschiedlichen Winkelpositionen um die Längsachse
der zapfenartigen Verlängerung 3 festgelegt werden
kann. So sind diese Positionen in den 2 und 3 unterschiedlich.
Während in 2 die Schelle 6 und
der zapfenartige Fortsatz 3 derart zueinander ausgerichtet
sind, dass das Brückenteil 8 dem mit der Schraube 5 versehenen
Fortsatz des Gegenlagerstücks 2 diametral gegenüberliegt, schließen
das Brückenteil 8 und dieser Fortsatz des Gegenlagerstücks 2 in 3 einen
von 180° abweichenden Winkel zueinander ein. Der Hebelarm 4,
in den längsverstellbar verschiebbar das Andrückstück 15 mit
einem Einsatz 20 festlegbar ist, ist dabei so bemessen
und angelegt, bzw. der Einsatz 20 ist in Längsrichtung
des Hebelarms 14 soweit eingeschoben, dass das Andrückstück 15 mittig
auf die Längsachse des zapfenartigen Fortsatzes zeigt,
wenn die Spannposition angewählt ist. Dies ermöglicht
eine freie Verdrehbarkeit der Elemente Schelle 6 und zapfenartiger
Fortsatz 3 zueinander, ohne dass in irgendeiner der Drehpositionen
ein Aufspannen, also ein Zusammentreffen von Andrückstück 15 und
Gegenlagerfläche 4 (bzw. zwischengelegtes Anlegestück 18)
nicht mehr erfolgte.
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Das
Zusammenspiel zwischen der Innenkontur 7 der Schelle 6 und
dem zapfenartigen Fortsatz 3 ist in der schematischen Ansicht
in 4 noch einmal sehr gut zu erkennen. Durch die
hohe Anzahl von jeweils rechtwinklig zulaufenden „Strahlen” bzw. „Zacken” der
sternförmigen Innenkontur 7 ergeben sich eine
Vielzahl von gerastert wählbaren Winkeleinstellungen zwischen
der Schelle 6 und dem zapfenartigen Fortsatz 3,
wodurch ein hohes Maß an Flexibilität bei der
Einrichtung des Fixierelementes und letztlich dessen Einbau in der
Aufspannvorrichtung erreicht wird.
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Mit
dem Zusammenspiel zwischen zapfenartigem Fortsatz 3 und
Schelle 6 kann aber nicht nur eine Einstellbarkeit hinsichtlich
des Winkels erzielt werden, sondern auch eine Einstellbarkeit hinsichtlich
der Höhe, d. h. des Abstandes zwischen dem Andrückstück 15 und
der Gegenlagerfläche 4. Denn der zapfenartige
Fortsatz 3 ist mit gleichbleibendem Querschnitt über
eine solche Höhe ausgebildet, dass die Schelle 6 mit
ihrer Innenkontur 7 entlang der Längsrichtung
des zapfenartigen Fortsatzes 3 verschoben und in beliebigen
Längspositionen durch Fixieren der Schrauben 10 und
damit Verklemmen der Schelle 6 festgelegt werden kann.
Dabei ist natürlich zu beachten, dass die Schelle 6 in
ihren Dimensionen (Bemaßung der Innenkontur 7 und Öffnungsweite des
Schlitzes mit den durchgeführten Schrauben 10) derart
ausgeführt wird, dass beim Festlegen des Brückenteils 8 sowohl
ein ausreichendes Zusammenziehen der Innenkontur 7 durch
elastische Verformung der Schelle 6 für eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen der Schelle 6 und dem zapfenartigen Fortsatz 3 als
auch eine sichere Klemmverbindung mit dem Brückenteil 8 erfolgen,
um die Verbindung insgesamt auch unter den beim Festlegen eines Werkstückes
auftretenden Kräften stabil zu gestalten.
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Aus
den voranstehenden Beschreibungen wird ohne weiteres deutlich, dass
mit dem erfindungsgemäßen Fixierelement ein stark
erhöhtes Maß an Flexibilität bei der
Einrichtung von Vorrichtungen zum Aufspannen von Werkstücken
erreicht werden kann, indem insbesondere durch die Verdrehbarkeit
in der Verbindung zwischen der Schelle 6 und dem zapfenartigen
Fortsatz 3 die Ausrichtung des raumgreifenden Teils aus
Brückenteil 8 und Hebelteil 12 so gestaltet
werden kann, dass eine optimale Raumausnutzung der Vorrichtung zum
Aufspannen von Werkstücken bei gleichzeitig guter Bedienbarkeit derselben
erzielt werden kann.
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Auch
wird deutlich, dass durch seinen insgesamt modularen Aufbau der
in dem Ausführungsbeispiel gezeigte Kniehebelspanner 1 einfach
zusammengestellt werden kann. Insbesondere können für unterschiedliche
Anwendungsfälle z. B. standardisierte Hebelteil 12,
Gegenlagerstück 2 und Schelle 6 bevorratet
werden. Um unterschiedliche Abstände zwischen Hebelteil 12 und
Gegenlagerstück 2 herzustellen, müssten
nun lediglich unterschiedliche Brückenteile 8 eingesetzt
und entsprechend angepasste Einsätze 20 für
das Andrückstück 15 verwendet werden.
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- 1
- Kniehebelspanner
- 2
- Gegenlagerstück
- 3
- zapfenartiger
Fortsatz
- 4
- Gegenlagerfläche
- 5
- Verbindungsmittel
- 6
- Schelle
- 7
- Innenkontur
- 8
- Brückenteil
- 9
- Öffnung
- 10
- Schraube
- 11
- Öffnung
- 12
- Hebelteil
- 13
- Schraube
- 14
- Hebelarm
- 15
- Andrückstück
- 16
- Handhabe
- 17
- Hebelarmlager
- 18
- Anlegestück
- 19
- Öffnung
- 20
- Einsatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202005014871
U1 [0003, 0004, 0004]
- - DE 202005014781 U1 [0005, 0005]