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Gattung
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Die Erfindung betrifft einen Unterbauspanner mit Zentrierdorn, z. B. zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie.
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Stand der Technik
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Unterbauspanner der vorausgesetzten Art sind in vielfältigen Konstruktionen vorbekannt. Sie dienen unter anderem im Karosseriebau der Kfz-Industrie dazu, in der Regel mehrere blechförmige Bauteile zueinander auszurichten und damit zu zentrieren, wozu ein Zentrierdorn durch entsprechende Öffnungen hindurchgreift. Ein motorisch angetriebener Spannhaken spannt dann die betreffenden Bauteile gegeneinander, woraufhin die Bauteile zum Beispiel durch Kleben, Clinchen, durch Punktschweißen oder dergleichen dauerhaft miteinander verbunden werden. In einer Fertigungslinie können mehrere oder zahlreiche derartiger Unterbauspanner angeordnet sein. Beim Stand der Technik werden die Unterbauspanner in der Regel durch Druckluft angetrieben, wobei eine Kolben-Zylinder-Einheit abwechselnd beidseitig mit Druckluft beaufschlagt wird und über Getriebeelemente einen Spannhaken hubbeweglich antreibt, um die Bauteile gegeneinander zu spannen und den Spannhaken auch wieder zu lösen.
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Aus der
DE 39 36 396 C1 ist eine druckmittelbetätigbare Kniehebelspannvorrichtung, insbesondere für Karosserieteile, vorbekannt, bestehend aus einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse mit einem Zylinderraum für den Kolben und einem Bewegungsraum für die Kolbenstange und die Kniehebelgelenkanordnung, mit Führungsmitteln am freien Kolbenstangenende für die Kolbenstange, die im Gehäuse und an einem Kolbenstangenbolzen angeordnet sind, mit einer Lasche, die auf dem Kolbenstangenbolzen und auf einer Kniehebelgelenkachse schwenkbeweglich gelagert ist, einem zweiarmigen Hebel, dessen Antriebsende gleichfalls auf der Kniehebelgelenkachse gelagert ist, wobei der zweiarmige Hebel eine aus einem Winkelhebel bestehende Schwinge bildet, deren Scheitel schwenkbar im Gehäuse gelagert ist und dessen abtriebsseitiges Ende über eine Schwenkachse mit einem Spannglied gekoppelt ist, wobei eine einarmige Schwinge von gleicher Länge wie der abtriebsseitige Hebelarm der zweiarmigen Schwinge schwenkbar im Gehäuse gelagert ist sowie parallel zum abtriebsseitigen Hebelarm des Winkelhebels verläuft und über eine Schwenkachse mit dem Spannglied gekoppelt ist, wobei in der Spannstellung die gehäusefesten Schwenkachsen und die Kniehebelgelenkachse am antriebsseitigen Ende des Winkelhebels auf einer gedachten Geraden liegen, die parallel zur Längsachse der Kolbenstange verläuft. Ein Spannhaken tritt durch eine Öffnung der Werkstückauflagefläche hindurch, wobei ein am Gehäuse befestigter, einen Hohlraum bildender Zentrierraum vorgesehen ist, der den Spannhaken in der entspannten Stellung umschließt und in der Spannstellung radial heraustreten lässt. Angetrieben wird dieser Unterbauspanner durch eine abwechselnd beidseitig mit Druckmitteldruck zu beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit, deren Kolben längsverschieblich und dichtend in einem Zylinder geführt ist, wobei die Kolbenstange abgedichtet in einen anderen Raum eines Gehäuses eintritt, in dem die Kniehebelgelenkanordnung mit dem Spannhaken angeordnet ist.
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Die
DE 203 13 040 U1 beschreibt einen Unterflurspanner mit Kniehebelgelenk zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem Gehäuse, in dem sich die Kniehebelgelenkanordnung befindet, mit einem motorischen Antrieb (Elektroantrieb; durch Druckmitteldruck, insbesondere pneumatisch abwechselnd beidseitig zu beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit), der über die Kniehebelgelenkanordnung einen oder mehrere durch eine Öffnung des Gehäuses nach außen heraustretende und ganz oder teilweise in einen Raum des Gehäuses auch wieder hineinbewegliche Spannhebel antreibt, der zu haltende Bauteile, wie Bleche oder dergleichen, spannt, wobei die Öffnung durch ein Abdeckteil zu schließen ist. Das Abdeckteil ist zumindest in der Spannstellung durch die Kniehebelgelenkanordnung und/oder den Spannhebel kraft- oder formschlüssig in eine die Öffnung soweit wie möglich nach außen abdeckende Lage steuerbar.
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Die
EP 1 088 623 A2 beschreibt eine elektrisch angetriebene Kniehebelspannvorrichtung mit einem Hohlwellenmotor, über den eine Spindel in axialer Richtung in entgegengesetzten Richtungen schraubbar ist, um über das Kniehebelgelenk einen Spannarm in Klemm- und Offenstellung zu schwenken.
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Die
DE 199 31 723 C1 offenbart eine kraftangetriebene Kniehebelspannvorrichtung zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie mit einem Spannkopf, einem sich koaxial an den Spannkopf anschließendem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten elektromotorischen Antrieb für ein das Kniehebelgelenk abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen linear antreibbaren Teil, das mit einem Längenabschnitt im Spannkopf angeordnet ist, mindestens einem über das Kniehebelgelenk antreibbaren Spannarm oder Greifer, und mit einer dem Elektromotor zugeordneten dauermagnetischen Bremse, dessen einer Teil unbeweglich dem Gehäuse oder dem Stator zugeordnet ist, während dessen anderer Teil mit Spaltabstand drehbeweglich der Welle des Elektromotors zugeordnet ist. Beide Teile der dauermagnetischen Bremse sind scheibenförmig ausgebildet, wobei das eine Teil in einem Lagerbock für die Lagerung der Welle und das andere Teil auf dem freien Endabschnitt der Welle des Elektromotors angeordnet und arretiert ist. Die dauermagnetische Bremse weist eine Vielzahl von Polelementenpaaren auf. Die Welle des Elektromotors ist als Hohlwelle ausgebildet und an ihren dem Spannkopf zugekehrten Endabschnitt mit einer Schraubmutter versehen, in der das linear antreibbare als Schraubspindel ausgebildete Teil ein- und ausschraubbar angeordnet ist.
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Die
DE 101 36 057 C1 betrifft eine Kniehebelspannvorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem Spannkopf, einem sich an diesen in axialer Richtung anschließenden, als Kolben-Zylinder-Einheit oder Linearmotor ausgebildeten Antrieb, welcher eine über ein Getriebeelement mit einer Kniehebelgelenkanordnung gekuppelte Stange in ihrer Längsrichtung hin und her antreibt, mit einem Spannarm, welcher von der Kniehebelgelenkanordnung schwenkbar hin und her angetrieben ist, wobei die Stange zur axialen Längsverstellung in beiden Richtungen an ihrem der Kniehebelgelenkanordnung zugekehrten Endabschnitt mit einem Außengewinde versehen und mit einer mit Innengewinde versehenen Bohrung des Getriebeelementes eingeschraubt ist, wobei auf der Stange ein Führungsblech angeordnet ist, das diametral einander gegenüber liegende Vorsprünge aufweist, die in Führungsnuten des Spannkopfes, welche Führungsrollen eines Bolzens in Längsrichtung des Spannkopfes führen, eingreifen, wobei an den dem Antrieb zugekehrten Endabschnitt des Spannkopfes ein Freiraum angeordnet ist, dessen quer zur Längsachse der Stange gemessene Erstreckung erheblich größer ist als die in dieser Richtung gemessenen Querabmessungen des Führungsbleches, und der Antrieb an seinem dem Spannkopf abgekehrten Ende einen Bodendeckel mit einer Bohrung aufweist, durch welche die Stange zu ihrer Axialverstellung in beiden Richtungen um ihre Längsachse drehbar ist.
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Aus der
EP 1 125 674 A2 ist ein Unterbodenspanner mit einem Spanndorn vorbekannt, der eine schlitzförmige Durchbrechung aufweist, durch die ein Spannhaken eingreift, der nach entsprechendem Antrieb sich in den Zentrierdorn zurückzieht.
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Dieser Unterbauspanner weist ein hin und her verstellbares Teil auf, das durch einen Elektromotor angetrieben ist, mit einem koaxial angeordneten Druckfederelement, und einem zwischen dem Druckfederelement und dem Elektromotor angeordneten Permanentmagneten.
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Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Unterbauspanner der vorausgesetzten Gattung derart auszubilden, dass er bei raumsparend konstruktiver Ausführung die Arbeitsumgebung schont und sicherstellt, dass bei Energieausfall der Spannhaken sich nicht löst.
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Lösung
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Die Aufgabe wird durch die in Schutzanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.
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Einige Vorteile
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Ein erfindungsgemäßer Unterbauspanner wird elektrisch angetrieben, und zwar durch einen in Längsachsrichtung raumsparend angeordneten Elektromotor, der in axialer Richtung ein stangen- oder stabförmiges, stufenlos längenverstellbares Antriebselement, z. B. eine Kugelumlaufspindel betätigt, die koaxial zu der Antriebswelle des Elektromotors angeordnet ist und die über Lenkerelemente einen Spanndorn antreibt. Dabei ist Vorsorge getroffen, dass bei Energieausfall automatisch das längenverstellbare Antriebselement in der jeweiligen Hubstellung, mithin auch der Spannhaken, sofort blockiert bleibt, so dass zum Beispiel eine Last wie blechförmige Bauteile im Karosseriebau sich weder verschieben noch herunterfallen und Bedienungspersonen verletzen können. Außerdem hat man es in der Hand, derartige Unterbauspanner von einer zentralen Bedienungsstelle, zum Beispiel von einem Bedienungspult aus in einer Fertigungslinie bedienen zu können. Bei Stromausfall fällt die elektrisch ein- und ausschaltbare Bremse sofort ein, und zwar praktisch verzögerungsfrei. Das Gehäuse und damit der elektrische Antrieb können gekapselt ausgeführt werden, wobei lediglich der Spannhaken aus einer seitlichen, schlitzförmigen Aussparung des Zentrierdornes heraustreten und wieder in den Zentrierdorn beim Rückhub hineinbewegt werden kann. Dadurch wird dann das Innere der Vorrichtung vor Verschmutzungen geschützt. Außerdem werden beim Antrieb des Spannhakens keine ölbelasteten Antriebsmittel, wie Druckluft in die Arbeitsumgebung hineingeblasen, so dass auch die Arbeitsumgebung emissionsfrei gehalten werden kann.
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Der Spannarm erstreckt sich mit einem länglichen Abschnitt in einen Innenraum des Gehäuses und ist hier über mit ihren Längsachsen parallel zueinander verlaufende, beabstandete Schwenkachsen mit einem Winkelhebel und einem beabstandeten Hebel schwenkbeweglich gekuppelt. Der Winkelhebel und der Hebel sind über gehäusefeste Schwenkachsen, deren Längsachsen parallel zu den Längsachsen der Schwenkachsen verlaufen, schwenkbeweglich gekuppelt. Der Winkelhebel und der Hebel bilden somit ein Parallelogrammgetriebe, wobei der eine Hebelarm des Winkelhebels über eine Schwenkachse und einen Hebel und über eine Schwenkachse mit einem in axialer Richtung längenverstellbaren Antriebselement schwenkbeweglich gekuppelt ist. Auf diese Weise entsteht eine Kniehebelgelenkverbindung, die je nach Schwenkstellung Selbsthemmung aufweist. An dieser Stelle kann das Antriebselement auch gabelförmig gestaltet sein. Auch die Längsachsen der Schwenkachsen verlaufen zu allen anderen Schwenkachsen parallel. Das stab- oder stangenförmige Antriebselement bildet Teil eines Kugelumlaufspindelantriebes, der über eine elektrisch ein- und ausschaltbare, zum Beispiel als Federkraftbremse ausgebildete Bremse, angetrieben wird, die in einer Aussparung des Gehäuses angeordnet ist. Der Antriebsmotor, das Wälzlager, die elektrisch ein- und ausschaltbare Bremse, das längliche Antriebselement, insbesondere ein Kugelumlaufspindeltrieb, sind koaxial zueinander angeordnet, wodurch sich eine raumsparende Bauform ergibt.
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Weitere erfinderische Ausgestaltungen
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Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Schutzansprüchen 2 bis 8 beschrieben.
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Schutzanspruch 2 beschreibt einen Unterbauspanner, bei welchem die elektrisch ein- und ausschaltbare, als Kupplung ausgebildete Bremse als sogenannte elektrische Federkraftbremse ausgebildet ist.
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Bei der Ausführungsform nach Schutzanspruch 3 ist die elektrisch ein- und ausschaltbare Bremse als Lamellenbremse ausgestaltet, während bei der Ausführungsform nach Schutzanspruch 4 die elektrisch ein- und ausschaltbare Bremse eine dauermagnetische Bremse ist.
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Bevorzugt wird für das längenverstellbare Antriebselement ein Kugelumlaufspindelantrieb verwendet (Schutzanspruch 5), während bei der Ausführungsform nach Schutzanspruch 6 als Antriebselement ein Schraubspindelantrieb bzw. -getriebe Anwendung findet. Beide Antriebssysteme ermöglichen eine feinfühlige, praktisch stufenlose Längenverstellung des Antriebselementes und damit eine entsprechende feinfühlige Verstellung des Spannhakens.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß Schutzanspruch 7 die elektrisch ein- und ausschaltbare Bremse, das Lager für das Antriebselement und damit auch für die Antriebswelle des Elektromotors in einem Gehäuse gekapselt angeordnet sind. Das Gehäuse kann zum Beispiel aus zwei sandwichartig aufeinanderliegenden Gehäuseteilen, insbesondere Gehäusehälften, bestehen, die durch geeignete Befestigungsmittel, zum Beispiel Schrauben, einstückig, aber lösbar, miteinander verbunden sind. Die Gehäuseteile können durch geeignete Dichtelemente, zum Beispiel durch Rundumdichtungen, nach außen abgedichtet sein.
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Dem Gehäuse ist eine Abfragevorrichtung zugeordnet, die zum Beispiel mit Endschaltern oder Mikroschaltern die jeweilige Position des Antriebselementes detektieren und über eine Abfrageleitung an einen zentralen Steuerstand melden. Auf diese Art und Weise kann eine Vielzahl von Unterbauspannern in einer Fertigungslinie, zum Beispiel im Karosseriebau der Kfz-Industrie, von einem einzigen Bedienungsstand kontrolliert werden – Schutzanspruch 8.
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In der Zeichnung ist die Erfindung – teils schematisch – an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:
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1 einen elektrischen Unterbauspanner gemäß der Erfindung in Spannstellung (ohne Bauteile) und
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2 den aus 1 ersichtlichen Unterbauspanner in Lösestellung (ebenfalls ohne Bauteile)
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Mit dem Bezugszeichen 1 ist insgesamt ein Unterbauspanner bezeichnet, der mit besonderem Vorteil im Karosseriebau der Kfz-Industrie zum Zentrieren und Spannen von blechförmigen Bauteilen Anwendung finden kann.
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Das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Gehäuse, mit dem ein Zentrierdorn funktionell oder materialmäßig einstückig verbunden ist. Der Zentrierdorn 3 weist bei der dargestellten Ausführungsform auf diametral gegenüberliegenden Seiten eine Durchbrechung und somit eine durchgehende schlitzförmige Aussparung 4 auf, durch die ein Spannhaken 5 zwecks Spannen von Bauteilen gegen eine Unterlage 6 einseitig heraustreten (1), aber auch wieder in den von den Wänden des Zentrierdorns (3) umhüllten Raum hineinbewegen kann (2).
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Der Spannhaken 5 erstreckt sich mit einem länglichen Abschnitt 7 in einen Innenraum 8 des Gehäuses 2 und ist hier über mit ihren Längsachsen parallel zueinander verlaufende, beabstandete Schwenkachsen 9 und 10 mit einem Winkelhebel 11 und einem beabstandeten Hebel 12 schwenkbeweglich gekuppelt. Der Winkelhebel 11 und der Hebel 12 sind über gehäusefeste Schwenkachsen 13 bzw. 14, deren Längsachsen parallel zu den Längsachsen der Schwenkachsen 9 und 10 verlaufen, schwenkbeweglich gekuppelt. Der Winkelhebel 11 und der Hebel 12 bilden somit ein Parallelogramgetriebe, wobei der eine Hebelarm 15 des Winkelhebels (11) über eine Schwenkachse 16 und einen Hebel 17 und eine Schwenkachse 18 mit einem in axialer Richtung längenverstellbaren Antriebselement 19 schwenkbeweglich gekuppelt ist. An dieser Stelle kann das Antriebselement auch gabelförmig gestaltet sein.
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Auch die Längsachsen der Schwenkachsen 16 und 18 verlaufen zu allen anderen Schwenkachsen 9, 10, 13 und 14 parallel.
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Das stab- oder stangenförmige Antriebselement 19 bildet Teil eines Kugelumlaufspindelantriebes 20, der über eine elektrisch ein- und ausschaltbare, zum Beispiel als Federkraftbremse ausgebildete Bremse 21, angetrieben wird, die in einer Aussparung 22 des Gehäuses 2 angeordnet ist.
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Eine Antriebswelle 23 eines reversierbaren Elektromotors 24 ist in einem Wälzlager 25 drehbar angeordnet. Dem Elektromotor 24 wird elektrische Energie über die Leitung 26 und der elektrischen ein- und ausschaltbaren Bremse 21 über die elektrische Leitung 27 elektrische Energie zugeführt.
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Bei 28 ist eine Abfragevorrichtung zugeordnet, die Abfrageelemente 29 und 30 aufweist. Bei der Abfragevorrichtung 28 kann es sich um Endschalter oder um Mikroschalter handeln, die durch eine Schaltfahne 31 bedämpft werden. Auf diese Weise lässt sich die Hubstellung des Kugelumlaufspindelantriebes 19, 20 und damit indirekt die Löse- oder Spannstellung des Spannhakens 5 auch aus der Ferne detektieren und steuern.
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Die in den Schutzansprüchen 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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Unterbauspanner
- 2
- Gehäuse
- 3
- Zentrierdorn
- 4
- Aussparung
- 5
- Spannhaken
- 6
- Unterlage
- 7
- Abschnitt, länglicher
- 8
- Innenraum
- 9
- Schwenkachse
- 10
- Schwenkachse
- 11
- Winkelhebel
- 12
- Hebel
- 13
- Schwenkachse
- 14
- Schwenkachse
- 15
- Hebelarm
- 16
- Schwenkachse
- 17
- Hebel
- 18
- Schwenkachse
- 19
- Antriebselement
- 20
- Kugelumlaufspindelantrieb
- 21
- Bremse
- 22
- Aussparung
- 23
- Antriebswelle
- 24
- Elektromotor
- 25
- Wälzlager
- 26
- Leitung, elektrische
- 27
- Leitung, elektrische
- 28
- Abfragevorrichtung
- 29
- Abfragelement
- 30
- Abfragelement
- 31
- Schaltfahne
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3936396 C1 [0003]
- DE 20313040 U1 [0004]
- EP 1088623 A2 [0005]
- DE 19931723 C1 [0006]
- DE 10136057 C1 [0007]
- EP 1125674 A2 [0008]
