DE202014103575U1

DE202014103575U1 - Abfrageeinheit für Kniehebelspanner

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Publication number: DE202014103575U1
Application number: DE202014103575.3U
Authority: DE
Original assignee: Pepperl and Fuchs SE
Current assignee: Pepperl and Fuchs SE
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2014-09-02
Anticipated expiration: 2024-08-02
Also published as: CN105313040B; US20160031057A1; US10710205B2; CN105313040A

Abstract

Abfrageeinheit (4) zur Ermittlung des Zustands von sich bewegenden bzw. bewegbaren Teilen eines Anlagenteils, insbesondere zur Ermittlung der Endstellungen eines Spannarms (21) einer Kniehebelspannvorrichtung (20), aufweisend eine Sensoreinheit (5) und einen Elektroblock (6), wobei die Sensoreinheit (5) mindestens einen Sensor (7, 8) und ein Anschlusssteckverbindungsteil zum Verbinden der Sensoreinheit (5) mit dem Elektroblock (6) aufweist und in dem Anlagenteil befestigbar ist und wobei der Elektroblock (6) mindestens ein elektrisches Anschlusselement (17) zum Anschluss eines äußeren, lösbaren Verbindungskabels, ein Anschlusssteckverbindungsteil (14) zum Verbinden des Elektroblocks (6) mit der Sensoreinheit (5) und mindestens eine Schraubendurchtrittsöffnung (12) zur Montage an einer äußeren Oberfläche des Anlagenteils aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusssteckverbindungsteil (9) der Sensoreinheit (5) formschlüssig in einer Öffnung (10) des Anlagenteils befestigbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abfrageeinheit zur Ermittlung des Zustands von sich bewegenden bzw. bewegbaren Teilen eines Anlagenteils, insbesondere zur Ermittlung der Endstellungen eines Spannkopfes einer Kniehebelspannvorrichtung, aufweisend eine Sensoreinheit und einen Elektroblock, wobei die Sensoreinheit mindestens einen Sensor und ein Anschlusssteckverbindungsteil zum Verbinden der Sensoreinheit mit dem Elektroblock aufweist und an dem Anlagenteil befestigbar ist und wobei der Elektroblock mindestens ein elektrisches Anschlusselement zum Anschluss eines äußeren, lösbaren Verbindungskabels, ein Anschlusssteckverbindungsteil zum Verbinden des Elektroblocks mit der Sensoreinheit und mindestens eine Schraubendurchtrittsöffnung zur Montage an einer äußeren Oberfläche des Anlagenteils aufweist.
Ferner betrifft die Erfindung eine Kniehebelspannvorrichtung mit einer solchen Abfrageeinheit.
Kniehebelspannvorrichtungen werden im Karosseriebau zum Halten von blechförmigen Bauteilen eingesetzt, beispielsweise um diese dann dauerhaft durch Punktschweißen, Kleben, Clinchen oder dergleichen zu verbinden Durch das Kniehebelgelenk erzielte hohe Halte- und Presskräfte ermöglichen eine sichere Fixierung. In der Regel bestehen derartige Kniehebelspannvorrichtungen aus einem Spannkopf und einer sich axial daran anschließenden Kolben-Zylinder-Einheit, bestehend aus einem Zylinder und einem darin abwechselnd beidseitig mit Druckmitteldruck, insbesondere durch Druckluft, zu beaufschlagenden Kolben. Der Kolben ist mit einer Kolbenstange versehen, die den Spannkopf teilweise durchgreift und am Ende über ein Gelenk die Kniehebelgelenkanordnung trägt. Die Kniehebelgelenkanordnung ist mit einem Spannarm verbunden, der mit einem Kiefer oder dergleichen so zusammenwirkt, dass zwischen dem Kiefer und dem Spannarm die zu haltenden Bauteile festgespannt werden können. In der Regel sind derartige Kniehebelspannvorrichtungen in eine Folgesteuerung einbezogen, damit die Fertigungsstrassen weitgehend automatisiert werden können.
Eine solche Spannvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 938 952 A2 bekannt. Die darin beschriebene Spannvorrichtung weist ein Kopfstück mit einem schwenkbar daran gelagerten Spannarm auf, der über eine im Kopfstück angeordnete Stellmechanik mit einem Antriebsglied verbunden ist. Die Stellmechanik weist einen längs eines Stellwegs verstellbaren Stellungsgeber auf. Zur Stellungsabfrage ist eine bestrombare Spule längs des Stellwegs angeordnet, so dass sich der Stellgeber in allen Stellungen der Stellmechanik im gradienten-orientierten Wirkbereich des Magnetfelds der Spule befindet. Hierdurch ist jede Position des Spannarms jederzeit abfragbar.
Wird nur auf die Abfrage von Endstellungen abgestellt, so kann der Aufbau deutlich vereinfacht werden. Aus der DE 296 14 630 U1 ist beispielsweise eine solche Sensoreinheit für eine Spannvorrichtung bekannt, welche lediglich die Bewegungsendstellungen ermittelt. Hierfür weist die Sensoreinheit zwei im Gehäuse des Spanners befestigbare Sensoren auf, welche mittels Verbindungskabel mit einem Anschluss- und Anzeigegehäuse mit Anschlusssteckverbindungsteil verbunden sind. Das Anschluss- und Anzeigegehäuse weist zwei sich kreuzende Schraubendurchtrittsöffnungen auf und ist mittels einer durch eine dieser Schraubendurchtrittsöffnungen durchgreifende Befestigungsschraube in einer von zwei verschiedenen Montagestellungen am Spanner befestigbar. Ferner weist der Spanner eine Montageplatte mit zwei Schwellen auf, die einen Einsteckschacht für das Anschluss- und Anzeigegehäuse bilden.
Aus der DE 203 15 012 U1 ist ferner bekannt, dass eine Verbindung zwischen einem Anschluss- und Anzeigegehäuse, welches als Elektroblock bezeichnet wird, und elektrischen Sensorsatelliten sowohl leitungsgebunden, als auch leitungslos ausgebildet werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine solche Endlagenabfrageeinheit insbesondere hinsichtlich ihrer Montage und Stabilität zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch einen lösbaren Anschluss der Sensoren an die weitere Abfrageeinheit mittels geeigneter Verbindungsmittel gelöst.
Die erfindungsgemäße Abfrageeinheit zur Ermittlung des Zustands von sich bewegenden bzw. bewegbaren Teilen eines Anlagenteils, insbesondere zur Ermittlung der Endstellungen eines Spannarms einer Kniehebelspannvorrichtung, weist eine Sensoreinheit und einen Elektroblock auf. Die Sensoreinheit umfasst mindestens einen Sensor und ein Anschlusssteckverbindungsteil zum Verbinden der Sensoreinheit mit dem Elektroblock. Ferner ist die Sensoreinheit an dem Anlagenteil befestigbar. Der Elektroblock umfasst mindestens ein elektrisches Anschlusselement zum Anschluss eines äußeren, lösbaren Verbindungskabels, ein Anschlusssteckverbindungsteil zum Verbinden des Elektroblocks mit der Sensoreinheit und mindestens eine Schraubendurchtrittsöffnung zur Montage an einer äußeren Oberfläche des Anlagenteils, wobei das Anschlusssteckverbindungsteil des Elektroblocks formschlüssig in einer Öffnung des Anlagenteils fixierbar ist.
Die zweiteilige Ausführung der Abfrageeinheit ermöglicht es, wartungsarme Teile einer Abfrageeinheit in das Anlagenteil zu integrieren, während regelmäßig zu wartende oder anfälligere Teile auf einfache Weise außen an dem Anlagenteil montiert werden, so dass sie leicht zugänglich sind bzw. ausgetauscht werden können.
Hierdurch können die Sensoren, die einerseits sehr wartungsarm und andererseits sehr empfindlich gegenüber mechanischer Belastung oder Verschmutzung sind, innerhalb des Anlagenteils, also beispielsweise der Kniehebelspannvorrichtung, fest eingebaut werden. Das zur Verbindung mit dem Elektroblock vorgesehene Anschlusssteckverbindungsteil wird dann formschlüssig in eine äußere Wand des Anlagenteils integriert. So ist das Anschlusssteckverbindungsteil der Sensoreinrichtung von außen zugänglich und das Innere des Anlagenteils kann trotzdem gegenüber der Umgebung, z.B. gegen Staub, abgedichtet sein.
Ferner kann die Geometrie bzw. Ausgestaltung des Elektroblocks unabhängig von den Sensoren der Sensoreinheit an die Geometrie des Anlagenteils, z.B. einer Kniehebelspannvorrichtung, angepasst werden, so dass beispielsweise ein insgesamt möglichst kompakter stabiler Aufbau erreicht wird.
Der Elektroblock weist insbesondere ein elektrisches Anschlusselement zum Anschluss eines äußeren lösbaren Verbindungskabels, z.B. zum Anschluss an einen Fertigungsrechner, auf. Dieses kann beispielsweise eine Steck- und/oder Schraubverbindung mit elektrischen Kontakten sein. Das elektrische Anschlusselement des Elektroblocks kann beispielsweise mittels eines Gelenks an dem Elektroblock angebracht sein, so dass es in mindestens zwei Stellungen bzw. mit mindestens zwei Ausrichtungen angeordnet werden kann.
Ferner kann der Elektroblock Anzeigemittel, z.B. Leuchtdioden, aufweisen, mittels derer Bewegungsstellungen bzw. Zustände anzeigbar sind.
Der Elektroblock wird beispielsweise mittels einer durch die mindestens eine Schraubendurchtrittsöffnung durchgreifenden Befestigungsschraube an einer äußeren Oberfläche des Anlagenteils montiert, wobei die Montagestellung so gewählt ist, dass das Anschlusssteckverbindungsteil des Elektroblocks mit dem Anschlusssteckverbindungsteil der Sensoreinheit verbunden ist.
Vorteilhafterweise weist der Elektroblock ein Verbindungsmittel zur formschlüssigen Verbindung mit dem Anlagenteil auf. Um den Elektroblock am Anlagenteil zu montieren, muss dieser auf eine äußere Oberfläche des Anlagenteils aufgesetzt und beispielsweise mittels einer durch die Schraubendurchtrittsöffnung durch- und in ein Innengewinde an dem Anlagenteil eingreifenden Befestigungsschraube befestigt werden. Durch das Verbindungsmittel wird der Elektroblock nach dem Aufsetzten auf das Anlagenteil in der gewünschten Position gehalten, so dass ein beispielsweise händisches Festhalten des Elektroblocks für die Montage bzw. Befestigung nicht mehr nötig ist. Hierdurch wird die Montage des Elektroblocks deutlich vereinfacht.
Vorteilhafterweise ist das Verbindungsmittel ein Vorsprung oder eine Aussparung. Durch das Vorsehen eines entsprechenden Gegenstücks am Anlagenteil kann auf einfache Weise eine Steckverbindung realisiert werden. Dies stellt somit eine einfache Möglichkeit dar, einen Formschluss zwischen dem Verbindungsmittel des Elektroblocks und dem Gegenstück des Anlagenteils zu erreichen.
Vorteilhafterweise ist das Verbindungsmittel ein Stift oder ein Federkontaktstift. Ein Stift mit einem beispielsweise zylindrischen, ovalen oder auch mehreckigen Umfang stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Elektroblock bzw. dessen Verbindungsmittel und einem Anlagenteil herzustellen, welches hierfür eine entsprechend ausgeformte Aussparung aufweist. Durch die Verwendung eines Federkontaktstifts kann das Ein- bzw. Aufsetzen des Elektroblocks vereinfacht werden und/oder eine bessere Fixierung des Elektroblocks zur Montage sichergestellt werden.
Vorteilhafterweise ist der mindestens eine Sensor ein induktiver Sensor. Insbesondere für im Karosseriebau eingesetzte Kniehebelspannvorrichtungen werden typischerweise induktive Schalter zur einfachen und zuverlässigen Ermittlung von Endstellungen eingesetzt.
Vorteilhafterweise ist das Verbindungsmittel des Elektroblocks an einer Seitenwand des Elektroblocks angeordnet, die parallel zu einer Anschlussrichtung des Anschlusssteckverbindungsteils des Elektroblocks verläuft. Hierdurch kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass der Elektroblock beim Aufsetzen auf das Anlagenteil mittels des Anschlussteckverbindungsteils mit der Sensoreinheit und mittels des Verbindungselements mit dem Anlagenteil verbunden wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Kniehebelspannvorrichtung, die eine Abfrageeinheit der vorbeschriebenen Art sowie eine Öffnung zur formschlüssigen Aufnahme des Anschlusssteckverbindungsteils der Sensoreinheit aufweist. Die formschlüssige Integration des Anschlusssteckverbindungsteils der Sensoreinheit in eine Öffnung der Spannvorrichtung ermöglicht eine kompakte Bauweise der Kniehebelspannvorrichtung, deren Grundkörper auf einfache Weise abgedichtet werden kann und an dessen äußere Form der Elektroblock auf einfache Weise anpassbar ist.
Vorteilhafterweise weist die Kniehebelspannvorrichtung ein Mittel zur formschlüssigen Aufnahme des Verbindungsmittels des Elektroblocks auf. Durch die formschlüssige Aufnahme des Verbindungsmittels in einem entsprechenden Mittel bzw. Gegenstück an der Kniehebelspannvorrichtung wird eine einfache Montage des Elektroblocks ermöglicht. Dies Vereinfacht insbesondere Wartungsarbeiten.
Vorteilhafterweise ist das Mittel eine Aussparung oder ein Vorsprung, beispielsweise ein Stift oder ein Federkontaktstift, was besonders einfache Varianten zur Umsetzung einer formschlüssigen Verbindung darstellen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt
1 eine Kniehebelspannvorrichtung,
2 einen Kopf der Kniehebelspannvorrichtung mit einer Abfrageeinheit und
3A, B einen Elektroblock der Abfrageeinheit aus verschiedenen Richtungen.
1 zeigt ein als Kniehebelspannvorrichtung 20 mit einem schwenkbar gelagerten Spannarm 21 ausgebildetes Anlagenteil. Solche Kniehebelspannvorrichtungen 20 werden insbesondere im Karosseriebau zum Halten von blechförmigen Bauteilen eingesetzt.
In 2 ist ein Kopf 1 der Kniehebelspannvorrichtung 20 mit einer Kniehebelgelenkanordnung 2, die mit einem Ende einer Kolbenstange 3 verbunden ist, und einer Abfrageeinheit 4 zur Ermittlung der Bewegungsendstellungen der Kniehebelspannvorrichtung 20 schematisch dargestellt. Die Abfrageeinheit 4 besteht aus einer Sensoreinheit 5, die in den Kopf 1 der Kniehebelspannvorrichtung 20 integriert ist, und einem Elektroblock 6, der von außen an dem Kopf 1 montiert ist. Die Sensoreinheit 5 weist zwei Sensoren 7, 8 auf, die an zwei fixen, den Bewegungsendstellungen zugeordneten Positionen innerhalb des Kopfes 1 befestigt sind. Ferner umfasst die Sensoreinheit 5 ein Anschlusssteckverbindungsteil 9, welches in einer Öffnung 10 des Kopfes 1 formschlüssig befestigt ist. Die Sensoren 7, 8 sind mittels zweier Kabel mit dem Anschlusssteckverbindungsteil 9 verbunden.
Die Anschlusssteckverbindung ist so in eine Gehäusewand 11 des Kopfes 1 integriert, dass die Kniehebelspannvorrichtung 20 gegenüber äußeren Einflüssen, wie z.B. Staub, dicht ist. So sind insbesondere auch die Sensoren 7, 8 geschützt angeordnet.
Der Elektroblock 6 ist von außen an der Gehäusewand 11 des Kopfes 1 montiert. Hierzu weist der Elektroblock 6 eine Schraubendurchtrittsöffnung 12 auf (3A), durch die eine Befestigungsschraube 13 hindurch und in ein entsprechendes Gewinde (nicht dargestellt) in der Gehäusewand 11 eingreift.
Zur Verbindung mit der Sensoreinheit 5 weist der Elektroblock 6 ein Anschlusssteckverbindungteil 14 auf, welches als Gegenstück zu dem Anschlusssteckverbindungsteil 9 der Sensoreinheit 5 ausgebildet und mit dieser verbindbar ist.
Zur Erleichterung der Montage des Elektroblocks 6 weist dieser ein weiteres Verbindungsmittel 15 auf. Dieses Verbindungsmittel 15 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als kurzer Stift ausgestaltet, der formschlüssig in ein als entsprechende Aussparung in der Gehäusewand 11 des Kopfes 1 ausgebildetes Mittel 16 zur Aufnahme des Verbindungsmittel s15 eingreift. Hierdurch wird der Elektroblock 6 schon beim Aufsetzen gehalten und muss zur Befestigung mit der Befestigungsschraube 13 nicht noch zusätzlich festgehalten bzw. fixiert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verbindungsmittel 15 als Federkontaktstift ausgebildet ist.
Um eine möglichst kompakte Bauweise zu ermöglichen und den Elektroblock 6 etwas zu schützen, kann das Anschlusssteckverbindungsteil 9 der Sensoreinheit 5 bzw. die hierfür vorgesehene Öffnung 10 in der Gehäusewand 11, wie im dargestellten Beispiel so angeordnet sein, dass der Elektroblock 6 mit mindestens zwei Seitenwänden an Gehäusewände 11 der Kniehebelspannvorrichtung 20 angrenzt.
Ist der Elektroblock 6 wie im dargestellten Beispiel so ausgebildet, dass das Anschlusssteckverbindungsteil 14 des Elektroblocks 6 an einer Seitenwand des Elektroblocks 6 angeordnet ist, die senkrecht zu einer weiteren Seitenwand des Elektroblocks 6 verläuft, an der das Verbindungsmittel 15 angeordnet ist, so können durch ein leicht schräges Heranführen des Elektroblocks 6 erst die Anschlusssteckverbindungsteile 9, 14 und dann auch das Verbindungsmittel 15 mit dem entsprechenden Mittel 16 der Kniehebelspannvorrichtung 20 verbunden werden, wodurch eine zumindest durch das Verbindungsmittel gehaltene Verbindung des Elektroblocks 6 mit der Gehäusewand 11 des Kopfes 1 der Kniehebelspannvorrichtung 20 erreicht wird.
Der Elektroblock 6 weist ferner ein Anschlusselement 17 zum Anschluss eines äußeren, lösbaren Verbindungskabels auf, um den Elektroblock 6 beispielsweise an eine Stromversorgung und/oder einen Steuerrechner (beides nicht dargestellt) anzuschließen. Zur Signalisierung von Bewegungszuständen kann der Elektroblock 6 auch Anzeigemittel 18 3A), beispielsweise verschiedenfarbige LEDs, aufweisen.
Wie in 3B zu erkennen ist, kann das Anschlusselement 17 beispielsweise mittels eines Gelenks 19 am Elektroblock 6 befestigt sein, so dass es in mindestens zwei unterschiedlichen Ausrichtungen relativ zum restlichen Elektroblock 6 positionierbar ist.
Die Anzahl der Sensoren richtet sich im Wesentlichen nach der Art der Sensoren bzw. den Bewegungszuständen, die ermittelt werden sollen. Soll beispielsweise nur eine von zwei Bewegungsendstellungen ermittelt werden, so reicht auch ein einziger Sensor aus. Als Sensoren können beispielsweise induktive Sensoren verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Kopf einer Kniehebelspannvorrichtung
2: Kniehebelgelenkanordnung
3: Kolbenstange
4: Abfrageeinheit zur Ermittlung einer Bewegungsendstellungen
5: Sensoreinheit
6: Elektroblock
7: Sensor
8: Sensor
9: Anschlusssteckverbindungsteil der Sensoreinhet
10: Öffnung des Kopfes
11: Gehäusewand des Kopfes
12: Schraubendurchtrittsöffnung
13: Befestigungsschraube
14: Anschlusssteckverbindungteil des Elektroblocks
15: Verbindungsmittel
16: Mittel zur Aufnahme des Verbindungsmittels
17: Anschlusselement
18: Anzeigemittel
19: Gelenk
20: Kniehebelspannvorrichtung
21: Spannarm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0938952 A2 [0004]
DE 29614630 U1 [0005]
DE 20315012 U1 [0006]

Claims

Abfrageeinheit (4) zur Ermittlung des Zustands von sich bewegenden bzw. bewegbaren Teilen eines Anlagenteils, insbesondere zur Ermittlung der Endstellungen eines Spannarms (21) einer Kniehebelspannvorrichtung (20), aufweisend eine Sensoreinheit (5) und einen Elektroblock (6), wobei die Sensoreinheit (5) mindestens einen Sensor (7, 8) und ein Anschlusssteckverbindungsteil zum Verbinden der Sensoreinheit (5) mit dem Elektroblock (6) aufweist und in dem Anlagenteil befestigbar ist und wobei der Elektroblock (6) mindestens ein elektrisches Anschlusselement (17) zum Anschluss eines äußeren, lösbaren Verbindungskabels, ein Anschlusssteckverbindungsteil (14) zum Verbinden des Elektroblocks (6) mit der Sensoreinheit (5) und mindestens eine Schraubendurchtrittsöffnung (12) zur Montage an einer äußeren Oberfläche des Anlagenteils aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusssteckverbindungsteil (9) der Sensoreinheit (5) formschlüssig in einer Öffnung (10) des Anlagenteils befestigbar ist.
Abfrageeinheit (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroblock (6) ein Verbindungsmittel (15) zur formschlüssigen Verbindung mit dem Anlagenteil aufweist.
Abfrageeinheit (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (15) ein Vorsprung oder eine Aussparung ist.
Abfrageeinheit (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (15) ein Stift oder ein Federkontaktstift ist.
Abfrageeinheit (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (7, 8) ein induktiver Sensor ist.
Abfrageeinheit (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel des Elektroblocks (6) an einer Seitenwand des Elektroblocks (6) angeordnet ist, die parallel zu einer Anschlussrichtung des Anschlusssteckverbindungsteils (14) des Elektroblocks (6) verläuft.
Kniehebelspannvorrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Kniehebelspannvorrichtung eine Abfrageeinheit (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie eine Öffnung (10) zur formschlüssigen Aufnahme des Anschlusssteckverbindungsteils (9) der Sensoreinheit (5) aufweist.
Kniehebelspannvorrichtung (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kniehebelspannvorrichtung (20) ein Mittel (16) zur formschlüssigen Aufnahme des Verbindungsmittels (15) des Elektroblocks (6) aufweist.
Kniehebelspannvorrichtung (20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (16) eine Aussparung oder ein Vorsprung ist.