DE3403961C2

DE3403961C2 - Pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Kniehebelspannvorrichtung zum Spannen von Karosserieteilen

Info

Publication number: DE3403961C2
Application number: DE19843403961
Authority: DE
Inventors: Josef Gerhard 4030 Ratingen Tünkers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-04
Filing date: 1984-02-04
Publication date: 1987-01-29
Also published as: DE3403961A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kniehebelspannvorrichtung zum Spannen von Karosserieteilen, wobei dem Zylinder (1) eine konstruktive einfache aufgebaute Blockiervorrichtung zugeordnet ist, die einen Arretierkolben (44) mit über dessen Umfang verteilt angeordneten, käfigartigen Ausformungen (43) und darin angeordneten Wälzkörpern (42), einen Entriegelungskolben (47) und einen Kolben (2) aufweist (Fig. 1).

Description

Gattung

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Kniehebelspannvorrichtung zum Spannen von Karosserieteilen mit einer in einem Zylinder längsverschieblich und dichtend geführten Kolben, der abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck beaufschlagbar ist und über eine Kolbenstange und über das Kniehebelgelenk mit einer Spann- und Haltebacke verbunden ist.

Stand der Technik

Kniehebelspannvorrichtungen zum Spannen und Haltern von Werkstücken, z. B. von Blechen beim Zusammenschweißen von Karosserieteilen in der Automobilindustrie sind in verschiedenen Ausführungen Stand der Technik.
Vorteilhafte Ausführungsformen dieser Art beschreiben die DE-OS 22 22 686 und DE-PS 28 13 694.
Bei der Herstellung von z. B. Karosserien von Automobilen werden die Karosserieteile auf Palettenwagen taktweise gefördert, um sie zu den einzelnen Bearbeitungsstationen, beispielsweise zu Schweißstationen, zu bringen. Dabei verändert sich der Abstand zur Energiezufuhr. Diese Abstände lassen sich durch Schlauchleitungen nicht oder nicht mehr problemlos überwinden. Eine Unterbrechnung der Energiezufuhr zu den Kniehebelspannvorrichtungen würde aber zu einem Lösen der Spann- und Haltebacke führen. Deshalb hat man schon vorgeschlagen, den einzelnen Palettenwagen z. B. pneumatische, mitfahrbare Speicher zuzuordnen, die die Kniehebelspannvorrichtungen dauernd mit dem erforderlichen Druckmitteldruck versorgen und dadurch die Spannkraft sicherstellen. Dies ergibt einen weder konstruktiv noch wirtschaftlich vertretbaren Mehraufwand, weshalb sich diese Lösung in der Praxis nicht durchsetzen konnte.
Auf einem anderen Fachgebiet, nämlich beim Blockieren von Stellgliedern für Lichtkuppeln und Fenstern hat man bereits pneumatische Arbeitszylinder vorgeschlagen, die mit einer in beiden Richtungen wirksamen Blockiervorrichtung ausgestattet sind (DE-PS 26 16 973).
Diese Blockiervorrichtung ist konstruktiv sehr kompliziert und damit bauaufwendig und eignet sich in dieser Form nicht zum Einsatz an Kniehebelspannvorrichtungen der gattungsmäßig vorausgesetzten Art.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Kniehebelspannvorrichtung der im Gattungsbegriff vorausgesetzten Art dahingehend zu verbessern, daß bei Wegfall der Energiezufuhr die Spannkraft voll erhalten bleibt.

Lösung

Ausgehend von einer im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 vorausgesetzten Art wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Einige Vorteile

Durch die Erfindung wird eine konstruktiv kaum veränderte Kniehebelspannvorrichtung vorgeschlagen, in deren ohnehin notwendigen Zylinder eine Blockiervorrichtung angeordnet ist, die konstruktiv außerordentlich einfach, damit robust und wenig störanfällig und kostengünstig baut.
Im Gegensatz zu der DE-PS 26 16 973 wird bei der erfindungsgemäßen Kniehebelspannvorrichtung für Karosserieteile der Automobilindustrie weniger als der halbe Bauaufwand benötigt, so daß sich die erfindungsgemäß vorgeschlagene Blockiervorrichtung ohne Schwierigkeiten innerhalb des ohnehin notwendigen Zylinders unterbringen läßt.
Fällt bei einer erfindungsgemäßen Kniehebelspannvorrichtung die Energieversorgung weg, so löst sich die Spann- und Haltebacke nicht. Vielmehr greift in diesem Falle sofort die erfindungsgemäß vorgeschlagene Blockiervorrichtung ein und sichert die von der Spann- und Haltebacke ergriffenen Werkstücke, beispielsweise Karosseriebleche. Deshalb ist es bei Anwendung einer erfindungsgemäßen Kniehebelspannvorrichtung ohne Schwierigkeiten möglich, diese Kniehebelspannvorrichtungen mit z. B. Druckluft zu beaufschlagen, um Karosseriebleche zu ergreifen, anschließend die Druckluftzufuhr zu unterbrechen und die so miteinander verspannten bzw. verklammerten Karosseriebleche taktweise auf Palettenwagen zu den einzelnen Bearbeitungsstationen weiterzubewegen.
Dabei braucht selbst bei längeren Unterbrechungen der Energiezufuhr ein Lösen der Spann- und Haltebacken solcher Kniehebelspannvorrichtungen nicht befürchtet zu werden, so daß auch während Schichtwechsel, beispielsweise von der Mittag- zur Morgenschicht, solchermaßen in Spannstellung gebrachte Kniehebelspannvorrichtungen ohne Energiezufuhr verbleiben können. Am nächsten Tag kann dann z. B. die Arbeit an den Taktstraßen von z. B. Automobilfabriken wieder aufgenommen werden.
Alles in allem ermöglicht eine erfindungsgemäße Kniehebelspannvorrichtung eine hohe Flexibilität innerhalb der damit ausgestatteten Fabriken, da sich nunmehr solche Kniehebelspannvorrichtungen überall dort einsetzen lassen, wo keine Energiezufuhr, insbesondere keine Druckluftzufuhr, zur Verfügung steht.
Die Art der erfindungsgemäßen angewendeten Blockiervorrichtung ermöglicht eine stufenlose Blockierung des Arbeitskolbens über dessen gesamten Hub, so daß auch Toleranzen an den miteinander zu verklammernden oder zu verspannenden Werkstücken, insbesondere Karosserieblechen, keinen nachteiligen Einfluß auf die Funktionsweise der Kniehebelspannvorrichtung haben.
Aber auch ein Verschleiß innerhalb des Kniehebelgelenks selbst kann sich auf die Blockierfunktion nicht nachteilig auswirken.

Weitere Ausführungsformen

Gemäß Patentanspruch 2 ist eine problemlose und wenig bauaufwendige Kopplung des Arretierkolbens mit dem eigentlichen Arbeitskolben gegeben.
Die Ausführungsform nach Patentanspruch 3 ermöglicht eine kompakte Bauform, bei dem die Kolbenstange selbst zur Lagerung des Entriegelungskolbens dient.
Wird eine Ausführungsform nach Patentanspruch 4 gewählt, so ergibt sich ein besonders hoher Kraftschluß zwischen den z. B. tonnenfärmig ausgebildeten Wälzkörpern und der inneren Zylinderwand einerseits und der entsprechend dem Verlauf der Wälzkörper gestalteten Gegenflächen am Arretierkolben andererseits.
In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigt
Fig. 1 eine pneumatisch betätigbare Kniehebelspannvorrichtung teils im Längsschnitt, teils in der Seitenansicht;
Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1, teils im Schnitt;
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 und
Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A der Fig. 1, teils im Querschnitt.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Zylinder bezeichnet, in dem ein Kolben 2 durch eine Dichtung 3 gegenüber der Innenwandung 4 des Zylinders 2 in dessen Längsrichtung, also in Richtung X bzw. Y, beweglich ist.
Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Gehäusedeckel, der in den Zylinder 1 eingeschraubt, also lösbar verbunden ist. Im Gehäusedeckel 5 ist eine Anschlußbohrung 6 für eine nicht dargestellte Druckmittelquelle, z. B. für eine Druckluftleitung, angeordnet, die über eine Bohrung 7 mit dem auf der einen Seite des Kolbens 2 gebildeten Zylinderraum 8 in leitender Verbindung steht.
Auf der dem Kolben 2 diametral gegenüberliegenden Seite ist ein anderer Zylinderraum 9 gebildet, der ebenfalls über eine Bohrung 10 an einer Anschlußbohrung 11 angeschlossen ist, die gleichfalls mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle, z. B. mit einer Druckluftleitung, in Verbindung steht.
Der Kolben 2 ist auf einem im Durchmesser reduzierten Teil 12 einer Kolbenstange 13 über eine Schraubmutter 14 befestigt, die gleichzeitig bei der dargestellten Ausführungsform einen Magneten 15 haltert, der auf der Außenseite des Zylinders 1 angeordnete, in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellte berührungslose Schalter 16 bzw. 17 betätigt, um Schaltfunktionen auszulösen, z. B. um eine Folgesteuerung für die Energiezufuhr, deren Ein- und Abschaltung, zu betätigen.
Die Fig. 1 zeigt noch eine weitere Ausführungsform durch mechanisch wirkende Endschalter, die durch ein an dem dem Kolben 2 abgekehrten Endabschnitt der Kolbenstange 13 befestigten Schaltstück 18 gebildet ist, das mit Rollen 19 bzw. 20 ausgerüstete Schalter 21 bzw. 22 in den jeweiligen Endlagen des Kolbens 2 betätigt, um auch hierdurch Schaltfunktionen auszulösen, die über Leitungen 23 bzw. 24 weitergegeben werden, beispielsweise um ebenfalls eine Folgesteuerung auszulösen, z. B. für die Energiezufuhr, deren Ein- und Abschaltung.
Über einen Gelenkbolzen 25 einer Kniehebelgelenkanordnung 26 ist eine Lasche 27 des Kniehebelgelenks schwenkbeweglich gekoppelt, die an ihrem anderen Ende über einen weiteren Gelenkbolzen 28 mit einer Spann- und Haltebacke 29 gekuppelt ist, die bei der dargestellten Ausführungsform mit austauschbaren Teilen versehen ist, durch die das nicht dargestellte Werkstück, beispielsweise Karosseriebleche, festklemmbar sind. Die Spann- und Haltebacke 29 ist um die Achse 30 schwenkbeweglich.
Mit dem Bezugszeichen 31 und 32 sind Dichtungen bezeichnet.
Während 33 und 34 Spannschrauben darstellen, die einerseits den Gehäusedeckel 5 und andererseits den Zylinder 1 achsial mit dem Gehäuseteil 35 der Kniehebelspannvorrichtung verspannen.
Durch Dichtungen 36 und 37 sind einerseits der Zylinder 1 gegenüber dem Gehäuseteil 35, andererseits der Zylinder 1 gegenüber dem Gehäuseteil 5 druckmitteldicht verbunden.
Der Kolben 2 weist auf seiner dem Zylinderraum 8 abgekehrten Stirnseite mehrere gleichförmig über den Umfang verteilt angeordnete Vertiefungen 39 auf, deren Längsachse parallel zur Längsachse 40 des Zylinders 1 verläuft. Diese Vertiefungen 39 dienen zur Aufnahme von je einer Druckfeder 41, die sich einerseits in der betreffenden Vertiefung 39, andererseits aber gegen je einen Wälzkörper 42 abstützen, so daß die Federn 41 die Tendenz haben, die Wälzkörper 42 vom Kolben 2 wegzuschieben.
Somit sind ebenfalls in Umfangsrichtung zahlreiche Wälzkörper 42 angeordnet, die - was insbesondere aus Fig. 3 erkennbar ist - eine etwa tonnenförmige Gestalt aufweisen. Diese Wälzkörper 42 vermögen sich einerseits gegen die Innenwandung 4 des Zylinders 1 anzulegen, andererseits sind die Wälzkörper 42 jeweils in formmäßig entsprechend der äußeren Kontur der Wälzkörper 42 angepaßten, käfigartigen Ausformungen 43 eines Arretierkolbens 44 gelagert, derart, daß jeweils eine Ausformung 43 jeweils einer der Vertiefungen 39 und damit jeweils einem der Federelemente 41 zugeordnet ist. Deutlich erkennt man aus Fig. 3, daß die Wälzkörper 42 sich formschlüssig einerseits gegen die Innenwandung 4 des Zylinders 1, andererseits aber auch gegen die Ausformungen 43 des Arretierkolbens 44 anzulegen vermögen, so daß sich eine gute Kraftübertragung ergibt. Die Längsachsen der Wälzkörper 42 verlaufen somit quer zur Längsachse des Zylinders 1. Der Arretierkolben 44 ist mit dem Kolben 2 verdrehsicher und achsial unbeweglich - bei der dargestellten Ausführungsform durch mindestens einen Kerbstift 45 - gekuppelt und liegt stirnseitig plan gegen den Kolben 2 an. Außerdem erkennt man deutlich aus Fig. 1, daß der Arretierkolben 44 kegelstumpfförmig ausgebildet ist, derart, daß sein größter Durchmesser auf der dem Kolben 2 abgekehrten Seite liegt. Die Ausformungen 43 vergrößern sich somit im Durchmesser entsprechend dem Kegelwinkel des Arretierkolbens 44 von dem dem Kolben 2 nächstliegenden, kleineren Durchmesser auf den dem Kolben 2 am entferntesten liegenden, größten Durchmesser.
Auf einer Verdickung 46 der Kolbenstange 13 ist ein Entriegelungskolben 47 um ein begrenztes Maß achsial verschieblich gelagert. Der Verschiebeweg in Richtung X wird durch eine Schulter 48 begrenzt, während bei entgegengesetztem Hub, also in Richtung Y, der Entriegelungskolben 47 gegen die Wälzkörper 42 anstößt und diese dadurch zu entriegeln vermag. Der Hub in dieser Richtung Y wird durch Anschlag gegen den Arretierkolben 44 begrenzt.
Die Bezugszeichen 49 und 50 bezeichnen Dichtungen am Entriegelungskolben 47.
Die Wirkungsweise der aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsformen ist folgende:
Angenommen, der Zylinderraum 8 werde mit Druckmittel, beispielsweise Druckluft, beaufschlagt. Dann wird über den Kolben 2 und über die Kolbenstange 13 sowie über die Kniehebelgelenkanordnung 26 die Spann- und Haltebacke 29 in Richtung T, also in Klemm- und Haltestellung, bewegt. Die Wälzkörper 42 werden bei dieser Bewegung zwar durch die Federn 41 in Richtung zur Innenwandung 4 des Zylinders 1 belastet, vermögen aber keine Klemmwirkung auszuüben. Fällt der Druckmitteldruck plötzlich ab oder ganz weg, so verhindern die Wälzkörper 42 eine ungewollte Bewegung des Kolbens 2 und damit eine Lösebewegung in Richtung K der Klemm- und Haltebacke 29 dadurch, daß zwischen der Innenwandung 4 und den konisch ansteigenden Ausformungen 43 die Wälzkörper 42 eingeklemmt werden. Über den Arretierkolben 44 und den Kolben 2 sowie die Kolbenstange 13 sowie über die Kniehebelgelenkanordnung 26 und die Klemm- und Haltebacke 29 ist dann der Kraftschluß vom Werkstück gegeben. Soll die Vorrichtung wieder gelöst werden, so kann entweder Druckmittel in den Zylinderraum 8 hineingegeben werden, was eine Bewegung in Richtung X zur Folge hätte, oder aber es wird der Zylinderraum 9 mit Druckmittel beaufschlagt, wobei über den Entriegelungskolben 47 Wälzkörper 42 in Richtung Y gedrückt werden und sich dadurch auf den in Richtung zum Kolben 2 im Durchmesser verjüngenden Ausformungen 43 nach unten bewegen, so daß der Klemmschluß zur Innenwandung 4 des Zylinders 1 aufgehoben ist.

Bezugszeichenliste
1 Zylinder
2 Kolben
3 Dichtung
4 Innenwandung
5 Gehäusedeckel
6 Anschlußbohrung
7 Bohrung
8 Zylinderraum
9 Zylinderraum
10 Bohrung
11 Anschlußbohrung
12 Teil
13 Kolbenstange
14 Schraubmutter
15 Magnet
16 Schalter
17 Schalter
18 Schaltstück
19 Rolle
20 Rolle
21 Schalter
22 Schalter
23 Leitungen
24 Leitungen
25 Gelenkbolzen
26 Kniehebelgelenkanordnung
27 Lasche
28 Gelenkbohrung
29 Spann- und Haltebacken
30 Achse
31 Dichtung
32 Dichtung
33 Spannschraube
34 Spannschraube
35 Gehäuseteil
36 Dichtung
37 Dichtung
39 Vertiefung
40 Längsachse
41 Druckfeder
42 Wälzkörper
43 Ausformung
44 Arretierkolben
45 Kerbstift
46 Verdickung
47 Entriegelungskolben
48 Schulter
49 Dichtung
50 Dichtung
K Schwenkrichtung
T Schwenkrichtung
X Bewegungsrichtung
Y Bewegungsrichtung

Claims

1. Pneumatische oder hydraulisch betätigbare Kniehebelspannvorrichtung zum Spannen von Karosserieteilen mit einem in einem Zylinder längsverschieblich und dichtend geführten Kolben, der abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck beaufschlagbar ist und über eine Kolbenstange und über das Kniehebelgelenk mit einer Spann- und Haltebacke getrieblich verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) koaxial zum Kolben (2) ein einseitig sich stetig im Durchmesser vergrößernder Arretierkolben (44) angeordnet ist,

b) auf der Mantelfläche des Arretierkolbens (44) in Umfangsrichtung desselben mehrere Wälzkörper (42) angeordnet sind, die sich einerseits gegen die Mantelfläche (43) des Arretierkolbens (44) und andererseits gegen die Zylinderinnenwandung (4) abzustützen vermögen,

c) die Wälzkörper (42) einseitig gegen Druckfedern (41) gegen den Kolben (2) abgestützt sind, wobei die Druckfedern (41) jeweils in im Kolben (2) vorgesehenen Vertiefungen (39) gelagert sind,

d) der Arretierkolben (44) verdrehsicher auf der mit dem Kolben (2) verbundenen Kolbenstange (13) geführt ist,

e) die Wälzkörper (42) in käfigartigen Ausformungen (43) des Arretierkolbens (44) gelagert sind, die entsprechend der Formgebung der Wälzkörper (42) gestaltet sind,

f) wobei der Arretierkolben (44) zwischen einem Entriegelungskolben (47) und dem Kolben (2) angeordnet ist und der Entriegelungskolben (47) auf einem Kolbenstangenteil (46) um ein begrenztes Maß achsial verschieblich, einerseits gegen die Zylinderinnenwandung (4) abgedichtet und andererseits gegen die Kolbenstange (46) abgedichtet angeordnet ist

g) und daß die Achsialbewegung (X-Y) des Arretierkolbens (47) in der einen Richtung durch eine Schulter (48) der Kolbenstangen (13) begrenzt ist, während in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung (Y) der Entriegelungskolben (47) zunächst gegen die Wälzkörper (42) und anschließend gegen die Stirnfläche des Arretierkolbens (44) zur Anlage bringbar ist.

2. Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arretierkolben (44) mit mindestens einem Verbindungselement, insbesondere einem Kerbstift (45) mit dem Kolben (2) verdrehsicher und achsial unbeweglicht verbunden ist.

3. Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entriegelungskolben (46) auf einem gegenüber der den Arretierkolben (44) und den Kolben (2) durchsetzenden Teil der Kolbenstange (12) im Durchmesser vergrößerten Teil (46) gelagert ist.

4. Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformungen (43) in gleichmäßigen Winkelabständen sternförmig über den Umfang des Arretierkolbens (44) verteilt angeordnet sind.