DE602004013229T2

DE602004013229T2 - Kompakte Spannvorrichtung mit seitlichem Klemmelement

Info

Publication number: DE602004013229T2
Application number: DE602004013229T
Authority: DE
Inventors: Luciano Migliori
Original assignee: Univer SpA
Current assignee: Univer SpA
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2024-06-10
Also published as: EP1498223A1; MXPA04006961A; KR20050009192A; ATE392990T1; US7178797B2; DE602004013229D1; CA2470895A1; ITMI20031454A1; JP3106429U; US20050012258A1; BRPI0402667A; EP1498223B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Kniehebel-Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken, insbesondere zum Einspannen und/oder Zentrieren von Metallblechen oder Werkstücken bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen, wie Personenkraftfahrzeuge, Lastkraftwagen und für andere vergleichbare Verwendungen.
Stand der Technik
Es sind Spannvorrichtungen bekannt, die üblicherweise zum Einspannen und/oder Zentrieren von Werkstücken, entlang ihrer Kanten oder über geeignete Ausnehmungen in den selben Werkstücken, verwendet werden, indem sie an einer Anlageschulter einer Vorrichtung oder an einer externen Haltestruktur festgelegt werden.
Derartige Spannvorrichtungen sind beispielsweise bekannt aus und werden beschrieben in der DE-A-39 36 396 , der US-A-6,364,300 , der US-A-2002/0093131 und der US-A-2001/0013164 .
Insbesondere die DE 39 36 396 beschreibt eine Kniehebel-Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken umfassend einen kastenförmigen Körper, der sich in eine Längsrichtung erstreckt, und ein Klemmelement, das zwischen einer vorgezogenen bzw. ausgefahrenen Position, in der es ein Werkstück freigibt, und einer zurückgezogenen bzw. eingefahrenen Position, in der es das Werkstück festhält, bewegbar ist, indem das Klemmelement in Wirkverbindung mit einem linearen Aktor steht, der eine Achse aufweist, die in Längsrichtung des kastenförmigen Körpers der Spannvorrichtung ausgerichtet ist.
Das Klemmelement ist mit dem linearen Aktor mittels eines vierseitigen Gelenksystems und eines dazwischen liegenden, ein Verbindungsglied umfassenden Kniehebel-Mechanismus verbunden.
Das Klemmelement dieser Vorrichtung erstreckt sich von dem kastenförmigen Körper in eine Richtung parallel zur Längsachse des linearen Aktors, während das vierseitige Gelenksystem und das dazwischen liegende Verbindungsglied in der Weise ausgebildet und angeordnet sind, dass bewirkt wird, dass das Klemmelement eine Bewegung in eine Richtung ausführt, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse des linearen Aktors ist.
Eine derartige Vorrichtung besitzt folglich beträchtliche Außenabmessungen in der Längsrichtung, da sowohl das Klemmelement, als auch der lineare Aktor dieselbe Ausrichtung aufweisen.
Die übermäßige Länge der Spannvorrichtung stellt einen Nachteil dar, indem sie die Möglichkeit der Verwendung derselben auf bestimmte Arbeitsbedingungen beschränkt, was darauf zurückzuführen ist, dass beispielsweise bei der Konstruktion von Kraftfahrzeugmotoren die Fertigungsstraße für gewöhnlich einen begrenzten Raum für den Einsatz und die Betätigung der Spannvorrichtung aufweist, was zu einer Einschränkung des Bewegungsfreiraums der Werkstücke und der Vorrichtungen selbst oder im äußersten Fall dazu führt, dass deren Verwendung unmöglich ist.
Aufgabe der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kniehebel-Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken der vorstehend genannten Art bereit zu stellen, die einfach aufgebaut ist und die begrenzte Außenabmessungen in der Richtung besitzt, in der sich das Klemmelement erstreckt und bewegt, wodurch ermöglicht wird, dieselbe Spannvorrichtung in verschiedenen Situationen einzusetzen, in denen der verfügbare Raum zur Positionierung und zur Betätigung der Vorrichtung sehr beschränkt ist.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Alles Vorstehende kann mittels einer Kniehebel-Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken erreicht werden entsprechend dem Anspruch 1 erreicht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese und weitere erfindungsgemäße Merkmale treten deutlicher hervor aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugsnahme auf die beigefügten Zeichnungen, von denen:
1 einen Längsschnitt durch eine Spannvorrichtung mit dem Klemmelement in der eingefahrenen Position, in der es das Werkstück festhält,
2 einen Längsschnitt durch die Spannvorrichtung der 1 mit dem Klemmelement in der ausgefahrenen Position, in der es das Werkstück freigibt, zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Nachstehend werden die allgemeinen Merkmale der Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert.
Eine erfindungsgemäße Kniehebel-Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken, wie in den 1 und 2 dargestellt, umfasst einen kastenförmigen, sich in eine Längsrichtung erstreckenden Körper 10, der wenigstens ein Klemmelement 11 trägt, das wie dargestellt aus einer seitlichen Öffnung 10' des kastenförmigen Körpers 10 herausragt.
Das Klemmelement 11 ist zwischen einer vorgezogenen Position, in der es ein Werkstück 12 freigibt, und einer zurückgezogenen Position, in der es das Werkstück festhält, bewegbar und mit einem Schenkel 11' versehen, der in einen hakenförmigen Abschnitt 11'' ausläuft, der aus einer Öffnung einer Seitenwand des Körpers 10 herausragt, um ein Werkstück 12 an einer Anlageschulter derselben Vorrichtung zu halten, die beispielsweise eine am kastenförmigen Körper 10 befestigte Aufnahmeplatte 13 umfasst, wobei die Aufnahmeplatte 13 mit einer Längsöffnung versehen ist, die in Überdeckung mit einer Längsöffnung der Seitenwand des Körpers 10 gebracht ist, durch die der hakenförmige Abschnitt 11'' des Klemmelementes 11 hindurchgeführt ist.
Ein linearer Aktor 14, beispielsweise ein pneumatischer Zylinder oder ein elektrischer Aktor mit einer Längsachse, die in Längsrichtung des kastenförmigen Körpers 10 ausgerichtet ist, ist an einem Ende des kastenförmigen Körpers 10 befestigt und orthogonal in Bezug auf das Klemmelement 11 der Vorrichtung ausgerichtet, demzufolge erstreckt sich das Klemmelement 11 von einer Seitenwand des kastenförmigen Körpers 10 aus in eine im Wesentlichen orthogonale Richtung zur Längsachse des linearen Aktors 14.
Das Klemmelement 11 steht über ein vierseitiges Gelenksystem 15 und einen dazwischen liegenden, ein Verbindungsglied 16 umfassenden Kniehebel-Mechanismus in Wirkverbindung mit dem linearen Aktor 14. Vorzugsweise besitzt das Verbindungsglied 16 die Form eines eine Elastizität erzeugenden Bindegliedes, das dazu ausgelegt ist, eine Elastizität in Längsrichtung der Verbindung zu bewirken, und umfasst zueinander beabstandete Sperreinrichtungen, um die axiale Kompression desselben Verbindungsgliedes 16 zu beschränken, wie dies in der EP 1 250 984 desselben Erfinders beschrieben wird.
Erfindungsgemäß sind das vierseitige Gelenksystem 15 und das Verbindungsglied 16 in der Weise ausgebildet und angeordnet, dass eine lineare Bewegung des Aktors 14 in eine Schwenkbewegung des Klemmelementes 11 kombiniert mit einer linearen Bewegung desselben Klemmelementes 11 in eine Richtung senkrecht zur Längsachse des linearen Aktors 14 umgesetzt wird.
Insbesondere umfasst das vierseitige Gelenksystem 15 einen ersten Stab 17, der drehbar am kastenförmigen Körper 10 gelagert ist, um entsprechend einer ersten Drehachse 18 zu rotieren, wobei der Stab 17 über eine erste Schwenkachse 19 mit dem Ende des Schenkels 11' des Klemmelementes 11 verbunden ist.
Das vierseitige Gelenksystem umfasst ferner einen zweiten Stab 20 mit einer Länge, die kürzer ist als die des vorhergehenden Stabes 17, der drehbar am kastenförmigen Körper 10 gelagert ist, um entsprechend einer zweiten Drehachse 21 zu rotieren, der zweite Stab 20 wiederum ist in einer Zwischenposition des Schenkels 11' des Klemmelementes 11 über eine zweite zur Schwenkachse 19 beabstandete Schwenkachse 22 mit dem Schenkel 11' des Klemmelementes 11 verbunden.
Die Drehachsen 18, 21 des ersten und des zweiten Stabes 17, 20 sind in Bezug auf das Verbindungsglied 16 auf einer Seite des Klemmelementes 11 angeordnet, die dem linearen Aktor 14 gegenüber liegt.
Der erste Stab 17 umfasst einen Hebelarm 23, der sich in Richtung des linearen Aktors 14 über die Schwenkachse 19 desselben Stabes 17 zur Verbindung mit dem Klemmelement 11 hinaus erstreckt, wobei der genannte Hebelarm 23 des ersten Stabes 17 über eine erste Schwenkachse 24 mit dem zwischenliegenden Verbindungsglied 16 verbunden ist, das wiederum über eine zweite Schwenkachse 25 mit einem Druckglied 14' des vorderen Endes des Stabes des linearen Aktors 14, beispielsweise der Kolbenstange eines pneumatischen Zylinders, verbunden ist.
Die vorstehend genannte erste und zweite Schwenkachse 24 und 25 des dazwischen liegenden Kniehebel-Verbindungsgliedes 16 sind vorzugsweise sowohl in der ausgefahrenen Position, als auch in der eingefahrenen Position des Klemmelementes 11 an gegenüber liegenden Seiten in Bezug auf die Längsachse des linearen Aktors 14 angeordnet.
Durch seinen Auslegerarm 23 bildet die erste Verbindungsstange 17 des vierseitigen Gelenksystems 15 mit dem dazwischen liegenden Verbindungsglied 16 einen Kniehebel-Mechanismus mit einem an sich bekannten Totpunkt aus, der einem nicht umkehrbaren Bewegungszustand des Klemmelementes 11 in seiner zurückgezogenen bzw. eingefahrenen Position entspricht, in der es das Werkstück festhält.
Die Drehachsen 18, 21 und die Schwenkachsen 19, 22 des vierseitigen Gelenksystems 15 liegen jeweils auf einer geraden Linie R1 und R2, die zum Klemmelement 11 hin zusammenlaufen, wobei in der zurückgezogenen Position, in der das Klemmelement 11 zurückgehalten wird, der Winkel, den die gerade, durch die Drehachsen 18, 21 verlaufende Linie R1 und die gerade, durch die Schwenkachsen 19, 22 verlaufende Linie R2 des vierseitigen Gelenksystems 15 bilden, vorzugsweise zwischen 40° und 60° beträgt.
Das Verhältnis zwischen der Länge des ersten Stabes 17 und der Länge des zweiten Stabes 20 des vierseitigen Gelenksystems 15 liegt vorzugsweise zwischen 2 und 2,5.
Das Klemmelement 11 hat eine erste und eine zweite Seitenkante 26, 27, die derart geformt sind, dass sie in Kontakt mit entsprechenden Schabkanten 28, 29 eines Reinigungselementes in Form eine Platte 30 bleiben, die an dem kastenförmigen Körper 10 befestigt ist.
Die Spannvorrichtung kann einen Zentrierkörper 31 zum Zentrieren des Werkstückes umfassen, beispielsweise in Form eines Passstiftes, der in eine entsprechende Öffnung des Werkstücks einsetzbar ist. Der Zentrierkörper 31 ist, wie in 2 dargestellt, mit einem seitlich offenen Hohlraum zur Unterbringung des Klemmelementes 11 in seiner ausgefahrenen Position versehen, was ermöglicht, dass der Zentrierkörper 31 am kastenförmigen Körper 10 oberhalb des Klemmelementes 11 befestigt werden kann, hierzu ist der Zentrierkörper 31 mit einer seitlichen Öffnung 31' versehen, aus der das Klemmelement 11 herausragt, wenn es, wie in 1 dargestellt, in die zurückgezogene Position, in der es das Werkstück festhält, bewegt wird.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung besitzt demnach begrenzte Abmessungen in Querrichtung bzw. in Richtung der Bewegung des Klemmelementes 11, wodurch die Vorrichtung auch in Situationen verwendbar ist, in denen der verfügbare Raum zur Positionierung und Betätigung der Vorrichtung sehr beschränkt ist.
Was beschrieben wurde und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargestellt wurde, wurde lediglich beispielhaft angegeben, um die allgemeinen Merkmale der Erfindung und eines ihrer bevorzugten Ausführungsformen darzustellen, andere Abwandlungen und Änderungen der Spannvorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes sind demzufolge möglich, ohne hierbei den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen.

Claims

Kniehebel-Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken des Typs umfassend: – einen kastenförmigen Körper (10), der eine Längserstreckung aufweist; – einen linearen Aktor (14) mit einer Längsachse, die parallel zur Längserstreckung des kastenförmigen Körpers (10) der Vorrichtung angeordnet ist; und – mindestens ein Klemmelement (11), das aus einer Öffnung (10') des kastenförmigen Körpers (10) herausragt, wobei das Klemmelement (11) zwischen einer enen Stellung, in der es ein Werkstück freigibt, und einer eingefahrenen Stellung, in der es das Werkstück festhält, bewegbar ist; und das Klemmelement (11) über ein vierseitiges Gelenksystem (15) und einen dazwischen liegenden, ein Verbindungsglied (16) umfassenden Kniehebel-Mechanismus in Wirkverbindung mit dem linearen Aktor (14) steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (11) sich von einer Seite des kastenförmigen Körpers (10) in Querrichtung in Bezug auf den kastenförmigen Körper (10) und die Längsachse des linearen Aktors (14) erstreckt, wobei das vierseitige Gelenksystem (15) und das dazwischen liegende Kniehebel-Verbindungsglied (16) dazu ausgebildet und angeordnet sind, die lineare Bewegung des Aktors (14) in eine kombinierte Schwenk- und Linearbewegung des Klemmelementes (11) in Querrichtung zum kastenförmigen Körper (10) und zur Längsachse des Aktors (14) umzuwandeln, wobei das vierseitige Gelenksystem (15) umfasst: – einen ersten Stab (17), wobei der Stab (17) auf einer ersten Drehachse (18) am kastenförmigen Körper (10) drehbar gelagert und auf einer ersten Schwenkachse (19) mit dem Klemmelement (11) schwenkbar verbunden ist, – einen zweiten Stab (20) mit einer Länge, die kürzer ist als die des ersten Stabes (17), wobei der zweite Stab (20) auf einer zweiten Drehachse (21) am kastenförmigen Körper (10) drehbar gelagert und auf einer zweiten Schwenkachse (22) mit dem Klemmelement (11) schwenkbar verbunden ist, und wobei der erste Stab (17) des vierseitigen Gelenksystems (15) einen Hebelarm (23) umfasst, der über das dazwischen liegende Kniehebel-Verbindungsglied (16) in Wirkverbindung mit dem linearen Aktor (14) steht, und wobei die Drehachsen (18, 21) in Bezug auf das Verbindungsglied (16) auf einer Seite des Klemmelementes (11) angeordnet sind, die dem linearen Aktor (14) gegenüber liegt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das dazwischen liegende Kniehebel-Verbindungsglied (16) eine erste und eine zweite Schwenkachse (24, 25) umfasst, die mit dem Hebelarm (23) des ersten Stabes (17) beziehungsweise mit einem Druckglied (14') des linearen Aktors (14) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte erste und zweite Schwenkachse (24, 25) des dazwischen liegenden Kniehebel-Verbindungsgliedes (16) an gegenüber liegenden Seiten in Bezug auf die Längsachse des linearen Aktors (14) angeordnet sind.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen (18, 21) und die Schwenkachsen (19, 22) des ersten und des zweiten Stabes (17, 20) jeweils auf einer geraden Linie (R1, R2) liegen, die zum Klemmelement (11) hin zusammen laufen.
Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der eingefahrenen Position des Klemmelementes (11) die gerade Linie (R1), die durch die Drehachsen (18, 21) läuft, und die gerade Linie (R2), die durch die Schwenkachsen (19, 22) der Stäbe (17, 20) läuft, einen Winkel bilden, der zwischen 40° und 60° liegt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Länge des ersten Stabes (17) und der Länge des zweiten Stabes (20) des vierseitigen Gelenksystems (15) von 2 bis 2,5 reicht.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen einen Hohlraum aufweisenden Zentrierkörper (31) für ein an dem kastenförmigen Körper (10) gesichertes Werkstück zur Unterbringung des Klemmelementes (11) in der enen Stellung umfasst, wobei der genannte Zentrierkörper (31) mit einer Aufnahme mit einer seitlichen Öffnung (31') versehen ist, aus der das Klemmelement (11) sich in seine zurückliegende Position zurückzieht, um das Werkstück zu halten.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (11) eine erste und eine zweite geformte Seitenkante (26, 27) aufweist, die dazu ausgebildet sind, während der Bewegung des Klemmelementes (11) zwischen der genannten enen und eingefahrenen Stellung jeweils gegenüber liegende Schabkanten (28, 29) eines Reinigungselementes (30) zu berühren.