DE60000575T2

DE60000575T2 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE60000575T2
Application number: DE60000575T
Authority: DE
Inventors: Karsten Bent Kofod
Original assignee: SPS Holding AS
Current assignee: SPS Holding AS
Priority date: 1999-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: US20020020953A1; EA002714B1; ES2183781T3; PT1159110E; EP1159110A1; EP1159110B1; AU2536500A; EA200100784A1; US6817603B2; NO20013974L; CA2371777A1; SI1159110T1; DK1159110T3; DE60000575D1; NO20013974D0; HK1045476A1; WO2000048791A1; ATE225695T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Klemmwerkzeug zum Festklemmen eines Werkstücks an einer Auflage gemäß Einleitung von Anspruch 1, siehe z. B. FR-A-2 601 609).
Mehrere verschiedene Muster für solche Klemmwerkzeuge sind bekannt, denen jedoch gemeinsam ist, dass sie nur in einer spezifischen Richtung Druck auf ein Werkstück ausüben können.
Ein solches Muster ist z. B. aus der FR 260 1609 bekannt. Diese Erfindung betrifft ein System zum Feststellen einer Komponente auf dem Aufspanntisch von Werkzeugmaschinen.
In vielen Fällen ist es jedoch notwendig, das Werkzeug in zwei Richtungen festzuklemmen, z. B. sowohl in einer vertikalen als auch in einer horizontalen Richtung.
Das ist z. B. der Fall, wenn eine Anzahl von Werkstücken in einem Schweißspannwerkzeug zu einem Ganzen zusammengeschweißt werden muss, und jedes Werkstück zu diesem Zweck in zwei Richtungen positioniert werden muss, um die Genauigkeit zu erreichen, die für solche geschweißte Gegenstände gefordert ist. Statt einem Set von Klemmwerkzeug müssen zwei Sets verwendet werden, nämlich ein Set, um die Werkstücke in einer Richtung festzuklemmen, und ein zweites Set, um die Werkstücke in einer zweiten Richtung festzuklemmen.
Die Bedienung der vielen Klemmwerkzeuge ist arbeitsintensiv und erhöht somit die Produktionskosten. Die Verdopplung der Anzahl von Klemmwerkzeugen bedeutet ferner, dass die Schweißspannwerkzeuge teuer in der Produktion sind.
Der Zweck der Erfindung ist, die obengenannten Nachteile der bekannten Klemmwerkzeuge zu eliminieren, indem es ein Klemmwerkzeug der eingangs erwähnten Sorte zu Verfügung stellt, das so angeordnet ist, dass es gleichzeitig in mindestens zwei Richtungen mit Druckkraft auf ein an einer Auflage festzuklemmendes Werkstück wirken kann.
Ein Klemmwerkzeug gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
Durch diese Anordnung des Klemmwerkzeugs kann man einen Klemmschuh auf der Klemmstange Druck in einer Richtung auf das Werkstück ausüben lassen, während ein zweiter Klemmschuh auf der Klemmstange gleichzeitig auf dasselbe Werkstück Druck in eine zweite Richtung ausüben kann.
Eine Anzahl von Werkstücken, die z. B. in einem Schweißspannwerkzeug zu einem Ganzen zusammengeschweißt werden müssen, können jetzt sicher und genau mit normalerweise nur halb so vielen Klemmwerkzeugen wie bei der Verwendung von konventionellen Klemmwerkzeugen benötigt werden in das Spannwerkzeug geklemmt werden. Somit ist das Festklemmen der Werkstücke und die nachfolgende Entfernung des fertigen geschweißten Gegenstandes aus dem Spannwerkzeug leichter und kostengünstiger zu bewerkstelligen, und auch die Kosten für die Produktion des Spannwerkzeugs werden deutlich reduziert.
Die zwei Gelenke jedes Kniegelenks können gemäß der Erfindung zusammen einen Winkel bilden, dessen Spitze in der Anfangsstellung des Gestängesystems in die entgegengesetzte Richtung des Klemmschuhs deutet, und das Gestängesystem kann ferner so angeordnet werden, dass seine zwei Kniegelenke in ihre Totpunktstellungen gebracht werden, indem das Gestängesystem von der Anfangsstellung in die Sperrstellung bewegt wird.
Wenn die Kniegelenke sich hierbei den Totpunktstellungen nähern, ist es mit moderater manueller Kraftanwendung am Griff des Gestängesystems möglich, auf das festzuklemmende Werkstück mit beträchtlicher Druckkraft in zwei Richtungen gleichzeitig zu wirken.
Der maximale Effekt auf das Werkstück ist in den Totpunktstellungen erreicht, in welchen die Position des ganzen Gestängesystems jedoch labil ist.
In der Sperrstellung des Gestängesystems wird deshalb jedes Kniegelenk über die Totpunktstellung hinaus in eine Position gebracht, in der die beiden Gelenke einen Winkel bilden, dessen Spitze in Richtung auf den Klemmschuh deutet. Zur Erreichung der hohen Kraftanwendung auf das festzuklemmende Werkstück ist der genannte Winkel nur ein bisschen kleiner als 180º, z. B. 1º bis 2º kleiner.
In einer besonders zweckmäßigen und effektiven Ausgestaltung kann das Gestängesystem gemäß der Erfindung eine erste Schwenkverbindung zur schwenkbaren Lagerung des einen Endes der Aktivierungsstange auf die Basis geschwenkt werden kann umfassen, während das andere Ende der Aktivierungsstange frei ist und als Griff des Klemmwerkzeugs dient; eine Pendelstange, die an einem Ende schwenkbar auf die Basis über eine zweite Schwenkverbindung gelagert ist, die näher an zumindest einem Klemmschuh als die erste Schwenkverbindung ist und am anderen Ende über eine dritte Schwenkverbindung schwenkbar in der Klemmstange gelagert ist; ein erstes Kniegelenk, das über ein erstes Gelenk verfügt, das an einem Ende schwenkbar in die Klemmstange gelagert ist über eine vierte Schwenkverbindung, die weiter von zumindest einem Klemmschuh entfernt ist als die dritte Schwenkverbindung, und am anderen Ende in der Aktivierungsstange über eine fünfte Schwenkverbindung schwenkbar gelagert ist, und über ein zweites Gelenk, das aus dem Teil der Aktivierungsstange besteht, der sich von der fünften bis zur ersten Schwenkverbindung erstreckt; und ein zweites Kniegelenk, das über ein erstes Gelenk verfügt, das an einem Ende schwenkbar in der Pendelstange und/oder Klemmstange über eine sechste Schwenkverbindung gelagert ist und am anderen Ende schwenkbar in der Aktivierungsstange über eine siebte Schwenkverbindung gelagert ist, die in der Sperrstellung des Klemmwerkzeugs näher an zumindest einem Klemmschuh als die erste und fünfte Schwenkverbindung ist, und über ein zweites Gelenk, das aus dem Teil der Aktivierungsstange besteht, der sich von der siebten bis zur ersten Schwenkverbindung erstreckt.
In einer Ausgestaltung kann das erste Gelenk des zweiten Kniegelenks schwenkbar an der Klemmstange mit derselben Schwenkverbindung wie die Pendelstange befestigt werden, während das erste Gelenk des zweiten Kniegelenks in einer weiteren Ausgestaltung schwenkbar an der Pendelstange über eine Schwenkverbindung an einer anderen Stelle der Stange befestigt werden kann.
Das erste und zweite Kniegelenk können gleichzeitig die Totpunktstellungen passieren, wenn das Gestängesystem von seiner Anfangsstellung in seine Sperrstellung bewegt wird. Somit wirken sich die beiden verschiedenen Druckrichtungen des Klemmwerkzeugs gleichzeitig auf das festzuklemmende Werkstück aus.
Wenn die zwei Kniegelenke die Totpunktstellungen nicht gleichzeitig passieren, kann das Werkstück in einer Richtung festgeklemmt werden, bevor es schließlich in einer anderen Richtung festgeklemmt wird.
Eines oder jedes der ersten Gelenke der zwei Kniegelenke können wie ein U mit einem Boden und zwei Seiten ausgeformt werden, so dass sich eine kompakte Konstruktion für das Gestängesystem ergibt.
Die Erfindung wird unten detaillierter erklärt, wobei nur exemplarische Ausgestaltungen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Fig. 1 die seitliche Ansicht eines Klemmwerkzeugs gemäß der Erfindung in einer Anfangsstellung ist,
Fig. 2 das Klemmwerkzeug in Fig. 1 in einer Sperrstellung zeigt,
Fig. 3 die Rückansicht des Klemmwerkzeugs in Fig. 1 und 2 ist und
Fig. 4 die Draufsicht auf die Klemmstange des Klemmwerkzeugs ist.
Schwenkverbindungen werden im folgenden zur exemplarischen Illustration Zapfengelenke genannt.
Im folgenden wird als eine exemplarische Beschreibung der Erfindung vorausgesetzt, dass das Klemmwerkzeug, das ganz allgemein mit der Referenznummer 1 bezeichnet ist, dazu dienen soll, ein Werkstück 2 in einem Schweißspannwerkzeug 3 festzuklemmen, das eine vertikale Kontaktfläche 4 und eine horizontale Kontaktfläche 5 hat.
Das Klemmwerkzeug umfasst eine Basis 6 mit Klappen 7 zur Montage der Basis auf dem Schweißspannwerkzeug mittels z. B. Schrauben oder Schweißen (nicht gezeigt). Das Klemmwerkzeug umfasst ferner ein Gestängesystem 8, das schwenkbar auf der Basis befestigt ist.
Das Gestängesystem besteht aus einer Klemmstange 9, einer Aktivierungsstange 10, die einen Griff 11 hat, einer Pendelstange 12, einem ersten Kniegelenk 13, das ein erstes Gelenk 14 und ein zweites Gelenk 15 hat, einem zweiten Kniegelenk 16, das ein erstes Gelenk 17 und ein zweites Gelenk 18 hat.
Am Ende der Klemmstange 9 entgegengesetzt der Aktivierungsstange ist ein Klemmschuh 19 montiert, im folgenden Druckschuh genannt, und ein Klemmschuh 20, im folgenden Zwinge genannt. Beide Klemmschuhe sind im gezeigten Fall wie Schrauben ausgeformt, die mittels einer nicht gezeigten Schraubverbindung in die Klemmstange geschraubt und reguliert werden können.
Wie gezeigt erstreckt sich die Aktivierungsstange 10 von der Basis 6 aus nach oben und ist an dieser über Zapfengelenke 21 schwenkbar befestigt. Die Pendelstange 12 erstreckt sich von der Basis 6 aus ebenfalls nach oben und ist an dieser schwenkbar über Zapfengelenke 22 befestigt, die näher an den Klemmschuhen 19/20 als die Zapfengelenke 21 sind. Am anderen Ende ist die Pendelstange über ein Zapfengelenk 23 schwenkbar an der Klemmstange befestigt.
Das erste Gelenk 14 des ersten Kniegelenks 13 befindet sich in einem längeren Abstand von den Klemmschuhen 19/20 als das Zapfengelenk 23 und ist über ein Zapfengelenk 24 an der Klemmstange 9 befestigt. Am anderen Ende ist das erste Gelenk 14 des ersten Kniegelenks 13 an der Aktivierungsstange 10 über Zapfengelenke 25 schwenkbar befestigt. Der Teil der Aktivierungsstange, der sich zwischen den Zapfengelenken 25 und 21 erstreckt, bildet das zweite Gelenk 15 des ersten Kniegelenks 13.
Das erste Gelenk 17 des zweiten Kniegelenks 16 ist irgendwo zwischen den Zapfengelenken 22 und 23 an der Pendelstange 12 über Zapfengelenke 26 schwenkbar befestigt. Am anderen Ende ist das erste Gelenk 17 des zweiten Kniegelenks 16 an der Aktivierungsstange 10 über Zapfengelenke 27 schwenkbar befestigt. Der Teil der Aktivierungsstange, der sich zwischen den Zapfengelenken 27 und 21 erstreckt, bildet das zweite Gelenk 18 des zweiten Kniegelenks 16.
In Fig. 1 befindet sich das Gestängesystem des Klemmwerkzeugs in der Anfangsstellung, wobei die Klemmschuhe 19/20 einen Abstand zum Werkstück 2 halten, das an den vertikalen und horizontalen Kontaktflächen 4/5 des Schweißspannwerkzeugs 3 festgeklemmt werden soll.
Die zwei Gelenke 14 und 15 des ersten Kniegelenks 13 bilden zusammen, wie gezeigt, einen Winkel, dessen Spitze in der Abbildung nach rechts deutet, das heißt in die entgegengesetzte Richtung der Klemmschuhe 19 und 20. Auch die zwei Gelenke 17 und 18 des zweiten Kniegelenks 16 bilden zusammen einen Winkel, dessen Spitze in der Abbildung nach rechts zeigt.
Wenn man den Griff 11 der Aktivierungsstange 10 manuell in Richtung des Pfeils bewegt, schwenken die Stangen 9, 10, 12, 14 und 17 des Gestängesystems 8 um ihre jeweiligen Zapfengelenke 21, 22, 23, 24, 25, 26, und 27 aus der Anfangsstellung in Fig. 1 in die Sperrstellung in Fig. 2.
Während dieses Vorgangs schwenkt die Pendelstange 12 um ihre unteren Zapfengelenke 22 auf der Basis 6, wobei das obere Zapfengelenk 23 der Stange an der Klemmstange so ausgelegt ist, dass es einen Bogen beschreibt. Gleichzeitig wird das Hinterende der Klemmstange 9 vom ersten Kniegelenk 13 angehoben, das sich gerade ausrichtet. Diese kombinierte Bewegung bedeutet, dass die Klemmschuhe 19 und 20 sich in einem Bogen über das Werkstück 4 bewegen. Gleichzeitig richtet sich auch das zweite Kniegelenk 16 gerade aus.
Schließlich drückt der Druckschuh 19 das Werkstück 2 gegen die vertikale Kontaktfläche des Schweißspannwerkzeugs, während die Zwinge 20 das Werkstück 2 nach unten gegen die horizontale Kontaktfläche des Schweißspannwerkzeugs drückt.
Das Gestängesystem ist so ausgelegt, dass die zwei Kniegelenke 13 und 16 ihre Totpunktstellungen gerade in dieser Schlussstellung passieren. Damit ist das Gestängesystem gesperrt, da Gegendrücke des Werkstücks die Kniegelenke nicht in ihre Anfangsstellungen drehen können, wenn sie einmal die Totpunktstellungen passiert haben.
Damit die Klemmschuhe 19 und 20 das Werkstück 2 effektiv gegen die Auflage 3 drücken können, dürfen die beträchtlichen Druckkräfte, die in den Totpunktstellungen der Kniegelenke erreicht werden können, nicht sehr abgeschwächt werden, wenn die Kniegelenke die Totpunktstellungen passieren, und die zwei Gelenke 14/15 und 17/18 jedes Kniegelenks 13/16 bilden miteinander einen Winkel, dessen Spitze in Richtung der Klemmschuhe 19 und 20 deutet. Dieser Winkel wurde deshalb so gewählt, dass er zwischen 175º und 180º liegt, vorzugsweise zwischen 177º und 180º, und besonders zwischen 178º und 180º.
Wie gezeigt bilden die zwei Kniegelenke in ausgestreckter Stellung einen Winkel in Verhältnis zu einander. Damit absorbiert das Gestängesystem Reaktionskräfte in zwei Richtungen. Die vertikale Reaktionskraft auf den Klemmschuh 20 wird hauptsächlich über das erste Kniegelenk 13 auf die Zapfengelenke 21 auf der Basis 6 übertragen, während die horizontale Reaktionskraft auf den Druckschuh 19 hauptsächlich über das zweite Kniegelenk 16 auf dasselbe Zapfengelenk 21 an der Basis 6 übertragen werden.
Wie man sieht, kann das Klemmwerkzeug gemäß der Erfindung im Gegensatz zu den konventionellen Klemmwerkzeugen somit ein Werkstück sicher und genau z. B. in einem Schweißspannwerkzeug mit Kräften festklemmen, die in zwei verschiedenen Richtungen wirken. Die Anzahl der Klemmwerkzeuge kann dabei um die Hälfte reduziert werden.
Dadurch werden große Vorteile erzielt, indem die Aufgabe erleichtert wird und die Schweißspannwerkezeuge günstiger werden.
Im gezeigten Gestängesystem sind die Stangen dicht an einander konstruiert. Damit die Stangen unter diesen Verhältnissen die notwendige Stärke und Stabilität erhalten, sind die jeweiligen ersten Gelenke 14 und 17 der zwei Kniegelenke und die Schwenkstange 12 jeweils wie ein U ausgebildet, wodurch die Platzierung und die gegenseitige Bewegung der Stangen des Gestängesystems ermöglicht wird.
Fig. 3 zeigt, dass die Aktivierungsstange 10 des Gestängesystems wie eine Gabel ausgeformt ist, die oben enger wird und so einen guten Griff bildet. Ferner wird gezeigt, dass die Basis 6 wie ein umgedrehtes U mit zwei Befestigungsklappen 7 ausgebildet ist, die an jeder Seite des U abstehen.
Die Klemmstange 9 besteht wie in der in Fig. 4 gezeigten Form aus einer gebogenen flachen Stange, die zwei Schenkel 28 und 29 hat, die am Ende nahe des Klemmschuhs einen Spalt 30 zur Aufnahme der Klemmschuhe zwischen sich bilden, während die Schenkel am anderen Ende dicht beieinander platziert sind und dadurch einen Schaft 31 bilden, um zwischen die übrigen Stangen zu passen. Im Schaft gibt es Löcher für die Zapfengelenke 23 und 24.

Claims

1. Klemmwerkzeug (1) zum Festklemmen eines Werkstücks (2) an einer Auflage (3) mit einem Gestängesystem (8), das aus einer Anzahl gegenseitig schwenkbarer Gestänge aufgebaut ist, wobei das Gestängesystem (8) eine Aktivierungsstange (10), um beim Betrieb die Gestänge zwischen einer anfänglichen Stellung und einer Sperrstellung gegenseitig zu verschwenken, eine Klemmstange (9) mit wenigstens einem Klemmschuh (19, 20), um in der Sperrstellung des Gestängesystems gegen das Werkstück zu drücken, und eine Basis (6) umfasst, um das Gestängesystem an der Auflage zu befestigen, wobei das Gestängesystem (8) schwenkbar mit der Basis (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestängesystem ferner wenigstens zwei Kniegelenke (13, 16) umfasst, wobei wenigstens zwei dieser Kniegelenke (13, 16) so angeordnet sind, dass sie gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig ihre Totpunktstellung einnehmen, wenn das Gestängesystem bei Aktivierung aus der anfänglichen Stellung in die Sperrstellung gebracht wird, und dass die zwei Kniegelenke (13, 16) in der Sperrstellung des Klemmwerkzeugs miteinander einen spitzen Winkel bilden.

2. Klemmwerkzeug (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Gelenke (14, 15 bzw. 17, 18) jedes Kniegelenks (13, 16) miteinander einen Winkel bilden, der bei der anfänglichen Stellung des Gestängesystems seine Spitze in die entgegengesetzte Richtung des wenigstens einen Klemmschuhs (19, 20) richtet.

3. Klemmwerkzeug (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Gelenke (14, 15 bzw. 17, 18) jedes Kniegelenks (13, 16) miteinander einen Winkel bilden, der in der Sperrstellung des Gestängesystems seine Spitze in Richtung auf den wenigstens einen Klemmschuh (19, 20) richtet.

4. Klemmwerkzeug (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel, den die zwei Gelenke (14, 15 bzw. 17, 18) jedes Kniegelenks (13, 16) miteinander bilden, bei der Sperrstellung des Gestängesystems zwischen 175º und 180º, vorzugsweise zwischen 177º und 180º, und insbesondere zwischen 178º und 180º beträgt.

5. Klemmwerkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestängesystem umfasst eine erste Schwenkverbindung (21), um ein Ende der Aktivierungsstange (10) in der Basis (6) schwenkbar zu lagern, während das andere Ende der Aktivierungsstange (10) frei ist und als Handgriff (11) für das Klemmwerkzeug (1) dient, eine Pendelstange (12), die an einem Ende über eine zweite Schwenkverbindung (22), die sich näher am wenigstens einen Klemmschuh (19, 20) als die erste Schwenkverbindung (21) befindet, in der Basis (6) schwenkbar gelagert und an dem anderen Ende über eine dritte Schwenkverbindung (23) schwenkbar in dem Klemmgestänge (9) gelagert ist, ein erstes Kniegelenk (13) mit einem ersten Gelenk (14), das an einem Ende über eine vierte Schwenkverbindung (24), die sich von dem wenigstens einen Klemmschuh (19, 20) weiter entfernt als die dritte Schwenkverbindung (23) befindet, in der Klemmstange (9) schwenkbar gelagert und an dem anderen Ende über eine fünfte Schwenkverbindung (25) in der Aktivierungsstange (10) schwenkbar gelagert ist, und einem zweiten Gelenk (15), das aus dem Teil der Aktivierungsstange (10) besteht, der sich von der fünften zu der ersten Schwenkverbindung (25, 21) erstreckt, und ein zweites Kniegelenk (16) mit einem ersten Gelenk (17), das an einem Ende über eine sechste Schwenkverbindung (26) in der Pendelstange (12) und/oder der Klemmstange (9) schwenkbar gelagert und an dem anderen Ende über eine siebte Schwenkverbindung (27), die sich in der Sperrstellung des Klemmwerkzeugs näher am wenigstens einen Klemmschuh als die erste und die fünfte Schwenkverbindung (21, 25) befindet, in der Aktivierungsstange (10) schwenkbar gelagert ist, und einem zweiten Gelenk (18), das aus dem Teil der Aktivierungsstange (10) besteht, der sich zwischen der siebten und der ersten Schwenkverbindung (27, 21) erstreckt.

6. Klemmwerkzeug (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte und die sechste Schwenkverbindung (23, 26) zusammenfallen.

7. Klemmwerkzeug (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die sechste Schwenkverbindung (26) auf der Pendelstange (12) zwischen der zweiten und dritten Schwenkverbindung (22, 23) angeordnet ist.

8. Klemmwerkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Kniegelenk (13, 16) die Totpunktstellungen gleichzeitig passieren, wenn das Gestängesystem von seiner anfänglichen Stellung in seine Sperrstellung gebracht wird.

9. Klemmwerkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Kniegelenk (13, 16) die Totpunktpositionen nicht gleichzeitig passieren, wenn das Gestängesystem von seiner anfänglichen Stellung in seine Sperrstellung gebracht wird.

10. Klemmwerkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gelenk (14, 17) des ersten bzw. zweiten Kniegelenke (13, 16) als U mit einem unteren Teil und zwei Seiten ausgebildet ist.