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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine einstellbare, mit einer Hand
schnell betätigbare
Zange nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Der
gegenwärtige
Stand der Technik bei einstellbaren Zangen oder Zangen mit verstellbarem Maul
mit Schnellbetätigung
umfaßt
zwei Werkzeugkategorien:
- – Zum einen einhandbetätigbare
Zangen der vorgenannten Art, bei denen das Gelenkmittel oder der
Finger normalerweise von der im allgemeinen gezahnten Gelenkfläche abgerückt ist.
Ein Beispiel wird beschrieben in EP-A-218 760. Ein Nachteil dieser Zangen
besteht darin, daß,
da es kein Gedächtnis
für den
Gelenkpunkt gibt, dieser nur erhalten werden kann, indem man ein
Objekt einspannt. Sobald die Einspannung gelöst wird, kehrt die Zange in
die weit geöffnete
Position zurück,
so daß der
Benutzer bei jedem Gebrauch die Kraft der zum Öffnen der Backen dienenden Federn überwinden
muß. Die
wiederholte Benutzung eines solchen Werkzeugs ist deshalb sehr ermüdend.
- – Zum
anderen Zangen, deren Finger normalerweise in Eingriff ist (siehe
z.B. das US-Design Patent 297 802). Diese Zangen bewahren den Gelenkpunkt,
erfordern jedoch in der Schließphase den
Gebrauch beider Hände.
Unter dem Begriff "Schließphase" soll eine Phase
beim Gebrauch der Zange verstanden werden, in der man, ohne daß die beiden
Backen mit einem zu erfassenden Objekt in Kontakt stehen, Kräfte auf
die Griffe ausübt,
die so gerichtet sind, daß die
Backen die Tendenz haben, sich einander anzunähern.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine einstellbare Zange mit Schnellbetätigung zu
schaffen, die die Vorteile der beiden oben genannten Zangentypen vereint,
d.h., die mit einer Hand betätigbar
ist und zugleich den nach der Einstellung erhaltenen Gelenkpunkt
bewahrt.
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Zu
diesem Zweck hat die Erfindung eine Zange der vorgenannten Art zum
Gegenstand, die durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gekennzeichnet
ist.
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Die
Zange gemäß der Erfindung
kann eines oder mehrere der Merkmale der Ansprüche 2 bis 19 aufweisen, entweder
einzeln oder in ihren technisch möglichen Kombinationen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in denen zeigen:
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1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer Zange gemäß der Erfindung;
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2 einer
vergrößerte perspektivische
Ansicht eines Teils dieser Zange;
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3 eine
Seitenansicht der Zange;
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4 und 5 Schnitte
längs der
Linien IV-IV und V-V in 3;
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6 einen
Längsschnitt
zur Illustration des wiederholten Gebrauchs der Zange;
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7 eine
schematische Detailansicht in vergrößertem Maßstab;
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8 eine
Ansicht analog zu 6, die eine Verringerung der Öffnung der
Zange illustriert;
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9 eine
Ansicht analog zu 6, die eine andere Verwendungsweise
des Werkzeugs illustriert;
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10 eine
schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Zange gemäß der Erfindung
in einer Position für
wiederholten Gebrauch; und
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11 eine
Ansicht der 10, die eine Vergrößerung des
Abstands der Backen illustriert.
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Die
in 1 bis 5 gezeigte Zange wird durch
die folgenden Bauteile gebildet:
- – einen
umgerifenden festen Arm 2, der seinerseits gebildet wird
durch zwei Wangen 3 und 4 aus gestanztem Stahlblech,
eine feste oder obere Backe 5, einen hinteren Riegel 6 von
länglicher Form
und Nieten 7 für
den Zusammenbau, von denen zwei dargestellt sind;
- – einen
umgriffenen beweglichen Arm 8, der in einem Stück gefertigt
ist. Dieser Arm hat vorn eine in einem Stück ausgebildete bewegliche
Backe 9;
- – eine
Gelenkeinrichtung 10, die gebildet wird durch einen Schlitten 11,
einen Finger 12, eine Feder 13 zum Vorspannen
des Fingers und zwei Befestigungsorgane 14 und 15;
- – eine
Schraubenfeder 16 zum Öffnen
der beiden Backen; und
- – ein
hinteres Gleitstück 17,
das durch eine Schraubenfeder 18 beaufschlagt ist, deren
Funktion später
deutlich werden wird.
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Jede
der beiden Wangen 3 und 4 hat einen vorderen Backenteil 20,
einen mittleren Gelenkbereich 21, einen hinteren Griffbereich 22 und,
zwischen diesem letzteren und dem Bereich 21, einen hinteren
Stützbereich 23 für den Arm 8.
Die beiden hinteren Bereiche 22 bilden den festen oder
unteren Griff der Zange.
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Der
Bereich 21 ist bogenförmig
und hat eine Öffnung 24,
die ihrerseits bogenförmig
ist und deren obere Oberfläche 25 glatt
ist und deren untere Oberfläche 26 gezahnt
ist und eine gekrümmte
Zahnleiste bildet. Die oberen und unteren Oberflächen 27, 28 des
Bereichs 21 sowie die Oberflächen 25 und 26 definieren
vier konzentrische Kreisbögen,
deren Zentrum O (3) virtuell ist und sich deutlich
außerhalb und
oberhalb der Kontur des Werkzeugs befindet.
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Der
Bereich 23 ist von einer geraden Öffnung 29 durchsetzt,
die im wesentlichen auf den Punkt O gerichtet ist.
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Die
obere Backe 5 hat einen hinteren Absatz 30, der,
dank einer Öffnung 31A und
einer Schulter 31B, auf inneren Reliefs 32A und
auf einer unteren Oberfläche 32B der
vorderen Teile 20 der Wangen 3 und 4 zu
liegen kommt, wie in FR-A-2 753 644 beschrieben wird.
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Der
Riegel 6 liegt, dank geeigneter nicht gezeigter Reliefs,
zwischen dem unteren Teil der beiden Bereiche 23 und zwischen
den beiden hinteren Bereichen 22. Der Riegel 6 bildet
in seinem mittleren Teil eine obere Ausnehmung 34 als unteres
Wiederlager für
die Feder 18. Des weiteren trägt das Gleitstück 17 auf
jeder Seite ein Relief 35 von länglicher Form, das dazu ausgebildet
ist, in der angrenzenden Öffnung 29 geführt zu werden.
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Der
umgriffene Arm 8 hat ebenfalls, von seiner Backe 9 aus,
einen mittleren Gelenkbereich 36, einen hinteren Stützbereich 37 und
einen hinteren Griffbereich 38, der den Griff bildet. Eine
in dem Bereich 36 gebildete Kerbe 39 geht vom
unteren Rand des Armes aus und endet in einer Ausnehmung 40 im wesentlichen
in der Form eines Dreiviertelkreises. In der hinteren Fläche der
Kerbe 39 ist eine Vertiefung 41 vorgesehen, während die
vordere Fläche
dieser Kerbe am Eingang der Kerbe einen Höcker 41A bildet. Der
hintere Stützbereich 37 hat
eine im wesentlichen gerade obere Oberfläche 42, und sein hinterer Teil
bildet eine aktive, bogenförmige
untere Oberfläche 43,
im wesentlichen in der Form eines Kreisbogens, dessen Krümmungszentrum
virtuell ist und deutlich außerhalb
und oberhalb der Kontur des Werkzeugs liegt. Dieses Zentrum kann
mit dem vorgenannten Punkt O zusammenfallen oder in den verschiedenen
Positionen des Armes 8 während der später beschriebenen
Schließphase
in der Nachbarschaft dieses Punktes liegen.
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Wie
besser in 2 zu sehen ist, handelt es sich
bei dem Schlitten 11 um einen einstückigen Block, der die allgemeine
Form eines U hat, an das eine Anschlagscheibe 44 angesetzt
ist. Jeder Schenkel des U hat eine Ausnehmung 45 im wesentlichen in
der Form eines Dreiviertelkreises, und diese Ausnehmungen sind koaxial
und haben denselben Radius wie die Ausnehmung 40 des Armes 8.
Die obere Oberfläche 46 (die
sich über
die gesamte Länge
des Schlittens erstreckt) und die untere Oberfläche 47 (die sich nur
vor den Ausnehmungen 45 erstreckt) des U sind bogenförmig, mit
Radien gleich denen der Oberflächen 25 bzw. 26 der Öffnungen 24.
Die Scheibe 44 ist an einem Schenkel des U vorgesehen,
während
der andere Schenkel ein äußeres Schwalbenschwanzrelief 48 trägt, das
von der angrenzenden Ausnehmung 45 durchsetzt ist.
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Der
Finger 12 hat die Form einer Platte, die rechtwinklig zu
den Armen 2 und 8 verläuft und deren untere Oberfläche am hinteren
Ende bei 49 gezahnt ist. Das vordere Ende des Fingers bildet
einen zylindrischen Wulst 50, der dazu ausgebildet ist, schwenkbar
in den drei Ausnehmungen 40 und 45 aufgenommen
zu werden, die zusammen ein Lager bilden.
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Beim
Zusammenbau der Zange geht man wie folgt vor:
- – der Schlitten 11 wird
seitlich durch die Öffnung 24 der
Wange 4 hindurch eingeführt,
bis die Scheibe 44 an der äußeren Oberfläche der
Wange 4 anschlägt;
- – der
Arm 8 wird in das U des Schlittens 11 eingeschoben;
- – die
Achsen der drei Ausnehmungen 40 und 45 werden
miteinander ausgerichtet;
- – der
Finger 12 wird mit seinem Wulst 50 in diese Ausnehmungen
eingesetzt, unter Kompression der Feder 13 zwischen dem
durchgehenden Teil des Fingers und dem Grund der Vertiefung 41;
- – die
Teile 5, 6 und 17 werden aufeinander
gelegt, wobei die Feder 18 zwischen dem Gleitstück 17 und
der Ausnehmung 34 des Riegels 6 komprimiert wird;
- – die
Feder 16 wird zwischen einem an dem Arm 8 hinter
der Kerbe 39 vorgesehenen unteren Relief 51 und
einer Öffnung 52 des
Gleitstücks 17 gehalten;
- – die
Wange 3 wird auf der so vormontierten Baugruppe positioniert,
und die Teile 3, 4, 5 und 6 werden
durch die Nieten 7 verbunden;
- – der
Zusammenbau der Gelenkeinrichtung 10 wird abgeschlossen,
indem das Teil 14, das eine zu der Scheibe 44 analoge
Scheibe ist, in das Schwalbenschwanzrelief 48 des Schlittens 11 eingesetzt
wird und dann das Teil 15, das ein Bolzen mit Kopf ist,
in das zentrale Loch der Scheibe 14 eingepreßt wird.
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Im
zusammengebauten Zustand ist somit jeder Schenkel des U des Schlittens
in einer Öffnung 24 geführt. Wie
in 6 zu erkennen ist, wird die Längsverschiebung des beweglichen
Armes 8 nur durch das Zusammenwirken der Schenkel des Schlittens 11 mit
den Öffnungen 24 geführt. Der
Finger 12, der eine begrenzte Schwenkfreiheit um die Achse
A der Ausnehmungen 40 und 45 hat, wird durch die
Feder 13 so vorgespannt, daß er normalerweise über seine
Zahnung 49 mit der Zahnleiste 26 in Eingriff steht.
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Für eine bestimmte
Position des Fingers 12 längs der Öffnungen 24 definiert
die Achse A eine feste Gelenkachse des Armes 8 in Bezug
auf den Arm 2. Da die beiden Backen durch die von der Feder 16 ausgeübte Kraft
permanent auseinander gedrückt werden,
wird die Position der Achse A festgehalten, und das Werkzeug läßt sich
bis zu einem bestimmten Öffnungswinkel
der beiden Arme wie eine herkömmliche
Zange gebrauchen. Die wiederholten Operationen des Erfassens und
Loslassens eines Objekts B können
somit ohne Ermüdung
durchgeführt
werden.
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Es
ist zu bemerken, daß die
Spannkraft an der Stelle des Gelenkbereiches ausschließlich durch Kompression
des Fingers 12 in Längsrichtung
zwischen den Zahnleisten 26 des Armes 2 einerseits und
dem Grund der Ausnehmung 40 des Armes 8 andererseits
ausgeübt
wird, ohne daß irgendeine
Kraft auf den Schlitten 11 wirkt. Dieser kann somit aus
einem leichten Material hergestellt werden, z.B. aus Kunststoff.
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Wenn
beim Öffnen
der beiden Arme der Höcker 41A am
vorderen Rand der Kerben 39 mit dem Finger 12 in
Kontakt gebracht wird, bewirkt eine zusätzliche Öffnung dieser Arme positiv
das Ausrasten der Zahnung 49 unter Kompression der Feder 13,
so daß der
Schlitten 11 unter der Wirkung der Öffnungsfeder 16 zurückfährt.
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Wie
jedoch schematisch in größerem Maßstab in 7 gezeigt
ist, gibt es dank der bogenförmigen
Gestalt der Öffnungen 24 und
aufgrund der Länge
und Anordnung des Fingers 12 einen Längsversatz zwischen dem vorderen
Abstützpunkt 53 (indirekte
Abstützung über den
Schlitten 11) und dem hinteren Abstützpunkt 54 (direkte
Abstützung)
des Fingers an den Oberflächen 25 und 26.
Die Tangenten T1 und T2 an den Oberflächen 25 und 26 in
den Abstützpunkten 53 und 54 schneiden
sich in einem Punkt 55, der hinter dem Finger liegt. Wenn
sich der hintere Abstützpunkt
von den Oberflächen 26 löst, hat
infolgedessen der Finger, der durch den Schlitten nur längs der
Tangente T1 geführt
wird, die Tendenz, sich den Oberflächen 26 anzunähern und
somit über seine
Zahnung 49 wieder mit diesen in Eingriff zu treten.
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Aufgrund
der Krümmung
der Öffnungen 24 muß man außerdem die
beiden Arme immer weiter öffnen,
um das Ausrasten des Fingers zu bewirken, wenn dieser sich zum hinteren
Ende dieser Öffnungen
verschiebt. Infolgedessen tritt der Finger, nachdem er sich von
einem Zahn gelöst
hat, unter der Wirkung der Feder 13 sofort wieder mit dem
nächsten Zahn
oder einem etwas weiter hinten liegenden Zahn der Zahnleisten 26 in
Eingriff.
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Man
erkennt somit, daß die
Vergrößerung des
Abstands der beiden Backen 5 und 9 praktisch Schritt
für Schritt
mit einer einzigen Hand gesteuert wird, vorzugsweise, indem man
den Ringfinger gegen die obere Oberfläche des Griffes des Armes 2 legt,
wie in 6 gezeigt ist.
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Um
den Abstand zwischen den beiden Backen zu verringern, werden die
beiden Griffe aufeinander zu bewegt, wie in 8 gezeigt
ist. Bevor die hintere Oberfläche
der Kerben 39 mit dem Finger 12 in Kontakt kommt,
tritt die Oberfläche 43 des
Armes 8 mit dem Gleitstück 17 in
Berührung.
Dieses wird durch die Feder 18, die eine relativ große Steifheit hat,
in der angehobenen Position gehalten, mit Anlage seiner Reliefs 35 am
oberen Ende der Öffnungen 29.
Die Geometrie der Bauteile ist so gewählt, daß die fortgesetzte Kraftausübung im
Sinne einer Annäherung
der Griffe das Gleiten der Oberfläche 43 auf dem Gleitstück und gleichzeitig
das Gleiten des Schlittens in den Öffnungen 24 nach vorn
bewirkt.
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So
bilden der Schlitten 11 und das Gleitstück 17 zusammen eine
Wiege, die den Arm 8 in einer im wesentlichen kreisförmigen Bewegung
um das Zentrum O nach vorn führt,
Während
dieser Bewegung wird der bewegliche Arm im hinteren Bereich seitlich durch
das Zusammenwirken seines Bereiches 37 mit den Wangen 3 und 4 geführt. Im
Lauf der Verschiebung ratscht der Finger, und er tritt mit den Zahnungen 26 in
Eingriff, sobald die Bewegung aufhört. Während dieser Schließphase bilden
die Normalen N1 und N2 auf den Berührungspunkten der vorderen Führungsfläche 25 und
der Stützfläche 43 in
jedem Augenblick ein V mit einem Winkel, der etwas kleiner ist als
90° oder,
gemäß einer
Abwandlung, im wesentlichen gleich diesem Wert ist, und die Spitze
des V ist zu der den Backen entgegengesetzten Seite der Arme, d.h.,
nach oben gerichtet.
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Um
eine die Schließbewegung
erleichternde Ablenkung der auf die Griffe ausgeübten Kräfte F zu erreichen, ist die äußere Oberfläche des
oberen Griffes nach außen
konvex, und der untere Griff hat vorn eine Ausnehmung 56 zur
Aufnahme des Zeigefingers oder des Mittelfingers (8).
Gemäß einer
Abwandlung (10 und 12)
kann die äußere Oberfläche des
unteren Griffes konkav sein. Wie in 8 gezeigt
ist, bewirkt der nach unten gewölbte
Bereich 37 während
dieser Gebrauchsphase der Zange, die in Bezug auf ein zu erfassende
Objekt die Schließphase
ist, die Durchbiegung der Feder 16, zumindest für einen
bestimmten Abstandsbereich der Backen. Wenn die Schließphase beendet
ist, wie in 8 gestrichelt eingezeichnet
ist, richtet sich folglich diese Feder 16 wieder gerade,
und sie gibt dem Arm 8 eine leicht geöffnete Ruhestellung, die z.B.
dem erneuten Erfassen einer Schraube entspricht. Die macht den wiederholten
Gebrauch der Zange besonders angenehm.
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Das
Eindrücken
der Feder 18 ermöglicht
es, auf das Objekt B eine Quetsch-Spannung auszuüben, wie in 9 dargestellt
ist. Ebenso erlaubt sie es, einen guten Eingriff der Zähne 26 und 49 selbst dann
zu gewährleisten,
wenn gegen Ende der Schließphase,
d.h., wenn die beiden Backen mit dem Objekt B in Kontakt kommen,
die Zähne
einander nicht genau gegenüberliegen.
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Es
ist zu bemerken, daß der
zwischen den beiden Griffen der Zange liegende Raum vollständig frei
ist, was die Gefahr einer Quetschung der Finger des Benutzers vermindert.
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10 und 11 zeigen
schematisch eine andere Ausführungsform
der Zange gemäß der Erfindung.
Diese Variante unterscheidet sich von der vorstehenden im wesentlichen
durch die vorderen und hinteren Führungsmittel für den umgriffenen
Arm 8.
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Zum
einen sind die Öffnungen 24 gerade, wie
bei herkömmlichen
Zangen mit Zahnleiste, der Schlitten 11 ist fortgelassen,
und der Finger 12 ist einfach frei drehbar auf einem mit
dem Arm 8 verbundenen Zapfen 57 montiert.
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Andererseits
ist das Gleitstück 16 durch
einen Arm 117 ersetzt, der den unmittelbar vor den beiden
Griffen liegenden Raum durchquert. Das untere Ende dieses Armes
wird durch eine relativ steife Feder 118 etwa in Richtung des
Armes 2 gegen einen mit diesem Arm verbundenen Anschlag 58 gedrückt. Das
obere Ende des Armes 117 trägt ein quer verlaufendes Kopfstück 59,
dessen Enden in Führungsöffnungen 60 der
Wangen 3 und 4 aufgenommen sind. Diese Öffnungen 60 haben
eine S-förmige
Gestalt, mit einem oberen Bereich 61 in der Form eines
auf 57 zentrierten Kreisbogens, einer schrägen mittleren Schulter 62 und
einer nach unten weisenden Verlängerung 63,
die gegenüber
dem Bereich 61 nach vorn versetzt ist.
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Außerdem ist
die Feder 16 zum Öffnen
der Backen annähernd
rechtwinklig zur allgemeinen Richtung der beiden Arme gehalten,
so daß sie
die beiden Arme vorspannt und die Tendenz hat, die Backen auseinander
zu drücken.
Diese Feder ist mit Bedacht so in Bezug auf die Öffnungen und die Arme orientiert,
daß sie
den Finger permanent in die Eingriffsposition mit den Zahnungen 26 vorspannt.
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Wenn
sich der Finger 12 in einer gegebenen Eingriffsposition
mit den Zahnleisten 26 befindet (10), ermöglicht es
der tote Gang des Kopfstücks 59 in
dem Teil 61 der Öffnungen 60,
das Werkzeug, wie zuvor, nach Art einer konventionellen Zange zu
verwenden, d.h., die Backen zu öffnen,
ohne daß die
Gelenkposition verändert
wird, wobei der Finger in den Zahnleisten in Eingriff bleibt.
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Der
tote Gang wird einer einerseits durch das obere Ende der Öffnung 60 und
andererseits durch die schräge
mittlere Schulter 62 begrenzt. Er ermöglicht ein wiederholtes Erfassen
des Werkstücks
ohne Veränderung
des Gelenkpunktes.
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Um
den Abstand zwischen den Backen zu vergrößern, werden die Griffe auseinandergedrückt, bis
das Kopfstück 59 an
der Schulter 62 zur Anlage kommt, was der Benutzer deutlich
spürt,
und die beiden Backen werden dann weiter auseinander bewegt.
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Der
Stift 64 kommt dann mit der hinteren Oberfläche des
mittleren Teils des Armes 2 in Kontakt und wird zu einem
Schwenkzentrum für
den Arm 8, der verschwenkt, bis die Zahnung 49 aus
den Zahnungen 26 austritt.
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Gleichzeitig
folgt das Kopfstück 59 seiner Bahn
im unteren Teil 63 der Öffnung 60.
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Die
Feder 16 drückt
dann aufgrund der gewählten
Orientierung die beiden Backen in ihre maximale Öffnungsstellung auseinander.
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Um
bei irgendeiner Position des Fingers 12 den Abstand zwischen
den beiden Backen zu verringern, werden die Griffe einander angenähert. Der Arm 117 verhält sich
wie ein Arm, der mit seinem unteren Ende gelenkig an dem Arm 2 gehalten
ist, so daß das
Kopfstück 59,
das am Scheitel der Öffnung 60 anliegt,
sich im wesentlichen auf einer Kreisbahn bewegt, unter vorschreitender
Kompression der Feder 118, bis der Stift 57 sich
längs der Öffnungen 24 nach
vorn bewegt und den Finger ratschen läßt.
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Bei
dieser Ausführungsform
kann man wiederum mit nur einer Hand die Öffnung der Zange einstellen.
Wenn jedoch der Finger gelöst
wird, wie oben erläutert
wurde, haben die Backen unter der Wirkung der Feder 16 und
aufgrund des geradlinigen Verlaufs der Öffnungen 24 die Tendenz,
sofort wieder ihre maximale Öffnungsstellung
einzunehmen.