DE69406106T2

DE69406106T2 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE69406106T2
Application number: DE69406106T
Authority: DE
Inventors: Keitaro Yonezawa
Original assignee: Kosmek KK
Current assignee: Kosmek KK
Priority date: 1994-01-18
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2014-07-29
Also published as: KR100308826B1; US5476252A; DE69406106D1; EP0663268B1; EP0663268A1

Description

1. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung, die geeignet ist, einen zu befestigenden Gegenstand, wie eine Metallform und ein Werkstück, mit einem Spannarm vom Ausgleichstyp einzuspannen, und insbesondere auf eine Spannvorrichtung der Art, die geeignet ist, den Spannarm durch ein Übertragungselement vom exzentrischen Typ zu betätigen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Eine derartige bekannte Spannvorrichtung ist z. B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 54-36680 offenbart. Wie in Fig. 24 dargestellt, ist diese Vorrichtung folgendermaßen aufgebaut:
Eine sich nach vorn und hinten (nämlich nach links und rechts in Fig. 24, und dies gilt auch nachfolgend) erstreckende Spannvorrichtung 102 ist auf einem ortsfesten Tisch 101 einer Bearbeitungsmaschine fest angebracht, und vor einem Gehäuse 103 der Spannvorrichtung 102 ist eine Metallform D plaziert. Die Metallform D ist so ausgelegt, daß sie durch einen Spannarm 105 auf die Oberseite des ortsfesten Tisches 101 gepreßt werden kann.
In einem rückwärtigen Abschnitt des Armes 105 ist ein Drehpunktteil 105a vorgesehen, und in einem mittleren Abschnitt des Armes 105 ist ein Antriebsteil 105b nach vorn und hinten vorgesehen. Das Drehpunktteil 105a ist durch die Oberseite eines Auflageblocks 113 vertikal verdrehbar gelagert. Ein Tragzapfen 122 mit kleinem Durchmesser ist exzentrisch in einen in das Antriebsteil 105b eingepaßten Tragzapfen 121 mit großem Durchmesser eingepaßt, und die gegenüberliegenden Endabschnitte des durchmesserkleinen Tragbolzens 122 sind in Ausschnitte (nicht dargestellt) des Gehäuses 103 fest eingesetzt. Die Achse des durchmesserkleinen Tragzapfens 122 ist mit dem Buchstaben A bezeichnet, und die Achse des durchmessergroßen Tragzapfens 121 ist mit dem Buchstaben B bezeichnet.
Ein oberes Endteil 119a eines Hebels 119 ist an dem durchmessergroßen Tragzapfen 121 fest angebracht, und ein unteres Endteil 119b des Hebels 119 ist mit einem stirnseitigen Endabschnitt einer Kolbenstange 150 eines Hydraulikzylinders 106 vom Doppelwirkungstyp verbunden. Eine Einspannbetriebskammer 144 und eine Ausspannbetriebskammer 145 sind vor bzw. hinter dem Kolben 140 definiert. Das Bezugszeichen 145 bezeichnet eine Feder zum Halten eines gespannten Zustands.
In dem dargestellten ungespannten Zustand wird Drucköl aus der Einspannbetriebskammer 144 abgeführt, während der Ausspannbetriebskammer 146 das Drucköl zugeführt wird. Dadurch wird der Arm 105 durch eine Rückstellfeder 155 in eine Ausspannposition zurückgestellt.
Beim Einspannen der Metallform D durch den Arm 105 wird das Drucköl aus der Ausspannbetriebskammer 146 abgeführt und der Einspannbetriebskammer 144 das Drucköl zugeführt, so daß der Kolben 140 und die Kolbenstange 150 nach rechts bewegt werden.
Dadurch wird der durchmessergroße Tragzapfen 121 gegen den Uhrzeigersinn exzentrisch um die Achse A des durchmesserkleinen Tragzapfens 122 gedreht und schwenkt das Spannteil 105c kräftig nach unten.
Wie durch strichpunktierte Pfeillinien in Fig. 24 angedeutet, wirkt im oben erwähnten Spannzustand eine Drehpunktreaktionskraft f vom Auflageblock 113 auf das Drehpunktteil 105a sowie eine Betriebsreaktionskraft g vom Gehäuse 103 über den durchmesserkleinen Tragzapfen 122 und den durchmessergroßen Tragzapfen 121 auf das Antriebsteil 105b, während eine Spannreaktionskraft h von der Metallform D auf das Spannteil 105c wirkt. Die Betriebsreaktionskraft g wird durch Abgleichen von Vertikalkräften und Momenten ausgedrückt als g = h + f = h (m + n)/n.
Verbunden mit der oben erwähnten herkömmlichen Ausführungsform gibt es jedoch folgende Probleme:
Da am Ende des Spannvorgangs die starke Betriebsreaktionskraft g, die durch Addieren eines Wertes der Drehpunktreaktionskraft f zu einem Wert der Spannreaktionskraft h erhalten wird, auf das Antriebsteil 105b wirkt, wirkt eine große Reibungskraft auf die Paßflächen zwischen dem Spannarm 105 und dem durchmessergroßen Tragzapfen 121, und es wirkt auch eine große Reibungskraft auf die Paßflächen zwischen dem durchmessergroßen Tragzapfen 121 und dem durchmesserkleinen Tragzapfen 122.
Um den Arm 105 gegen derart große Reibungskräfte anzutreiben, ist es erforderlich, den Hydraulikzylinder 106 mit einer großen Kapazität herzustellen. Da die Betriebsreaktionskraft g groß ist, wie oben erwähnt, wird auch eine auf den durchmesserkleinen Tragzapfen 122 wirkende Kraft groß. Um diese große Kraft aufzunehmen, ist es daher notwendig, die Dicke eines Stirnwandabschnitts des Gehäuses 103 zu erhöhen.
Entsprechend wird auch die Länge des Gehäuses 103 nach vorn und hinten länger.
Da die Antriebseinrichtung, wie der Hydraulikzylinder 106, eine große Kapazität aufweist und auch die Länge des Gehäuses 103 nach vorn und hinten groß ist, wie oben festgestellt, ist die Spannvorrichtung 102 sehr groß und schwer.

WESEN DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung zu schaffen, die eine kleine Größe und ein leichtes Gewicht hat. Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist eine Spannvorrichtung so beschaffen, wie im Patentanspruch 1 definiert. Weitere Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 8 definiert. Wie beispielsweise in Fig. 1 bis 6, Fig. 10, Fig. 11 bis 14 bzw. Fig. 18 bis 20 dargestellt, ist ein Drehpunktteil 5a im Mittelteil eines Spannarms 5 nach vorn und hinten vorgesehen, und das Drehpunktteil 5a ist vertikal verdrehbar durch ein Gehäuse 3 abgestützt. Im rückwärtigen Teil des Spannarms 5 ist ein Antriebsteil 5b vorgesehen, und ein erster Wellenschaft 21 eines Übertragungselementes 18 steht mit dem Antriebsteil 5b übertragend in Eingriff. Ein zweiter Wellenschaft 22 des Übertragungselementes 18 ist durch das Gehäuse 3 abgestützt. Der erste Wellenschaft 21 ist so ausgelegt, daß er durch ein Ausgangsteil 6a einer Antriebseinrichtung 6 über einen Hebel 19 exzentrisch um die Achse A des zweiten Wellenschafts 22 gedreht wird.
Als Antriebseinrichtung 6 kann übrigens ein Fluiddruckzylinder, beispielsweise ein Pneumatikzylinder und ein Hydraulikzylinder oder ein Mechanismus verwendet werden, der durch die Schraubverbindung zwischen einem Außengewinde und einem Innengewinde vor- und zurückbewegt werden kann.
Der erste Wellenschaft 21 und der zweite Wellenschaft 22 können einstückig (siehe Fig. 6) oder getrennt (siehe Fig. 14) ausgebildet sein.
Der Hebel 19 kann getrennt von dem ersten Wellenschaft 21 (siehe Fig. 6) oder einstückig mit dem ersten Wellenschaft 21 (siehe Fig. 14) ausgebildet sein.
Die vorliegende Erfindung, wie sie z. B. in Fig. 1 (oder Fig. 11 und 12) dargestellt ist, funktioniert wie folgt:
Wenn der Spannarm 5 aus dem in Fig. 1(b) dargestellten ungespannten Zustand in den in Fig. 1(c) dargestellten gespannten Zustand übergeht, wird das Ausgangsteil 6a der Antriebseinrichtung 6 zu einer Vorwärtsbewegung (in den Figuren nach links) veranlaßt. Wie in Fig. 1(c) gezeigt, wird daraufhin der Hebel 19 im Uhrzeigersinn verschwenkt, so daß der erste Wellenschaft 21 im Uhrzeigersinn um die Achse A des zweiten Wellenschafts 22 gedreht wird. Dadurch wird das Antriebsteil 5b des Arms 5 nach oben um das Drehpunktteil 5a verschwenkt, und der Spannabschnitt 5c wird nach unten verschwenkt und umspannt das Drehpunktteil 5a.
Während im gespannten Zustand eine Spannreaktionskraft H von einem zu befestigenden Gegenstand D, z. B. einer Metallform, zu einem Spannabschnitt 5c wirkt, wirkt eine Drehpunktreaktionskraft F vom Gehäuse 3 zum Drehpunktteil 5a, sowie eine Bettigungsreaktionskraft G vom Gehäuse 3 über den zweiten Wellenschaft 22 und den ersten Wellenschaft 21 zum Antriebsteil 5b.
Die Betätigungsreaktionskraft G wird ausgedrückt als:
G = F - H = H M/N Gleichung
indem Vertikalkräfte und Ausgleichsmomente ins Gleichgewicht gebracht werden.
Daher wird die Betätigungsreaktionskraft G durch die Spannreaktionskraft H kleiner als die Drehpunktreaktionskraft F. Darüberhinaus wird die Betätigungsreaktionskraft G kleiner als die Spannreaktionskraft H, wenn ein Wert des Hebelverhältnisses (M/N) des Spannarms 5 kleiner als 1 gemacht wird.
Wenn H = h, M = m und N = n vorgegeben sind, um die vorliegende Erfindung mit der herkömmlichen Ausführungsform (vgl. Fig. 24) zu vergleichen, wird die Betätigungsreaktionskraft g in der herkömmlichen Ausführungsform demzufolge ausgedrückt als:
g = h (m + n)/n = H (M + N)/N = (H M/N) + H
Gleichung
Durch Vergleich der Gleichung mit der Gleichung wird verständlich, daß der Wert der Betätigungsreaktionskraft G der vorliegenden Erfindung durch den Wert der Spannreaktionskraft H einen kleineren Wert einnimmt als der Wert der Betätigungsreaktionskraft g in der herkömmlichen Ausführungsform.
Da die vom Gehäuse über das Übertragungselement zum Antriebsteil des Spannarms wirkende Betätigungsreaktionskraft zum Zeitpunkt des Spannbetriebs klein wird, wie oben beschrieben, werden auch die zwischen dem Gehäuse und dem Übertragungselement und zwischen dem Spannarm und dem Übertragungselement wirkenden Reibungskräfte klein. Daher kann die Antriebseinrichtung mit einer geringen Leistung hergestellt werden. Da ferner die Betätigungsreaktionskraft gering ist, wird auch die auf das Übertragungselement wirkende Kraft gering, so daß das Übertragungselement und die Strukturelemente zum Abstützen dieses Elementes in kleinen Größen ausgeführt sein können.
Da, wie oben dargelegt, nicht nur die Antriebseinrichtung schwach dimensioniert werden kann, sondern auch das Übertragungselement etc. in kleiner Größe ausgeführt sein können, kann die Spannvorrichtung kleinbauend und leichtgewichtig ausgeführt sein.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 bis 9 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Spannvorrichtung, wobei
Fig. 1(a) einen zurückgezogenen Zustand zeigt,
Fig. 1(b) einen vorgeschobenen Zustand zeigt und
Fig. 1(c) einen gespannten Zustand zeigt;
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung;
Fig. 4 ist eine Vertikalschnitt-Seitenansicht der Vorrichtung;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 4;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 4;
Fig. 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 5;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 5;
Fig. 9 zeigt ein Beispielsvariante einer in der Vorrichtung vorgesehenen Federeinrichtung und ist eine Ansicht gemäß Fig. 7;
Fig. 10 zeigt eine Spannvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist eine Ansicht gemäß Fig. 4;
Fig. 11 bis 17 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
Fig. 11 ist eine Ansicht gemäß Fig. 4;
Fig. 12 ist eine Ansicht gemäß Fig. 1(a);
Fig. 13 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 11;
Fig. 14 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 11;
Fig. 15 ist eine schematische Ansicht einer Testvorrichtung für die Spannvorrichtung;
Fig. 16 zeigt Testdaten der Spannvorrichtung;
Fig. 17 ist eine Ansicht zur Darstellung der Auswirkungen einer in der Vorrichtung vorgesehenen Haltefeder in gespanntem Zustand;
Fig. 18 bis 20 zeigen eine Spannvorrichtung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
Fig. 18 ist eine Teilansicht gemäß Fig. 11;
Fig. 19 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIX-XIX in Fig. 18;
Fig. 20 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XX-XX in
Fig. 19 und ist eine Ansicht, die einen Stützaufbau für ein exzentrisches Übertragungselement zeigt;
Fig. 21 ist eine Ansicht zur Darstellung einer ersten Beispielsvariante des Stütz aufbaus;
Fig. 22 ist eine Ansicht zur Darstellung einer zweiten Beispielsvariante des Stütz aufbaus;
Fig. 23 ist eine Ansicht zur Darstellung einer dritten Beispielsvariante des Stützaufbaus; und
Fig. 24 zeigt eine herkömmliche Ausführungsform und ist eine Ansicht gemäß Fig. 1.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFUHRUNGSFORMEN

< Erste Ausführungsform>

Fig. 1 bis einschließlich 9 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zuerst wird ein Aufbau einer Spannvorrichtung mit Bezug auf Fig. 2 bis 8 erläutert.
Eine sich nach vorn und hinten (nämlich in Fig. 2 bis 4 nach links und rechts, und dies gilt auch nachfolgend) erstreckende Spannvorrichtung 2 ist auf einem ortsfesten Tisch 1 einer Druckgußmaschine fest montiert. Ein Gehäuse 3 der Spannvorrichtung 2 ist mit zwei Schraubbolzen 4 fest auf dem ortsfesten Tisch 1 befestigt, und eine Metallform D ist geeignet, von einem vom Gehäuse 3 nach vorn abstehenden Spannarm 5 auf die Oberseite des ortsfesten Tischs 1 gedrückt zu werden. Der Arm 5 ist geeignet, von einem als Antriebseinrichtung dienenden Pfleumatikzylinder 6 angetrieben zu werden.
Das Gehäuse 3 umfaßt einen linken und einen rechten (nämlich links und rechts in Fig. 5 und 6, und dies gilt auch nachfolgend) Block 7, 8, einen oberen und einen unteren Block 9, 10 und eine Vielzahl von Schraubbolzen 11, um diese vier Blöcke 7, 8, 9, 10 einstückig aneinander zu befestigen. Der Arm 5 ist so zwischen dem linken und rechten Block 7, 8 angeordnet, daß er nach vorn und hinten beweglich und vertikal verschwenkbar ist. Im Frontbereich des linken und rechten Blocks 7, 8 sind Bolzenbohrungen 7a, 8a als vertikale Durchgangsbohrungen ausgebildet.
Ein Drehpunktteil 5a ist in einem Mittelbereich des Spannarms 5 nach vorn und hinten vorgesehen, ein Antriebsteil 5b ist in einem rückwärtigen Bereich des Arms 5 vorgesehen, und ein Spannabschnitt 5c ist in einem Frontbereich des Arms 5 vorgesehen.
Das Drehpunktteil 5a ist durch das Gehäuse 3 über einen sich nach links und rechts erstreckenden Drehbolzen 13 derart abgestützt, daß es nach vorn und hinten bewegbar und vertikal verschwenkbar ist.
Bei näherer Erläuterung sind sich nach vorn und hinten erstreckende Führungsnuten 14 in den jeweiligen Innenseiten des linken und rechten Blocks 7, 8 ausgebildet, und in die jeweiligen Nuten 14 sind die linken und rechten Endabschnitte des Drehbolzens 13 eingepaßt. Aufnahmeflächen 14a der Führungsnuten 14 sind von oben entgegengesetzt angeordnet, um Stützflächen 13a abzustützen, die so in den Bolzenendbereichen ausgebildet sind, daß sie nach oben gerichtet sind. Links und rechts sind zwei Gleitlager 15 außen um einen Mittelbereich des Drehbolzens 13 nach links und rechts angeordnet, und eine in dem Drehpunktteil 5a ausgebildete Durchgangsbohrung 16 liegt außen um die Gleitlager 15, 15 an.
Des weiteren sind zwischen jeweiligen Stirnwänden des linken und rechten Blocks 7, 8 und den jeweiligen Endabschnitten des Drehbolzens 13 Urethangummis E als Federmittel befestigt. Diese Gummis E sind kugelförmig ausgebildet und in konkave Löcher 17 eingepaßt, die in der vorderen Umfangsfläche des Drehbolzens 13 ausgebildet sind.
Das Antriebsteil 5b ist über ein Übertragungselement 18 des exzentrischen Typs und einen Hebel 19, der zum vertikalen Verschwenken durch das Vor- und Zurückgehen des Ausgangsteils 6a nach vorn und hinten anzutreiben ist, mit einem Ausgangsteil 6a des Pneumatikzylinders 6 verbunden. Genauer gesagt, das Übertragungselement 18 umfaßt einen ersten Wellenschaft 21 und linke und rechte zweite Wellenschäfte 22, 22, die aus gegenüberliegenden Stirnseiten des ersten Wellenschafts 21 einstückig hervorstehen. Eine Achse A des zweiten Wellenschafts 22 und eine Achse B des Wellenschafts 21 sind zueinander versetzt. Andere Gleitlager 23 sind als Rollelemente fest in Rollen 24 hineingedrückt, so daß sie mit Innenumfangsflächen der außen und drehbar um die zweiten Wellenschäfte 22 anliegenden Lager 23 darin befestigt sind. Auf einer Seite sind in den Innenseiten des linken und rechten Blocks 7, 8 jeweils nach vorn und hinten verlaufende Stütznuten 25 ausgebildet. Die Rollen 24 sind in die Stütznuten 25 eingepaßt. Links und rechts liegen zwei Nadellager 27 außen um den ersten Wellenschaft 21 an, und eine Durchgangsbohrung 28 des Antriebsteils 5b liegt außen um diese Lager 27, 27 an.
Ferner ist ein oberes Endteil 19a als ein Endabschnitt des Hebels 19 außen um einen rechten Abschnitt des ersten Wellenschafts 21 und den rechten zweiten Wellenschaft 22 so angeordnet, daß es sich diesbezüglich nicht dreht. Das obere Endteil 19a ist in eine ein Verschwenken ermöglichende, konkav ausgebildete Nut 29 in der rechten Seite des Spannarms 5 eingesetzt. Ein unteres Endteil 19b als anderer Endabschnitt des Hebels 19 ist verschwenkbar und vertikal beweglich mit dem Ausgangsteil 6a des Pneumatikzylinders 6 verbunden. Das heißt, eine weitere Rolle 32 ist durch ein Gleitlager 31 drehbar gelagert, das um einen Bolzen 30 anliegt, der im unteren Endteil 19b des Hebels 19 vorgesehen ist, und die Rolle 32 ist in eine vertikale Nut 33 des Ausgangsteils 6a eingesetzt.
Ein Zylinderabschnitt 34 des Pneumatikzylinders 6 weist eine vordere und eine hintere Endplatte 35, 36 und ein Zylinderrohr 37 auf, wobei die hintere Endplatte 36 durch vier Ankerbolzen 38 zu dem linken und rechten Block 7, 8 hingeschoben wird. Ein Kolben 40 ist luftdicht in das Zylinderrohr 37 eingesetzt. Das Bezugszeichen 41 bezeichnet einen O-Ring, und das Bezugszeichen 42 bezeichnet eine Kunststofflaufbuchse. Aufgrund der Selbstschmierung dieser Laufbuchse 42 kann der Kolben 40 leicht verschoben werden.
Zwischen dem Kolben 40 und der rückwärtigen Endplatte 36 ist eine Spannbetätigungskammer 44 ausgebildet, und innerhalb der Spannbetätigungskammer 44 ist eine Spannungszustandshaltefeder 45 befestigt. Zwischen dem Kolben 40 und der vorderen Endplatte 35 ist eine Ausspannbetätigungskammer 46 ausgebildet. Die Bezugszeichen 47 und 48 bezeichnen einen Druckluft-Zuluftkanal bzw. einen Druckluft-Abluftkanal. übrigens liegt der nutzbare Druck der Druckluft bei etwa 4 kp/cm² bis 5 kp/cm². Hierin entspricht 1 kp/cm² etwa 0,098 mPa (Megapascal).
Eine von dem Kolben 40 nach vorn abstehende Kolbenstange so ist luftdicht in die vordere Endplatte 35 eingesetzt. Das Bezugszeichen 51 bezeichnet einen O-Ring, und das Bezugszeichen 52 bezeichnet eine Kunststofflaufbuchse. Aufgrund der Selbstschmierung dieser Laufbuchse 52 kann die Kolbenstange 50 leicht verschoben werden. übrigens ist das Ausgangsteil 6a im vorderen Endabschnitt der Kolbenstange 50 vorgesehen.
Zwischen der vorderen Endplatte 35 und dem unteren Endabschnitt des Spannarms 5 ist eine Vorschubfeder 55 befestigt. Das Bezugszeichen 56 bezeichnet einen vorderen Federhalter, und das Bezugszeichen 57 bezeichnet einen rückwärtigen Federhalter. In einem unteren Abschnitt der Rückwand der ein Verschwenken ermöglichenden Nut 29 des Spannarms 5 ist ein Antriebsteil 59 zum Zurückziehen vorgesehen.
Übrigens wird der Arm 5 von der Druckkraft der Feder 55 im Uhrzeigersinn um den Drehbolzen 13 gedrückt. Dadurch werden die Rollen 24 immer mit einer Stützwand 25a der Stütznuten 25 in Kontakt gebracht, da das Antriebsteil 5b des Arms 5 die Rollen 24 nach unten und der Reihe nach durch den ersten Wellenschaft 21 und den zweiten Wellenschaft 22 schiebt.
Die Oberseite des Spannarms 5 ist ferner durch eine Abdeckplatte 61 abgedeckt, die fest am oberen Block 9 befestigt ist. Eine Oberseiten-Staubabdeckung 62 wird durch einen nach vorn gebogenen Abschnitt der Abdeckplatte 61 gebildet. Am unteren Block 10 ist eine Unterseiten-Staubabdeckung 63 befestigt. An einem vorderen Abschnitt bzw. rückwärtigen Abschnitt des linken Blocks 7 ist ein Spannzustandserfassungsschalter 66 bzw.
Nichtspannzustandserfassungsschalter (nicht dargestellt) angeordnet. Diese Schalter sind geeignet, eine Position eines an der linken Seite des zweiten Wellenschafts 22 befestigten Magneten 67 zu erfassen.
Wie hauptsächlich in Fig. 1 gezeigt ist, funktioniert die Spannvorrichtung 2 wie folgt: Fig. 1(a) zeigt einen zurückgezogenen Zustand, Fig. 1(b) zeigt einen vorgeschobenen, nicht gespannten Zustand, und Fig. 1(c) zeigt einen gespannten Zustand.
Im zurückgezogenen Zustand gemäß Fig. 1(a) wird die Druckluft aus der Spannbetätigungskammer 44 abgelassen und die Druckluft der Ausspannbetätigungskammer 46 zugeführt. Dadurch werden der Kolben 40 und die Kolbenstange 50 rückwärts bewegt (in den Figuren nach rechts), so daß der Spannarm 5 durch den Hebel 19 in eine zurückgezogene Stellung X übergeführt wird.
Während die Metallform D durch den Arm 5 festgespannt wird, wird die Druckluft aus der Ausspannbetätigungskammer 46 abgelassen und die Druckluft der Spannbetätigungskammer 44 zugeführt, um den Kolben 40 und die Kolbenstange 50 vorwärts zu bewegen (in den Figuren nach links). Dadurch wird zuerst der Arm 5 durch die Vorschubfeder 55 längs der Führungsnuten 14 und der Stütznuten 25 vorwärts bewegt, und dann, wie in Fig. 1(b) gezeigt, der Drehbolzen 13 von den Stirnwänden der Führungsnuten 14 aufgenommen, so daß der Arm 5 in eine Vorschubposition Y übergeführt wird.
Wie in Fig. 1(c) gezeigt, wird daraufhin der Hebel 19 im Uhrzeigersinn verschwenkt und der erste Wellenschaft 21 im Uhrzeigersinn um die Achse A des zweiten Wellenschafts 22 gedreht. Da das Antriebsteil 5b des Arms 5 nach oben um den Drehbolzen 13 verschwenkt wird, wird der Spannabschnitt 5c dadurch zuerst nach unten um den Drehbolzen 13 verschwenkt, um mit der Oberseite der Metallform D in Kontakt gebracht zu werden und anschließend kräftig auf die Metallform D zu drücken. Dadurch wird der Arm 5 in eine dargestellte gespannte Stellung Z übergeführt.
Obwohl die Achse B des ersten Wellenschafts 21 etwas nach vorn bewegt wird (in den Figuren nach links) und auch der zweite Wellenschaft 22 zum Zeitpunkt der Drehung des ersten Wellenschafts 21 vorwärts bewegt wird, kann der zweite Wellenschaft 22, da die Rollen 24 entlang der Stütznuten 25 gerollt werden, aufgrund des geringen Reibungswiderstands leicht verschoben werden.
Da zu Beginn des Spannvorgangs der Spannabschnitt 5c allmählich mit der Metallform D in Kontakt gebracht wird und gleichzeitig die Betätigungsreaktionskraft allmählich mit Aufnahmeflächen 14a der Führungsnuten 14 an die Stützflächen 13a des Drehbolzens 13 angelegt wird, wird die Vorwärtsbewegung (in den Figuren die Bewegung nach links) des Drehbolzens 13 durch die zwischen diesen beiden Flächen 14a, 13a wirkende Reibungskraft verhindert.
Da aber am Ende des Spannvorgangs, wie in Fig. 1(c) gezeigt, die große Spannreaktionskraft H von der Metallform D auf den Spannabschnitt 5c wirkt und die größere Drehpunktreaktionskraft F von dem Drehbolzen 13 auf das Drehpunktteil 5a wirkt, verformt sich der Spannarm 5 elastisch und schiebt den Drehbolzen 13 kräftig vorwärts. Da die Gummis E durch Zusammendrücken verformt werden und so eine Vorwärtsbewegung des Drehbolzens 13 zulassen, wird daher keine unnatürliche Kraft auf den Drehbolzen 13 und die Stirnwände der Führungsnuten 14 ausgeübt.
Übrigens wird im Spannzustand die Betätigungsreaktionskraft G, die vom Gehäuse 3 über den zweiten Wellenschaft 22 und den ersten Wellenschaft 21 auf das Antriebsteil 5b wirkt, ausgedrückt durch G = F - H = H M/N, indem vertikale Kräfte und Ausgleichsmomente ins Gleichgewicht gebracht werden. Daher ist die erfindungsgemäße Operationsreaktionskraft G durch die Spannreaktionskraft H geringer als die Drehpunktreaktionskraft g des Standes der Technik. Darüberhinaus wird die Betätigungsreaktionskraft G kleiner als die Spannreaktionskraft H, wenn ein Wert des Hebelverhältnisses (M/N) des Spannarms 5 kleiner als 1 genommen wird.
Im Spannzustand wird der Spannarm 5 durch eine Federkraft der Spannungszustandshaltefeder 45 fest in der gespannten Stellung Z gehalten. Übrigens kann bei der Spannvorrichtung dieser Ausführungsform verhindert werden, daß der Spannzustand des Arms 5 aufgehoben wird, selbst wenn auf die Metallform D eine externe Kraft wirkt, die etwa 1,3 bis 2 mal so groß ist wie die Spannreaktionskraft H. Selbst für den Fall, daß der Druck in der Spannbetätigungskammer 44 aufgrund von Leckage der Druckluft aus den Zuführleitungen verlorengeht, kann ferner durch eine Wirkung der Feder 45 eine Spannungshaltekraft von ca. 20 % bis 40 % der Spannreaktionskraft H gewahrt werden.
Wenn der Spannzustand gemäß Fig. 1(c) aufgehoben wird, wird die Druckluft aus der Spannbetätigungskammer 44 abgelassen und die Druckluft der Ausspannbetätigungskammer 46 zugeführt, so daß der Kolben 40 und die Kolbenstange 50 rückwärts bewegt werden (in den Figuren nach rechts).
Daraufhin wird der erste Wellenschaft 21 durch das Verschwenken des Hebels 19 gegen den Uhrzeigersinn um die Achse A des zweiten Wellenschafts 22 gedreht, um die Spannbetriebskraft zu lösen. Danach dient die Vorschubfeder 55 dazu, den Spannarm 5 in die Vorschubstellung Y zu verschwenken, wie in Fig. 1(b) gezeigt. Wie in Fig. 4 gezeigt, geht nachfolgend die Rückseite (in den Figuren die rechte Seite) des Hebels 19 mit dem Antriebsteil 59 zum Zurückziehen in Eingriff, der im hinteren Abschnitt des Arms 5 vorgesehen ist, um den Arm 5 in die zurückgezogene Stellung x gemäß Fig. 1(a) überzuführen.
Gemäß der oben erwähnten Ausführungsform können folgende Vorteile erreicht werden:
Da die Betätigungsreaktionskraft mit G = H M/N ausgedrückt wird, wie oben erwähnt, wird es möglich, die Bettigungsreaktionskraft G kleiner als die Spannreaktionskraft H zu machen, indem der Wert von M/N kleiner als 1 genommen wird. Daher wird die auf das Antriebsteil 5b wirkende Kraft am Ende des Spannvorgangs klein, und die zwischen dem Übertragungselement 18 und dem Gehäuse 3 und zwischen dem Element 18 und dem Spannarm 5 wirkenden Reibungskräfte werden ebenfalls gering. Da eine Verschiebung des Antriebsteils 5b während seines Verschwenkens am Ende des Spannvorgangs durch Rollen der außen um den zweiten Wellenschaft 22 anliegenden Rollen 24 absorbiert werden kann, ist auch der zwischen dem zweiten Wellenschaft 22 und dem Gehäuse 3 wirkende Reibungswiderstand gering. Da das Nadellager 27 zwischen dem Antriebsteil 5b des Spannarms 5 und dem ersten Wellenschaft 21 vorgesehen ist, sowie die Gleitlager 15 ebenfalls zwischen dem Arm 5 und dem Drehbolzen 13 vorgesehen sind, wird ferner der Reibungswiderstand zum Zeitpunkt des Spannvorgangs geringer. Demgemäß ist es möglich, die Kapazität des Pneumatikzylinders 6 klein zu halten.
Da ferner die Betätigungsreaktionskraft G klein ist, wie oben beschrieben, wird auch die auf das Übertragungselement 18 wirkende Kraft klein, so daß das Übertragungselement 18 und die Strukturelemente zum Abstützen dieses Elementes 18 kleinbauend hergestellt werden können.
Da der Pneumatikzylinder 6 von der Kapazität her klein gehalten sein kann und das Übertragungselement 18 usw. kleinbauend hergestellt sein können, wie oben erwähnt, kann die Spannvorrichtung 2 kleinbauend und leichtgewichtig gemacht werden.
Da es möglich wird, den Spannabschnitt 5c des Spannarms 5 durch Überführen des Arms 5 aus der Vorschubstellung Y in die zurückgezogene Stellung X von der Oberseite der Metallform D zurückzuziehen, wird es leicht, die Metallform D vertikal heraus- und hineinzubringen.
Da ferner eine durch die elastische Verformung des Arms 5 verursachte Verschiebung des Spannabschnitts 5c am Ende des Spannvorgangs von den Gummis E als Federungseinrichtung absorbiert wird, wird es möglich, den Drehbolzen 13 nahe am Frontabschnitt des Gehäuses 3 anzuordnen, indem die vordere Wandstärke des Gehäuses 3 dünner gemacht wird. Dadurch kann die Spannvorrichtung 2 durch Kürzen der Länge des Gehäuses 3 in der vorderseitigen und rückseitigen Richtung vom Gewicht her leicht und von der Größe her klein gemacht werden. Da die Federungseinrichtung von dem Gummi gebildet wird, kann sie kompakt gemacht werden. Da sie überdies aus Urethan besteht, hat sie eine lange Lebensdauer.
Da das Oberteil 19a des Hebels 19 sowohl am ersten Wellenschaft 21 als auch am zweiten Wellenschaft 22 des Übertragungselements 18 derart außen anliegt, daß es sich diesbezüglich nicht dreht, kann der Aufbau zur Befestigung des Hebels 19 am ersten Wellenschaft 21 einfach gestaltet werden. Da der Spannarm 5 ferner aus der Vorschubstellung Y in die zurückgezogene Stellung x übergeführt werden kann, indem der Hebel 19 mit dem Antriebsteil 59 des Arms 5 in Kontakt gebracht wird, wird es unnötig, einen Mechanismus vorzusehen, der für das Zurückziehen des Arms 5 zuständig ist, um die Anzahl von Bauteilen zu verringern, so daß die Spannvorrichtung vom Aufbau her einfach gemacht werden kann und selten aus der Ordnung gerät. Da das Gehäuse 3 die Vielzahl von Blöcken 7, 8, 9, 10 aufweist, kann die Bearbeitungsspanne so verringert werden, daß die Materialkosten reduziert werden.
Fig. 9 zeigt eine Beispielsvariante der ersten Ausführungsform und ist eine Ansicht gemäß Fig. 7. In diesem Fall sind die Gummis E zylindrisch ausgebildet.
In der ersten Ausführungsform und in der Beispielsvariante können die Gummis E am Gehäuse 3 anstatt am Drehbolzen 13 befestigt sein. Die Gummis E können aus einer anderen Gummiart als Urethan-Gummi bestehen. Des weiteren kann anstelle des Gummis E eine Feder, z. B. eine Druck-Schraubenfeder, als Federungseinrichtung verwendet werden.
Übrigens kann das Nadellager 27 durch das Gleitlager ersetzt werden. Die Gleitlager 15, 23, 31 können durch die Nadellager ersetzt werden.
Obwohl das Gleitlager aus einer einfachen Substanz, wie Phosphorbronze und Weißmetall, bestehen kann, ist es wegen der Wartungsfreiheit vorzuziehen, ein Verbundmaterial (sog. Trockenmetall) zu verwenden, das aus einer Metallbasis und einem selbstschmierenden Kunststoff besteht.
Fig. 10, Fig. 11 bis einschließlich 17 und Fig. 18 bis einschließlich 23 zeigen jeweils andere Ausführungsformen. In diesen anderen Ausführungsformen werden Bauelemente mit demselben Aufbau wie in der ersten Ausführungsform im Prinzip mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

< Zweite Ausführungsform>

Fig. 10 zeigt eine zweite Ausführungsform und ist eine Ansicht gemäß Fig. 4.
Die Spannvorrichtung dieser zweiten Ausführungsform weist folgende, sich von der Vorrichtung in der ersten Ausführungsform unterscheidende Beschaffenheiten auf: Die entgegengesetzten Endabschnitte des Drehbolzens 13 sind in Bolzenlöcher (nicht dargestellt), die in dem Gehäuse 3 vorgesehen sind, eingepaßt und derart abgestützt, daß sie in der vorderseitigen und rückseitigen Richtung unbeweglich sind. Dadurch kann der Spannarm 5 nicht vorwärts und rückwärts (in der Figur nach links und rechts) vorgeschoben und zurückgezogen werden, aber in der dargestellten Position verschwenkt werden.
Übrigens kann die Federungseinrichtung E (hierin nicht dargestellt) zwischen dem Drehbolzen 13 und den Bolzenlöchern (nicht dargestellt) vorgesehen sein. In diesem Fall sind die Stützflächen derart in dem Drehbolzen 13 vorgesehen, daß sie nach oben gerichtet sind, und die den Stützflächen zugewandten Aufnahmeflächen sind in den Bolzenlöchern vorgesehen.
Des weiteren kann die zweite Ausführungsform wie folgt abgewandelt werden:
Der zweite Wellenschaft 22 des Übertragungselements 18 braucht nicht durch das Gehäuse 3 abgestützt sein, damit er nach vorn und hinten beweglich ist; er kann durch das Gehäuse 3 so abgestützt sein, daß seine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung verhindert wird. Ferner braucht der Drehbolzen 13 nicht durch das Gehäuse 3 abgestützt sein, damit seine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung verhindert wird; er kann durch das Gehäuse 3 so abgestützt sein, daß er nach vorn und hinten beweglich ist. Wenn das Drehpunktteil 5a in dieser Beispielsvariante während der Spannbetätigung einer Schwenkverschiebung in der vorderseitigen und rückseitigen Richtung unterliegt, kann diese Schwenkverschiebung durch die Bewegung des Drehbolzens 13 nach vorn und hinten absorbiert werden.

< Dritte Ausführungsform>

Fig. 11 bis einschließlich 17 zeigen eine dritte Ausführungsform Zunächst werden mit Bezug auf Fig. 11 bis 14 die Unterschiede zwischen der Spannvorrichtung dieser dritten Ausführungsform und derjenigen der ersten Ausführungsform erläutert.
Die Führungsnuten 14 sind in einem vorbestimmten Winkel e in rückwärtiger Richtung nach oben geneigt. Dieser Winkel e wird bevorzugt im Bereich von ca. 3 bis 10º gesetzt und ist in dieser Ausführungsform auf ca. 5º eingestellt.
Das Übertragungselement 18 weist den ersten Wellenschaft 21 mit einem großen Durchmesser und den zweiten Wellenschaft 22 mit einem kleinen Durchmesser auf, die getrennt voneinander ausgebildet sind, wobei der erste Wellenschaft 21 außen um den zweiten Wellenschaft 22 anliegt. Der erste Wellenschaft 21 und der Hebel 19 sind einstückig ausgebildet.
Ein weiterer Hebel 70 steht vom unteren Endteil 19b des Hebels 19 nach unten ab. Eine als Drehpunktteil dienende Rolle 71 ist zur Verstärkung durch den überstehenden Abschnitt dieses anderen Hebels 70 über Bolzen 73 abgestützt. Die Rolle 71 ist so ausgelegt, daß sie von einer in dem Gehäuse 3 vorgesehenen Anschlagwand 72 von hinten aufgenommen werden kann.
Alle zwischen der Durchgangsbohrung 28 des Antriebsteils 5b des Spannarms 5 und dem ersten Wellenschaft 21 befestigten Lager 27 und andere Lager 15, 23, 31 usw. weisen die Gleitlager auf. Ein rückwärtiger Federhalter 57 für die Vorschubfeder 55 ist zylindrisch ausgebildet, und ein Führungsbolzen 74 eines vorderen Federhalters 56 ist in eine Zylinderbohrung des rückwärtigen Federhalters 57 eingesetzt. Da die Feder 55 durch diesen Bolzen 74 vorübergehend zwischen dem vorderen und rückwärtigen Federhalter 56, 57 gespannt werden kann, wird die Arbeit zur Befestigung der Feder 55 am Gehäuse 3 einfach.
Die Spannvorrichtung arbeitet wie folgt:
Im zurückgezogenen Zustand gemäß Fig. 12 wurde der Kolben 40 des Pneumatikzylinders 6 nach rechts angetrieben, und der Spannarm 5 wurde durch den Hebel 19 längs der Führungsnuten 14 in die nach rechts ansteigende Richtung bewegt. In der zurückgezogenen Stellung X des Spannarms 5 ist eine Ausspannhöhe U zwischen der festgespannten Oberseite der Metallform D und der Unterseite des Spannabschnitts 5c vorgesehen.
Bei Durchführung des Spannvorgangs wird der Kolben 40 nach links angetrieben.
Dabei wird zuerst, wie in Fig. 11 gezeigt, der Spannarm 5 durch die Vorschubfeder 55 längs der Führungsnuten 14 in die nach links abfallende Richtung bewegt, und der Drehbolzen 13 wird von den Stirnwänden der Führungsnuten 14 aufgenommen. Während der Bewegung aus der zurückgezogenen Stellung X in die Vorschubstellung Y wird der Spannabschnitt 5c des Spannarms 5 um eine Rückzugshöhe V abgesenkt.
Da der Hebel 19 im Uhrzeigersinn um das Übertragungselement 18 verschwenkt wird, wird anschließend der erste Wellenschaft 21 im Uhrzeigersinn um den zweiten Wellenschaft 22 gedreht, so daß das Antriebsteil 5b um den Drehbolzen 13 nach oben verschwenkt wird. Dadurch wird der Spannabschnitt 5c um den Drehbolzen 13 nach unten verschwenkt, um kräftig auf die Metallform D zu pressen. Der Spannabschnitt 5c wird während der Bewegung aus der Vorschubposition Y in die Spannposition (nicht dargestellt) um eine Freigabehöhe W abgesenkt.
Bei Durchführung des Ausspannvorgangs wird der Kolben 40 im Spannzustand nach rechts angetrieben.
Daraufhin wird der Hebel 19 gegen den Uhrzeigersinn um das Übertragungselement 18 verschwenkt und der Spannabschnitt 5c, wie in Fig. 11 gezeigt, durch die Vorschubfeder 55 nach oben verschwenkt. In dieser Vorschubposition Y ist der Spannabschnitt 5c um die Freigabehihe W von der Metallform D beabstandet, und die Verstärkungsrolle 71 wird von der Anschlagwand 72 aufgenommen.
Wenn der Kolben 40 weiter nach rechts vorangetrieben wird, wird daher der Hebel 19 im Uhrzeigersinn um die Rolle 71 verschwenkt. Dadurch wird der Arm 5 längs der Führungsnuten 14 in nach rechts ansteigender Richtung bewegt und in die zurückgezogene Stellung x gemäß Fig. 12 übergeführt. In diesem Fall verbleibt ein Hub T für den Rückzugsspielraum auf der rechten Seite des Kolbens 40.
In Fig. 11 bezeichnen die Buchstaben J, K jeweils einen Rückzugsabstand des Arms 5, der Buchstabe P bezeichnet eine Rückzugsspielraumlücke des unteren Endteils 19b des Hebels 19, und der Buchstabe Q bezeichnet einen Rückzugzulaßhub des Kolbens 40. Der Buchstabe R bezeichnet eine Hebellänge des Hebels 19, und der Buchstabe 5 bezeichnet eine Hebellänge eines weiteren Hebels 70.
Der Betrag L (nicht dargestellt) bezeichnet einen Vorschub- und Rückzugshub des Kolbens 40, wie er zum Überführen des Arms 5 aus der Vorschubstellung Y gemäß Fig. 11 in die zurückgezogene Stellung X gemäß Fig. 12 erforderlich ist.
L = (Rückzugzulaßhub Q - Rückzugsspielhub T) = J S/(R + S) ist gegeben.
Da der Wert von S/(R + S) kleiner als 1 ist, wird der Wert des Hubs L kleiner als der Rückzugsabstand J des Arms 5. Daher wird die Länge des Gehäuses 3 in der vorderseitigen und rückseitigen Richtung kürzer.
Übrigens wird der Wert von S/(R + S) bevorzugt im Bereich von 0,33 bis 0,5 festgelegt und ist in dieser Ausführungsform auf ca. 0,4 eingestellt.
Da der Spannarm 5 zum Spannen und Ausspannen bezüglich der Spannfläche der Metallform D in geneigter Richtung bewegt wird, wie oben dargelegt, kann der Arm 5 glatt und sicher übergeführt werden. Um dies näher zu erläutern, falls die Metallform D lange Zeit verwendet wird, wird ein Teil ihrer durch den Spannabschnitt 5c zu drückenden Spannfläche plastisch konkav verformt, und es kommt vor, daß ein Außenbereich des gedrückten Abschnitts sich aufgrund von durch Zusammenstoß mit anderen Gegenständen erzeugtem Rost oder Graten nach außen vorwölbt. Da der Spannabschnitt 5c des Arms 5 von oben schräg vorgeschoben und zurückgezogen wird, kann eine Kollision mit dem vorgewölbten Bereich verhindert und eine glatte Bewegung gesichert werden.
Da der Spannarm 5 ferner aufgrund einer Neigung der Führungsnuten 14 um die Rückzugshöhe V angehoben werden kann, kann die Abmessung der Freigabehöhe W um die Abmessung der Rückzugshöhe V verkleinert werden, wenn die Spannhöhe U auf den vorbestimmten Wert eingestellt wird. Daher kann ein Schwenkwinkel des Arms 5 zur Freigabe kleiner gemacht werden, und ein Freigabehub des Kolbens 40 kann kleiner gemacht werden. Als Ergebnis kann die Spannvorrichtung durch Verringern der Länge des Gehäuses 3 in der vorderseitigen und rückseitigen Richtung klein gestaltet werden.
Da die Führungsnuten 14 rückwärtig aufwärts geneigt sind, kann die horizontale Komponente der von dem Drehbolzen 13 auf die Stirnwände der Nuten 14 wirkende Kraft zum Zeitpunkt des Spannens klein sein. Daher kann das Gehäuse 3 durch Verdünnen der Stirnwände der Führungsnuten 14 kleinbauend hergestellt werden.
Da ferner der Vorschub- und Rückzugshub L des Kolbens 40 kleiner wird und zusätzlich ein Schwenkabstand des unteren Endteils 19b des Hebels 19 aufgrund des Vorsehens der Verstärkungsrolle 71 kürzer wird, kann auch ein Rückzugsspielspalt P für das untere Endteil 19b klein sein. Dadurch kann die Spannvorrichtung 2 durch Verringern der Länge des Gehäuses 3 in Links- und Rechtsrichtung noch kleiner gemacht werden.
Übrigens kann das in dem oben erwähnten weiteren Hebel 70 vorgesehene Verstärkungs-Drehpunktteil anstelle der Rolle 71 aus einem Gleitelement bestehen.
Als nächstes wird ein Beispiel der Prüfungsergebnisse betreffend die Spannvorrichtung 2 gemäß der dritten Ausführungsform mit Bezug auf Fig. 15 bis 17 erläutert. Fig. 15 ist eine schematische Ansicht einer Prüfvorrichtung&sub4; Fig. 16 zeigt Prüfdaten. Fig. 17 ist eine Ansicht zur Darstellung einer Wirkung einer in der Spannvorrichtung vorgesehenen Spannzustandshaltefeder.
Die Spannvorrichtung 2 ist ungefähr 290 mm lang, 140 mm breit bzw. 150 mm hoch.
Wie in Fig. 15 gezeigt, ist die Spannvorrichtung 2 fest an der Oberseite des Tisches 80 befestigt, und die Druckluft kann der Spannbetätigungskammer 44 der Spannvorrichtung 2 von einer Druckluftquelle 81 aus zugeführt werden. Das Bezugszeichen 82 bezeichnet einen Luftdruckmesser. Die Kolbenstange 50 des Pneumatikzylinders 6 ist über eine Lenkstange 83 mit einer Meßuhr 84 verbunden. Ein Zwischenbolzen 85 und eine Kraftmeßdose 86 sind der Reihe nach unter dem zu befestigenden Gegenstand D angeordnet, der geeignet ist, durch den Spannarm 5 nach unten gedrückt zu werden, und die Kraftmeßdose 86 ist geeignet, durch einen Hydraulikkolben 87 nach oben gestoßen zu werden. Das Bezugszeichen 88 bezeichnet einen Belastungsanzeiger und das Bezugszeichen 89 eine Hydraulik- Druckquelle, beispielsweise eine Handpumpe.
Eine Spannkraft C des Spannarms 5 wird wie folgt gemessen: Während das Drucköl aus einer Hydraulikbetätigungskammer 90 unter dem Hydraulikkolben 87 abgeführt wird und der Druck in der Spannbetätigungskammer 44 erhöht wird, wird die Spannkraft C bei jedem vorbestimmten Luftdruck durch den Belastungsanzeiger 88 gemessen. Die Meßdaten sind, wie in Fig. 16 gezeigt. Das heißt, wenn der Luftdruck von 0 kp/cm² auf 6 kp/cm² geändert wird, ändert sich die Spannkraft von 2.000 kp auf 11.300 kp. Hierin entspricht 1 kplcm² ungefähr 0,098 MPa (Megapascal) und 1.000 kp sind ca. 9.810 N (Newton). Wenn der Luftdruck gleich Null ist, ist die Spannkraft C übrigens durch die Spannungszustandshaltefeder 45 gegeben.
Eine Spannungsaufhebekraft C', die ausgeübt wird, wenn der Spannungszustand des Spannarms 5 aufgehoben wird, wird folgendermaßen gemessen:
Die Kraftmeßdose 86 wird durch Erhöhen des Drucks in einer Hydraulikbetätigungskammer 90 unter jeder Spannbedingung entsprechend jedem oben erwähnten Luftdruck hochgedrückt. Unter der Bedingung, daß der Arm 5 in der dargestellten gespannten Stellung Z gehalten ist, ist die Kolbenstange 50 in der dargestellten Position gehalten. Wenn aber der Arm 5 mit seiner Bewegung zur Ausspannseite hin beginnt, beginnt die Kolbenstange 50, sich nach rechts zu bewegen. Dies wird durch die Meßuhr 84 bestätigt, und dann wird ein von dem Belastungsanzeiger 88 angezeigter Wert abgelesen und als Wert der Spannungsaufhebekraft C' genommen. Die Meßdaten der Spannungsaufhebekraft C' sind, wie in Fig. 16 gezeigt.
Gemäß der Daten wird folgendes verständlich: Die Spannungsaufhebekraft C' muß einen Wert haben, der so groß ist, daß er etwa 1,3 bis 1,7 mal so hoch ist wie die Spannkraft C. Daher wird der Spannarm 5 während des Spannvorgangs kaum aus dem Spannungszustand herausgenommen, so daß der zu befestigende Gegenstand D fest im gespannten Zustand gehalten werden kann. Selbst für den Fall, daß der Luftdruck in der Spannbetätigungskammer 44 aufgrund von Beschädigungen der Luftleitungen usw. verlorengeht, kann der zu fixierende Gegenstand durch die Wirkung der Spannungszustandshaltefeder 45 festgehalten werden.
Die Wirkung der Spannungszustandshaltefeder 45 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 11 und 12 durch Fig. 17 erläutert.
Wenn der Spannarm 5 in die in Fig. 12 gezeigte zurückgezogene Stellung X bewegt wird, wird die Feder 45 mit einer normalen Länge α zusammengedrückt, bis die Federlänge β&sub0; wird. Das Symbol β&sub1; bezeichnet einen Ausdehnungs- und Kontraktionsbereich zum Vorschieben und Zurückziehen, wie er zur Bewegung des Arms 5 in die in Fig. 12 gezeigte zurückgezogene Stellung X und die in Fig. 11 gezeigte Vorschubstellung Y erforderlich ist. Das Symbol β&sub2; bezeichnet einen Ausdehnungs- und Kontraktionsbereich zum Spannen, wie er zur Verschwenkung des Arms 5 in die Vorschubstellung Y und die Spannstellung erforderlich ist. Das Symbol β&sub3; gibt einen Kompressionswert für eine Anfangseinstellung an und das Symbol γ eine Preßkraft der Feder 45.
Wie durch den Vergleich zwischen der oberen und unteren Ansicht in Fig. 17 ersichtlich ist, wird für den Fall, daß die normale Länge α der Feder 45 konstant eingestellt wird, die Spannkraft γ im Ausdehnungs- und Kontraktionsbereich β&sub2; zum Spannen groß, da der Kompressionswert β&sub3; für die Anfangseinstellung durch Verkleinern des Ausdehnungs- und Kontraktionsbereichs β&sub1; zum Vorschieben und Zurückziehen vergrößert werden kann.
Demgemäß wird die Preßkraft der Feder 45 groß, wie oben erwähnt, wenn der Vorschub- und Rückzugshub des Kolbens 40 aufgrund der Wirkung der Verstärkungsrolle 71 klein wird, so daß der zu fixierende Gegenstand D fest und sicher gehalten werden kann.

< Vierte Ausführungsform>

Fig. 18 bis einschließlich 23 zeigen eine vierte Ausführungsform. In dieser vierten Ausführungsform ist ein Teil der dritten Ausführungsform (siehe Fig. 11 bis 14) wie folgt abgewandelt:
In den Unterseiten der entgegengesetzten Endabschnitte des zweiten Wellenschafts 22 sind Gleitflächen 76 ausgebildet, und die Gleitflächen 76 sind in der vorderseitigen und rückseitigen Richtung mit den Stützwänden 25a der Stütznuten 25 in Gleitkontakt gebracht. Zwischen diese Gleitflächen 76 und die Stützwände 25a ist ein Schmiermittel eingebracht. Auch sind zwischen dem ersten Wellenschaft 21 und dem zweiten Wellenschaft 22 Gleitlager 77 befestigt.
Das Antriebsteil 5b des Spannarms 5 wird, wie oben erwähnt, von der Vorschubfeder (hierin nicht dargestellt) im Uhrzeigersinn angetrieben. Dadurch werden die Gleitflächen 76 auf die Stützwände 25a gedrückt. Entsprechend kann die Stütznut 25 so ausgebildet sein, wie in Fig. 20 durch die strichpunktiert dargestellte Ansicht gezeigt.
Übrigens können auch mit der Spannvorrichtung der vierten Ausführungsform im großen und ganzen dieselben Prüfungsergebnisse wie in Fig. 16 erhalten werden.
Fig. 21 bis 23 zeigen Beispielsvarianten des Stützaufbaus für den zweiten Wellenschaft 22 und sind Ansichten entsprechend Fig. 20.
In einer ersten Beispielsvariante, die in Fig. 21 dargestellt ist, sind die oberen Wände der Stütznuten 25 weggelassen. Übrigens werden die Gleitflächen 76 des zweiten Wellenschafts 22 durch die Druckkraft der Vorschubfeder in ähnlicher Weise wie bei der vierten Ausführungsform mit den Stützwänden 25a in Kontakt gedrückt.
In einer in Fig. 22 dargestellten zweiten Beispielsvariante sind kreisförmige Führungselemente 78 durch die Endabschnitte des zweiten Wellenschafts 22 drehbar gelagert und die Gleitflächen 76 in den Führungselementen 78 ausgebildet.
In einer in Fig. 23 dargestellten dritten Beispielsvariante sind eckige Führungselemente 79 durch die Endabschnitte des zweiten Wellenschafts 22 drehbar gelagert und die Gleitflächen 76 in den Führungselementen 79 ausgebildet.
Jede oben erwähnte Ausführungsform kann ferner wie folgt abgewandelt werden:
Statt daß das Gehäuse 3 die Vielzahl von Blöcken 7, 8, 9, 10 aufweist, können wahlweise zwei, drei oder alle diese Mehrfachblöcke einstückig ausgebildet sein.
Statt daß der erste Wellenschaft 21 des Übertragungselements 18 in die im Antriebsteil 5b ausgebildete Durchgangsbohrung 28 eingepaßt ist, kann eine bogenförmige Nut in dem Antriebsteil 5b ausgebildet sein, so daß der erste Wellenschaft 21 von unten her mit der Nut in Eingriff sein kann.
In dem Pneumatikzylinder 6 als Antriebseinrichtung kann die Spannungszustandshaltefeder 45 weggelassen werden. Und anstelle des doppelwirkenden Zylinders 6 kann ein einfachwirkender mit Federrückholung verwendet werden.
Anstelle des Pneumatikzylinders kann die Antriebseinrichtung einen Zylinder verwenden, bei dem andere Druckgasarten verwendet werden. Anstelle dieser Gasdruckzylinder kann ein Hydraulikzylinder und dergleichen verwendet werden. Für den Fall, daß Druckluft als Druckfluid verwendet wird, können die Kosten einer Druckfluidzuleitungs-/-ableitungsvorrichtung und Rohrleitung übrigens bemerkenswert reduziert werden, und die Atmosphäre kann vor Verschmutzung durch Flüssigkeiten, wie Öl und dergleichen bewahrt werden.
Des weiteren kann die Antriebseinrichtung ein Mechanismus sein, der über eine Schraubverbindung vorgeschoben und zurückgezogen werden kann.
Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich sein, daß zwar einzelne Formen der Erfindungen dargestellt und beschrieben wurden, jedoch viele verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Eine Spannvorrichtung, aufweisend:

- ein Gehäuse (3);

- einen Spannarm (5) mit einem Mittelteil und einem ruckwärtigen Teil in der vorderseitigen und der rückseitigen Richtung;

- ein Drehpunktteil (5a), das im Mittelteil des Spannarms (5) angeordnet und vertikal verdrehbar durch das Gehäuse (3) abgestützt ist;

- ein Antriebsteil (5b), das im ruckwärtigen Teil des Spannarms (5) angeordnet ist;

- ein Übertragungselement (18) mit einem ersten Wellenschaft (21), der mit dem Antriebsteil (5b) übertragend in Eingriff steht, und einem zweiten Wellenschaft (22), der durch das Gehäuse (3) abgestützt ist, wobei die Achse (A) des zweiten Wellenschafts (22) und die Achse (B) des ersten Wellenschafts (21) voneinander versetzt sind;

- eine Antriebseinrichtung (6) mit einem Ausgangsteil (6a); und

- einen Hebel (19) zum Verbinden des ersten Wellenschafts (21) und des Ausgangsteils (6a) miteinander;

wobei der erste Wellenschaft (21) sich durch das Schwenken des Hebels (19) durch das Ausgangsteil (6a) exzentrisch um die Achse (A) des zweiten Wellenschafts (22) dreht.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Stützwand (25a) zum bewegbaren Abstützen des zweiten Wellenschafts (22) in der vorderseitigen und rückseitigen Richtung in dem Gehäuse (3) vorgesehen ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Rollenelement (24) mit der Stützwand (25a) in der vorderseitigen und rückseitigen Richtung in Rollberührung bringbar am zweiten Wellenschaft (22) vorgesehen ist.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Gleitfläche (76) mit der Stützwand (25a) in der vorderseitigen und rückseitigen Richtung in Gleitkontakt bringbar am zweiten Wellenschaft (22) vorgesehen ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Führungsnut (14), die sich in der vorderseitigen und rückseitigen Richtung erstreckt, in dem Vorderteil des Gehäuses (3) ausgebildet ist und das Drehpunktteil (5a) des Spannarms (5) in der vorderseitigen und rückseitigen Richtung bewegbar durch die Führungsnut (14) abgestützt ist.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Führungsnut (14) mit einem vorbestimmten Winkel (e) rückwärtig aufwärts geneigt ist.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Hebel (19) ein erstes Endteil (19a) und ein zweites Endteil (19b) aufweist, wobei das erste Endteil (19a) mit dem ersten Wellenschaft (21) verbunden ist und das zweite Endteil (19b) durch das Ausgangsteil (6a) vertikal verschwenkbar abgestützt ist, und wobei ein zweiter Hebel (70) aus dem zweiten Endteil (19b) in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung des ersten Endteus (19a) absteht, wobei ein abstehendes Teil des zweiten Hebels (70) ein verstärkendes Drehpunktteil (71) aufweist und das Gehäuse (3) eine Anschlagwand (72) zum Abstützen des Drehpunktteils (71) von hinten aufweist.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (3) einen linken und einen rechten Block (7)(8), die an beiden, der linken und der rechten Seite des Spannarms (5) angeordnet sind, und einen oberen und einen unteren Block (9)(10) zum Verbinden des linken und des rechten Blocks (7)(8) aufweist.