DE112015000936B9

DE112015000936B9 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE112015000936B9
Application number: DE112015000936.1T
Authority: DE
Inventors: Chiaki Fukui; Kazuyoshi Takahashi; Hideki Sasaki; Masaharu Kobayashi
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2021-08-19
Anticipated expiration: 2035-02-13
Also published as: CN106061682B; DE112015000936B4; DE112015000936T5; BR112016019410A2; JP2015157335A; MX2016010891A; US20160354902A1; US9969060B2; JP6160922B2; CN106061682A; WO2015125841A1

Abstract

Eine Spannvorrichtung (10) zum Klemmen eines Werkstücks durch Rotation eines Paares von Klemmarmen (14, 16) zwischen dem einen Klemmarm (14) und dem anderen Klemmarm (16), mit:einem Grundkörper (12);einer Antriebseinheit (18), die an dem Grundkörper (12) vorgesehen ist und ein Verschiebungselement (40) aufweist, das entlang einer axialen Richtung verschoben wird;dem Paar von Klemmarmen (14, 16), die relativ zu dem Grundkörper (12) drehbar gehalten werden und so angeordnet sind, dass sie einander gegenüber liegen;einem Antriebskraftübertragungsmechanismus (20) mit Presselementen (58a, 58b), die dazu ausgestaltet sind, Enden der Klemmarme (14, 16) zu pressen und die mit der Antriebseinheit (18) verbunden sind, wobei der Antriebskraftübertragungsmechanismus (20) dazu ausgestaltet ist, eine Antriebskraft entlang einer axialen Richtung der Antriebseinheit (18) auf die Klemmarme (14, 16) zu übertragen, um dadurch eine Rotation der Klemmarme (14, 16) zu bewirken;Nockenelementen (32) mit Pressflächen (34), die in einem festgelegten Winkel relativ zu der axialen Richtung geneigt sind, wobei die Nockenelemente (32) an Enden der Klemmarme (14, 16) vorgesehen sind, wobei die Nockenelemente (32) dadurch gepresst werden, dass die Presselemente (58a, 58b) des Antriebskraftübertragungsmechanismus (20) an den Pressflächen (34) anliegen; undeinem manuellen Freigabemechanismus (22), der dazu ausgestaltet ist, einen durch die Klemmarme (14, 16) geklemmten Zustand des Werkstücks freizugeben,wobei der manuelle Freigabemechanismus (22) ein Druckelement aufweist, das dazu ausgestaltet ist, die Presselemente (58a, 58b) entlang der axialen Richtung zu drängen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung zum Klemmen von Werkstücken in einer automatisierten Montagelinie (Fließband) oder dergleichen.
Stand der Technik
Bisher wird in einer automatisierten Montagelinie für Automobile ein Montageprozess durchgeführt, bei dem das Klemmen mit einer Spannvorrichtung in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem vorgeformte Rahmen übereinandergelegt positioniert und dann die Rahmen miteinander verschweißt werden.
Bei einer solchen Spannvorrichtung, wie sie in der japanischen Patentschrift JP 4950123 B2 ( JP 2009-279698 A ) beschrieben ist, sind an linken und rechten Seiten ein Paar von zwei Klemmarmen vorgesehen, wobei die Klemmarme jeweils über Stifte drehbar sind. Außerdem werden proximale Enden der Klemmarme schwenkbar durch eine Basis gehalten, mit welcher eine Antriebseinheit verbunden ist, wodurch distale Enden der Klemmarme betätigt werden, um zu öffnen und zu schließen. Dadurch wird ein Werkstück, beispielsweise ein Rahmen oder dergleichen, durch die distalen Enden des Paares von Klemmarmen von links und rechts gegriffen.
Aus der JP 2008-194801 A geht eine Spannvorrichtung mit einem Verriegelungsmechanismus hervor, bei der ein Handgriff drehbar an der Außenseite eines Gehäuses vorgesehen ist und ein Übertragungsabschnitt die auf den Handgriff ausgeübte Kraft überträgt. Ein Endabschnitt einer Führungsstange des Übertragungsabschnitts ist mit einer Umfangsnut einer Kolbenstange verbunden. Durch Drehen des Handgriffs wird die Führungsstange des Übertragungsabschnitts in vertikaler Richtung verschoben. Dadurch wird die Kolbenstange in einer axialen Richtung verschoben, so dass ein Arm über einen mit der Kolbenstange verbundenen Kniehebel gedreht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Wenn bei einer Montagelinie, bei der die oben beschriebene Spannvorrichtung installiert ist, beispielsweise aus irgendeinem Grund ein Nothalt der Montagel i-nie erfolgt, wird die Zufuhr von elektrischer Energie und/oder Druckfluid zu einer Antriebseinheit der Spannvorrichtung unterbrochen. Da die von der Antriebseinheit aufgebrachte Antriebskraft entfällt, wird der geklemmte Zustand eines Werkstücks durch die Spannarme verriegelt.
In einem solchen Zustand kann es beispielsweise zur Untersuchung der Ursache eines Fehlers notwendig sein, das Werkstück herauszunehmen oder zu entfernen. Da das Werkstück aber durch die Spannarme in dem geklemmten Zustand gehalten wird, ist es in manchen Fällen nicht möglich, das Werkstück aus der Spannvorrichtung herauszunehmen.
Es ist eine allgemeine Aufgabe der Erfindung, eine Spannvorrichtung vorzusehen, mit der ein geklemmter Zustand einfach und zuverlässig manuell freigegeben werden kann, wenn ein Output einer Antriebseinheit unterbrochen wurde.
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Spannvorrichtung zum Klemmen eines Werkstücks zwischen einem der Klemmarme und einem anderen der Klemmarme durch Rotation eines Paares von Klemmarmen, wobei die Spannvorrichtung umfasst:

einen Grundkörper;
eine Antriebseinheit, die an dem Grundkörper vorgesehen ist und ein Verschiebungselement aufweist, das entlang einer axialen Richtung verschoben wird;
das Paar von Klemmarmen, die relativ zu dem Grundkörper drehbar gehalten werden und die so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen;
einen Antriebskraftübertragungsmechanismus mit Presselementen, die dazu ausgestaltet sind, Enden der Klemmarme zu pressen, und der mit der Antriebseinheit verbunden ist, wobei der Antriebskraftübertragungsmechanismus dazu ausgestaltet ist, eine Antriebskraft entlang einer axialen Richtung der Antriebseinheit auf die Klemmarme zu übertragen, um dadurch eine Rotation der Klemmarme zu bewirken;

Nockenelemente mit Pressflächen, die in einem festgelegten Winkel relativ zu der axialen Richtung geneigt sind, wobei die Nockenelemente an Enden der Klemmarme vorgesehen sind, wobei die Nockenelemente dadurch gepresst werden, dass die Presselemente des Antriebskraftübertragungsmechanismus an den Pressflächen anliegen; und
manuelle Freigabemittel, die dazu ausgestaltet sind, einen durch die Klemmarme geklemmten Zustand des Werkstücks freizugeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden bei der Spannvorrichtung, welche an Enden des Paares von Klemmarmen die Nockenelemente aufweist, die Nockenelemente bei einem Antrieb der Antriebseinheit durch die Presselemente des Antriebskraftübertragungsmechanismus gepresst, so dass die Enden des Paares von Klemmelementen gedreht werden, wodurch das Werkstück geklemmt wird. Auch in dem Fall, dass aus irgendeinem Grund die Antriebseinheit angehalten wird und ihre Antriebskraft entfällt, kann außerdem das Werkstück sicher entnommen und von der Spannvorrichtung entfernt werden, weil der geklemmte Zustand durch die manuellen Freigabemittel einfach und zuverlässig freigegeben werden kann.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Spannvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines manuellen Freigabemechanismus, der bei der Spannvorrichtung gemäß 1 vorgesehen ist;
3 ist eine Vorderansicht, die einen geklemmten Zustand der Spannvorrichtung gemäß 1 zeigt;
4 ist eine Vorderansicht mit weggelassenen Bereichen, die einen Zustand zeigt, in welchem ein erster Plattenkörper aus der Spannvorrichtung gemäß 3 herausgenommen ist;
5 ist ein Schnitt entlang der Linie V-V in 3;
6 ist eine Vorderansicht, die einen ungeklemmten Zustand der Spannvorrichtung gemäß 3 zeigt; und
7 ist eine Vorderansicht mit weggelassenen Bereichen, die einen Zustand zeigt, in dem ein erster Plattenkörper aus der Spannvorrichtung gemäß 6 herausgenommen ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
Wie in den 1 bis 7 gezeigt ist, umfasst eine Spannvorrichtung 10 einen Grundkörper 12, ein Paar von ersten und zweiten Klemmarmen 14, 16, die drehbar an dem Grundkörper 12 gehalten sind, eine Antriebseinheit 18, die an dem Grundkörper 12 fixiert ist, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus 20, der eine Antriebskraft der Antriebseinheit auf die ersten bzw. zweiten Klemmarme 14, 16 überträgt, und einen manuellen Freigabemechanismus 22, mit dem durch Handbetätigung der geklemmte Zustand eines Werkstücks W, das durch die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 geklemmt wird, zwangsweise freigegeben werden kann.
Der Grundkörper 12 besteht beispielsweise aus einer Basis 24, die in ebener Form ausgestaltet und in einer horizontalen Richtung angeordnet ist, und einem Paar von ersten und zweiten Plattenkörpern 26, 28, die mit beiden Seitenflächen der Basis 24 verbunden sind und voneinander einen festgelegten Abstand aufweisen. Die ersten und zweiten Plattenkörper 26, 28 sind senkrecht zu der Basis 24 angeordnet und weisen eine festgelegte Höhe in einer Aufwärtsrichtung (der Richtung des Pfeils A) auf. Der manuelle Freigabemechanismus 22 ist an dem ersten Plattenkörper 26 angebracht.
Die Basis 24 ist beispielsweise auf einer Bodenfläche oder dergleichen angeordnet und wird dann an der Bodenfläche über nicht dargestellte Bolzen oder dergleichen befestigt, wodurch die Spannvorrichtung 10 an einer vorgegebenen Stelle fixiert wird.
Außerdem ist an einem oberen Abschnitt des Grundkörpers 12 ein Dachabschnitt 29 zwischen Endabschnitten des ersten Plattenkörpers 26 und des zweiten Plattenkörpers 28 verbunden. Der Dachabschnitt 29 ist senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung (der Richtung der Pfeile A und B) der ersten und zweiten Plattenkörper 26, 28 angeordnet und an dem Grundkörper im Wesentlichen zentral in dessen Breitenrichtung (der Richtung des Pfeils C) vorgesehen. Außerdem ist ein Werkstück W, das durch die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 geklemmt wird, auf dem Dachabschnitt 29 angeordnet.
Die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 sind beispielsweise im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet und an dem Grundkörper 12 zwischen dem ersten Plattenkörper 26 und dem zweiten Plattenkörper 28 angeordnet. Sie werden an dem Grundkörper 12 jeweils über Armstifte 30, die durch im Wesentlichen zentrale Bereiche in der Längsrichtung der Klemmarme 14, 16 eingesetzt sind, drehbar gehalten.
Wie in den 4 bis 7 gezeigt ist, sind an einander gegenüberliegenden Seitenflächen an Enden der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 Nockenelemente 32 vorgesehen, die an der Seite der Basis 24 (in der Richtung des Pfeils B) angeordnet sind.
Die Nockenelemente 32 haben beispielsweise eine blockähnliche Gestalt und sind in Vertiefungen installiert, die an Seitenflächen an den Enden der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 ausgebildet sind. Des Weiteren umfassen die Nockenelemente 32 Nockenflächen (Pressflächen) 34 an in der Breitenrichtung der Spannvorrichtung 10 innen liegenden Seiten. Die Nockenflächen 34 sind mit festgelegten Winkeln so geneigt, dass sich die Breite der Nockenelemente zu der anderen Endseite (in der Richtung des Pfeils A) der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 allmählich verringert.
Außerdem sind die Nockenelemente 32 über nicht dargestellte Befestigungsbolzen lösbar an den Enden der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 in einem Zustand vorgesehen, in welchem die Nockenflächen 34 so angeordnet sind, dass sie dem Zentrum der Spannvorrichtung 10 zugewandt sind.
Andererseits sind an anderen Enden der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 Greifelemente 36 zum Klemmen des Werkstücks W ausgebildet. Die Greifelemente 36 haben einander gegenüberliegende Greifflächen, die einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben, und bilden vertikale Flächen, die im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 liegen.
Außerdem sind die Armstifte 30 in Form von Wellen oder Schäften ausgebildet. An einer Position zwischen dem einen Ende und dem anderen Ende jedes der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 ist der Armstift 30 senkrecht zu der Längsrichtung der ersten und der zweiten Klemmarme 14, 16 eingesetzt. Außerdem werden beide Enden der Armstifte 30 an den ersten bzw. zweiten Plattenkörpern 26, 28 gehalten. Dementsprechend werden die ersten und zweiten Klemmarme 14,16 über die Armstifte 30, die durch im Wesentlichen zentrale Bereiche der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 eingesetzt sind, drehbar an dem Grundkörper 12 gehalten.
Die Antriebseinheit 18 ist zwischen dem ersten Plattenkörper 26 und dem zweiten Plattenkörper 28 angeordnet und an einer Position in dem Zentrum der ersten und zweiten Plattenkörper 26, 28 und der Basis 24 vorgesehen.
Die Antriebseinheit 18 ist beispielsweise ein Luft- oder Pneumatikzylinder, der durch die Zufuhr eines Druckfluides angetrieben wird. Die Antriebseinheit 18 umfasst ein rohrförmiges Zylinderrohr 38 mit Boden, einen verschiebbar im Inneren des Zylinderrohres 38 angeordneten Kolben (Verschiebungselement) 40, eine mit dem Kolben 40 verbundene Kolbenstange 42 und eine Stangenabdeckung 44, die in einer Öffnung des Zylinderrohres 38 angeordnet ist und die Kolbenstange 42 verschiebbar hält.
An einer Seitenfläche des Zylinderrohres 38 sind erste und zweite Anschlussöffnungen 46, 48 ausgebildet, die senkrecht zu der Axialrichtung (der Richtung der Pfeile A und B) des Zylinderrohres 38 durchtreten und dadurch eine Verbindung zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Zylinderrohres 38 durch die ersten und zweiten Anschlüsse 46, 48 herstellen. Der erste Anschluss 46 ist an einer Endseite (in der Richtung des Pfeils A) vorgesehen, welche eine Bodenseite des Zylinderrohres 38 ist, und der zweite Anschluss 48 ist an der anderen Endseite des Zylinderrohres 38 vorgesehen, welche die Seite der Stangenabdeckung 44 ist (in der Richtung des Pfeils B).
Leitungen, die jeweils über Verbindungselemente mit einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle verbunden sind, sind an die ersten und zweiten Anschlüsse 46, 48 angeschlossen, wodurch das Druckfluid durch Umschalten einer nicht dargestellten Schaltvorrichtung wahlweise entweder dem ersten Anschluss 46 oder dem zweiten Anschluss 48 zugeführt werden kann. Außerdem ist das Zylinderrohr 38 durch nicht dargestellte Bolzen an dem Dachabschnitt 29 befestigt.
Der Kolben 40 weist beispielsweise eine scheibenähnliche Form auf, wobei ein Ende der Kolbenstange 42 dadurch mit dem Zentrum des Kolbens verbunden ist, dass er durch den Kolben 40 eingesetzt und integral mit diesem verstemmt ist. Außerdem steht das andere Ende der Kolbenstange 42 durch die Stangenabdeckung 44 aus dem Zylinderrohr 38 nach außen vor. Ein Verbinder 50, der anfangs einen verringerten Durchmesser aufweist und dessen Durchmesser sich dann wieder erweitert, ist an dem anderen Ende der Kolbenstange 42 ausgebildet. Ein Blockkörper 52, der einen Teil des Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 bildet, ist mit dem Verbinder 50 verbunden.
Nachdem die Stangenabdeckung 44 in das Innere des Zylinderrohres 38 eingesetzt wurde, wird sie durch einen Verriegelungsring 54, der an der inneren Umfangsfläche des Zylinderrohres 38 angreift, an ihrer Position verriegelt, und die Kolbenstange 42 wird durch die Mitte der Stangenabdeckung 44 verschiebbar eingesetzt.
Ein blockförmiger Stopper 56 ist an einer Position unterhalb der Kolbenstange 42 (in der Richtung des Pfeils B) an der Basis 24 befestigt, so dass dann, wenn der Kolben 40 und die Kolbenstange 42 durch einen Antrieb der Antriebseinheit 18 abgesenkt werden, eine weitere Verschiebung des Blockkörpers 52 (der unten diskutiert wird), welcher mit der Kolbenstange 42 verbunden ist, dadurch verhindert wird, dass der Blockkörper 52 an dem Stopper 56 anschlägt.
Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 umfasst den Blockkörper 52, der mit dem anderen Ende der Kolbenstange 42 verbunden ist, ein Paar von Rollen oder Walzen (Presselemente) 58a, 58b, die jeweils in der Nähe von gegenüberliegenden Enden des Blockkörpers 52 schwenkbar gehalten werden, und ein Paar von Verbindungsarmen 64a, 64b, die zwischen Walzenstiften 60, welche die Walzen 58a, 58b schwenkbar halten, und Verbindungsstiften 62 der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 gehalten werden.
Der Blockkörper 52 erstreckt sich in einer Richtung (der Richtung des Pfeils C) senkrecht zu der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) der Kolbenstange 42. In seinem zentralen Bereich ist eine Nut ausgebildet, in welche der Verbinder 50 der Kolbenstange 42 eingesetzt ist. Durch Einsetzen des Verbinders 50 in die Nut des Blockkörpers 52 wird der Blockkörper 52 außerdem in einem Zustand, in dem er senkrecht zu der axialen Richtung der Kolbenstange 42 angeordnet ist, angeschlossen und integral verschoben.
Außerdem hat der Blockkörper 52 eine festgelegte Länge in der Breitenrichtung (der Richtung des Pfeils C), wobei seine gegenüberliegenden Enden an gleichen Abständen zu der Achse der Kolbenstange 42 ausgebildet sind. An den gegenüberliegenden Enden des Blockkörpers 52 wird ein Paar von Walzen 58a, 58b über die Walzenstifte 60, die senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Blockkörpers 52 angeordnet sind, drehbar gehalten. Die Walzen 58a, 58b sind zwischen gabelförmig ausgebildeten Enden des Blockkörpers 52 angeordnet und so vorgesehen, dass sie jeweils von den Enden zu den ersten bzw. zweiten Klemmarmen 14, 16 vorstehen.
Außerdem werden gegenüberliegende Seitenflächen der Walzen 58a, 58b durch die Enden des Blockkörpers 52 abgedeckt. Des Weiteren sind eine der Walzen 58a, die an der Seite des ersten Klemmarms 14 angeordnet ist, und die andere der Walzen 58b, die an der Seite des zweiten Klemmarms 16 angeordnet ist, jeweils den Nockenflächen 34 der Nockenelemente 32 zugewandt, und die äußeren Umfangflächen der Walzen 58a, 58b liegen an den Nockenflächen 34 an.
Außerdem haben die Verbindungsarme 64a, 64b festgelegte Längen in der Axialrichtung. Verbindungsschlitze 66, die sich mit ovaler Form und in der Längsrichtung verlängert öffnen, sind in Endabschnitten der Verbindungarme 64a, 64b ausgebildet, wobei durch die Verbindungsschlitze 66 jeweils die Walzenstifte 60 eingesetzt sind.
Andererseits sind in die anderen Enden der Verbindungsarme 64a, 64b die Verbindungsstifte 62, die an den Enden der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 schwenkbar gehalten werden, durch Löcher (nicht dargestellt) eingesetzt. Dementsprechend sind die Enden der Verbindungsarme 64a, 64b über die Verbindungsstifte 62, die durch die nicht dargestellten Löcher eingesetzt sind, schwenkbar. Außerdem können die Verbindungsarme 64a, 64b sich durch die Walzenstifte 60, die durch die Verbindungsschlitze 66 eingesetzt sind, um festgelegte Strecken in der Längsrichtung des Blockkörpers 52 bewegen.
Beim Absenken des Blockkörpers 52 durch den Antrieb der Antriebseinheit 18 werden außerdem die Walzen 58a, 58b in einem Zustand gedreht, in dem sie an den Nockenflächen 34 der Nockenelemente 32 anliegen. Über die Nockenflächen 34 werden die Enden der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 mit festgelegten Presskräften in Richtungen (den Richtungen der Pfeile C1) gepresst, in denen sie sich voneinander entfernen. Indem der Blockkörper 52 angehoben wird, werden andererseits die Enden der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 durch die Verbindungsarme 64a, 64b in Richtungen gezogen, in denen sie sich einander annähern.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst der manuelle Freigabemechanismus 22 einen Freigabehebel (Druckelement) 68, der drehbar an dem ersten Plattenkörper 26 des Grundkörpers 12 vorgesehen ist, einen Halter 70, der den Freigabehebel 68 hält, und Verbindungsstifte (vorstehende Elemente) 72, die mit den Walzenstiften 60 des Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 verbunden sind und die durch den Freigabehebel 68 gepresst werden.
Die Verbindungsstifte 72 sind nicht auf eine Gestaltung beschränkt, bei der sie separat mit den Walzenstiften 60 verbunden sind, und können beispielsweise auch integral oder einstückig mit den Walzenstiften 60 ausgebildet sein.
Der Freigabehebel 68 wird beispielsweise durch eine Platte mit einer festgelegten Dicke gebildet und ist relativ zu einer Seitenfläche des ersten Plattenkörpers 26 drehbar. Außerdem umfasst der Freigabehebel 68 einen Stützteil 76, der über einen Befestigungsbolzen 74 an dem ersten Plattenkörper 26 gehalten wird, einen Betätigungsteil 78, der durch eine Bedienperson (Operator) betätigt wird und der an einem oberen Ende des Stützteils 76 ausgebildet ist, und einen Druckteil 80, der sich mit einem bogenförmigen Querschnitt an das untere Ende des Stützteils 76 anschließt und einen Abschnitt des Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 presst. Der Betätigungsteil 78 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Stützteil 76, und der Druckteil 80 ist so ausgebildet, dass er sich in einer Richtung entgegengesetzt zu dem Betätigungsteil 78 von dem Stützteil 76 erstreckt.
Der Betätigungsteil 78 ist so angeordnet, dass er von dem ersten Plattenkörper 26 in einer Breitenrichtung nach außen vorsteht, während der Druckteil 80 eine gekrümmte, nach unten gerichtete konvexe Form (in der Richtung des Pfeils B) aufweist.
Die Verbindungsstifte 72 stehen von Enden der Walzenstifte 60 des Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 vor und sind koaxial mit diesen vorgesehen. Durch Einsetzen der Verbindungsstifte 72 durch Einsetzschlitze 82, die sich jeweils in dem ersten Plattenkörper 26 öffnen, stehen die Verbindungsstifte 72 um eine festgelegte Länge von dem ersten Plattenkörper 26 nach außen vor. Die Einsetzschlitze 82 erstrecken sich über eine festgelegte Länge entlang der vertikalen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B).
Der Halter 70 ist mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt beispielsweise aus einer elastisch deformierbaren Platte oder dergleichen geformt. Der Halter 70 wird durch Bolzen 84 an einer Seitenfläche des ersten Plattenkörpers 26 befestigt und öffnet sich in einer Breitenrichtung des ersten Plattenkörpers 26 nach außen. Wie in 3 gezeigt ist, kann der Stützteil 76 des Freigabehebels 68 außerdem in das Innere des Halters 70 eingesetzt werden und wird darin durch einen Verriegelungsvorsprung 86, der in der Nähe der Öffnung des Halters 70 vorgesehen ist, verriegelt, um dadurch eine Drehbewegung des Freigabehebels 68 zu begrenzen (vgl. 5).
Außerdem ist der manuelle Freigabemechanismus 22 nicht darauf eingeschränkt an der Seite des ersten Plattenkörpers 26 des Grundkörpers 12 vorgesehen zu sein, wie es oben beschrieben wurde. Alternativ kann der manuelle Freigabemechanismus 22 auch an der Seite des zweiten Plattenkörpers 28 des Grundkörpers 12 vorgesehen sein.
Die Spannvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als nächstes werden die Betriebsweise und Vorteile der Spannvorrichtung 10 beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein ungeklemmter Zustand, in welchem die Greifelemente 36 der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 voneinander getrennt sind, als eine Ausgangsposition beschrieben.
In der in 7 gezeigten Ausgangsposition wird dem zweiten Anschluss 48 in der Antriebseinheit 18 ein Druckfluid zugeführt und ein Zustand hergestellt, in dem die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 durch Anheben des Kolbens 40 in solchen Richtungen (den Richtungen der Pfeile D1) gedreht werden, dass sich die Greifelemente 36 durch die Walzen 58a, 58b und den Blockkörper 52 des Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 um die Armstifte 30 voneinander weg bewegen.
Mit Bezug auf die 3 und 4 wird eine kurze Beschreibung des Werkstücks W gegeben, das mit der oben beschriebenen Spannvorrichtung 10 gegriffen wird. Das Werkstück W besteht beispielsweise aus einem ersten Rahmen W1, der einen U-förmigen Querschnitt hat und einen Teil eines Fahrzeugrahmens bildet, und einem zweiten Rahmen W2, der einen U-förmigen Querschnitt hat und zur Montage auf dem ersten Rahmen W1 vorgesehen ist.
In einem Zustand, in dem eine Öffnung des ersten Rahmens W1 nach unten (in der Richtung des Pfeils B) orientiert ist, wird der erste Rahmen W1 zwischen den Greifelementen 36 der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 platziert. Andererseits ist der zweite Rahmen W2 so geformt, dass seine Seitenwände so geneigt sind, dass sie sich allmählich zu seiner Öffnungsseite nach außen erweitern, und die Öffnung ist so angeordnet, dass sie nach oben weist (in der Richtung des Pfeils A). Außerdem wird der erste Rahmen W1 auf dem Dachabschnitt 29 in einem Zustand platziert, in welchem der erste Rahmen W1 in das Innere des zweiten Rahmens W2 eingesetzt ist.
In einem Zustand, in welchem das Werkstück W an einer festgelegten Position auf der Spannvorrichtung 10 angeordnet wurde, wird in der oben beschriebenen Weise durch Schalten der nicht dargestellten Schaltvorrichtung anfangs das Druckfluid, das dem zweiten Anschluss 48 der Antriebseinheit 18 zugeführt wurde, stattdessen dem ersten Anschluss 46 zugeführt. Wie in 4 gezeigt ist, wird durch das Druckfluid, das dem Inneren des Zylinderrohrs 38 zugeführt wird, dementsprechend der Kolben 40 zu der Stangenabdeckung 44 (in der Richtung des Pfeils B) gepresst und die Kolbenstange 42 und der Blockkörper 52 werden zusammen mit dem Kolben 40 integral abgesenkt.
Dementsprechend wird das Paar von Walzen 58a, 58b integral mit dem Blockkörper 52 abgesenkt und die Walzen 58a, 58b bewegen sich entlang der Nockenflächen 34 der Nockenelemente 32, an welchen die äußeren Umfangsflächen der Walzen 58a, 58b anliegen, nach unten, wodurch die Enden der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 über die Nockenflächen 34, die mit gekrümmten Querschnitt zurückgesetzt sind, in Richtungen (den Richtungen der Pfeile C1) gepresst werden, in denen sie sich voneinander entfernen.
Hierdurch beginnen die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 eine Drehung um die Armstifte 30 in Richtungen (den Richtungen der Pfeile D2), so dass die Greifelemente 36 an den anderen Enden sich einander annähern. Daraufhin wird die von den Walzen 58a, 58b auf die Nockenelemente 32 aufgebrachte Druckkraft im Wesentlichen konstant und daher werden die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 mit einer im Wesentlichen konstanten Drehkraft gedreht.
Bei weiterem Absenken des Blockkörpers 52 durch den Antrieb der Antriebseinheit 18 pressen die Walzen 58a, 58b stärker gegen die Nockenflächen 34 der Nockenelemente 32, und über die Nockenelemente 32 werden die Enden der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 weiter in Richtungen (den Richtungen der Pfeile C1) gepresst, in denen sie sich voneinander entfernen. Verbunden hiermit werden die Greifelemente 36 der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 weiter um die Armstifte 30 in Richtungen gedreht, in denen sie sich einander annähern, und bewegen sich in Richtungen, in denen sie sich den Seitenwänden des zweiten Rahmens W2 annähern. Insbesondere werden die Seitenwände des zweiten Rahmens W2 zu dem ersten Rahmen W1 (in den Richtungen der Pfeile D2) gepresst und deformiert.
Beim Absenken des Blockkörpers 52 werden außerdem die beiden Nockenelemente 32 durch die Walzen 58a, 58b in Richtungen (den Richtungen der Pfeile C1) gepresst, in denen sie sich voneinander entfernen. Dementsprechend werden die Enden der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 so gepresst, dass sie sich in Richtungen (den Richtungen der Pfeile C1) voneinander weg bewegen. Dementsprechend werden die Greifelemente 36 der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 weiter in Richtungen (den Richtungen der Pfeile D2) gedreht, in denen sie sich einander annähern, und die Seitenwände des zweiten Rahmens W2 werden so gepresst und deformiert, dass sie sich einander annähern, so dass die Seitenwände des zweiten Rahmens W2 an den Seitenwänden des ersten Rahmens W1 anliegen und die Seitenwände im Wesentlichen parallel zueinander liegen. Zu dieser Zeit wird ein geklemmter Zustand hergestellt, in welchem das Klemmen abgeschlossen ist.
Schließlich werden in einem Zustand, in dem die ersten und zweiten Rahmen W1, W2 durch die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 geklemmt werden, die Seitenwände der ersten und zweiten Rahmen W1, W2 miteinander verschweißt, beispielsweise mit Hilfe einer nicht dargestellten Schweißvorrichtung.
Durch Absenken des Blockkörpers 52 des Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 durch den Antrieb der Antriebseinheit 18 werden auf diese Weise die Nockenflächen 34 durch das Paar von Walzen 58a, 58b gepresst und über die Nockenelemente 32 werden die Enden der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 mit einer im Wesentlichen konstanten Kraft in Richtungen (den Richtungen der Pfeile C1) gepresst, in denen sie sich voneinander entfernen. Da die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 um die Armstifte 30 gedreht werden können, bis der Drehvorgang von dem Beginn der Rotation der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 abgeschlossen ist, wird dementsprechend der zweite Rahmen W2 des Werkstücks W immer mit einer konstanten Klemmkraft zu dem ersten Rahmen W1 gepresst und dann geklemmt.
Wenn andererseits der geklemmte Zustand des Werkstücks W durch die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 freigegeben werden soll, wird das Druckfluid, welches dem ersten Anschluss 46 der Antriebseinheit 18 zugeführt wurde, durch Umschalten der nicht dargestellten Schaltvorrichtung stattdessen dem zweiten Anschluss 48 zugeführt. Beim Pressen durch das Druckfluid wird dementsprechend der Kolben 40 angehoben, was mit einem gleichzeitigen Anheben der Kolbenstange 42 und des Blockkörpers 52 verbunden ist.
Außerdem werden die anderen Enden der Verbindungsarme 64a, 64b, die durch die Walzenstifte 60 an gegenüberliegenden Enden des Blockkörpers 52 gehalten werden, angehoben. Dementsprechend werden die Enden der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 durch ihre Verbindung mit den Verbindungsarmen 64a, 64b in Richtungen gezogen, in denen sie sich einander annähern. Dementsprechend werden die Greifelemente 36 der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 in Richtungen (den Richtungen der Pfeile D1) um Positionen gedreht, an welchen die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 durch die Armstifte 30 gehalten werden, , um sich voneinander zu entfernen. Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, wird ein ungeklemmter Zustand hergestellt, in welchem das Klemmen des Werkstücks W freigegeben ist.
Als nächstes wird ein Fall beschrieben, bei welchem bei der oben beschriebenen Spannvorrichtung 10 die Zufuhr des Druckfluides zu der Antriebseinheit 18 in einem geklemmten Zustand des Werkstücks W durch die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 unterbrochen wird. In dem in 4 gezeigten geklemmten Zustand sind die Verbindungsstifte 72 in der Nähe der unteren Enden der Einsetzschlitze 82 positioniert, weil der Kolben 40 und die Kolbenstange 42 der Antriebseinheit 18 und damit auch der Blockkörper 52 und die Walzen 58a, 58b abgesenkt sind.
Beispielsweise während eines Nothalts der Montagelinie ist in einem Zustand, in welchem die Zufuhr von Druckfluid zu der Antriebseinheit 18 unterbrochen wird, der geklemmte Zustand des Werkstücks W durch die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 verriegelt und kann nicht freigegeben werden.
In einer solchen Situation wird in dem in den 3 und 4 gezeigten Zustand zunächst dadurch, dass eine nicht dargestellte Bedienperson den Betätigungsteil 78 des Freigabehebels 68 ergreift und nach unten (in der Richtung des Pfeils B) drückt, der Freigabehebel 68 entgegen dem Uhrzeigersinn (in der Richtung des Pfeils E1) um die Position gedreht, an welcher der Stützteil 76 gehalten wird. Hierbei liegt der Stützteil 76 an dem Verriegelungsvorsprung 86 des Halters 70 an und deformiert diesen elastisch. Durch die elastische Deformation überwindet der Stützteil 76 den Verriegelungsvorsprung 86 und wird aus der Öffnung des Halters 70 heraus nach außen bewegt. Indem der Freigabehebei 68 vollständig von dem Halter 70 getrennt wird, wird außerdem der die Rotationsbewegung verhinderte Zustand des Freigabehebels 68 freigegeben.
Außerdem wird der Betätigungsteil 78 nach unten (in der Richtung des Pfeils B) gepresst, wodurch der Druckteil 80 nach oben (in der Richtung des Pfeils A) um den Stützteil 76 gedreht wird. Dies ist damit verbunden, dass der Druckteil 80 in Anlage gegen den Verbindungsstift 72 kommt und danach den Verbindungsstift 72 nach oben presst, wie es in den 6 und 7 gezeigt ist. Dementsprechend werden die Walzenstifte 60, die mit den Verbindungsstiften 72 verbunden sind, der Blockkörper 52, die Kolbenstange 42 und der Kolben 40 gemeinsam nach oben (in der Richtung des Pfeils A) gepresst.
Hierdurch werden die Walzen 58a, 58b entlang der Nockenflächen 34 der Nockenelemente 32 angehoben und die ersten und zweiten Klemmarme 14,16 werden so gedreht, dass sich die Greifelemente 36 voneinander trennen. Hierdurch wird ein ungeklemmter Zustand hergestellt. In diesem Fall wird durch die Nockenelemente 32, welche durch die Walzen 58a, 58b gepresst werden, eine große und verstärkte Kraft aufgebracht, um die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16, die in einem geklemmten Zustand sind, vorzuspannen. Indem der Druckteil 80, der um einen festgelegten Abstand von dem Befestigungsbolzen 74 beabstandet ist, eine Druckkraft auf die Verbindungsstifte 72 aufbringt, wird jedoch die Druckkraft, die von den Walzen 58a, 58b auf die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 aufgebracht wird, überwunden, und die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 können dazu gebracht werden, eine Operation zum Entklemmen durchzuführen.
Indem der ungeklemmte Zustand durch die Betätigung des manuellen Freigabemechanismus 22 hergestellt wird, kann auf diese Weise selbst während eines Nothalts der Montagelinie der geklemmte Zustand des Werkstücks W einfach und zuverlässig freigegeben werden, um ein Entfernen des Werkstücks W zu ermöglichen.
Nachdem der geklemmte Zustand durch den Freigabehebel 68 des manuellen Freigabemechanismus 22 freigegeben wurde, ergreift eine nicht dargestellte Bedienperson den Betätigungsteil 78 und drückt den Betätigungsteil 78 nach oben (in der Richtung des Pfeils A). Hierdurch wird der Freigabehebel 68 im Uhrzeigersinn (in der Richtung des Pfeils E2) um den Stützteil 76 gedreht. Außerdem wird der Stützteil 76 in den Halter 70 eingesetzt, um den Stützteil 76 über dem Verriegelungsvorsprung 86 zu verriegeln, wodurch der Freigabehebel 68 wieder in den verriegelten Zustand zurückgeführt wird und nicht gedreht werden kann. Damit ist der Freigabevorgang abgeschlossen.
In der oben beschriebenen Weise ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Freigabehebel 68 des manuellen Freigabemechanismus 22 drehbar beispielsweise an der Außenseite des ersten Plattenkörpers 26 des Grundkörpers 12 vorgesehen. Auch in dem Fall, dass die Zufuhr von Druckfluid zu der Antriebseinheit 18 unterbrochen und das Werkstück W in dem verriegelten Zustand verriegelt wird, können durch Betätigen des Freigabehebels 68 die mit den Walzenstiften 60 verbundenen Verbindungsstifte 72 nach oben gedrückt werden. Daher können die Walzen 58a, 58b, die an den Nockenelemente 32 anliegen und die ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 in Breitenrichtung nach außen drücken, einfach und zuverlässig entlang der Nockenflächen 34 nach oben (in der Richtung des Pfeils A) bewegt werden, so dass der klemmende Zustand der ersten und zweiten Klemmarme 14, 16 einfach und zuverlässig beendet werden kann.
Mit einem einfachen Aufbau bestehend aus dem Freigabehebel 78, den Verbindungsstiften 72 und den Einsetzschlitzen 82 kann der manuelle Freigabemechanismus 22 aufgebaut werden, was es ermöglicht, den geklemmten Zustand manuell freizugeben. Daher kann die manuelle Freigabe zu der Zeit des Klemmens einfach durchgeführt werden, beispielsweise durch selektives Anbringen des manuellen Freigabemechanismus 22 an der Spannvorrichtung 10. In Abhängigkeit von der Installationsumgebung, in welcher die Spannvorrichtung 10 installiert ist, kann außerdem die Position, an welcher der Freigabehebel 68 angebracht wird, in geeigneter Weise aus einem der beiden Enden in der Breitenrichtung des Grundkörpers 12 ausgewählt werden, oder die Freigabehebel können an beiden dieser Enden vorgesehen sein. Außerdem kann der Freigabehebel 68 an dem zweiten Plattenkörper 28 und nicht an dem ersten Plattenkörper 26 vorgesehen sein.
In dem Fall, dass der Freigabehebel 68 nicht verwendet wird, kann außerdem der Freigabehebel 68 nicht versehentlich gedreht werden, weil dessen Stützteil 76 in dem Inneren des Halters 70 aufgenommen und dort zuverlässig gehalten wird. Dadurch wird eine versehentliche Freigabe des geklemmten Zustands verhindert.
Die Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Änderungen und Modifikationen können an der Ausführungsform vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Eine Spannvorrichtung (10) zum Klemmen eines Werkstücks durch Rotation eines Paares von Klemmarmen (14, 16) zwischen dem einen Klemmarm (14) und dem anderen Klemmarm (16), mit: einem Grundkörper (12); einer Antriebseinheit (18), die an dem Grundkörper (12) vorgesehen ist und ein Verschiebungselement (40) aufweist, das entlang einer axialen Richtung verschoben wird; dem Paar von Klemmarmen (14, 16), die relativ zu dem Grundkörper (12) drehbar gehalten werden und so angeordnet sind, dass sie einander gegenüber liegen; einem Antriebskraftübertragungsmechanismus (20) mit Presselementen (58a, 58b), die dazu ausgestaltet sind, Enden der Klemmarme (14, 16) zu pressen und die mit der Antriebseinheit (18) verbunden sind, wobei der Antriebskraftübertragungsmechanismus (20) dazu ausgestaltet ist, eine Antriebskraft entlang einer axialen Richtung der Antriebseinheit (18) auf die Klemmarme (14, 16) zu übertragen, um dadurch eine Rotation der Klemmarme (14, 16) zu bewirken; Nockenelementen (32) mit Pressflächen (34), die in einem festgelegten Winkel relativ zu der axialen Richtung geneigt sind, wobei die Nockenelemente (32) an Enden der Klemmarme (14, 16) vorgesehen sind, wobei die Nockenelemente (32) dadurch gepresst werden, dass die Presselemente (58a, 58b) des Antriebskraftübertragungsmechanismus (20) an den Pressflächen (34) anliegen; und einem manuellen Freigabemechanismus (22), der dazu ausgestaltet ist, einen durch die Klemmarme (14, 16) geklemmten Zustand des Werkstücks freizugeben, wobei der manuelle Freigabemechanismus (22) ein Druckelement aufweist, das dazu ausgestaltet ist, die Presselemente (58a, 58b) entlang der axialen Richtung zu drängen.
Die Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Druckelement ein Hebel (68) ist, der relativ zu dem Grundkörper (12) drehbar vorgesehen ist, wobei die Presselemente (58a, 58b) durch Rotation des Hebels (68) in Bewegung versetzt werden.
Die Spannvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Halter (70), der dazu ausgestaltet ist, den Hebel (68) zu halten, an dem Grundkörper (12) vorgesehen ist.
Die Spannvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Halter (70) eine Öffnung aufweist, die entlang einer Rotationsrichtung des Hebels (68) vorgesehen ist, und wobei eine Rotationsbewegung des Hebels (68) dadurch verhindert wird, dass der Hebel (68) durch die Öffnung hindurchtritt und in einem Inneren des Halters (70) aufgenommen ist.
Die Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei vorstehende Elemente (72), die aus dem Grundkörper (12) nach außen vorstehen, an den Presselementen (58a, 58b) vorgesehen sind, und wobei die vorstehenden Elemente (72) durch Anlage an dem Druckelement gedrängt werden.