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Die
Erfindung betrifft ein Schrittgetriebe für ein Werkzeug zum Erzeugen
einer Spannkraft und/oder einer Spreizkraft mit einer Schub- oder
Zugstange, einer ortsfesten Backe, einem mit der ortsfesten Backe
fest verbundenen Träger,
an welchem die Zug- oder Schubstange beweglich gelagert ist, und einer
an der Schubstange fest angeordneten Backe.
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Ein
derartiges Werkzeug, als Schnellspann-Zwinge bezeichnet, ist in
der
DE 39 17 473 offenbart.
Diese Schnellspann-Zwinge hat ein Schrittgetriebe für ein schrittweises
Verlagern der Schub- oder Zugstange samt der beweglichen Backe relativ zur
festen Backe. Das Schrittge triebe wird dadurch realisiert, daß ein Betätigungshebel
mit einem an der Schub- oder Zugstange verkantbaren Mitnehmer bei einem
bestimmten Hebelverhältnis
in Eingriff kommt. Der Mitnehmer ist gegen eine Rückstellfeder
verlagerbar. Wird der Betätigungshebel
verschwenkt, verkantet der Mitnehmer an der Schubstange und schiebt
die Schubstange relativ zur festen Backe in einer Vorschubrichtung.
Eine Rückdrücksperre
verhindert das Zurückgleiten
der Schubstange. Die Rückdrücksperre
ist derart gegenüber
der Schub- oder Zugstange verkantet, daß ein Bewegen der Schub- oder
Zugstange entgegengesetzt der Vorschubrichtung vermieden wird. Wird
ein Gegenstand zwischen den beiden Backen eingespannt, wird ein geschlossener
Kraftschlußkreis
von der feststehenden Backe über
die Rückdrücksperre
in die Schubstange und der beweglichen Backe geschaffen. Diese Schnellspann-Zwinge leidet unter
dem Nachteil, daß die
Schrittweite zum einen sehr gering ist, so daß der Einspannvorgang mehrere
Betätigungshübe erfordert.
Zum anderen müssen
hohe Betätigungskräfte aufgewendet
werden, um eine hohe Spannkraft zwischen den Backen zu erzeugen.
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Die
EP 0 997 233 A2 offenbart
ein Spannwerkzeug, bei dem die Hebelverhältnisse des Betätigungsarmes
bei zunehmender Spannkraft hin zu kleineren Verlagerungswegen geändert werden
können,
indem der Betätigungsarm
eine als Langloch ausgebildete Lageröffnung besitzt, welche von
einem trägerfesten
Lagerzapfen durchsetzt ist. Mit einem derartigen Spannwerkzeug können nur
geringfügige schrittweiten
Zuwächse
bzw. nur unwesentlich höhere
Spannkrafterhöhung
erzielt werden. Außerdem muß zur Erreichung
der kleineren Hebelverhältnisse eine
Federvorspannung überwunden
werden, so daß zwar
die Hebelverhältnisse
zu Gunsten einer einfachen Betätigung
verringert sind, welche Kraftersparnis allerdings zumindest teilweise
durch die Federvorspannung aufgehoben ist. Bei der Veränderung der
Hebelverhältnisse
hin zu einem kürzeren
Wirkhebel, also kleineren Vorschubwegen, muß zum einen gegen eine Positionshaltefeder
gearbeitet werden, die den Schwenklagerpunkt hin zu der Hebelkonfiguration
großer
Schrittweite drängt,
zum anderen kann während
dieser Hebelkonfigurations-Änderungsphase
eine Erhöhung
der Spannkräfte
zwischen den Backen nicht erreicht werden. Insofern kann das bekannte
Schrittgetriebe keinen Wechsel der Hebelkonfigurationen durch führen, ohne
einen im Verlauf des Betätigungshebelweges
kontinuierlichen Zuwachs der Spannkräfte an den Backen zu gewährleisten.
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WO
01/56747 A1 offenbart eine Spanneinrichtung mit zwei Betätigungsarmen,
die einen schrittweisen Vorschub der Schub- oder Zugstange in entgegengesetzten
Richtungen bereitstellen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Schrittgetriebe für ein Spann- und/oder Spreizwerkzeug
sowie ein Werkzeug zum Erzeugen einer Spann- und/oder Spreizkraft
bereitzustellen, das große
und kleine Vorschubwege realisieren kann, wobei für den Hebelkonfigurationswechsel
Kraft- und Wegverluste bei Berücksichtigung
eines einfachen Schrittgetriebeaufbaus möglichst zu unterdrücken sind.
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Diese
Aufgabe wird durch Patentansprüche 1
und 19 sowie 37 gelöst.
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Mit
zwei festgelegten Hebelkonfigurationen, die separat ansteuerbar
sind und direkt anschaltbar sind, sind Kraft- und Wegverluste durch
kontinuierliche Wirkhebeländerungen
und die damit verbundenen Nachteile ausgeschlossen. Zudem macht
die erfindungsgemäße Maßnahme es
möglich,
Vorschubwege für
das Spann- und/oder Spreizwerkzeug bereitzustellen, die wesentlich
größer im Hinblick
auf einen großen
Vorschub und wesentlich kleiner im Hinblick auf die Erzeugung von
großen
Spannkräften
bei gleichem Betätigungsweg
sind.
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Im
Gegensatz zu den herkömmlichen Schrittgetrieben,
bei denen Spannkräfte
in einem Bereich von 600 bis 1.500 Newton erzielt werden können, können mit
dem erfindungsgemäßen Schrittgetriebe
sechs mal so hohe Spannkräfte
erzeugt werden. Dieser Kraftzuwachs zeigt seinen Vorteil nicht nur
quantitativ sondern auch in der Tatsache, daß derartige Spannwerkzeuge
nun einem größeren Anwendungsbereich
zugänglich
sind, indem Spannkräfte
von 5.000 bis 6.000 Newton gefordert sind.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Weg-Hebelkonfiguration
großer Schrittweite
mit einem Weg-Wirkhebel, der durch den Abstand des Schwenklagers
des Betätigungsarms von
der Kraftübertragsstelle
auf einen mit der Schub- oder Zugstange zusammenwirkenden Mitnehmer
bestimmt ist, und eine Kraft-Hebelkonfiguration kleiner Schrittweite
mit einem Kraft-Wirkhebel vorgesehen, der auf die gleiche Weise
wie der Weg-Wirkhebel
bestimmbar ist, wobei die entsprechend andere Kraftübertragsstelle
betrachtet wird. Mit dem erfindungsgemäßen Schrittgetriebe können Getriebeverhältnisse von
Weg-Wirkhebel zu
Kraft-Wirkhebel von größer oder
gleich ca. 1,5, zwischen 1,5 und 2, bei größer oder gleich ca. 2, bei
größer oder
gleich ca. 2,2, zwischen 2 und 5, größer 5, zwischen 5 und 5,5 oder größer oder
gleich ca. 5,5 erzeugt werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Schrittgetriebe
mit zwei wechselseitig aktiven Hebelkonfigurationen betreibbar,
die insbesondere wechselseitig ausschließend wirksam sind. In einem
ersten Betriebszustand wirkt also eine Weg-Hebelkonfiguration und
in einem anschließenden
oder zweiten Betriebszustand wirkt eine Kraft-Hebelkonfiguration.
Andere Betriebszustände sind
durch die Erfindung nicht ausgeschlossen, zumal bei einer bevorzugten
Ausführung
der Erfindung zwei verschiedene Hebelkonfigurationen gleichzeitig betätigt werden,
wobei das eine gegenüber
dem anderen vorrangig ausgelegt ist.
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Bei
einer ersten alternativen Ausführung
der Erfindung sind die wenigstens zwei Hebelkonfigurationen durch
einen Betätigungsarm
mit einem permanenten Schwenklagerpunkt ausgebildet. In einer zweiten
alternativen Ausführung
der Erfindung sind die zwei Hebelkonfigurationen durch mindestens zwei
Betätigungsarme
realisiert, von denen mindestens einer, vorzugsweise beide, einen
permanenten Schwenklagerpunkt aufweisen.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die wenigstens
zwei Hebelkonfigurationen durch zwei am Träger separat, schwenkbar angelenkte
Betätigungsarme
gebildet, die jeweils einen eigenen Wirkhebel aufweisen, der über einen über eine
Rückstellfeder
verlager baren Mitnehmer mit der Schub- oder Zugstange hebelkraftübertragsgemäß in Eingriff
bringbar ist. Insbesondere ist der individuelle Wirkhebel des jeweiligen
Betätigungsarms
während des
Betriebs im wesentlichen gleichbleibend.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die wenigstens
zwei Betätigungsarme scherenartig
zueinander schwenkbar an den Träger angelenkt,
wobei für
die Betätigungsarme
eigene Schwenklager an unterschiedlichen Orten des Trägers vorgesehen
sind.
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Bei
einer alternativen bevorzugten Ausführung der Erfindung ist für die wenigstens
zwei Hebelkonfigurationen wenigstens ein, vorzugsweise genau ein,
schwenkbar gelagerter Betätigungsarm
vorgesehen, der zwei Wirkhebel aufweist. Die beiden Wirkhebel sind übergangslos,
direkt zuschaltbar. Die wenigstens zwei Wirkhebel sind vorzugsweise
mit mindestens einem, vorzugsweise wenigstens zwei, gegen eine Rückstellfeder
verlagerbaren Mitnehmer hebelkraftübertragsgemäß in Eingriff bringbar.
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Ein
unabhängiger
Aspekt der Erfindung betrifft ein Schrittgetriebe zum schrittweisen
Verlagern der Schub- oder Zugstange in einer Vorschubrichtung mit
zwei separat bedienbaren Betätigungsarmen.
Die wenigstens zwei Betätigungsarme
bewirken eine Verlagerung der Schub- oder Zugstange in derselben Vorschubrichtung.
Mit dieser eigenständigen
erfindungsgemäßen Maßnahme von
zwei Betätigungsarmen
für die
gleich Vorschubrichtung kann auf einfache Weise ein Mehr-Schrittgetriebe,
vorzugsweise ein Zwei-Schrittgetriebe, gebildet werden.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung sind zwei Betätigungsarme an dem Träger schwenkbar angelenkt
und weisen entgegengesetzte Betätigungsrichtungen
auf. Vorzugsweise können
die wenigstens zwei Betätigungsarme
in einer Scherenanordnung an dem Träger angelenkt sein.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung weisen die wenigstens zwei Betätigunsarme
jeweils ein Schwenklager auf, das an unterschiedlichen Stellen am
Träger
angeordnet ist. Vorzugsweise ist ein Schwenklager auf einer Seite
der Schub- oder Zugstange, insbesondere auf der Betätigungsseite,
und wenigstens ein Schwenklager auf der gegenüberliegenden Seite, vorzugsweise
der Spannseite, der Schub- oder Zugstange positioniert.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Weg-Betätigungsarm
für eine
große
Schrittweite und ein Kraft-Betätigungsarm
für eine
kleine Schrittweite vorgesehen. Vorzugsweise weist der Weg-Betätigungsarm
einen ersten Abschnitt auf, der sich im wesentlichen senkrecht zur
Schub- oder Zugstange im Bereich der Eingriffstelle mit dem Mitnehmer
erstreckt und einen zweiten Abschnitt auf, wobei der erste und zweite
Abschnitt den Mitnehmer teilweise umgeben. Alternativ kann sich
der zweite Abschnitt des Betätigungsarms
im wesentlichen in einer axialen Verlängerung zum ersten Abschnitt
erstrecken.
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Bei
einer Weiterentwicklung der Erfindung ist im unbetätigten Betriebszustand
des Weg-Betätigungsarms
dessen Schwenklager bezüglich
einer Lotrechten zur Schub- oder Zugstange auf Höhe des Mitnehmers entgegen
der Vorschubrichtung versetzt. Mit dieser Positionsbedingung des
Schwenklagers können
sehr gute Hebelkonfigurationen für
ein Schrittgetriebverhältnis
mit großen
Verlagerungswegen erzielt werden.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ein Kraft-Betätigungsarm
kleiner Schrittweite auf einer Betätigungsseite der Schub- oder Zugstange
schwenkbar angelenkt, wobei der Kraft-Betätigungsarm auf der Betätigungsseite
der Schub- oder Zugstange mit einem Mitnehmer in Eingriff bringbar
ist, über
den wenigstens zwei Betätigungsarme
mit der Schub- oder Zugstange betriebsmäßig zusammenwirken können.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist ein Weg-Betätigungsarm
großer
Schrittweite und ein Kraft-Betätigungsarm
kleiner Schrittweite derart aufeinander abgestimmt, daß bei Betätigung des
einen Betätigungsarms
der jeweils andere Betätigungsarm
als Abstütz- oder Widerlagerarm
fungiert.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Rückstellfeder
in dem Schrittgetriebe integriert, die nach Lösen einer Betätigungskraft
des Operators die wenigstens zwei Betätigungsarme aus deren Betätigungsendstellung
in eine Ausgangsstelle zurück
verbringt. In der Ausgangsstellung stehen die wenigstens zwei Betätigungsarme
für einen
vollständigen
Betätigungshub
bereit.
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Eine
Weiterentwicklung der Erfindung betrifft eine Dauerverkantung des
Mitnehmers. Um Wegeverluste im Betätigungshub des Betätigungsarms
zu vermeiden, gewährleistet
die Dauerverkantung des Mitnehmers, daß ein Krafteintrag in die Schub-
oder Zugstange unmittelbar bei Betätigung des Betätigungsarms
stattfindet.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist die Dauerverkantung mittels einer Rückstellfeder
realisiert, welche derart auf den gegen die Rückstellfeder verlagerbaren
Mitnehmer einwirkt, daß der
Mitnehmer im unbetätigten
Betriebszustand des Betätigungsarms
gegen einen Anschlag am Betätigungsarm
gedrängt
mit der Schub- oder Zugstange verkantend Eingriff kommt.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Einrichtung
zum Lösen
der Dauerverkantung des Mitnehmers vorgesehen. Damit soll eine außerbetriebliche
Verschiebung der Schub- oder Zugstange zum Öffnen einer Spannzone zwischen den
Backen entgegen und in Vorschubrichtung behinderungsfrei vollzogen
werden können.
Vorzugsweise wird die Einrichtung zum Lösen der Dauerverkantung durch
Lösen einer
Sperre betätigt,
welche die Verlagerung der Schub- oder Zugstange entgegen der Vorschubrichtung
des Schrittgetriebes verhindert.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in einem Weg-Betrieb
des Schrittgetriebes ein Weg-Betätigungsarm
großer
Schrittweite unter Nutzung eines entgegen der Betätigungsrichtung
des Weg-Betätigungsarms
festgestellten Kraft-Betätigungsarms
als Widerlager verschwenkbar und die Schub- oder Zugstange in großen Schrittweiten
verlagerbar. In einem Kraft-Betrieb ist ein Kraft-Betätigungsarm
zur Nutzung des insbesondere aufgrund der Hebelverhältnisse
entgegen der Betätigungsrichtung
des Kraft-Betätigungsarms
festgestellten Weg-Betätigungsarms
als Konterarm verschwenkbar, wodurch die Schub- oder Zugstange in
kleinen Schrittweiten zum Aufbringen von Spann- und/oder Spreizkräften verlagerbar
ist.
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Der
Betätigungsarm
mit wenigstens zwei Hebelkonfigurationen mit unterschiedlichen Wirkhebeln kann
an den wenigstens zwei unterschiedlichen Wirkhebeln über wenigstens
zwei gegen wenigstens eine Rückstellfeder
verlagerbaren Mitnehmer mit der Schub- oder Zugstange in Eingriff
gebracht werden. Das Vorsehen von wenigstens zwei Mitnehmern, die für jeweils
einen Schrittweitengang verantwortlich sind, bilden separate Krafteingriffe
an der Schub- oder
Zugstange bei der Verwendung eines Betätigungsarms. Zur Realisierung
unterschiedlicher Hebelkonfigurationen sind wenigstens zwei Kraftübertragsstellen
an dem Betätigungsarm
vorzusehen, welche die entsprechende Hebelkonfiguration des Schrittgetriebes
bestimmen. Dieser Aspekt hat insbesondere den ergonomischen Vorteil,
daß ein
Mehrgang-Schrittgetriebe
bereitgestellt wird, das nur mit einem Betätigungsarm bedienbar ist, wobei
jede Schrittweite im Gang exakt an den jeweiligen Betriebsbedürfnissen
angepaßt
werden kann. Für
einen bestimmten Kraft-Betrieb, bei dem hohe Spannkräfte an den
Backen zu erzeugen sind, wird entsprechend eine vorab festzustellende
Kraftübertragsstelle
an dem Betätigungsarm
ausgewählt,
mit der kurze Hebelverhältnisse
gebildet sind und die mit einem der Mitnehmer zu verbinden ist.
Für den
Weg-Betrieb ist eine entsprechen de Kraftübertragsstelle zu definieren,
welche die gewünschte
Hebelkonfiguration für eine
große
Schrittweite bildet und mit einem der Mitnehmer zu verbinden ist.
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Bei
der bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist für
die wenigstens zwei Mitnehmer wenigstens zwei Rückstellfedern vorgesehen. Jede
der Rückstellfedern
bewirkt zum einen das getrennte Rückverlagern der Mitnehmer und
damit auch des Betätigungsarms.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung soll wenigstens ein
Mitnehmer in unbetätigtem
Betriebszustand des Betätigungsarms
in eine an der Schub- oder Zugstange verkanteten Stellung gedrängt werden.
Als ein solches Zwangsmittel kann in einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung eine Rückstellfeder
vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Maßnahme erreicht eine Erhöhung der
durch einen Betätigungshub
verlagerbaren Schrittweite um mehr als 15 % gegenüber dem
Schrittgetriebe der bekannten Spannzwingen. Außerdem muß nicht bei jedem Betätigungshub
eine Federkraft überwunden werden,
um den Mitnehmer in die mit der Schub- oder Zugstange eingreifende
Verkantstellung zu zwingen. Das Lösen der Verkantung soll vielmehr funktionsindividualisiert
bei einem Betriebszustand vorgenommen werden, wenn tatsächlich die
Schub- oder Zugstange ungehindert durch den Träger durchgezogen werden soll.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung soll eine Rückstellfeder
derart auf einen Mitnehmer einwirken, daß der Mitnehmer an der Schub- oder
Zugstange verkantend anliegt, so daß der Mitnehmer im unbetätigten Betriebszustand
des Betätigungsarms
unmittelbar, verzögerungsfrei
schiebend auf die Schub- oder Zugstange einwirkt, wenn der Betätigungsarm
betätigt
wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Rückstellfeder
und der Mitnehmer derart zueinander zugeordnet, daß der Mitnehmer
im ständigen
Kontakt mit dem Betätigungsarm
gehalten wird. Diese Maßnahme
eröffnet
die Möglichkeit
von Mehrgang- Schrittgetrieben,
insbesondere von Mehrgang-Schrittgetrieben, die einen Gangwechsel übergangslos,
d. h. ohne Zwischenhub und Unterbrechung des Vorschubs, d. h. ohne
daß der
Betätigungsarm
einen Betätigungsteilhub
ohne Kraftzuwachs an den Backen erfährt.
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Bei
einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung hat der Betätigungsarm
einen Anschlag, gegen den der Mitnehmer unter dem Wirkeinfluß der Rückstellfeder
stoßen
kann. Der Anschlag ist im Hinblick auf den Krafteingriffsort der
Rückstellfeder
an dem Mitnehmer derart angeordnet, daß dem Mitnehmer eine Schwenkkraft
um den Anschlag mitgeteilt wird. Es ist die Schwenkkraft, die den
Mitnehmer in der gegenüber
der Schub- oder Zugstange verkanteten Stellung hält.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung weist die Rückstellfeder
eine Federkonstante auf, die bei komprimiertem oder gedehntem Zustand stets
den unbetätigten
Betätigungsarm
zumindest unterstützend
in dessen Betätigungs-Ausgangsstellung
verbringen kann.
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Bei
einer Weiterentwicklung der Erfindung ist wenigstens ein Mitnehmer,
vorzugsweise wenigstens zwei Mitnehmer, mit dem Betätigungsarm über ein Kopplungsbauteil
derart verbunden, daß die
Kraftübertragsstellen
am Betätigungsarm
und am Mitnehmer stets ortsfest verbleiben, wodurch während des Gesamtbetriebes
im wesentlichen gleichbleibende Wirkhebel gebildet sind. Das Kopplungsbauteil
kann starr, beispielsweise als Druckstab, oder elastisch als Feder,
insbesondere als Spiralfeder, ausgelegt sein. Vorzugsweise ist das
Kopplungsbauteil dazu bestimmt, den Mitnehmer durch die Kopplung
auch in dem unbetätigten
Betriebszustand des Betätigungsarms
verkantend an der Schub- oder Zugstange anzulegen.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zum Koppeln der
wenigstens zwei Mitnehmer an dem Betätigungsarm ein elastisches,
flexibles oder starres Kopplungsbauteil vorgesehen, das insbesondere
am Betätigungsarm
als auch an einem der wenigstens zwei Mitnehmern gelenkig verbunden ist.
Vorzugsweise bildet das Kopplungsbauteil eine Mehr- Gelenkkette, insbesondere
eine Zwei-Gelenkkette. Das Kopplungsbauteil bewirkt ortsfeste Kraftübertragsstellen
am Betätigungsarm
und am Mitnehmer.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist für einen
Weg-Betrieb großer
Schrittweite des Schrittgetriebes ein Mitnehmer mit dem Betätigungsarm über das
Kopplungsbauteil unter Bildung einer Weg-Hebelkonfiguration verbunden.
Ein weiterer Mitnehmer ist für
einen Kraft-Schrittbetrieb kleiner Schrittweite des Schrittgetriebes
mit dem Betätigungsarm
in einem Schleif- oder Rollkontakt unter Bildung einer im wesentlichen
gleichbleibenden Krafthebelkonfiguration verbunden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist eine der Hebelkonfigurationen insbesondere für eine Verlagerung
mit kleiner Schrittweite ständig aktivierbar,
und eine weitere Hebelkonfiguration insbesondere für eine Verlagerung
mit großer
Schrittweite ist gegenüber
der aktivierbaren Hebelkonfiguration kleiner Schrittweite vorrangig
betreibbar. Bei deaktivierter Entkopplungseinrichtung wirkt tatsächlich die
vorrangige Hebelkonfiguration auf die Schub- oder Zugstange ein und verlagert letztere
insbesondere mit großer
Schrittweite. Bei Aktivierung der Entkopplungseinrichtung ergreift
ohne Verzögerung
und übergangslos
die Hebelkonfiguration kleiner Schrittweite den Funktionsbetrieb
des Schrittgetriebes und steht mit der Schub- oder Zugstange wirksam
in Eingriff.
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Ein
weiterer unabhängiger
Aspekt der Erfindung betrifft ein Schrittgetriebe, das zum schrittweisen
Verlagern von Schub- oder Zugstange samt beweglicher Backe relativ
zur festen Backe in einer Vorschubrichtung mit wenigstens zwei unterschiedlichen Schrittweiten
ausgelegt ist und wenigstens einen Betätigungsarm aufweist, der mit
wenigstens zwei Hebelkonfigurationen betätigbar ist. Erfindungsgemäß ist eine
Einrichtung zum Schalten von einer ersten Hebelkonfiguration zu
einer zweiten Hebelkonfiguration vorgesehen, wobei erfindungsgemäß die Schalteinrichtung
derart ausgelegt ist, daß bei
deren Aktivierung, insbesondere in einem vorbestimmbaren Betriebszustand,
die zugeschaltete Hebelkonfiguration unmittelbar, übergangslos
in Eingriff kommt.
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Wie
oben erläutert
ist, kann bei dem bekannten Schrittgetriebe mit zwei Schrittweiten
der Hebelkonfigurationswechsel nur durch Verschiebung des Schwenklagerarms
am Betätigungsarm
realisiert werden. Dabei muß der
Operator einen Betätigungsteilhub
ohne Kraftzuwachs an den Backen in Kauf nehmen. Dieser Betätigungsweg-
und Kraftverlust wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme aufgehoben.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Einrichtung
zum Schalten von einer Hebelkonfiguration zu einer anderen Hebelkonfiguration
ohne Mithilfe des Operators automatisch bei einer vorbestimmten
Spannkraft vollzogen. Dabei kann ein Sichtfenster am Träger des
Werkzeugs vorgesehen sein, das dem Operator den Betrieb der jeweiligen
Hebelkonfiguration visualisiert.
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Bei
einer bevorzugten Weiterentwicklung ist die Schalteinrichtung durch
einen Mechanismus zur Trennung einer Kopplungsstruktur gebildet,
die entsprechend des oben erwähnten
Kopplungsbauteils ausgebildet sein kann. Der Mechanismus zum Trennen
der Kopplungsstruktur, also der Entkopplungsmechanismus, ist vorzugsweise
dazu ausgebildet, zwischen dem Betätigungsarm und einem Mitnehmer angeordnet
zu sein. Vorzugsweise ist der Entkopplungsme chanismus oder die Entkopplungseinrichtung
als lastabhängige
Freigabeeinrichtung ausgelegt, die insbesondere als federbeaufschlagter
Kraftmechanismus ausgeführt
ist.
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Bei
einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird bei Aktivierung
der Entkopplungseinrichtung eine Hebelkonfiguration, insbesondere
die Weg-Hebelkonfiguration, zugunsten einer anderen Hebelkonfiguration,
insbesondere der Kraft-Hebelkonfiguration, frei. Da die Kraft-Hebelkonfiguration während des
Betriebs des Schrittgetriebes stets in einer aktivierbaren Stellung
gehalten wird, erfährt
das Schrittgetriebe keinen Betätigungswegverlust.
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Bei
einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Entkopplungseinrichtung
eine Freigabeschwelle auf, bei deren Überschreitung die Entkopplungseinrichtung
einen Mitnehmer von dem Betätigungsarm
trennt. Vorzugsweise ist die Kraftfreigabeschwelle größer als
eine Rückstellfederkraft,
die auf einen Mitnehmer wirkt. Damit ist gewährleistet, daß nicht
der Rückbringmechanismus
einer Rückstellfeder
das Freigeben oder Aktivieren der Entkopplungseinrichtung realisiert.
Die Entkopplungseinrichtung kann auch mit einer Überlastfreigabeschwelle versehen
sein, die insbesondere im Kraft-Betrieb relevant ist und bei deren Überschreitung
die Hebelkonfiguration kleiner Schrittweite ausgeschaltet wird,
damit Beschädigungen
an dem Schrittgetriebe durch zu hohe aufgebrachte Betätigungskräfte durch
den Operator ausgeschlossen sind.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Einkupplungseinrichtung
zur Wiederherstellung einer getrennten Kopplung zwischen einem Mitnehmer
und dem Betätigungsarm
vorgesehen. Die Einkupplungseinrichtung soll vorzugsweise derart
positioniert sein, daß ein
Umgreifen am Spann- oder Spreizwerkzeug nicht notwendig ist. Vorzugsweise
ist die Einkupplungseinrichtung über eine
Sperre betätigbar,
die üblicherweise
zum Verhindern einer Verlagerung der Schub- oder Zugstange entgegen
der Vorschubrichtung nach Betätigung des
Betätigungsarms
vorgesehen wird. Damit kann sowohl das Lösen der Sperre als auch das
in Betrieb Setzen der Kopplung zwischen Mitnehmer und Betätigungsarm
simultan bereitgestellt werden.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Werkzeug zum Erzeugen einer Spann- und/oder
Spreizkraft, insbesondere Spannzwinge, mit einer Schub- oder Zugstange,
einer ortsfesten Backe, einen mit der ortsfesten Backe fest verbundenen
Träger,
an welchem die Schub- oder Zugstange beweglich gelagert ist, einer
an der Schub- oder Zugstange fest angeordneten beweglichen Backe
und einem erfindungsgemäßen Schrittgetriebe.
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Beispielsweise
kann ein Schrittgetriebe mit wenigstens zwei Mitnehmern und einer
Schalteinrichtung ausgebildet sein oder ein Schrittgetriebe kann
eine Zwei-Betätigungsarmanordnung
und eine Einrichtung zum Schalten von einer Hebelkonfiguration zu
einer anderen Hebelkonfiguration aufweisen.
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Weitere
Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden durch die folgende
Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der
beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Werkzeugs in der Konfiguration als Spannzwinge
mit einem 2-Gang-Schrittgetriebe, das in einer Ruhestellung gezeigt
ist;
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2 eine
Seitenansicht des Werkzeugs gemäß 1,
wobei das Ende eines Betätigungshubs des
Weg-Getriebegangs großer
Schrittweite gezeigt ist;
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3 eine
Seitenansicht des Werkzeugs gemäß 1,
wobei der Kraft-Getriebegang kleiner Schrittweite aktiviert ist;
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4 eine
Seitenansicht des Werkzeugs gemäß 1,
bei dem das Hubende des Kraft-Getriebegangs
gezeigt ist;
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5 eine
Seitenansicht des Werkzeugs gemäß 1,
bei dem der Weg-Getriebegang wiederhergestellt ist;
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6 eine
schematische, allerdings realistische Hebelverhältnisse darstellende Seitenansicht eines
Werkzeugs in der Konfiguration einer Spannzwinge, bei der sich ein
2-Gang-Schrittgetriebe
in einer Ruhestellung befindet;
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7 eine
Seitenansicht des Werkzeugs gemäß 6,
bei dem ein Kraft-Betätigungsarm
in eine Widerlagerstellung verbracht ist;
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8 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs
nach 6, bei dem ein punktiert dargestellter Weg-Betätigungsarm
in einem betätigten
Betriebszustand dargestellt ist;
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9 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs
gemäß 6,
bei dem ein Kraftschluß zwischen
der festen und der beweglichen Backe dargestellt ist;
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10 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs
gemäß 6,
bei dem der Kraft-Betätigungsarm
in einem betätigten
Betriebszustand dargestellt ist; und
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11 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs
gemäß 6,
bei dem die Verspannung der Backen durch Betätigung eines Freigabehebels
gelöst
ist.
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Die
in den 1 bis 5 dargestellte Spannzwinge 1 umfaßt einen
Träger 3,
der eine feste Backe 5, ein Gehäuse 7 und einen Griff 9 aufweist, und
eine beweglich am Träger 3 gelagerte
Schubstange 11, an deren einem Ende eine bewegliche Backe 13 fest
beispielsweise mittels Nieten oder lösbar mit einem Schnellrastmechanismus,
angebracht ist. Die Backen 5 und 13 können aufeinanderzu
weisend (Spannwerkzeug) oder voneinander weg weisend (Spreizwerkzeug)
angeordnet sein. Die Backen 5 und 13 sind auf
einer Spannseite 15 einer Längsachse der Schubstange 11 angeordnet.
Der Griff 9 ist auf einer Betätigungsseite 17 der
Längsachse
der Schubstange 11 angeordnet.
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Das
Gehäuse 7 begrenzt
einen Freiraum 19, der zur zumindest teilweisen Unterbringung
von Organen eines 2-Gang-Schrittgetriebes 21 mit zwei unterschiedlichen
Schrittweiten bemessen ist. In 1 sind die
Backen 5 und 13 in einer offenen Stellung zueinander
dargestellt, wobei zwischen den Backen 5, 13 eine
Spannzone 23 definiert ist. In dieser Spannzone 23 kann
ein Gegenstand (nicht dargestellt) eingespannt werden.
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Für eine einfache
Herstellbarkeit der Spannzwinge sind die Spannbacke 5 und
das Gehäuse 7 und
der Griff 9 aus einem Stück gefertigt, insbesondere
aus einem Kunststoffstück
gespritzt.
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Die
Schubstange 11 sowie die Backe 13 werden insofern
als beweglich definiert, als sie relativ zum Träger 3 bewegt werden
können.
Die Schubstange 11 ist an dem Träger an zwei radialen Lagerbereichen 25, 27 (backenferner
Lagerbereich 25, backennaher Lagerbereich 27)
in Axialrichtung verschiebbar gelagert, die radial wirkende Lagerkräfte von
der Schubstange 11 in den Träger 3 oder von dem
Träger 3 in
die Schubstange 11 einleiten können.
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Das
Schrittgetriebe 21 ist dazu ausgelegt, die bewegliche Schubstange 11 samt
der beweglichen Backe 13 in einer Vorschubrichtung V schrittweise
zu verlagern. Das erfindungsgemäße Schrittgetriebe 21 umfaßt als Antrieb
einen Betätigungsarm 31,
der über
ein Schwenklager 33 an dem Träger 3 schwenkbar angelenkt
ist.
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In
einem unbetätigten
Zustand des Betätigungsarms 31 (1)
liegt ein Abschnitt der von dem Griff 9 abgewandten Seite
des Betätigungsarms 31 an
einem von einem betätigungsseitigen
Abschnitt 35 des Träger 3 gebildeten
Anschlag an.
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Der
Betätigungsarm 31 hat
eine Handgreifeinlage 37, die aus einem Material mit einem
hohen Reibungskoeffizienten, wie Gummi, gebildet ist. Bei Bedienung
der Spannzwinge 1 umgreift ein Operator (nicht dargestellt)
den Griff 9 derart, daß die
Einlage 37 von wenigstens dem Mittel- und/oder Zeigefinger ergriffen
wird, während
sich die Handfläche
zur Konteranlage um den Griff 9 schmiegt.
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Das
erfindungsgemäße Schrittgetriebe
hat einen Mitnehmer, wie einen Kraft-Mitnahmeschieber 39 und einen
Weg-Mitnahmeschieber 41. Beide Mitnahmeschieber (39 bzw. 41)
weisen einen Durchgang 43 bzw. 45 auf, dessen
jeweilige Abmessung bezüglich
des gleichbleibenden Querschnitts der Schubstange 11 derart
bemessen ist, daß die
Schubstange 11 bei einer senkrechten Stellung der Mitnahmeschieber
(39, 41) zur Längsachse
der Schubstange 11 in einer Spielpassung durchsetzt wird.
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Gegen
den Weg-Mitnahmeschieber 41 wirkt eine Rückbringfeder 49,
die als Schraubenfeder um die Schubstange 11 liegt und
sich einerseits an der Innenseite der Schubstangenlagerung 25 abstützt und
andererseits den Weg-Mitnahmeschieber 41 entgegen einer
Vorschubrichtung V vorbelastet. Auch in der in 1 dargestellten
betätigungsfreien
Position des Schrittgetriebes 21 wirkt die Rückbringfeder 49 vorspannend
auf den Weg-Mitnahmeschieber 41 ein.
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In
einer im wesentlichen parallelen Ausrichtung zur Rückbringfeder 49 ist
spannseitig (15) eine Rückstellfeder 51 angeordnet,
die sich einerseits in einem in dem Träger 3 eingebrachten
Sacklochsitz abstützt
und andererseits druckvorgespannt auf den Kraft-Mitnahmeschieber 39 wirkt.
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In
dem in 1 dargestellten unbetätigten Betriebszustand des
Schrittgetriebes 21 drückt
die Rückstellfeder 51 gegen
einen spannseitigen (15) Abschnitt des Kraft-Mitnahmeschiebers 39.
Der Kraft-Mitnahmeschieber 39 ist durch zwei gleichdimensionierte
Platten gebildet; eine Platte kommt mit der Rückstellfeder 51 in
Eingriff; die andere Platte wirkt mit dem Betätigungsarm 31 betriebsmäßig zusammen,
was unten im Detail erläutert
wird.
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Der
Weg-Mitnahmeschieber 41 weist betätigungsseitig (17)
eine Verlängerung
auf, an der eine lastabhängige
Entkopplungseinrichtung 53 untergebracht ist. Die Entkopplungseinrichtung 53 dient
dazu, eine scherenartige Bewegung zwischen dem Betätigungsarm 31 und
dem Weg-Mitnahmeschieber 41 dann zuzulassen, wenn eine
vorbestimmte Betätigungskraftschwelle,
also eine an der Entkopplungseinrichtung 53 angreifende
Lastschwelle, überschritten
wird. Die Verlängerung
des Weg-Mitnahmeschieber 41 weist eine Aufnahme auf, in
der eine Vorspannhaltefeder 55 vorgespannt eingesetzt ist.
Die Vorspannhaltefeder 55 wirkt auf eine Kugel 57,
welche im deaktivierten Zustand (1) der Entkopplungseinrichtung 53 auf
einen schalenartigen Endbereich eines Kopplungsstabs 59 drückt. Der
Endbereich des Kopplungsstabs 59 ist mit einer schalenartigen
Aufnahme versehen, in der im deaktivierten Zustand (1)
der Entkopplungseinrichtung 53 ein Stift 61 über die
Vorspannhaltefeder 55 vorspannend liegt. Die vorbestimmbare
Lastschwelle oder Kraftauslöseschwelle
kann durch die Federkonstante der Vorspannhaltefeder 55 sowie
die Dimensionen des Stifts 61 und des schalenartigen Endbereichs
des Kopplungsstabs 59 vorbestimmbar festgelegt werden.
In welchem Betriebszustand des Schrittgetriebes 21 die
Entkopplungseinrichtung 53 aktiviert wird, damit eine scherenartige
Bewegung zwischen dem Betätigungsarm 37 und
dem Weg-Mitnahmeschieber 41 möglich ist,
wird später
detailliert beschrieben werden.
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Der
Kopplungsstab 59 verhindert im deaktivierten Zustand (1)
der Entkopplungseinrichtung 53 eine relative Bewegung zwischen
dem Weg-Mitnahmeschieber 41 und dem Betätigungsarm 31. Aufgrund
einer scharnierartigen Stift-Schalen-Anordnung einerseits und einem
Scharniergelenk 63 andererseits, bildet der Kopplungsstab 59 eine Zwei-Scharniergelenk- Kette zum Koppeln
des Betätigungsarms 31 mit
dem Weg-Mitnahmeschieber, wobei ortsfeste Kraftübertragsstellen (65)
gebildet werden.
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Das
Scharniergelenk 63 definiert einen permanenten Weg-Wirkhebel
wW, der wirksam ist, wenn die Entkopplungseinrichtung 53 deaktiviert
ist, d. h. der Beätigungsarm 31 ist
mit dem Weg-Mitnahmeschieber 41 gekoppelt. Die Länge des
Wirkhebels wW, der für einen Weg-Betrieb großer Schrittweite des Schrittgetriebes 21 relevant
ist, bestimmt sich aus dem Abstand des Schwenklagers 33 des
Betätigungsarms 31 und
dem Scharniergelenk 63.
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Der
zweite Betriebszustand (3 und 4) des zweigängigen Schrittgetriebes 21 wird durch
einen Kraft-Wirkhebel wK definiert, dessen Länge durch
den Abstand des Schwenklagers 33 zu einer Kraftübertragsstelle
am Betätigungsarm 31 bestimmt
wird, welche Kraftübertragsstelle 65 durch
einen am Betätigunsarm
befestigten Anlagebolzen 65 gebildet ist.
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Ein
Betätigungshebel
bmax ist für beide Betriebszustände, Weg-Betriebszustand
und Kraft-Betriebszustand,
gleich, wobei hier für
das bessere Verständnis
der Figurenbeschreibung lediglich auf den durch entsprechende Bedienung
längsten
Betätigungshebel
Bezug genommen wird, der durch den Abstand des Schwenklagers 33 des
Betätigungsarms 31 zum
freien betätigungsseitigen
Ende 67 des Betätigungsarms 31 definiert
ist.
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Auf
der Spannzone 23 zugewandten Seite des Gehäuses 7 ist
eine Sperre 71 vorgesehen, welche ein Verlagern der Schubstange 11 entgegen
der Vorschubrichtung V verhindert. Die Sperre 71 weist einen
Betätigungsabschnitt 73 und
ein Lagerteil 75 auf, das in einer C-förmigen im Träger 3 ausgebildeten
Aussparung schwenkbar gelagert ist. Eine vorgespannte Sperrfeder 77 drückt die
Sperre 71 in die in 1 bis 4 dargestellte
Stellung schräg
zur Längsachse
der Schubstange 11, welche die Sperre 71 durch
einen nicht näher
dargestellten Durchgang hindurch durchdringt, der eine Spielpassung
zur Abmessung der Schubstange 11 aufweist.
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In
der in den 1 bis 4 dargestellten Schrägstellung
verkantet die Sperre 71 mit seinen Lateralrändern (nicht
näher dargestellt)
derart mit der Schubstange 11, daß die an den verkanteten Bereichen
mittels der Sperrfeder 77 erzeugten Klemmkräfte das
Zurückdrücken der
Schubstange 11 entgegen der Vorschubrichtung V verhindern
und damit die an den Spannbacken 5 und 13 erzeugten
Spannkräfte aufrechterhalten.
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Auf
der Betätigungsseite 17 der
Schubstange 11 ist eine Einkupplungseinrichtung 81 vorgesehen,
die als langgestrecktes Bauteil in einer Lageraufnahme in dem Trägerabschnitt 35 verschiebbar gelagert
ist. Die Sperrfeder 77 zwingt das langgestreckte Bauteil,
in Kontakt mit dem Betätigungsabschnitt 73 der
Sperre 71 zu kommen. Die detaillierte Funktionsbeschreibung
der Einkupplungseinrichtung 81 folgt unten.
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Im
folgenden werden einzelne insbesondere unabhängige Erfindungsaspekte beschrieben,
die insbesondere einen funktionalen Zusammenhang der einzelnen Bauelemente
des erfindungsgemäßen Schrittgetriebes 21 und
des erfindungsgemäßen Werkzeugs
betreffen.
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Wegbetrieb des Schrittgetriebes 21
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Wie
oben angedeutet ist, besitzt das erfindungsgemäße Schrittgetriebe zwei Gangschrittweiten
oder zwei unterschiedliche Vorschubwege bei einem vollständigen Betätigungshub
des Betätigungsarms 31.
Im folgenden wird der Betriebszustand erläutert, bei dem große Vorschubwege
bei einem Betätigungshub
erzielt werden, der durch den Winkel α zwischen dem Griff 9 und
dem Betätigungsarm 31 festgelegt
ist.
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Im
Weg-Betrieb zum Verlagern der Schubstange 11 samt beweglicher
Backe 13 ist der Wirkhebel wW wirksam.
An der Backe 5 treten keine Kräfte auf, wodurch die Betätigung des
Arms 31 bereits mit einer geringen Kraft möglich ist,
die allerdings nicht ausreicht, um die Entkopplungseinrichtung 53 zu
aktivieren, d. h. den Stift 61 aus der schalenartigen Aufnahme
des Kopplungsstabs 59 herauszudrücken, indem die Vorspannhaltefeder 55 zusammengedrückt wird.
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Bei
einer Schwenkbetätigung
des Betätigungsarms 31 wird
die Schubstange 11 über
den mit der Schubstange 11 verkanteten Weg-Mitnahmeschieber 41 in
Vorschubrichtung V um die Schrittweite des Weg-Betriebs entgegen
der Rückbringfeder 49 verlagert.
Die Rückbringfeder 49 darf
nur so stark dimensioniert sein, daß es in keiner ihrer komprimierten
Stellungen eine Kraft dem Weg-Mitnahmeschieber 41 mitteilt,
die stärker
als eine zur Aktivierung der Entkopplungseinrichtung 53 notwendige
Ausösekraftschwelle
ist.
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Bei
Abschluß des
vollständigen
Betätigungshubs
(siehe 2) liegt der Betätigungsarm 31 an dem
Griff 9 an, und die Rückbringfeder 49 ist
in ihre maximal komprimierten Stellung gebracht. Wird der Betätigungsarm
von dem Operator freigegeben, so drückt die Rückbringfeder 49 den
Betätigungsarm 31 über den
damit gekoppelten Weg-Mitnahmeschieber 41 in seine in 1 gezeigte
Ruheposition, in der er an einem Anschlag am Trägerbereich 35 anliegt.
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Bezugnehmend
auf die 1 und 2, in denen
die Ruhestellung und die Endstellung des Betätigungsarms im Weg-Betrieb
des Schrittgetriebes 21 dargestellt ist, ist ersichtlich,
daß auch
während des
Weg-Betriebs großer
Schrittweite ein Eingriff der Kraftübertragsstelle (bei 65)
des Betätigungsarms 31 mit
dem Kraft-Mitnahmeschieber 39 besteht und damit auch auch
im Weg-Betrieb des Schrittgetriebes 21 der Kraft-Mitnahmeschieber 39 entsprechend dem
Betätigungshub
des Betätigungsarms 31 und dem
Kraft-Wirkhebel wK in Vorschubrichtung V
verschoben wird. Zwar bestimmt der Vorschub des Kraft-Mitnahmeschiebers 39 in
Vorschubrichtung V effektiv nicht die Verlagerung der Schubstange 11 im Weg-Betrieb
des Schrittgetriebes 21, weil die Vorschubrate der Schubstange 11 während des Weg-Betriebs
aufgrund der Weg-Hebelkonfiguration wesentlich höher als die Vorschubrate ist,
die durch die Verlagerung des Kraft-Mitnahmeschiebers 39 gemäß der Kraft-Hebelkonfiguration
bewirkt hätte
können.
Wird also der Betätigungsarm 31 im
Weg-Betrieb des Schrittgetriebes bedient, werden sowohl der Weg-Mitnahmeschieber 41 als
auch der Kraft-Mitnahmeschieber 39 in Vorschub richtung
V bewegt, wobei die Schubstange 11 während des Weg-Betriebs relativ
zum Weg-Mitnahmeschieber 41 unbeweglich ist, allerdings
sich die Schubstange 11 relativ zum Kraft-Mitnahmeschieber 39 verlagert.
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Folglich
ist die für
den Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes 21 verantwortliche
Hebelkonfiguration (Wirkhebel wK) auch während des
Weg-Betriebs in Funkion, ohne allerdings hebelkraftübertragsgemäß auf die
Schubstange 11 zu wirken. Der in 2 gezeigte
Abstand zwischen dem Kraft-Mitnahmeschieber 39 und dem
Weg-Mitnahmeschieber 41 stellt also nicht die tatsächliche
Verlagerungsschrittweite des Schrittgetriebes im Weg-Betrieb dar,
weil sich auch der Kraft-Mitnahmeschieber 39 um ca. das
Produkt aus dem Wirkhebel wK und dem Sinus
des Winkels α verlagert
hat. Die tatsächliche
Schrittweite des Schrittgetriebes 21 im Weg-Betrieb läßt sich
ungefähr
durch das Produkt aus dem Weg-Wirkhebel wW und
dem Sinus des Winkel α bestimmen.
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Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes 21
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Im
Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes 21 wird die Schubstange 11 nur
noch in kleinen Schrittweiten in Vorschubrichtung V verlagert, wodurch
sich leichter Spannungserhöhungen
zwischen den Backen 5 und 13 erzeugen lassen.
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Im
Kraft-Betrieb ist der Wirkhebel wK des Betätigungsarms 31 wirksam.
Wie in 3 ersichtlich ist, ist die Entkopplungseinrichtung 53 in
ihrem aktivierten Zustand dargestellt. Der Stift 61 ist
aus der schalenartigen Lagerung gedrückt, so daß der Weg-Mitnahmeschieber 41 von
der Rückbringfeder 49 ungehindert
entgegen der Vorschubrichtung V zum Kraft-Mitnahmeschieber 33 insofern
geschoben werden kann, als der Weg-Mitnahmeschieber 41 durch
die starre Kopplung mittels des Kopplungsstabs 59 nicht
mehr in eine verkantete Stellung gezwungen ist.
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Die
Entkopplungseinrichtung 53 wird dann aktiviert, wenn auf
den Betätigungsarm 31 durch
den Operator eine Kraft übertragen
wird, die größer als die
durch die Entkopplungseinrichtung vorab eingestellte Auslösekraftschwelle
ist. Diese Betätigungskraft
wird betriebsgemäß nur dann
aufgebracht, wenn eine Spannkraft zwischen den Backen 5 und 13 erzeugt
werden soll, nämlich
dann, wenn ein einzuspannender Gegenstand Spannkräfte erfahren
soll. Dieses Szenario ist in 3 durch
den Kontakt der Backen 5, 13 angedeutet.
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Durch
die Entkopplung des Kopplungsstabs 59 von dem Weg-Mitnahmeschieber 41 ist
der Weg-Wirkhebel wW des Betätigungsarms 31 nicht mehr
wirksam.
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Wie
oben erläutert
ist, liegt der Betätigungsarm 31 an
der Stelle 65 (Kraft-Wirkhebel wK)
stets an dem Kraft-Mitnahmeschieber 39 im gesamten Betrieb
des Schrittgetriebes an, was durch die Rückstellfeder 51 bewirkt
wird. Damit wird die Kraft-Hebelkonfiguration unmittelbar wirksam,
und ein kontinuierlicher Vorschub der Schubstange 11 ohne
Unterbrechung aufgrund des Umschaltvorgangs durch die Entkopplung
wird bei Fortsetzung der Betätigung
des Betätigungsarms
erreicht.
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Aufgrund
des kleinen Kraft-Wirkhebels wK ist ersichtlich,
daß bei
Betätigung
des Betätigungsarms 31 um
einen Betätigungshub
(α) eine
wesentlich kleinere Schrittweite erreicht wird, als es bei dem oben beschriebenen
Weg-Betrieb mit dem Weg-Wirkhebel wW erzielt
wird.
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Nach
Betätigung
des Betätigungsarms 31 im Kraft-Betrieb
um einen Betätigungshub
(α) liegt
dieser am Griff 9 an, was in 4 dargestellt
ist. Beim Loslassen des Betätigungsarms 31 wird
letzterer aufgrund der Rückstellfeder 51 in
die Ruhestellung des Betätigungsarms 31 zurückgebracht,
wie in 3 dargestellt ist. Da die Rückbringfeder 49 den
außer Betrieb
gesetzten Weg-Mitnahmeschieber 41 an den Kraft-Mitnahmeschieber 39 drückt, kann
der Stift 61 nicht zurück
in den schalenartigen Endbereich des Kopplungsstabs 59 rasten.
Somit ist ein erneuter Betätigungshub
mit der Kraft-Hebelkonfiguration verzögerungslos möglich.
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Lösen der
Spannkraft und Einkupplung
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Soll
die zwischen den Backen 5 und 13 wirkende Spannkraft
gelöst
werden, ist die Sperre 71 an ihrem betätigungsseitigen Abschnitt 73 in
Vorschubrichtung V zu betätigen,
so daß der
Betätigungsabschnitt 73 am
Schwenkteil 75 geschwenkt wird (5) und die
Verkantung mit der Schubstange 11 gelöst wird, welche für die Erhaltung
der Spannkraft zwischen den Backen 5 und 13 aufgrund
des geschlossenen Kraftverlaufs von einer Backe über die Sperre 71 in
die Schubstange 11 und weiter in die andere Backe 13 verantwortlich
ist.
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Bei
Betätigung
der Sperre 71 wird die Einkupplungseinrichtung 81 simultan
betätigt,
wie in 5 angedeutet ist. Dabei wird das langgestreckte Bauteil
der Einkupplungseinrichtung 81 entgegen der Vorspannung
der Sperrfeder 77 in Vorschubrichtung V gedrückt.
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In
der Ruhestellung des Betätigungsarms 31 im
Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes 21 (s. 3) liegt
der Weg-Mitnahmeschieber 41 an dem freien Ende des langgestreckten
Bauteils an, so daß bei Betätigung der
Sperre 71 unmittelbar auf den Weg-Mitnahmeschieber 41 eingewirkt
wird. Die Rückbringfeder 49 veranlasst
bei Betätigung
der Sperre 71 den Weg-Mitnahmeschieber 41 um
einen Eingriffsbereich der Rückbringfeder 49 am
Weg-Mitnahmeschieber 41 zu
schwenken, so daß der
Stift 61 koppelnd in den schalenartigen Endbereich des Kopplungsstabs 59 gelangen
kann, was in 5 dargestellt ist.
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Wie
in 5 ersichtlich ist, bewirkt ein Mitnehmer 85 ein
Lösen des
stets verkanteten Kraft-Mitnahmeschiebers 39.
Durch das Lösen
der Sperre 71 und der Verkantung des Kraft-Mitnahmeschiebers 39 kann
die Schiene entgegen der Vorschubrichtung V verschoben werden, um
die Backen 5 und 13 voneinander zu trennen, um
eine neue Spannzone 23 anzuberaumen.
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Stets verkantete Mitnahmeschieber 39
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Wie
oben erläutert
ist, wird der Kraft-Mitnahmeschieber 39 in einer stets
gekippten Stellung relativ zur Schubstange 11 gehalten,
so daß der Kraft-Betrieb
an jeder Stelle längs
der Schubstange 11 möglich
ist.
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Die
verkantete Stellung des Mitnahmeschiebers 39 ermöglicht,
daß ein
Umschalten von dem Gang hoher Schrittweite in den Gang kleiner Schrittweite
des Schrittgetriebes 21 auch während eines Betätigungshubs
des Betätigungsarms
ohne Betätigungswegverluste
realisierbar ist.
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Auch
der Weg-Mitnahmeschieber 41 ist durch das Kopplungsbauteil 59 in
Zusammenwirkung mit der Rückbringfeder 49 in
einer stets gekippten bzw. verkanteten Stellung zur Schubstange 11 verbracht,
wenn die Entkopplungseinrichtung 53 deaktiviert ist.
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In
den 6 bis 11 ist ein Werkzeug bzw. ein
Schrittgetriebe dargestellt. Das Werkzeug ist in der Konfiguration
einer Spannzwinge 101 dargestellt, die einen Träger 103,
der eine feste Backe 105 und ein Gehäuse 107 aufweist,
eine bewegliche Schubstange 111, an deren einem Ende eine
bewegliche Spannbacke 113 fest angebracht ist. Die feste Backe
und das Gehäuse 107 können aus
einem Stück
gefertigt sein, insbesondere aus einem Kunststoffstück spritzgegossen
sein. Die Backen 105, 113 befinden sich auf einer
Spannseite 115 der Schubstange 111, wobei die
gegenüberliegende
Seite der Schubstange 111 Betätigungsseite 117 genannt
wird.
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Das
Gehäuse 107 begrenzt
einen Innenraum 119, in dem Organe des Zwei-Gang-Schrittgetriebes
zumindest teilweise untergebracht sind, das zwei Betriebszustände bereitstellt,
nämlich
einen Weg-Betrieb, der durch hohe Verlagerungswege der Schubstange 111 gekennzeichnet
ist, und einem Kraft-Betrieb, der durch kleine Verlagerungswege zum
Aufbau hoher Spannkräfte
zwischen den Backen 105 und 113 ausgebildet ist.
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In 6 sind
die Backen 105 und 113 voneinander getrennt dargestellt,
wobei zwischen den Backen eine Spannzone 123 definierbar
ist, in welchen ein einzuspannender Gegensatz eingesetzt werden
kann.
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Das
Schrittgetriebe 121 mit zwei Schrittweiten umfaßt einen
punktiert angedeuteten Weg-Betätigungsarm 125,
der um ein Lager 127 verschwenkbar ist. Das Schwenklager 127 ist
betätigungsseitig 117 an
dem Träger 103 angeordnet.
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Der
Weg-Betätigungsarm 125 weist
eine eingelassene Greifeinlage 129, die einen hohen Reibungskoeffizienten
aufweist. Außerdem
weist der Weg-Betätigungsarm 125 einen
ersten Abschnitt 131 mit der Greifeinlage 129 und
einen zweiten Abschnitt 132, welche beiden Abschnitte 131, 132 in
einem Winkel von ca. 125 Grad angeordnet sind.
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Der
Weg-Betätigungsarm 125 weist
eine unveränderliche
permanente Hebelkonfiguration auf, die durch den Wirkhebel wW definiert ist. Die Länge des Wirkhebels wird durch
den Abstand des Schwenklagers 127 von einer Kraftübertragsstelle 128 bestimmt.
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Desweiteren
umfaßt
das erfindungsgemäße Schrittgetriebe 121 einen
Kraft-Betätigungsarm 137, der
um ein Schwenklager 139 verschwenkbar ist, das spannseitig
(115) am Träger 103 angeordnet
ist. Der Kraft-Betätigungsarm 137 umfaßt eine
Handgreifeinlage 141, die auf der dem Weg-Betätigungsarm 125 abgewandten
Seite des Kraft-Betätigungsarms 137 liegt.
Wie aus der Anordnung der Greifeinlagen 141, 129 ersichtlich
ist, kann die Spannzwinge 101 entweder von dem Kraft-Betätigungsarm 137 oder
von dem Weg-Betätigungsarm 125 her
gegriffen werden.
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Der
Kraft-Betätigungshebel 137 weist
einen ersten Armabschnitt 143 und einen zweiten Armabschnitt 145 auf,
welche Armabschnitte 143, 145 in einem Winkel
von ca. 160° zueinander
liegen. Die Hebelkonfiguration des Kraft-Betätigungsarms 137 wird
durch den Kraft- Wirkhebel
wK definiert, dessen Länge durch den Abstand des Schwenklagers 139 des
Kraft-Betätigungsarms 137 zur
Kraftübertragsstelle 135 definierbar
ist, die als am Kraft- Betätigungshebel 137 befestigter
Bolzen ausgebildet ist.
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Das
erfindungsgemäße Schrittgetriebe
umfaßt
einen einzigen Mitnahmeschieber 151, der durch zwei parallele
Platten gebildet ist. Der Mitnahmeschieber 151 umfaßt einen
Durchgang (nicht näher dargestellt),
den die Schubstange 111 in einer Spielpassung durchdringen
kann. Bei den Betätigungsarmen 125 und 137 kommen
an einem spannseitig (115) mit einem Mitnahmeschieber 151 in
Eingriff.
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Eine
Rückstellfeder 153,
die als Schraubenfeder die Schubstange 111 umgibt, stützt sich
einerseits an der Innenseite des Radiallagerbereichs des Trägers 103 ab
und spannt andererseits den Mitnahmeschieber 151 gegen
eine Vorschubrichtung V vor.
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In 6 ist
die Ruhestellung des Kraft-Betätigungsarms 137 dargestellt,
in welcher der Kraft-Betätigungsarm 137 an
einem Anschlag (nicht näher dargestellt)
des Gehäuses 107 auf
der Betätigungsseite 117 kommt.
Damit kann der Kraft-Betätigungsarm,
wie auch die Kraftübertragsstelle 135 nicht
entgegen der Vorschubrichtung V verschwenkt werden. Durch die Rückstellfeder 153 wird
der Mitnahmeschieber 151 gegen die Vorschubrichtung V in
Anschlag mit der Kraftübertragsstelle 135 und
in eine gekippte Stellung gebracht, in welcher der Mitnahmeschieber 151 mit
der Schubstange 111 verkantet. Auf diese Weise wird eine
im unbetätigten
Zustand des Kraft-Betätigungsarms 137 verkantete
Stellung des Mitnahmeschiebers 151 bereitgestellt.
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Auf
einer der Spannzone 123 zugewandten Seite des Gehäuses 107 ist
schwenkbar eine Sperre 155 vorgesehen, die einen Betätigungsabschnitt 157 aufweist.
Ein Schwenkabschnitt 159 greift mit einer Aussparung, die
spannseitig am Gehäuse 107 angebracht
ist, derart zusammen, daß die
Sperre 155 an dem Gehäuse 107 gehalten
und um den Schwenkabschnitt 159 verschwenkbar ist.
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Die
Sperre 155 hat einen Durchgang, den die Schubstange 111 in
einer Spielpassung durchdringen kann. Eine Sperrfeder 161 zwängt die
Sperre in eine stets zur Schubstange 111 verkippte Stellung, damit
die Sperre 155 gegenüber
der Schubstange 111 verkantet, wodurch eine Verlagerung
der Schubstange 111 entgegen der Vorschubrichtung V verhindert
wird.
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Das
erfindungsgemäße Getriebe
weist auch eine Einrichtung 163 zum Lösen der verkanteten Stellung
auf, die betätigungsseitig
am Träger 107 angeordnet
ist. Die Einrichtung 163 ist als langgestrecktes Bauteil
gebildet, das verschiebbar am betätigungsseitigen Gehäuseabschnitt
gelagert ist und von der Sperrfeder 161 entgegen der Vorschubrichtung
V vorgespannt ist.
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Weg-Betrieb des Schrittgetriebes 121
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In
den 6 bis 8 sind drei Betriebsstellungen
des Weg-Betriebs des Schrittgetriebes dargestellt, wobei in 6 eine
unbetätigte
Stellung, in 7 eine Zwischenstellung und
in 8 eine Betätigungsendstellung
gezeigt sind.
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In
der in 6 gezeigten Ausgangsstellung wird die Spannzwinge 101 derart
gegriffen, daß die Handfläche an dem
Weg-Betätigungsarm 125 anliegt und
wenigstens der Mittel- und/oder Zeigefinger den Kraft-Betätigungsarm 137 greifen
können.
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Aufgrund
der stets verkanteten Stellung des Mitnahmeschiebers 151 wird
beim kleinsten Betätigungshub
einer der Betätigungsarme 125 oder 137 eine
Verlagerung der Schubstange 111 bewirkt.
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Bevor
der Weg-Betätigungsarm 125 wirksam wird,
wird der Kraft-Betätigungsarm 137 um
einen ersten Schwenkbereich β verschwenkt,
um den Kraft-Betätigungsarm
in seine Konter- oder
Widerlager-Stellung zu verbringen, in der der Kraft-Betätigungsarm 137 mit
seiner dem Weg-Betätigungsarm 125 zugewandten
Seite an dem Schwenklager 127 des Weg-Betätigungsarms 125 anliegt,
was in 7 gezeigt ist. In der Widerlagerstellung kann
der Kraft-Betätigungsarm 137 nicht
weiter auf den Weg-Betätigungsarm 125 zugeschwenkt
werden. Schon bei dieser ersten Betätigungsphase des Kraft-Betätigungsarms 137 ist
der Mitnahmeschieber 151 nach der Kraft-Hebelkonfiguration
entsprechend dem Wirkhebel wK in Vorschubrichtung
V verlagert worden. Es sei angemerkt, daß diese Verlagerungsweite der
Schrittweite des Kraftbetriebes entspricht.
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Hat
der Kraft-Betätigungsarm
die in 7 gezeigte Widerlagerstellung erreicht, kann die
Verlagerung der großen
Schrittweite gemäß dem Weg-Betrieb
des Schrittgetriebes 121 vollzogen werden. Wie in 8 ersichtlich
ist, wird der Weg-Betätigungsarm 125 auf
den feststehenden Kraft-Betätigungsarm 137 gemäß der Weg-Hebelkonfiguration
zugeschwenkt, bei der der Weg-Wirkhebel wW wirksam
ist.
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Bei
einem vollen Betätigungshub
des Weg-Betätigungsarms 125 ist
die Rückstellfeder 153 komprimiert
(8). Wird die Betätigungskraft von dem Weg-Betätigungsarm 125 gelöst (9),
so drückt
die Rückstellfeder 153 den
Mitnahmeschieber 151 aus seiner verkanteten Stellung und
verschiebt ihn zurück
auf den Kraft-Betätigungsarm 137 zu,
insbesondere auf die Kraftübertragsstelle 135 zu.
Das Zurückschieben
des Mitnahmeschiebers 151 geschieht im ständigen Kontakt
mit der Kraftübertragstelle 128 des
Weg-Betätigungsarms 125 an
dessen spannseitigen Ende.
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Ist
der einzuspannende Gegenstand (nicht dargestellt) noch nicht gegriffen
(s. 7), kann der Weg-Betätigungsarm 125 nach
Erreichung der in 7 gezeigten Stellung erneut
betätigt
werden, bis die Backen 105 und 113 den einzuspannenden
Gegenstand (nicht dargestellt) ergriffen haben.
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Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes 121
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Der
Kraft-Betrieb mit kleiner Schrittweite des Schrittgetriebes ist
insbesondere anhand der 8 bis 10 beschrieben.
Der Kraft-Betrieb kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn hohe
Spannkräfte
an den Backen 105 und 113 aufzubringen sind. Dies
soll in den 8 bis 10 dadurch
angedeutet sein, daß die
Backen 105, 113 in direktem Kontakt stehen.
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Nach
der Kontaktaufnahme der beiden Backen 105, 113 kann
eine weitere Betätigung
des Weg-Betätigungsarms 125 insofern
nicht mehr vorgenommen werden, als der große Weg-Wirkhebel wW enorme
Kräfte
fordert, um eine Verlagerung einer Weg-Schrittweite zu realisieren.
Insofern ist der Weg-Betätigungsarm 125 im
Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes als Konter- oder Widerlagerarm
anzusehen, gegenüber
welchem eine Schwenkbewegung des Kraft-Betätigungsarms 137 ermöglicht wird.
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Bevor
der Kraft-Betätigungshub
vollziehbar ist, muß der
Kraft-Betätigungsarm 137 aus
seiner in 7 gezeigten Endstellung in die
in 6 und 9 gezeigte Ausgangsstellung
gebracht werden. Dafür
ist der Kraft-Betätigungsarm 137 loszulassen, damit
die Rückstellfeder 153 über den
Mitnahmeschieber 151 und die Kraftübertragsstelle 135 die notwendige
Schwenkbewegung um das Schwenklager 139 herum in die Ausgangsstellung
veranlassen kann.
-
Im
Kraft-Betrieb des Schrittgetriebes 121 wird der Weg-Betätigungsarm 125 als
Konter- oder Widerlagerarm verwendet. Der Kraft-Betätigungsarm 137 ist
verschwenkbar, bis die den Weg-Betätigungsarm 125 zugewandte
Seite des Kraft-Betätigungsarms 135 in
Eingriff mit dem Schwenklager 127 des Weg-Betätigungsarms
kommt, was in 10 dargestellt ist. Durch die
Kraft-Hebelkonfiguration werden kleine Schrittweiten bei gleichbleibendem
Betätigungshub
hervorgerufen, so daß die
gewünschten Spannkräfte an den
Backen 105 und 113 induziert werden können.
-
Dieser
Vorgang kann wiederholt werden, indem der Kraft-Betätigungsarm 137 von
den Fingern des Operators (nicht dargestellt) freigegeben wird, wodurch
die Rückstellfeder 153 den
Betätigungsarm zurück in die
Ausgangsstellung für
einen neuen Kraft-Betätigungshub
bringt, was in 9 dargestellt ist.
-
Lösen der Spannkraft und Verkantung
-
Um
die Spannkraft zwischen den Spannbacken 105, 113,
welche durch die Sperre 155 aufrechterhalten wird, zu lösen, ist
der Betätigungsabschnitt 157 der
Sperre 155 zu betätigen.
Dabei wird simultan die Einrichtung 163 zum Lösen der
Verkantung des Mitnahmeschiebers betätigt. Das langgestreckte Bauteil
der Einrichtung 163 drückt
bei Betätigung
der Sperre 155 auf den betätigungsseitigen Abschnitt des
Mitnahmeschiebers 151, wodurch dieser um die Kraftübertragsstelle 135 des
Kraft-Betätigungsarms 137 geschwenkt
wird und damit seine verkantete Stellung zur Schubstange 111 verliert.
-
Bei
Deaktivierung der Sperre 155 und Aktivierung der Einrichtung 163 kann
die Schubstange 111 samt beweglicher Backe 113 entgegen
der Vorschubrichtung V verschoben werden.
-
- 1
- Spannzwinge
- 3
- Träger
- 5
- feste
Backe
- 7
- Gehäuse
- 9
- Griff
- 11
- Schubstange
- 13
- bewegliche
Backe
- 15
- Spannseite
- 17
- Betätigungsseite
- 19
- Freiraum
- 21
- 2-Gang-Schrittgetriebe
- 23
- Spannzone
- 25
- Lagerbereich
- 27
- Lagerbereich
- 31
- Betätigungsarm
- 33
- Schwenklager
- 35
- betätigungsseitiger
Abschnitt
- 37
- Handgreifeinlage
- 39
- Kraft-Mitnahmeschieber
- 41
- Weg-Mitnahmeschieber
- 43
- Durchgang
für Kraft-Mitnahmeschieber
- 45
- Durchgang
für Weg-Mitnahmeschieber
- 49
- Rückbringfeder
- 51
- Rückstellfeder
- 53
- Entkopplungseinrichtung
- 55
- Vorspannhaltefeder
- 57
- Kugel
- 59
- Kopplungsstab
- 63
- Scharniergelenk
- 65
- Anlagebolzen
- 71
- Sperre
- 73
- Betätigungsabschnitt
- 75
- Lagerteil/Schwenkteil
- 77
- Sperrfeder
- 81
- Einkupplungseinrichtung
- 101
- Spannzwinge
- 103
- Träger
- 105
- feste
Backe
- 107
- Gehäuse
- 111
- Schubstange
- 113
- Spannbacke
- 119
- Innenraum
- 121
- Schrittgetriebe
- 123
- Spannzone
- 125
- Betätigungshebel
- 127
- Schwenklager
- 128
- Kraftübertragsstelle
- 129
- Greifanlage
- 132
- zweiter
Abschnitt
- 135
- Kraftübertragungspunkt
- 137
- Kraft-Betätigungsarm
- 139
- Schwenklager
- 141
- Handgreifeinlage
- 143
- erster
Armabschnitt
- 145
- Armabschnitt
- 151
- Mitnahmeschieber
- 153
- Rückstellfeder
- 155
- Sperre
- 157
- Betätigungsabschnitt
- 159
- Schwenkabschnitt
- 161
- Sperrfeder
- 163
- Einrichtung
zum Lösen
der Verkantung
- 235
- Krafteintragspunkt
- V
- Vorschubrichtung
- wK
- Kraft-Wirkhebel
- wW
- Weg-Wirkhebel