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    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft eine Kniehebelspannvorrichtung, worunter auchClinchwerkzeuge, Schweißwerkzeuge,Präge-und Haltewerkzeuge verstanden werden, bei denen der Antrieb beweglicherHalte- und Spannelemente (Spannarm, Prägearm oder dergleichen) über eineKniehebelgelenkanordnung motorisch erfolgt. Bei der Erfindung istder motorische Antrieb in demselben Gehäuse angeordnet, in dem sichauch die Kniehebelgelenkanordnung befindet. Dadurch baut die gesamteVorrichtung außerordentlichkompakt und kurz.
    公开号:DE102004018195A1
    申请号:DE200410018195
    申请日:2004-04-15
    公开日:2005-11-10
    发明作者:Josef-Gerhard Tünkers
    申请人:Tuenkers Maschinenbau GmbH；
    IPC主号:B23K37-04
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Kniehebelspannvorrichtung, insbesonderezur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem Gehäuse, in demsich eine durch einen elektromagnetischen Linearmotor hin- und herbeweglicheKniehebelgelenkanordnung befindet, die über eine gehäusefeste Schwenkachseeinen Spannarm hin- und herschwenkbar antreibt.
    [0002] Kniehebelspannvorrichtungenwerden gewöhnlichdurch eine abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesonderedurch Luftdruck, zu beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit angetrieben.Diese Kolben-Zylinder-Einheiten bestehen gewöhnlich aus einem Zylinder,in dem ein längsverschieblichund dichtend geführterKolben axial verschieblich angeordnet ist, dessen Kolbenstange eine Wand abgedichtetdurchdringt. Mit der Kolbenstange ist über einen Gabelkopf eine Kniehebelgelenkanordnungverbunden, überdie ein Spannarm angetrieben wird, der um eine gehäusefesteSchwenkachse um ein begrenztes Winkelmaß hin und her beweglich angeordnetist. Mit dem Spannarm kann ein sogenannter Kiefer, das ist ein amsogenannten Spannkopf oder dergleichen fest angeordnetes Widerlagerzusammenwirken. Zwischen Kiefer und Spannarm werden die zu haltendenWerkstücke,in der Regel Bleche, angeordnet, die dann durch den Spannarm und denKiefer so lange in der vorgesehenen Montagelage geklemmt gehaltenwerden, bis die Blechteile durch Punktschweißen, Kleben, Clinchen oderdergleichen dauerhaft verbunden sind. Selbstverständlich können derartigeKniehebelspannvorrichtungen auch für andere Zwecke zum Einsatzkommen. Aus der Fülleder Druckschriften sei zum Beispiel auf die G 93 11 132.0 verwiesen.
    [0003] ZumStand der Technik zählenauch Kniehebelspannvorrichtungen, bei denen über die KniehebelgelenkanordnungSchweißelektrodenangetrieben werden, die nicht nur die blechförmigen Bauteile halten, sondernsie nach dem Festklemmen auch sogleich durch Punktschweißen dauerhaftverbinden. Auch solche Kniehebelspannvorrichtungen fallen unterdem in diesen Anmeldungsunterlagen verwendeten Oberbegriff „Kniehebelspannvorrichtung" einschließlich sogenannterClinchvorrichtungen. Zum Stand der Technik sei hierzu auf die DE 299 24 408.3 verwiesen.
    [0004] Bekanntsind auch Kniehebelspannvorrichtungen, bei denen der Antrieb desSpannarmes über einenElektromotor erfolgt – DE 202 03 791.6 .
    [0005] AllevorerwähntenKniehebelspannvorrichtungen, Clinchvorrichtungen, Schweißvorrichtungen besitzeneinen sogenannten Spannkopf, in dem die Kniehebelgelenkanordnungangeordnet ist und dessen Hohlraum zum Teil von einer Kolbenstangeaxial durchgriffen wird, die durch den Kolben oder den Elektromotorhin und her angetrieben wird. An den Spannkopf schließt sichdann der motorische Antrieb, also entweder eine Kolben-Zylinder-Einheit oderaber ein Elektromotor axial an.
    [0006] ZumStand der Technik zählenauch Kniehebelspannvorrichtungen, bei denen sogenannte Sets oderKassetten verwendet werden, denen Sensoren zugeordnet sind, um dieStellung der Kolbenstange und damit – indirekt auch die Schwenkstellungdes Spannarmes zu dedektieren und anzuzeigen – DE 30 22 376 C2 .
    [0007] Diesogenannte Kassettentechnik oder Settechnik erlaubt es somit für unterschiedliche Schwenkbereicheunterschiedliche Kassetten am Lager zu halten und sie austauschbardem Spannkopf zuzuordnen. Bei einer vorbekannten Bauart ist die Kassettein einem an der Rückseitedes Spannkopfes angeordneten Längsschlitzangeordnet – DE 196 16 441 C1 .
    [0008] Ausdem Stand der Technik geht auch hervor, dass in der Regel ein Teilder längsverschieblichenKolbenstange zugeordnet ist, das die Sensoren in den Hubendstellungender Kassette bedämpftund dadurch entsprechende Signale auslöst. Diese Signale können ineine Folgesteuerung einbezogen sein, um zum Beispiel die Druckluftzufuhrauf die eine oder andere Seite des Kolbens einer Kolben-Zylinder-Einheitzu steuern.
    [0009] Ausder DE 203 05 092U1 ist eine Arbeitsvorrichtung mit einer elektrischen Linearantriebseinheitvorbekannt, an der stirnseitig ein Arbeitskopf angeordnet ist, dermindestens ein mit dem Abtriebsteil der Linearantriebseinheit antriebsmäßig gekoppeltes beweglichesSpannelement aufweist, wobei die Linearantriebseinheit als elektrodynamischerLineardirektantrieb ausgebildet ist. Als Antriebsvorrichtung wirdauch eine Kniehebel-Spannvorrichtung dargestellt und beschrieben,bei der der Arbeitskopf einen an dem Lineardirektantrieb befestigtenGrundkörper aufweist,wobei mindestens ein Spannelement als an dem Grundkörper verschwenkbargelagerter Spannarm ausgebildet ist, der über einen Kniehebelmechanismusmit dem Abtriebsteil des Lineardirektantriebes antriebsmäßig gekoppeltist. Es werden auch Greifvorrichtungen beschrieben, bei welchender Arbeitskopf einen an dem Lineardirektantrieb befestigten Grundkörper aufweist,wobei mindestens ein Spannelement als an dem Grundkörper verstellbar gelagertesGreifelement ausgebildet sein soll, das mit dem Abtriebsteil desLineardirektantriebs antriebsmäßig gekoppeltist. Weiterhin werden Parallelgreifer, Winkelgreifer, Radialgreifer oderDreipunktgreifer erwähnt.Die vorbekannte Arbeitsvorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet,dass der Lineardirektantrieb ein mit dem Arbeitskopf bestücktes Gehäuse aufweist,in dem ein als Bestandteil des Abtriebsteils ausgeführter Läufer linearverstellbar angeordnet ist, wobei an dem Gehäuse und an dem Läufer jeweilseine von zwei antriebsmäßig zusammenwirkendenAntriebseinrichtungen vorgesehen ist, von denen die eine in Gestalteiner mehrere koaxial aufeinanderfolgende Antriebsspulen enthaltendenSpuleneinrichtung und die andere in Gestalt einer einen oder mehrereaxial aufeinanderfolgende Permanentmagnete enthaltenden Magneteinrichtung ausgebildetist und durch die das Abtriebsteil mit seine Linearbewegung hervorrufendenStellkräftenbeaufschlagbar ist. Die Spuleneinrichtung soll am Gehäuse unddie Magneteinrichtung am Läufervorgesehen sein. Der Läuferweist einen ferromagnetischen Kern auf, der außen mit einem oder mehreren Permanentmagnetenbestücktist. Des weiteren ist der Kern des Läufers flach ausgebildet undan seinen beiden großflächigen Flachseitenjeweils mit mindestens einem Permanentmagneten bestückt. AmGehäusedes Lineardirektantriebes sind an einer oder an beiden stirnseitigenAbschlusswändenmindestens ein in den Verstellweg des Läufers ragender Hubbegrenzungsanschlagvorgesehen, der in Hubrichtung des Läufers verstellbar ist. DerHubbegrenzungsanschlag steht bezüglichder zugeordneten Abschlusswand in den den Läufer enthaltenden Gehäuseinnenraumvor. Der Lineardirektantrieb ist mit Haltemitteln ausgestattet,die durch Magnetkraft eine gehäusefestelösbareFixierung des Läufersin mindestens einer seiner beiden Hubendlagen hervorrufen können. DieHaltemittel können über mindestens eineAbschlusswand zugeordneten Permanentmagnetmitteln verfügen, diemit dem zumindest partiell ferromagnetischen und/oder permanentmagnetischenLäuferzu dessen lösbarermagnetischer Fixierung zusammenarbeiten. Auch bei dieser vorbekanntenBauart ist das Antriebsteil, mithin der Linearmotor, in einem andem Spannkopf koaxial angeordneten, besonderen Gehäuse befestigt,wie dies auch bei den vorbeschriebenen zum Stand der Technik zählendenKniehebelspannvorrichtungen der Fall ist.
    [0010] Somitwird auch bei dieser letztbeschriebenen Ausführungsform wie bei allen anderenKniehebelspannvorrichtungen, die einen motorischen Antrieb in Formeiner Kolben-Zylinder-Einheit oder einen Elektromotor aufweisen,die axiale Baulängeder Kniehebelspannvorrichtung erheblich vergrößert.
    [0011] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kniehebelspannvorrichtungzum Spannen, Clinchen, Kleben, Schweißen oder dergleichen, vornehmlichzur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, zu schaffen,bei welcher die axialen Bauabmessungen erheblich verringert sindund keine Dichtung oder Führungfür denDurchtritt eines kolbenstangenförmigenElements von der Antriebsseite in den Spannkopf mehr gebraucht werden.
    [0012] DieAufgabe wird durch jeden der Patentansprüche 1 oder 2 gelöst.
    [0013] Beider Erfindung wird der motorische Antrieb durch einen elektromagnetischenLinearantrieb ersetzt, der dem nur einen Gehäuse zugeordnet oder in diesemangeordnet ist. Dadurch könnendie Bauabmessungen gegenüberden zum Stand der Technik zählendenKonstruktionen, insbesondere in axialer Richtung, erheblich verringertwerden, da sich die Abmessungen praktisch auf den sonst üblichen Spannkopfreduzieren, der nun auch den motorischen Antrieb in Form eines elektromagnetischenLinearmotors mit aufnimmt einschließlich der dort angeordnetenKniehebelgelenkanordnung.
    [0014] Weitereerfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 3 bis47 beschrieben.
    [0015] BeiAusgestaltung gemäß Patentanspruch3 ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise.
    [0016] Inden Patentansprüchen4 bis 9 sind vorteilhafte Ausführungsformenbeschrieben.
    [0017] BeiU-förmigausgestalteten Linearmotoren besteht dieser aus zwei parallel angeordnetenMagnetschienen. Dabei kann die Motorwicklung sich zwischen diesenMagnetschienen befinden und wird von Linearführungen getragen. Die Motorwicklungkann eisenlos sein und in Epoxyd angeordnet werden. Dadurch ergebensich keine Anziehungskräftezwischen der Motorwicklung und der Magnetschiene, welche störende Querkräfte verursachenkönnten.Ein schnelles Schließendes Spannarmes wird dadurch ermöglicht,weil sich in diesem Falle nur ein geringes Eigengewicht der beweglichenTeile des Linearmotors ergeben. Die Wicklung kann in diesem Falldreiphasig ausgeführtwerden, wobei der bürstenlose Motorelektronisch kommutiert wird. Die Magnete werden in einem U-förmigen Kanalangeordnet. Hierdurch ist es außerdemmöglich,weitere Magnetschienen anzuordnen, um den Verfahrbereich zu vergrößern. Esergibt sich somit in gewisser Weise eine teleskopförmige Gestaltung.Dadurch kann auf engstem Raum ein Linearmotor angeordnet werden,der einen Spannwinkel des Spannarmes von über 120 Grad, im Bedarfsfallesogar etwa 180 Grad, ermöglicht.
    [0018] Wasdie flachen Linearmotoren anbelangt, so sind drei verschiedene Ausführungsformenmöglich,nämlichschlitzlose, eisenfreie Flachmotoren, schlitzlose eisenhaltige Flachmotorenoder geschlitzte eisenhaltige Flachmotoren, die im Bedarfsfallezur Anwendung kommen können.Bei den schlitzlosen, eisenfreien Flachmotoren ist eine Reihe vonSpulen auf einem Aluminiumsockel angeordnet. Mit Rücksichtdarauf, dass in der Motorspule kein Eisen angeordnet ist, ergebensich bei dieser Art von Motoren keine Querkräfte, wie dies auch von denU-förmigen Linearmotorenher bekannt ist. Außerdemtreten keine Geschwindigkeitsschwankungen auf. Die Motorwicklungkann in unterschiedlichen Einbaulagen angeordnet werden. Daher lassenLinearmotoren dieser Art sich füreinen besonders gleichmäßigen Lauf einsetzen.Da die Motoren nur eine relativ geringe Kraft erzeugen, eignen sichdiese Motoren füreine erfindungsgemäße Kniehebelspannvorrichtung,besonders fürsolche, die relativ klein sind.
    [0019] Dieschlitzlosen eisenhaltigen Flachmotoren sind auf einer Eisenlamierungangeordnet und auf einem Aluminiumsockel montiert.
    [0020] Beider geschlitzten eisenhaltigen Flachmotorenkonstruktion sind dieWicklungen in eine Stahlkonstruktion eingebettet. Der Eisenkernvergrößert dieKrafterzeugung des Motors – Patentansprüche 4 bis7.
    [0021] Patentansprüche 8 und9 beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen.
    [0022] Wirdeine Ausführungsformnach Patentanspruch 10 gewählt,so lassen sich Kniehebelspannvorrichtungen mit besonderem Vorteilauch in vertikaler Einbaulage verwenden.
    [0023] Beider Ausführungsformnach Patentanspruch 11 ist der Haltevorrichtung ein Hubbegrenzungsanschlagzugeordnet. Dieser kann als Industriestoßdämpfer ausgebildet sein – Patentanspruch 12.
    [0024] Beider Ausführungsformnach Patentanspruch 13 weist die Haltevorrichtung wenigstens einenPermanentmagneten auf, der einerseits so stark bemessen sein kann,dass er die beweglichen Massen im Falle eines Stromausfalls beivertikaler Einbaulage der Kniehebelspannvorrichtung hält, andererseitsaber beim Einschalten des Linearmotors in die eine oder andere Hubrichtungdiese Haltekraft überwindet.
    [0025] InPatentanspruch 14 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsformder Erfindung beschrieben.
    [0026] Beider Ausführungsformnach Patentanspruch 15 ist eine Bremsvorrichtung vorgesehen. Diesekann zusätzlichoder statt einer besonderen Haltevorrichtung angeordnet sein.
    [0027] Beider Kniehebelspannvorrichtung nach Patentanspruch 16 ist eine Lagemessungdem Linearmotor zugeordnet. Dadurch lässt sich – indirekt – der Schwenkwinkel eines Spannarmesdedektieren oder auf unterschiedliche Bauabmessungen steuern oder regeln,so dass sich der Spannarm an unterschiedlichen Störkantenvon Bauteilen, zum Beispiel im Karosseriebau der Kfz-Industrie,vorbeibewegen kann.
    [0028] DiePatentansprüche17 bis 21 beschreiben weitere sehr vorteilhafte Ausführungsformender Erfindung. Bei diesen ist es zum Beispiel möglich, mehrere oder eine Vielzahlvon Kniehebelspannvorrichtungen einem Rechner zuzuordnen, der aneiner zentralen, entfernten Kommandostelle angeordnet ist, der dieunterschiedlichen Bauabmessungen von zu spannenden Bauteilen, beispielsweiseim Karosseriebau der Kfz-Industrie erfasst, speichert und die verschiedenenSpannarme an den Störkantenvorbei steuert, um die Bauteile zu spannen. Hierzu können mehrereoder eine Vielzahl von Kniehebelspannvorrichtungen in eine Folgesteuerungeinbezogen werden, die die einzelnen Linearmotoren von verschiedenenKniehebelspannvorrichtungen entsprechend dem Fertigungsablauf steuert.
    [0029] Besondersvorteilhaft ist es, wenn gemäß Patentanspruch22 dem Gehäuseein Teil des Linearmotors, zum Beispiel der Stator desselben alsinsgesamt austauschbares Bauteil (Set, Kassette) zugeordnet ist.
    [0030] Indiesem Falle kann das Bauteil in einer Ausnehmung des Gehäuses angeordnetsein – Patentanspruch23.
    [0031] DieAusnehmung kann gemäß Patentanspruch24 als sich in Hubrichtung erstreckender Längsschlitz ausgebildet sein,in der das Bauteil, zum Beispiel als der Stator des Linearmotorsauswechselbar angeordnet ist.
    [0032] DieseAusnehmung kann sich gemäß Patentanspruch25 an der Rückseitedes Gehäusesbefinden.
    [0033] Aufdiese Weise ist es möglich,für unterschiedlicheAnwendungsfälleauch unterschiedliche Bauteile, zum Beispiel Statoren am Lager bereitzu halten, um sie bei Wartungsarbeiten, Reparaturen oder in unterschiedlichenAnwendungsfällenleicht und schnell austauschen zu können.
    [0034] Patentanspruch26 beschreibt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, was auchfür Patentanspruch27 gilt.
    [0035] Wirdeine besondere Kühlungdes Linearmotors verlangt, so kann dies gemäß Patentanspruch 28 geschehen,bei welcher das Gehäusemit die Wandung durchdringenden Öffnungenversehen ist, so dass ein Luftaustausch möglich ist. Zusätzlich oder stattdessen kann aber auch gemäß Patentanspruch 29ein Bauteil des Linearmotors, zum Beispiel der Stator, mit einerKühlprofilierung(Kühlrippen)versehen sein.
    [0036] DiePatentansprüche30 bis 33 beschreiben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, wasauch fürdie Patentansprüche34 bis 36 gilt.
    [0037] Vorteilhafterweisesind gemäß Patentanspruch37 die zur Aufnahme von gewissen Bauteilen des Linearmotors bestimmtenAusnehmungen oder Durchbrechungen am Gehäuse auch so ausgestaltet, dasssie gleichzeitig zum Luftaustausch zwischen der Außenseiteund dem vom Gehäuseumschlossenen Innenraum, in dem sich Kniehebelgelenkanordnungenund ein Teil des Linearmotors befinden, dienen können. Im Bedarfsfalle ist esaber auch möglich, dieseAusführungendurch Blindstopfen oder dergleichen zu verschließen.
    [0038] Derbewegliche Teil des Linearmotors kann zusammen mit einem Teil derKniehebelgelenkanordnung in Schlitzen oder Nuten geführt werden,die sich in Hubrichtung erstrecken. Zur Reduzierung und spielfreienFührungkönnenRollen vorgesehen sein, die sich auf Schwenkachsen befinden. DieRollen und die Achsen sind vorteilhafterweise wälzlagergelagert. Die Wälzlagerkönnenals Nadellager ausgebildet sein – Patentansprüche 38 bis40.
    [0039] Patentanspruch41 beschreibt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform. Einzelheiten sindaus der DE 297 13 944.4 hinsichtlichder Kurvengestaltung zu entnehmen, was auch für die Ausführungsform nach den Patentansprüchen 42und 43 gilt.
    [0040] DieAusführungsformennach den Patentansprüchen44 und 45 ermöglicheneine unterschiedliche Anordnung der Kniehebelspannvorrichtung im Raum.
    [0041] Beider Ausführungsformnach Patentanspruch 46 ist das Gehäuse flachoval ausgebildet.Unter „flachoval" kann ein in einemorthogonal zur Längsachsedes GehäusesgeführtenQuerschnitt mindestens außen,vorteilhafterweise aber auch innen und außen durch elliptische Wände begrenzter Körper verstandenwerden.
    [0042] Gemäß Patentanspruch47 ist das Gehäuse bevorzugtinnen und außendurch Wändebegrenzt, die Teile eines Rechteckes darstellen. Die langen Seitenverlaufen parallel oder im wesentlichen parallel zueinander, während dieSchmalseiten des Rechteckes durch Kreisbögen oder sonstige Kurven begrenztsind, wodurch sich eine annäherndflachovale Gestaltung ergibt. Derartige Kniehebelspannvorrichtungenlassen sich besonders vorteilhaft unter beengten Raumverhältnissenverwenden.
    [0043] Inder Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel – teilsschematisch – veranschaulicht.Es zeigen:
    [0044] 1 einenLängsschnittdurch eine als Kniehebelspannvorrichtung ausgebildete Vorrichtunggemäß der Erfindungund
    [0045] 2 und 3 Querschnitte.
    [0046] Mitdem Bezugszeichen 1 ist ein Gehäuse bezeichnet, das bei derdargestellten Ausführungsformaus zwei Gehäuseteilenbesteht, die sandwichartig und damit möglichst fugendicht aufeinanderliegen.Die Gehäuseteilekönnenals Gehäusehälften ausgebildetsein und einen Innenraum 2 begrenzen, in dem die noch zubeschreibenden Teile angeordnet sind. Die Gehäuseteile, die das Gehäuse 1 bilden,könnenzusätzlichdurch eine nicht dargestellte umlaufende Dichtung oder durch mehrere Dichtungenzusätzlichabgedichtet sein, statt dessen ist es aber auch möglich, diesandwichartig aufeinanderliegenden Gehäuseteile so genau oberflächenmäßig zu bearbeiten,dass sie möglichstdicht aneinander anliegen.
    [0047] DemGehäuse 1 isteine Schwenkachse 3 zugeordnet, auf der ein Spannarm 4 inRichtung A bzw. B schwenkbeweglich angeordnet ist. Mittels des Spannarmes 4 lassensich nicht dargestellte Bauteile, zum Beispiel blechartige Teilevon Karosserien im Kfz-Bau, spannen und so lange fixieren, bis siedauerhaft, zum Beispiel durch Kleben, Clinchen oder durch Punktschweißen, miteinanderverbunden sind. Ein mit dem Spannarm 4 zusammenwirkendesWiderlager, zum Beispiel ein sogenannter Kiefer, sind nicht dargestellt.Dieses Widerlager kann mit dem Gehäuse 1 einstückig verbundensein. Statt eines Spannarmes 4 kann hier auch eine Schweißelektrodeoder zwei gegeneinander durch das Kniehebelgelenk bewegliche Schweißelektrodenvorgesehen sein, durch die die zwischen den Elektroden einzuklemmendenBauteile durch Punktschweißendauerhaft miteinander zu verbinden sind.
    [0048] Desweiteren ist es denkbar, dem Spannarm ein Clinchwerkzeug zuzuordnenoder eine Prägevorrichtung,durch die zum Beispiel Bauteilnummern dauerhaft in das betreffendeBauteil, zum Beispiel eine Wagennummer oder dergleichen eingeprägt werdenkönnen.
    [0049] Dasbedeutet somit, dass die dargestellte Kniehebelspannvorrichtungnur als Beispiel füreine übereine Kniehebelgelenkanordnung 5 anzutreibende Spann- oderHaltevorrichtung dient. Die Kniehebelgelenkanordnung kann die übliche vonKniehebelspannvorrichtungen bekannte Ausbildung besitzen. Über dieKniehebelgelenkanordnung 5 wird der Spannarm 4,die entsprechende Schweißelektrode oderdie Schweißelektroden,ein Clinchwerkzeug, ein Prägewerkzeugoder dergleichen, angetrieben.
    [0050] DerHubantrieb der Kniehebelgelenkanordnung 5 geschieht mittelseines Linearmotors 6, der als elektromagnetischer Linearmotorausgebildet ist. Derartige elektromagnetische Linearmotoren sind prinzipiellbekannt. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Stator 7 undeinem beweglichen Linearmotorteil 8. Bei der dargestelltenAusführungsformist der Stator 7 dem Gehäuse 1 zugeordnet,während derbewegliche Linearmotorteil 8 der Kniehebelgelenkanordnung 5 zugeordnetist.
    [0051] DerStator 7 kann durch eine Ausnehmung in der Wand 9 indas Gehäuse 1 eingesetztsein, was von außengeschehen kann. Diese Ausnehmung ist bei der dargestellten Ausführungsformals Längsschlitzausgebildet, der sich in Hubrichtung des beweglichen Linearmotorteils 8 Tbzw. E erstreckt. Der Stator 7 dichtet die schlitzförmige Ausnehmungnach außenhin weitgehend gegen Schmutz und Feuchtigkeit, mithin fugendicht,ab. Dies kann entweder durch die Wandungen des Stators 7 mitden entsprechenden Wandungen der Ausnehmung durch unmittelbarenWandkontakt, oder aber durch zusätzliche,nicht dargestellte Dichtungen oder wenigstens ein Dichtungselement,geschehen.
    [0052] Dasbewegliche Linearmotorteil 8 ist bei der dargestelltenAusführungsformdurch in gegenüberliegendenWandungen des Gehäuses 9 angeordnete Längsnuten 10, 11 inRichtung T bzw. E reibungsarm geführt. Dies kann über Rollen 12 geschehen,die wälzlagergelagertsind. Als Wälzlagerkommen zum Beispiel Nadellager oder andere geeignete Wälzlagerin Betracht. Das Linearmotorteil kann über ein Getriebeelement, z.B. einen Lenker, überz. B. eine Schwenkachse mit der Kniehebelgelenkanordnung 5 getrieblichoder direkt mit dieser übereine Schwenkachse oder dergleichen getrieblich verbunden sein.
    [0053] Wieman erkennt, erstreckt sich der Stator 7 in HubrichtungT bzw. E. In den Stator 7 integriert sein kann ein im einzelnennicht dargestellter Mikroprozessor, der lernfähig ist. Lernfähig bedeutetin diesem Zusammenhang, dass durch ein- oder mehrmaliges Ansteuerneiner vorgegebenen Position der Mikroprozessor entsprechend programmiertwerden kann, damit er die entsprechende Hubstellung abspeichertund fixiert. Auf diese Weise ist es möglich, den Schwenkwinkel desSpannarmes 4, von Schweißelektroden, Clinchwerkzeugenoder dergleichen stufenlos und damit beliebig zu verändern. Dieskann übereinen PC (nicht dargestellt) geschehen. Bedämpft wird der Mikroprozessordurch ein Schaltelement 13, das dem beweglichen Linearmotorteil 8 zugeordnetist und bei dem Hub in Richtung T bzw. E mitgenommen wird und dieentsprechenden dem Stator 7 zugeordneten Elemente des Mikroprozessorsbedämpftund dadurch gewisse Schaltfunktionen auslöst, zum Beispiel die Klemmstellungund die Offenstellung des Spannarmes 4 oder dergleichen optischund/oder akustisch, auch entfernt, zum Beispiel auf einem Bildschirm,anzeigt.
    [0054] DieSchaltimpulse könnenin eine Folgesteuerung einbezogen sein, so dass der Linearmotor 6 über elektrischeLeitungen 14 bzw. 15 seine elektrische Energie bekommtoder diese abgeschaltet wird. Dem Linearmotor kann ein Bremsteiloder Halteteil zugeordnet sein, um die Kniehebelgelenkanordnung 5 inder jeweils gewünschtenSchwenkstellung des Spannarms oder dergleichen zu blockieren oderzu fixieren. Vorliegend ist der Linearmotor 7 so ausgebildet,dass er die Kniehebelgelenkanordnung 5 etwas über Totpunktlagefährt,so dass die Anordnung selbsthemmend ist. Es ist aber auch möglich, die Führung für die Kniehebelgelenkanordnungkurvenmäßig zu gestalten,wie dies in der DE 297 13 944.4 dargestelltund beschrieben ist. Das würdebedeuten, dass die Kniehebelgelenkanordnung nie eine Übertotpunktlageansteuert.
    [0055] DieFührungsschienenfür dierelativ zueinander beweglichen Linearmotorenteile sind im einzelnennicht dargestellt; sie könnendie üblichevon elektromagnetischen Linearmotoren her bekannte Ausbildung besitzen.Diese Führungsschienenfixieren die Position der Motorwicklung im Magnetfeld zur Magnetschiene.Es könnenauch Servorotationsmotoren (nicht dargestellt) zur Positionsbestimmungmit Encodern ausgestattet sein. Bei Verwendung eines Linearencoderswird die Position zum Beispiel direkt an der Last, vorliegend zumBeispiel an dem Hubweg des der Kniehebelgelenkanordnung 5 zugeordneten Getriebeteils,gemessen, was indirekt dem Schwenkwinkel des Spannarms (4)oder dergleichen entspricht. Da sich bei elektromagnetischen Motoren entwederdie Motorwicklung oder die Magnetschiene bewegen kann, ist diesauch bei der Erfindung möglich,so dass die entsprechenden Linearmotorteile gegeneinander austauschbarsind. Zur Positionierbestimmung kann eine bewegliche Motorwicklungund eine statische Bahn in Betracht kommen. Linearmotoren können aberauch mit einer beweglichen Bahn und einer statischen Motorwicklungverwendet werden. Wird ein Motor mit beweglicher Motorwicklung verwendet,ist das Gewicht der Wicklung im Verhältnis zur Last gering. Allerdingswerden bei elektromagnetischen Linearmotoren flexible Kabel (nichtdargestellt) zur Anwendung gebracht, da sich die bewegliche Motorwicklungentsprechend anpassen muss. Bei einem System mit beweglicher Schiene mussder Motor die Last sowie die Masse der Magnetschiene dagegen bewegen,was keinen Verdrahtungsaufwand mit Kabelschlepp erforderlich macht. Dabei elektromagnetischen Motoren der Motor direkt die hinzugeführte Energiein lineare mechanische Kraft umsetzt, vorliegend auf den Kniehebelgelenkanordnungen 5 einwirkt,sind Verluste durch Elastizitäten,Verwindungen oder sonstige Verformungen nicht zu befürchten.
    [0056] StattzusätzlicherSensoren zur Bestimmung der Endstellungen und damit indirekt desSpannwinkel des Spannarmes oder dergleichen können bei einem LinearmotorGrößen wieBeschleunigung, Geschwindigkeit, Positionierung und Kraft so programmiertwerden, dass sie den jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen gerechtwerden. Das bedeutet somit, dass man durch Programmierung der Steuerung für den Linearmotorexakt festlegen kann, wo und wann der Linearmotor startet und wiedie Beschleunigung oder Dämpfungdes beweglichen Teils erfolgen soll. Zusätzlich kann aber auch ein Endhublagenstoßdämpfer zurAnwendung gelangen, falls dies nach den Betriebsbedingungen erforderlichoder notwendig erscheint. Da elektromagnetische Linearmotoren unempfindlichgegen Verschmutzung und Kühlemulsionsind, lassen sich solche Antriebe auch in einem Gehäuse anwenden,das zum Beispiel verschiedene Öffnungenzum wahlweisen Positionieren des betreffenden Statorteils des Linearantriebesaufweist. Die dann nicht benutzten Öffnungen können zum Luftaustausch dienen,um den Linearmotor entsprechend zu kühlen.
    [0057] Inder Zeichnung ferner nicht dargestellt sind zum Beispiel magnetischeoder mechanische Haltevorrichtungen, um bei vertikalem Einbau einezusätzlicheSicherheit gegen Herunterfallen der Last zu gewährleisten, falls es zu einemStromausfall kommen sollte.
    [0058] DieBezugszeichen 16 und 17 bezeichnen Stoßdämpfer. Diesekönnenaus gummiähnlichem Kunststoffbestehen oder als Industriestoßdämpfer ausgebildetsein.
    [0059] Diein der Zusammenfassung, in den Patentansprüchen und in der Beschreibungbeschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohleinzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindungwesentlich sein.
    1 Gehäuse 2 Innenraum 3 Schwenkachse 4 Spannarm,Schweißelektrode,Clinchwerkzeug, Prägewerkzeug 5 Kniehebelgelenkanordnung 6 Linearmotor 7 Stator 8 Linearmotorteil,bewegliches 9 Wand,Gehäuse 10 Längsnut 11 Längsnut 12 Rolle 13 Schaltelement 14 Leitung,elektrische 15 Leitung,elektrische 16 Stoßdämpfer 17 Stoßdämpfer A Schwenkrichtungdes Spannarmes 4 B Schwenkrichtungdes Spannarmes 4 E Hubrichtung T Hubrichtung
    权利要求:
    Claims (47)
    [1] Kniehebelspannvorrichtung, insbesondere zur Verwendungim Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem Gehäuse (1),in dem sich eine durch einen elektromagnetischen Linearmotor (6)hin- und herbewegliche Kniehebelgelenkanordnung (5) befindet, die über einegehäusefesteSchwenkachse (3) einen Spannarm (4) hin- und herschwenkbarantreibt, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetischeLinearmotor (6) demselben Gehäuse (1) wie die Kniehebelgelenkanordnung(5) zugeordnet ist.
    [2] Kniehebelspannvorrichtung, insbesondere zur Verwendungim Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem Gehäuse (1),in dem sich eine durch einen elektromagnetischen Linearmotor (6)hin- und herbewegliche Kniehebelgelenkanordnung (5) befindet, die über einegehäusefesteSchwenkachse (3) einen Spannarm (4) hin- und herschwenkbarantreibt, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Linearmotor(6) in demselben Gehäuse(1) wie die Kniehebelgelenkanordnung (5) angeordnetist.
    [3] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (7) des elektromagnetischenoder elektrodynamischen Linearmotors (6) dem Gehäuse (1)und der hubbewegliche Teil (8) des elektromagnetischenLinearmotors (6) der Kniehebelgelenkanordnung (5)getrieblich zugeordnet ist.
    [4] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor (6) als U-förmiger Linearmotor ausgebildetist.
    [5] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder Ansprüche2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor als flacherLinearmotor ausgebildet ist.
    [6] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder Ansprüche2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor als schlitzlosereisenhaltiger Flachmotor ausgebildet ist.
    [7] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder Ansprüche2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor als geschlitztereisenhaltiger Flachmotor ausgebildet ist.
    [8] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor (6) als Synchron-Längsmotorausgebildet ist.
    [9] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder Ansprüche2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor als Drehstrom-Asynchron-Linearmotorausgebildet ist.
    [10] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass dem Linearmotor (6) eine Haltevorrichtungoder mehrere zugeordnet sind, die insbesondere die relativ zueinanderbeweglichen Teile des Linearmotors in seinen Endstellungen bremsen undhalten bzw. arretieren.
    [11] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurchgekennzeichnet, dass die betreffende Haltevorrichtung einen Hubbegrenzungsanschlag aufweist.
    [12] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 11, dadurchgekennzeichnet, dass die betreffende Hubbegrenzung jeweils mit einemStoßdämpfer versehenist.
    [13] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 10 odereinem der darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Haltevorrichtung wenigstens einPermanentmagnetelement zugeordnet ist, dessen Haltekraft so bemessenist, dass einerseits die beweglichen Massen des als elektrodynamischerLineardirektantrieb ausgebildeten Linearmotors auch bei vertikalemEinbau der Kniehebelspannvorrichtung in der gewünschten Lage arretierbar oderhaltbar sind, andererseits aber die Antriebskraft des Linearmotorsschon beim Anfahren ausreicht, diese Haltekraft zu überwinden.
    [14] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 10 odereinem der darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung mit dem Gehäuse verbundenist.
    [15] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass dem dem Gehäuse (1) zugeordnetenLinearmotorteil (Stator) oder dem hubbeweglichen Teil des Linearmotorseine Bremsvorrichtung zugeordnet ist, die sich in Hubbewegung desLinearmotors erstreckt.
    [16] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass dem Linearmotor eine Lageregelung mitLagemessung am Linearmotor zugeordnet ist.
    [17] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass dem Linearmotor eine Lageregelung mitDirektmessung überLinearmaßstaboder Rotationsgeber zugeordnet ist.
    [18] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass dem Linearmotor eine Geschwindigkeitsregelungsvorrichtungzugeordnet ist.
    [19] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass dem Linearmotor eine Drehmomentregelungzugeordnet ist.
    [20] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass dem Linearmotor ein Positionsinterfacefür Lageregelung,Geschwindigkeitsregelung und feldorientierte Stator-Strom-Regelungzugeordnet ist.
    [21] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 20, dadurchgekennzeichnet, dass die Kniehebelspannvorrichtung in eine Folgesteuerungeinbezogen ist, und dass eine Mehrzahl oder Vielzahl von Kniehebelspannvorrichtungen gemeinsaman einem gemeinsamen zentralen Antriebsrechner angeschlossen sind,der die Lageregelung, Geschwindigkeitsregelung und ggf. feldorientierteStator-Strom-Regelung der einzelnen einem bestimmten Kniehebelspannvorrichtungzugeordneten Linearmotoren überwacht.
    [22] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das dem Gehäuse (1) zugeordneteTeil des Linearmotors (6) als insgesamt austauschbaresBauteil (Set; Kassette) ausgebildet ist.
    [23] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 22, dadurchgekennzeichnet, dass das Bauteil in eine Ausnehmung (9)des Gehäuses(1) von außenaus zugänglichangeordnet ist.
    [24] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 23, dadurchgekennzeichnet, dass die Ausnehmung (9) als sich in Hubrichtung(T bzw. E) erstreckender Längsschlitzausgebildet ist, in der das Bauteil (7) auswechselbar angeordnetist.
    [25] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 23 oder24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (9) ander Rückseitedes Gehäuses(1) angeordnet ist.
    [26] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 22 odereinem der darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das auswechselbare Bauteil (7)des Linearmotors (6) die Ausnehmung (9) gegenSchmutz und Feuchtigkeit weitgehend gegenüber dem von dem Gehäuse (9)umschlossenen Innenraum (2) abdichtet, in der sich dieKniehebelgelenkanordnung (9) sowie zumindest Teile desLinearmotors (6) befinden.
    [27] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 22 odereinem der darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der auswechselbare Teil des Linearmotorsmit den äußeren Umrisskantendes Gehäusesfluchtend abschließtund dass sich im übrigensämtlicheTeile des Linearmotors innerhalb des Gehäuses (1) befinden.
    [28] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mit die Wandungendes Gehäusesdurchdringenden Öffnungen zurKühlungdes Linearmotors versehen sind.
    [29] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass ein von außen sichtbarer Bauteil desLinearmotors mit einer Kühlprofilierungversehen ist.
    [30] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor mit einer dreiphasigenbürstenlosenKonstruktion versehen ist.
    [31] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder Ansprüche2 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor mit einermit Bürsten ausgestattetenKommutierung versehen ist.
    [32] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor als Doppelkamm-Linearmotorausgebildet ist.
    [33] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor mit interner Kühlung ausgestattetist.
    [34] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung für die relativzueinander beweglichen Linearmotorteile gleichzeitig der Schwenkwinkelbestimmungdes Spannarms dient.
    [35] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Stator des Linearantriebs in Hubrichtungneben der Längsmittenachsedes Gehäuses(1) angeordnet ist.
    [36] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Kniehebelgelenkanordnunggetrieblich verbundene hubbewegliche Teil des Linearmotors koaxialzu einem mit der Kniehebelgelenkanordnung über eine Schwenkachse verbundenenGetriebeelement angeordnet ist.
    [37] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 28, dadurchgekennzeichnet, dass Öffnungenzum Luftaustausch zwischen der Außenseite und dem von dem Gehäuse umschlossenenInnenraum in ihren Abmessungen so bestimmt sind, dass sie den Statordes Linearmotors aufnehmen können.
    [38] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der hubbewegliche Teil des Linearmotorsund/oder das damit verbundene Getriebeelement, das die Kniehebelgelenkanordnungantreibt, überauf diametral gegenüberliegendenSeiten angeordneten Rollen oder Rollenpaaren in Längsnutender gegenüberliegendenGehäusewandungenin Hubrichtung reibungsarm geführtsind.
    [39] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 38, dadurchgekennzeichnet, dass die Rollen wälzlagergelagert sind.
    [40] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 39, dadurchgekennzeichnet, dass die Wälzlagerals Nadellager ausgebildet sind.
    [41] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 38 odereinem der darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnuten im Bereich dersonst vorhandenen Totpunktlage des Kniehebelgelenkes gleichsinnigkurvenförmigausgebildet sind.
    [42] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 41, dadurchgekennzeichnet, dass die Kurven nach einer von einem Kreisbogenoder von mehreren Kreisbögenabweichenden Gesetzmäßigkeitverlaufen.
    [43] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 41 oder42, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurven derart ausgebildet sind,dass sich nach dem Ansteigen der Spannkraft, die über dieKniehebelgelenkanordnung auf den Spannarm einwirkt eine gleicheoder annäherndgleichbleibende Spannkraft über einengewissen Wegbereich (Hub in Spannrichtung) ergibt.
    [44] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass dem Gehäuse (1) an mindestensvier es begrenzenden AußenseitenAnordnungen fürHaltevorrichtungen, insbesondere Konsolen, zugeordnet sind.
    [45] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 44, dadurchgekennzeichnet, dass die Haltevorrichtungen als schwalbenschwanzartigeAusnehmungen ausgestattet sind, die mit Haltekonsolen bedarfsweisekuppelbar sind.
    [46] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder darauffolgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse, insbesondere an seinerInnen- und Außenseite – flachovalgestaltet ist.
    [47] Kniehebelspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder einemder Ansprüche2 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse auf gegenüberliegendenSeiten, vorzugsweise innen und außen – durch Wände begrenzt ist, die Teileeines Rechtecks bilden, wobei die langen Seiten parallel oder annähernd parallelzueinander verlaufen, währenddie Schmalseiten des Rechteckes durch Kreisbögen oder andere Kurven miteinanderverbunden sind.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-11-10| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-06-06| 8364| No opposition during term of opposition|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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