CN101166684A - 用于容器传输系统的夹爪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于容器传输系统的夹爪(K1、K2)，包括两个抓臂(7)，所述抓臂可以围绕一个共同的或两个分离的轴(5)在一抓取位置和一释放位置之间摆动，并且可以被一个力存储器朝抓取位置或朝释放位置的方向弹性地加载。所述力存储器包括至少一对彼此排斥的永久磁铁。

Description

用于容器传输系统的夹爪
技术领域
本发明涉及一种在权利要求1前序部分中所述类型的夹爪。
背景技术
例如由EP 0659683A已知一种在释放位置和抓取位置之间纯机械控制的夹爪。用于机械控制的结构费用是很高的。
由DE 29713510U已知在使用力存储器的情况下机械控制的夹爪和非机械控制的、被容器自身操作的夹爪。力存储器例如是一个在各抓臂之间与动作相关地应用的螺旋压力弹簧。用于瓶子的、不受控制的夹爪通过待抓取的、运到到夹爪内的瓶子经由引导斜坡克服朝抓取位置方向作用的弹簧存储器的力打开并且通过力存储器的力进入抓取位置。为了取出瓶子，将其由关闭的夹爪中抽出，其中瓶子经由开启斜坡克服力存储器的力摆动抓臂。夹爪在弹簧存储器的力的作用下自动地返回抓取位置。机械控制的夹爪克服朝释放位置的方向作用的力存储器例如橡胶缓冲元件的力通过一个可旋转的控制凸轮进入抓取位置以及往回调整。
容器传输系统、特别是瓶子传输系统必须在微生物状况和清洁方面满足很高的要求，并且在长的使用寿命内和非常高的工作频率情况下确保操作安全。定位在抓取区域附近，即在被抓取的容器附近的体弹簧如螺旋弹簧或橡胶缓冲元件等在微生物和清洁方面是要求非常高的，因为在那儿容易沉积较小的污物，此外通常对强烈的清洁剂的抵抗力很弱，这缩短了弹簧使用寿命，并且总是可能导致机械损坏或断裂，由此夹爪的功能受到损害或丧失(非常可能损坏容器)。此外弹簧在工作时可能排出磨屑或内含材料。
在瓶子传输技术中业已建议，在受控制的多关节夹具中设置一个具有彼此吸引的永久磁铁的关闭机构。彼此吸引的永久磁铁可能导致这样的问题，即它们在接触或极限接近时需要极大的松脱或拆除力，这可能导致夹爪的不期望的咬合并且导致极大的机械负载。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种功能可靠的、容易清洁的并且满足在微生物方面最高要求的受控的或不受控制的夹爪。
上述目的借助于权利要求1的特征实现。
在力存储器中彼此排斥的永久磁铁构成为没有体连接的虚拟弹簧，其中弹簧特性可以通过永久磁铁的布置预先确定和优化。力发展可以在没有可觉察的松脱力(Losbrechruck)的情况下实现，即当永久磁铁彼此远离时，排斥力从在永久磁铁最大接近时的最大值开始减小。这对于夹爪是最佳的力特性。在夹爪中由排斥的永久磁铁构成的虚拟弹簧的主要优点然而在于防断裂性、无磨损的工作，避免了可能有助于沾染细菌和污物的根切、角度等，以及对强烈的清洁剂的不敏感性，同时伴随最小的空间需求。各种规格和形状的具有高功率的磁铁可以便宜地获得，这对于夹爪是重要的，因为在容器传输系统中可能应用大量的夹爪，例如300个或更多的夹爪。
为了在尽可能小的体积的情况下取得高的功率、优化的排斥力分布和即使在永久磁铁彼此分离时仍然获得即便较低的排斥力，符合目的的是，永久磁铁(P1、P2)大部分包含稀土金属或由稀土金属制成。为此例如钕或钐是符合目的的，或者是元素周期表的第三组的化学元素以及镧系元素。这样的永久磁铁特征在于非常高的单位面积或体积的功率密度。
为了避免细菌和污物的沉积空间以及避免必要时强烈的且以高压力施加的清洁剂的损害效果，在此符合目的的是，将每个永久磁铁包裹(einkapseln)在非磁性的材料中。在此优质钢特别合适，其很容易保持无菌。
在一个符合目的的实施方式中，永久磁铁直接设置在抓臂上，优选大致在抓臂的相应的抓取区域和轴之间的中心处。永久磁铁对各抓臂加载成使其彼此远离并且例如以一排斥力将夹爪打开，所述排斥力刚开始非常高，而后逐渐减小。排斥力有利地在抓臂的抓取区域附近作用，即在被抓取的容器附近。永久磁铁的位置以及其数量可以与各种关系例如各抓臂的相对的调整区域等相配合地变化。
在另外一个符合目的的实施方式中，永久磁铁安装在抓臂的刚性的延长部上，优选使得轴大致位于抓取区域和永久磁铁之间的中心处。在此，例如通过排斥力朝抓取位置的方向对抓臂加载，使得在夹爪打开时获得最大的力作用。当然永久磁铁的位置可以相对轴等选择，也可以与相应的使用情况相配合地选择。
在不受控制的夹爪的一个符合目的的实施方式中，所述夹爪例如自身被容器打开并且其抓臂被永久磁铁朝抓取位置的方向加载，永久磁体设置在抓臂的刚性的延长部上。
在这种情况下一个概念是符合目的的，其中各永久磁铁的平面构成的排斥面在抓取位置上基本上是相互平行的，即当最弱的排斥力作用时；而当最大的排斥力作用时，所述排斥面在抓取位置最大地彼此接近或者甚至相互接触。在具有最小的排斥力的位置上，排斥面也彼此围成一个较小的锐角，而在存在最大的排斥力的位置上，存在一个反向的锐角。利用这个概念确保了，一旦容器例如瓶子的颈部被放入抓取区域或由抓取区域导出时，抓臂尽可能快速地返回抓取位置。
原则上每个磁铁可以符合目的地为圆柱形的并且隐藏在包裹壳体内。包裹壳体是一个优选由优质钢制成的罐体，该罐体具有一个薄壁的与永久磁铁的排斥面相对的罐底部，而罐体的敞开侧通过盖板封闭，其优选焊接。
在盖板和永久磁铁之间可以安装一个填充圆盘，例如以便可以使用一个与包裹壳体不同大小的永久磁铁，或者以便在焊接盖板时保护永久磁铁免受焊接热量的影响。
符合目的的是，延长部相对于抓臂如此倾斜地偏置，使得设置在所述延长部上的包裹壳体定位在抓臂的底侧之下或在支承板的上侧之下，并且在夹爪工作时尽可能小地干扰。
在一个另外的机械控制的夹爪的有利的实施方式中，在各抓臂的各延长部之间作用一个可旋转的控制凸轮，以便将抓臂在抓取位置和释放位置之间来回调节。永久磁铁的排斥力朝释放位置的方向作用并且将延长部保持与控制凸轮接触。在这个实施方式中，具有圆柱体形状的永久磁铁隐藏在包裹壳体内，所述包裹壳体以保持脚固定在抓臂内。为了给包裹壳体提供足够的安装空间，抓臂的内侧符合目的地设有凹槽。
在这个实施方式中符合目的的是，在容器-抓取位置在各永久磁铁之间设置一个第一气隙，从而所述磁铁近乎以最大的排斥力相互排斥。而在缺少容器的情况下夹爪可以被置于一个极限关闭位置上，在该关闭位置上在各永久磁铁或其包裹壳体之间存在一个更小的第二气隙并且因此存在最大的排斥力。
为了使得永久磁铁的力作用更好地与相应的应用情况相配合，符合目的的是，将保持脚可调整地设置在抓臂的容纳部内。
为了利用夹爪可靠地抓取容器，其中在容器和夹爪之间存在尺寸偏差，符合目的的是，在各延长部和控制凸轮之间设置补偿-压缩弹簧垫和/或补偿-板式弹簧元件。这个概念由此具有优点，即在各抓臂每次相对调节时构成一个弹性预紧的系统，并不存在间隙运动。
附图说明
借助附图阐述本发明的实施形式。其中：
图1一不受控制的夹爪在抓取位置的示意图；
图2图1的夹爪处于释放位置；
图3不受控制的夹爪的侧视图；
图4图1至图3的夹爪的抓臂的一个具体实施方式的透视图；
图5抓臂朝其摆动轴方向的视图；
图6沿图5中的截取平面IV-IV的部分剖视图；
图7一个机械控制的夹爪在释放位置的俯视图；
图8图7的夹爪处在容器抓取位置；
图9图7和图8的夹爪处在极限关闭位置。
具体实施方式
在图1至图3中示出的夹爪K1是一个不受控制的夹爪，其通过一个未示出的容器的导入或取出运动开启，并且自动占据其抓取位置，无须从外部作用在其上。
夹爪K1经由一个倾斜的悬臂3支承在一支承结构1和一必要时可摆动的支架2上，一个支承板4位于悬臂上。夹爪K1具有两个基本上镜像对称的抓臂7，所述夹爪在这个实施方式中可围绕两个分离的、例如被螺钉6固定的轴5反向地摆动，并且基本上平行于支承板4的上侧的平面。
每个抓臂具有一个前部的抓臂部分7a，其具有一个抓取凹槽9、一个前侧的导入斜坡8和一个导出斜坡10。抓臂7配备越过轴5的刚性的延长部7b。在每个延长部7b上在端部区域内设置至少一个永久磁铁P1、P2，其中两个彼此合作的永久磁铁P1、P2的反向地极化，使得它们彼此排斥。这意味着，永久磁铁P1、P2例如以其南极彼此指向，或以其北极彼此指向。永久磁铁在大部分使用稀土金属的情况下制成并且非常容易导电。它们符合目的地具有基本上平面的排斥面A，在所述排斥面之间产生排斥力F1或F2，所述排斥力依赖于排斥面A的间距而变化。在所示的实施方式中排斥力将抓臂7朝图1中的抓取位置的方向加载，其中当夹爪K1(图2)在其释放位置时，排斥力F2具有最大值。永久磁铁P1、P2在摆动位置围绕轴5彼此定向并且必要时可以沿着延长部7b可调整地设置。
在图1中示出的抓取位置，排斥面A基本上相互平行。在图2中示出的释放位置，各排斥面彼此围成一个朝轴5张开的锐角并且必要时相互接触，如图所示。
在一个可替换的实施方式中，沿着每个延长部7也可以设置多于一个永久磁铁P1或P2，以便这样构造排斥力的分布，使得在图1中的抓取位置仍然作用一个可观的力。
图4至6示出一个在图1中非常示意示出的上抓臂7的具体实施方式。抓臂7具有一个贯通孔11用于轴5，并且邻接贯通孔11地制出凹槽。在这个凹槽中延长部7b例如以偏置的扁平型材13的形式在14处焊接。永久磁铁P1气密地紧密地隐藏在一个包裹壳体12内，包裹壳体由于延长部7b的偏置可以定位在抓臂7的底侧之下或者在支承板4的上侧之下(图3)，从而在夹爪的后部区域内在上部不存在任何干扰的或伸出的部件(见图3)。
包裹壳体12例如是一个优质钢罐体14，包括一个薄壁的罐底部15和一个敞开的上侧。永久磁铁P1例如具有圆柱体形状，其具有平面的相斥侧A并且完全安装在包裹壳体12内。罐体14的敞开侧通过一个厚壁的优质钢盖板16封闭，盖板例如被焊接。在盖板16和永久磁铁P1之间可以设置一个填充圆盘17。
图5示出，永久磁铁P1的平面的排斥面稍微倾斜地向上放置，从而在图1中示出的关闭位置两个排斥面A彼此围成一个较小的锐角，例如小于20°，该锐角朝远离轴5的方向张开。
图7、8和9示出一个机械控制的夹爪K2在释放位置(图7)、在容器-抓取位置(图8)和在缺少容器B时的极限关闭位置(图9)的各俯视图。
夹爪K2也具有两个基本上镜像对称的抓臂7，所述抓臂围绕在这个实施形式中分离的轴5可反向地摆动，并且具有越过轴5延伸的延长部7b。夹爪K2通过一个可旋转的控制凸轮21控制，其借助于一个驱动凸轮22可以来回转动或连贯地转动，并且在各延长部7b的内侧之间工作。此外在控制凸轮21和各延长部7b的内侧之间设置贴靠在控制凸轮21上的板式弹簧23以及必要时压缩弹簧垫24。板式弹簧23和/或压缩弹簧垫24赋予夹爪K2的驱动系统以自身弹性以及与控制凸轮21的永久的力传递-接触，并且补偿待抓取的容器B下方可能的尺寸偏差。
在抓臂7的内侧上在抓取区域9和轴5之间设置成对的永久磁铁P1、P2，它们彼此排斥。必要时可以设置多于一对的永久磁铁P1、P2。
每个永久磁铁P1、P2符合目的地隐藏在包裹壳体12内，包裹壳体以脚部件18固定在容纳部19内。为了安置较大的可利用的磁铁体积，抓臂7的内侧符合目的地成型凹槽20。必要时脚部件18可以在容纳部19内调整。
在图7中示出的释放位置，椭圆形的控制凸轮21处于一旋转位置，在该位置各延长部7b彼此最大地接近。两个永久磁铁P1、P2彼此远离并且彼此施加一个排斥力F1。在此，各永久磁铁P1、P2的平面的排斥面彼此围成一个锐角，该锐角朝远离轴5的方向张开。
在图8中示出的夹爪K2的容器-抓取位置中，控制凸轮21如此摆动，使得它基本上以其最大的尺寸在各延长部7b之间作用并且将板式弹簧23以及压缩弹簧垫24稍微变形并且以一个预定的抓取力夹持容器B。永久磁铁P1、P2彼此接近，从而在它们之间存在一个具有尺寸例如为y1的气隙L1并且一个相对较大的排斥力F2正起作用。两个抓臂7彼此接近直至达到一个间隙尺寸x1。
在图9中示出的夹爪K2的极限关闭位置中，在缺少容器B的情况下各抓臂7彼此接近直至达到一个间隙尺寸x2，其小于间隙尺寸x1，并且两个彼此接近直至达到小于气隙y1的较小的气隙y2。此时最大的排斥力F3正起作用。
在所示的各实施方式中，各抓臂7也可在一个共同的轴上可摆动地支承。此外每对永久磁铁P1、P2的排斥面A必要时可以是凸形圆形的，以便获得其它的排斥力分布特性。在图7至9示出的实施方中永久磁铁P1也可以直接嵌入抓臂内，这是以抓臂7的材料是非磁性材料为前提的，例如优质钢。此外可能的是，仅将一个抓臂7可摆动地支承，而将另一个抓臂固定在支承结构上。

Claims (18)

1.用于容器-传输系统、特别是用于瓶子-传输系统的夹爪(K1、K2)，包括两个抓臂(7)，所述抓臂可以围绕一个或两个轴(5)在一抓取位置和一释放位置之间摆动，并且可以被一力存储器朝抓取位置或朝释放位置的方向弹性地加载，其特征在于，力存储器包括至少一对彼此排斥的永久磁铁(P1、P2)。
2.如权利要求1所述的夹爪，其特征在于，永久磁铁(P1、P2)至少大部分包含稀土金属，例如钕、钐等。
3.如权利要求1所述的夹爪，其特征在于，每个永久磁铁(P1、P2)都被包裹在非磁性材料、优选优质钢中。
4.如权利要求1所述的夹爪，其特征在于，所述成对的永久磁铁(P1、P2)直接设置在抓臂(7)上，优选大致在抓取区域(9)和轴(5)之间的中心处。
5.如权利要求1所述的夹爪，其特征在于，所述成对的永久磁铁(P1、P2)安装在抓臂(7)的刚性的延长部(7b)上，优选使得轴(5)大致位于抓取区域(9)和永久磁铁(P1、P2)之间的中心处。
6.如权利要求1至5其中至少一个所述的夹爪，其特征在于，夹爪(K1)是不受控制的并且可以克服永久磁铁(P1、P2)之间的朝抓取位置方向作用的排斥力(F1、F2)被待抓取或待释放的容器(B)相应地压开，每个抓臂(7)在一支承板(4)上可围绕一个自身的轴(5)摆动并且具有一个刚性的越过轴(5)伸出的延长部(7b)，并且相应的永久磁铁(P1、P2)设置在延长部(7b)的端部区域内。
7.如权利要求6所述的夹爪，其特征在于，所述成对的永久磁铁(P1、P2)的平面构成的各排斥面(A)在抓取位置基本上彼此平行地并且优选围成一个朝远离轴的方向张开的小于20°的锐角，并且在释放位置在相互围成一个朝轴的方向张开的大于20°的锐角的情况下彼此最大地接近，甚至接触。
8.如权利要求3所述的夹爪，其特征在于，永久磁铁(P1、P2)圆柱体形构成并且隐藏在一固定在抓臂(7)上的包裹壳体(12)内，该包裹壳体由一罐体(14)构成，所述罐体具有一个薄壁的、面向永久磁铁(P1、P2)排斥面(A)的罐底部(15)和一个在敞开的罐端部上安装的、优选焊接到所述敞开的罐端部上的厚壁的盖板(16)。
9.如权利要求8所述的夹爪，其特征在于，在盖板(16)和永久磁铁(P1、P2)之间安装一个填充体(17)。
10.如权利要求6所述的夹爪，其特征在于，延长部(7b)相对于抓臂(7)如此倾斜地偏置，使得包裹壳体(12)定位在抓臂(7)的底侧之下或在支承板(4)的上侧之下。
11.如权利要求1至5其中至少一个所述的夹爪，其特征在于，夹爪(K2)通过一个控制凸轮(21)控制，所述控制凸轮可以在可围绕各分离的轴(5)在一支承板(4)上摆动的各抓臂(7)的各延长部(7b)之间旋转，并且夹爪(K2)可以通过在抓取区域(9)和轴(5)之间设置在抓臂(7)上的永久磁铁(P1、P2)之间的朝向释放位置的方向作用的排斥力(F1、F2、F3)通过各延长部(7b)与控制凸轮(21)的接触得以保持。
12.如权利要求11所述的夹爪，其特征在于，每个永久磁铁(P1、P2)都是圆柱体形的并且隐藏在包裹壳体(12)内，所述包裹壳体以保持脚(18)处在抓臂(7)的内侧上的一容纳部(19)内，优选在抓臂(7)的内侧上的一凹槽(20)的底部中。
13.如权利要求12所述的夹爪，其特征在于，保持脚(18)在容纳部(19)内可调整地设置。
14.如权利要求11所述的夹爪，其特征在于，在容器-抓取位置在各永久磁铁(P1、P2)之间设置一个第一气隙(L1)，并且在夹爪(K2)的一个在缺少容器(B)的情况下的极限关闭位置上在各永久磁铁(P1、P2)之间设置一个小于第一气隙(L1)的第二气隙(L2)。
15.如权利要求11所述的夹爪，其特征在于，在各延长部(7b)和控制凸轮(21)之间设置补偿-压缩弹簧垫(24)和/或补偿-板式弹簧元件(23)。
16.如权利要求1至15其中之一所述的夹爪，其特征在于，通过永久磁铁(P1、P2)构成的力存储器直接在各抓臂(7)之间作用。
17.如权利要求1至16其中之一所述的夹爪，其特征在于，一个抓臂(7)可摆动地支承，并且另一个抓臂(7)固定在支承结构(1)上。
18.如权利要求17所述的夹爪，其特征在于，在支承结构(1)上固定至少一个磁铁(P1、P2)。
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