DE102004049109C5

DE102004049109C5 - Schneidgerät oder Greifgerät mit einer Einrichtung zum Detektieren der vollständigen Beendigung der Arbeit

Info

Publication number: DE102004049109C5
Application number: DE102004049109.7A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Maffeis
Original assignee: Gimatic SpA
Current assignee: Gimatic It Srl
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2024-10-08
Also published as: US20050104396A1; DE102004049109A1; JP2005118554A; US8033025B2; ITBS20030093A1; DE102004049109B4

Abstract

Gerät zum Schneiden, Greifen oder dgl. mit einem äußeren Gehäuse (11), welches ein proximales Ende (12) und ein distales Ende (13) aufweist und eine innenliegende Kammer (14) vorgibt,
mit einem einfach wirkenden oder doppelt wirkenden Kolben (15), der in der Kammer (14) angeordnet ist und zwischen einer zurückgefahrenen Stellung und einer vorgefahrenen Stellung verschiebbar ist, und
mit Arbeitsteilen (Schneidbacken 16 bzw. Greiffinger 31), welche durch den Kolben (15) betätigt werden und zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung verlagerbar sind, wenn der Kolben (15) zwischen seiner zurückgefahrenen Stellung und seiner vorgefahrenen Stellung verschoben wird,
wobei der proximale Teil (12) des äußeren Gehäuses (11) mit Fühlern (22, 23) versehen ist, die feststellen, wann die vorgefahrene Stellung des Kolbens (15) in der Kammer (14) und damit entsprechend die aktive Stellung der Arbeitsteile (Schneidbacken 16 oder Greiffinger 31) erreicht ist, um die effektive Beendigung der Aktion der Arbeitsteile (16, 31, anzuzeigen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fühler (22, 23), die dazu dienen, die Stellung des Kolbens (15) zu ermitteln, umfassen:
eine Hülse (19) die an dem proximalen Ende des äußeren Gehäuses (11) angebracht oder an dieses angeformt sind;
einen Stab (20), der mit der Rückseite des Kolbens (15) verbunden oder an diese angeformt ist und zusammen mit dem Kolben (15) bewegbar ist und sich in der Hülse (19), erstreckt, wobei der Innendurchmesser der Hülse (19) kleiner ist als der Außendurchmesser des Kolbens (15), einen Magneten (21), der am Rand des Stabes (20) angebracht ist,
sowie Näherungs- oder Anwesenheitsfühler (22, 23), die in einstellbarer Lage in zugeordneten Auskehlungen oder Kanälen (24, 25) angeordnet sind, welche in der Hülse (19) ausgebildet sind,
wobei die Näherungs- oder Anwesenheitsfühler (22, 23) durch den Magneten (21), der am Rand des Stabes (20) angeordnet ist, erregt und aktiviert werden, das Ganze derart, dass die Stellungen des Kolbens (15) in der Kammer (14) ermittelt werden und entsprechend die Stellungen der Arbeitsteile (16; 31) zur Anzeige gebracht werden, welche durch den Kolben (15) bewegt werden.

Description

Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Schneidgeräte oder Greifgeräte, die insbesondere, jedoch nicht ausschließlich in Robotern Verwendung finden. Bei derartigen Geräten muß überwacht und angezeigt werden, wann für jedes Gerät, das bei wiederholten automatisierten Arbeitsgängen verwendet wird, eine Arbeit abgeschlossen ist.
Stand der Technik
Es sind schon Schneidgeräte wie Schneidzangen und Greifgeräte, Klemmgeräte oder Extraktionsgeräte wie Zangen bekannt, die Einfinger-Geräte (one finger) genannt werden. Bei diesen Geräten werden die Arbeitsteile jeweils von einem einfach wirkenden oder doppelt wirkenden Kolben betätigt, der mit einem unter Druck stehenden Arbeitsfluid beaufschlagt ist.
Ein bekanntes derartiges Schneidgerät in der Form einer Schneidzange weist im Einzelnen auf: ein Gehäuse, einen Kolben, der hin- und herbewegbar im Gehäuse angeordnet ist, und ein Paar von Schneidbacken, die verschwenkbar auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, welche vom Gehäuse getragen wird. Die Schneidbacken stehen über das Ende des Gehäuses über und werden zum Durchführen der Schneidbewegungen direkt durch den Kolben bewegt. In der Regel ist ein derartiges Gerät beim Arbeiten im Bereich einer Arbeitsvorrichtung mittels einer Halteeinrichtung angebracht, welche das Gehäuse umfasst.
Bei derartigen automatisierten Operationen oder Arbeiten ist es notwendig festzustellen, wann das Arbeiten der Schneide des entsprechenden Vorrichtungsteils vollständig beendet ist, um eine Fehlfunktion der Vorrichtung zu verhindern, auf welcher das Gerät angeordnet ist und/oder die Herstellung von defekten Teilen oder von Ausschuss zu verhindern.
Die oben angesprochenen Probleme findet man auch bei den schon angesprochenen Greifgeräten, Klemmgeräten oder Extraktionsgeräten, deren hin- und hergehende Bewegungen durch einen Kolben hervorgerufen werden, wo eine fehlerhafte oder unvollständige Arbeitsabwicklung Ursache für Fehlfunktionen sein oder Ausschuss bei der Herstellung mit sich bringen kann.
Eine Möglichkeit dafür, den effektiven vollständigen Abschluss der Arbeiten der genannten Geräte zu überwachen, kann darin bestehen, dass man über das außenliegende Gehäuse mit geeigneten Fühlern kuurzfristig die Stellung des die Betätigung bewerkstelligenden Kolbens überwacht und damit auch entsprechend die aktive Endstellung der Schneidbacken oder des Greiffingers des im Betrieb befindlichen Gerätes. Das Anbringen derartiger Fühler, welche die Stellung des Kolbens ermitteln, direkt am Gehäuse des großen Gerätes ist in der Praxis aber unmöglich oder sogar ausgeschlossen, da ja das das Gehäuse umgebende Traggestell vorgesehen ist. Darüber hinaus ist dies oft nicht erreichbar, ohne die Abmessungen/den Außendurchmessers des Gehäuses zu vergrößern oder die Bohrung der Kammer für den Kolben zu verkleinern, was einen Verlust darstellt, da die Leistungsfähigkeit des Gerätes in diesem Falle vermindert wird.
So zeigt beispielsweise die DE 29 16 312 A1 einen Greifarm, bei welchem die Lage einer Betätigungsstange mit Hilfe von Endlagen-Sensoren erfaßt wird.
Aufgabe und Lösung der Erfindung
Durch die vorliegende Erfindung sollen diejenigen Probleme und diejenigen Nachteile ausgeräumt werden, die weiter oben bei den genannten Schneidgeräten oder Greifgeräten des Standes der Technik festgestellt wurden.
Daher ist eine Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, die Möglichkeit zu schaffen, die effektive Beendigung des Arbeitens von Schneidgeräten oder Greifgeräten des oben beschriebenen Typs festzustellen, ohne dass man an dem eigentlichen, geeigneten Gehäuse ein Sensorelement anzubringen bräuchte, so dass das Gehause selbst frei bleibt, um an einem beliebigen Tragelement angebracht zu werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schneidgerät oder Greifgerät vorzuschlagen und zu schaffen, welches mit zusätzlichen Mitteln versehen ist, welche die Stellung des Betätigungskolbens überwachen und entsprechend auch die Stellung derjenigen Werkzeuge, die durch den Kolben betätigt werden, wobei diese Mittel auf eine Weise angebracht sind, durch welche weder die üblichen Außenabmessungen noch die Bohrung des Gehäuses des Gerätes beeinflußt werden.
Eine nochmals weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verbindungssystem zwischen dem Betätigungskolben und dem Greiffinger im Bereich eines Klemmgerätes oder Extraktionsgerätes zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgaben und zum Erhalten der hiermit verbundenen Vorteile wird durch die Erfindung ein Arbeitsgerät, insbesondere ein Schneidgerät oder ein Greifgerät, mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen angegeben.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Diese dienen dem besseren Verständnis und sind nicht einschränkend zu verstehen. In der Zeichnung zeigen:

1: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schneidgerätes;
2: eine perspektivische Ansicht des Schneidgerätes nach 1, welches in Längsrichtung geschnitten dargetellt ist;
3: eine weitere Ansicht des Schneidgerätes nach 1, welches in Höhe eines Abschnittes geschnitten gezeigt ist, welcher Positionsfühler trägt;
4: eine auseinandergezogene Darstellung der Komponenten eines Greifgerätes;
5 und 6: Außenansichten des Greifgerätes nach 4 in zusammengebautem Zustand, gesehen aus zwei unterschiedlichen Richtungen;
7 und 8: axonometrische Ansichten des Greifgerätes, geschnitten in longitudinaler Richtung und geschnitten in einer Ruhestellung bzw. einer Arbeitsstellung;
9 und 10: zwei Längsschnitte des Greifgerätes in einer Ruhestellung bzw. einer Arbeitsstellung; und
11: einen longitudinalen Schnitt durch das Greifgerät längs der Schnittlinie A-A von 9.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In den 1 bis 3 ist ein Schneidgerät bzw. eine Schneidzange 10 gezeigt, welches bzw. welche ein äußeres Gehäuse 11 aufweist. Letzteres hat ein proximales Ende 12 sowie ein distales Ende 13 und weist in seinem Inneren eine Kammer 14 auf. In der Kammer 14 ist ein Kolben 15 gleitend verschiebbar angeordnet, welcher über eine konische Kupplung in bekannter Weise zwei einander gegenüberliegende Schneidbacken 16 betätigt. Diese Schneidbacken stehen über das distale Ende 13 des Gehäuses 11 über und sind verschwenkbar auf einer Achse 17 angeordnet, die von dem Gehäuse 11 getragen ist.
Während der Kolben 15 ein doppelt wirkender Kolben sein kann, ist er beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein einfach wirkender Kolben, welcher durch eine Feder 18 in eine Ruhestellung vorgespannt ist und durch ein Druckmittel nach vorn in eine Arbeitsstellung bewegbar ist, wobei das Druckmittel der Kammer 14 auf der Rückseite des Kolbens zugeführt wird.
Erfindungsgemäß sind am proximalen Ende des Gehäuses 11 Mittel vorgesehen, die dazu dienen festzustellen, wann die vorgeschobene Stellung des Kolbens 15 in der Kammer 14 erreicht ist, oder besser festzustellen, ob die vorgeschobene oder die zurückgezogene Stellung des Kolbens erreicht ist und damit auch ob die aktive Stellung oder die passive Stellung der Schneidbacken vorliegt.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen diese Erfassungsmittel eine Hülse 19, die an das proximale Ende des Gehäuses 11 angeschraubt oder angeformt ist, eine Stange 20, welche mit der Rückseite des Kolbens verbunden oder an diese angeformt ist, mit diesem zusammen bewegbar ist und sich in der Hülse erstreckt, einen Magneten 21, der auf dem Rand der Stange 20 vorgesehen ist, und Näherungs- oder Anwesenheitsfühler 22, 23, die in einstellbarer Position in entsprechenden Auskehlungen auf der Außenseite der Hülse 19 angeordnet sind. Die Hülse 19 kann eine Außengeometrie und äußere Abmessungen aufweisen, die gleich wie diejenigen des Gehäuses 11 oder hiervon verschieden sind.
Vorzugsweise wird das Betätigungsfluid für den Kolben 15 der Kammer 14, in welcher der Kolben 15 arbeitet, über ein Rohr zugeführt, welches mit einer Bohrung 26 verbunden ist, die beim freien Ende der Hülse 19 vorgesehen ist und um die Stange 20 herumläuft.
Die Näherungs- oder Anwesenheitsfühler 22, 23 werden durch den am Rand der Stange 20 vorgesehenen Magneten 21 erregt und aktiviert, wenn dieser zusammen mit dem Kolben 15 bewegt wird, derart, dass die vorgeschobene Stellung und die zurückgezogene Stellung des Kolbens 15 detektiert werden und entsprechend die aktive Stellung und die passive Stellung der Schneidbacken 16 angezeigt wird. Wenn durch irgendeinen Grund oder Anlaß die Schneidbacken 16 ihre endgültige Arbeitsstellung nicht erreichen können und der Kolben 15 seine vorgeschobene Stellung nicht erreicht, werden die Fühler 22 durch den Magneten 21 nicht aktiviert. Auf diese Weise wird dann zur Anzeige gebracht, dass die Schneidbacken 16 ihre Aktion nicht vollständig durchgeführt haben und dass ein Eingreifen notwendig ist, um den Grund der Fehlfunktion auszuräumen.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Greifgerät, ein Klemmgerät oder ein Extraktionsgerät 30 anwendbar, wie es in den 4 bis 11 dargestellt ist. Dort sind die gleichen Bezugszeichen für Komponenten verwendet, die zu unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 schon beschriebenen Komponenten gleich sind oder zu diesen äquivalent sind.
Im Unterschied zum Schneidgerät 10 betätigt beim Greifgerät 30 der Kolben 15 einen Greiffinger 31, der auf einem Schwenkstift 32 angebracht ist und zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung verschwenkbar ist, wie in den 5 bis 11 dargestellt. Fluchtend mit dem Kolben 15 ist an diesem ein Plättchen 33 mittels Zapfen 33' befestigt. Das Plättchen 33 hat an seinem Ende eine ösenförmige Nut 34, die zum Greiffinger 31 verläuft. Letzterer ist mit einem Stift 35 versehen, der parallel zum Schwenkstift 32 verläuft und verschiebbar in der Nut 34 des Plättchens 33 Aufnahme findet. Auf diese Weise entsprechen die Linearbewegungen des Kolbens 15 Schwenkbewegungen des Greiffingers 31 zwischen der Ruhestellung und der Arbeitsstellung, ohne dass hier Komponenten vorgesehen wären, die direkt mit dem Kolben verbunden wären und bezüglich des Kolbens verschwenkbar wären.
Im Übrigen ist bei dem Greifgerät 30 der Kolben 15 wieder mit einer Stange 20 verbunden, die einen Magneten 21 trägt. Ferner weist das Greifgerät 30 Fühler 22, 23 auf, welche durch den Magneten betätigt werden und genau gleich oder analog angeordnet sind und arbeiten, wie diejenigen entsprechenden Komponenten, die bei dem oben beschriebenen Schneidgerät vorgesehen sind, um festzustellen und anzuzeigen, dass das Arbeiten des Schneidgerätes richtig beendet wurde.

Claims

Gerät zum Schneiden, Greifen oder dgl. mit einem äußeren Gehäuse (11), welches ein proximales Ende (12) und ein distales Ende (13) aufweist und eine innenliegende Kammer (14) vorgibt, mit einem einfach wirkenden oder doppelt wirkenden Kolben (15), der in der Kammer (14) angeordnet ist und zwischen einer zurückgefahrenen Stellung und einer vorgefahrenen Stellung verschiebbar ist, und mit Arbeitsteilen (Schneidbacken 16 bzw. Greiffinger 31), welche durch den Kolben (15) betätigt werden und zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung verlagerbar sind, wenn der Kolben (15) zwischen seiner zurückgefahrenen Stellung und seiner vorgefahrenen Stellung verschoben wird, wobei der proximale Teil (12) des äußeren Gehäuses (11) mit Fühlern (22, 23) versehen ist, die feststellen, wann die vorgefahrene Stellung des Kolbens (15) in der Kammer (14) und damit entsprechend die aktive Stellung der Arbeitsteile (Schneidbacken 16 oder Greiffinger 31) erreicht ist, um die effektive Beendigung der Aktion der Arbeitsteile (16, 31, anzuzeigen, dadurch gekennzeichnet, dass die Fühler (22, 23), die dazu dienen, die Stellung des Kolbens (15) zu ermitteln, umfassen: eine Hülse (19) die an dem proximalen Ende des äußeren Gehäuses (11) angebracht oder an dieses angeformt sind; einen Stab (20), der mit der Rückseite des Kolbens (15) verbunden oder an diese angeformt ist und zusammen mit dem Kolben (15) bewegbar ist und sich in der Hülse (19), erstreckt, wobei der Innendurchmesser der Hülse (19) kleiner ist als der Außendurchmesser des Kolbens (15), einen Magneten (21), der am Rand des Stabes (20) angebracht ist, sowie Näherungs- oder Anwesenheitsfühler (22, 23), die in einstellbarer Lage in zugeordneten Auskehlungen oder Kanälen (24, 25) angeordnet sind, welche in der Hülse (19) ausgebildet sind, wobei die Näherungs- oder Anwesenheitsfühler (22, 23) durch den Magneten (21), der am Rand des Stabes (20) angeordnet ist, erregt und aktiviert werden, das Ganze derart, dass die Stellungen des Kolbens (15) in der Kammer (14) ermittelt werden und entsprechend die Stellungen der Arbeitsteile (16; 31) zur Anzeige gebracht werden, welche durch den Kolben (15) bewegt werden.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fühler (22, 23), die zum Feststellen des Vorliegens der vorgefahrenen Stellung des Kolbens (15) in der Kammer (14) dienen, auch so ausgebildet sind, dass sie die zurückgefahrene Stellung des Kolbens (15) in der Kammer (14) feststellen, wodurch entsprechend sowohl eine Ruhestellung als auch eine Arbeitsstellung der Arbeitsteile (16; 31) ermittelt wird und die effektive Beendigung der Aktion der Arbeitsteile (16; 31) angezeigt wird.
Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (19) eine Geometrie und Abmessungen aufweist, die zur Geometrie und den Abmessungen des außenliegenden Gehäuses (11) gleich ist oder von dieser verschieden ist.
Schneidgerät in Form einer Schneidzange mit einem Gehäuse (11), welches ein proximales Ende (12) und und ein distales Ende (13) aufweist und in seinem Inneren eine Kammer (14) vorgibt; mit einem Kolben (15), der in der Kammer (14) angeordnet ist und zwischen einer zurückgefahrenen Stellung und einer vorgefahrenen Stellung verschiebbar ist; mit zwei einander gegenüberliegenden Schneidbacken (16), welche auf einer gemeinsamen Achse verschwenkbar sind, die von dem Gehäuse (10) getragen ist, welche sich vom distalen Ende (13) des Gehäuses (11) weg erstrecken und zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung verlagerbar sind, je nach dem, wie sie durch die Bewegungen des Kolbens (15) zwischen der zurückgefahrenen Stellung und der vorgefahrenen Stellung bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse (19) am proximalen Ende (12) des Gehäuses (11) befestigt ist oder an dieses angeformt ist, dass mit der Rückseite des Kolbens (15) ein Stab (20) verbunden ist oder an diese angeformt ist, welcher zusammen mit dem Kolben (15) verlagerbar ist und sich in der Hülse (19) erstreckt, wobei der Innendurchmesser der Hülse (19) kleiner ist als der Außendurchmesser des Kolbens (15), dass am Rand des Stabes (20) ein Magnet (21) angeordnet ist, dass Näherungs- oder Anwesenheitsfühler (22, 23) in einstellbarer Lage in zugeordneten Auskehlungen oder Kanälen (24, 25) angeordnet sind, die in der Hülse (19) ausgebildet sind, wobei die Näherungs- oder Anwesenheitsfühler (22, 23) durch den am Rand des Stabes (20) angeordneten Magneten (21) erregt und betätigt werden, derart, dass die Stellungen des Kolbens (15) in der Kammer (14) ermittelt werden und entsprechend die aktive Endstellung der durch den Kolben (15) betätigten Schneidbacken(16) zur Anzeige gebracht wird.
Greifgerät, Klemmgerät oder Extraktionsgerät mit einem Gehäuse (11), welches ein proximales Ende (12) und ein distales Ende (13) aufweist und in seinem Inneren eine Kammer (14) vorgibt; mit einem Kolben (15), der in der Kammer (14) angeordnet ist und zwischen einer zurückgefahrenen Stellung und einer vorgefahrenen Stellung verlagerbar ist, und mit einem Greiffinger (31), der verschwenkbar auf einer Achse (32) angeordnet ist, die von dem Gehäuse (11) getragen ist und in Abhängigkeit von den Bewegungen des Kolbens (15) zwischen der zurückgefahrenen Stellung und der vorgefahrenen Stellung zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass am proximalen Ende (12) des Gehäuses (11) eine Hülse (19) befestigt ist oder angeformt ist, dass an der Rückseite des Kolbens (15) ein Stab (20) befestigt oder angeformt ist, der mit dem Kolben (15) verlagerbar ist und in der Hülse (19) verläuft, wobei der Innendurchmesser der Hülse (19) kleiner ist als der Außendurchmesser des Kolbens (15), dass am Rand des Stabes (20) ein Magnet (21) angeordnet ist, und dass Näherungs- oder Anwesenheitsfühler (22, 23) in einstellbarer Position in Auskehlungen oder Kanälen (24, 25) angeordnet sind, welche in der Hülse (19) ausgebildet sind, wobei die Näherungs- oder Anwesenheitsfühler (22, 23) durch den Magneten (21) erregt und aktiviert werden, der am Rand des Stabes (20) angeordnet ist, das Ganze derart, dass die Stellungen des Kolbens (15) in der Kammer (14) ermittelt werden und entsprechend zur Anzeige gebracht wird, wann die Arbeits-Endstellung des durch den Kolben (15) betätigten Greiffingers (31) erhalten ist.
Gerät zum Greifen, Klemmen, oder Extrahieren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Greiffinger (31) auf einem Schwenkstift (32) angeordnet ist und durch Drehung zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung verschwenkbar ist, dass am Kolben (15) ein Plättchen (33) starr befestigt ist, welches eine Ausnehmung (34) aufweist, die sich an ihrem einen Ende zu dem Greiffinger (31) hin erstreckt, und bei welcher der Greiffinger (31) mit einem Zapfen (35) versehen ist, der parallel zum Schwenkstift (31) verläuft und verschiebbar in die Ausnehmung (31) eingreift, die in dem Plättchen (33) ausgebildet ist, derart, dass in Abhängigkeit von den Linearbewegungen des Kolbens (15) der Greiffinger (31) durch entsprechende Schwenkbewegungen zwischen der Ruhestellung und der Arbeitsstellung verlagert wird.