DE102005005340A1

DE102005005340A1 - Pneumatische Klemmvorrichtung

Info

Publication number: DE102005005340A1
Application number: DE102005005340A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Roncadelle Maffeis
Original assignee: Gimatic SpA
Current assignee: Gimatic SpA
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2005-10-13
Also published as: ITBS20040011A1; US20050121843A1; JP2005238439A

Abstract

Eine pneumatische Klemmvorrichtung umfasst ein Gehäuse (11), einen Klemmarm (14), der um eine Welle (22) zwischen einer Ruhestellung und einer Betriebsstellung verschwenkbar ist, und einen pneumatischen Kolben (12) mit einer daran befestigten Kolbenstange (13), die mit dem Klemmarm (14) über ein Kniegelenk (15) verbunden ist, um ein Verschwenken des Klemmarms (14) zu bewirken. Das Gehäuse (11) ist im Wesentlichen einstückig ausgebildet und aus einem extrudierten Profil gefertigt. Es bildet gleichzeitig eine den Kolben (12) umgebende Kammer (16), einen Führungs-Hohlraum (17) für die Kolbenstange (13) und eine Halterung für die Welle (22). Das Gehäuse (11) hat auf der Höhe des Kniegelenks (15) einen Ausschnitt, der durch einen nachträglich eingesetzten Flansch (20) vervollständigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Klemmvorrichtung zum kontrollierten Blockieren und Freigeben von Gegenständen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Klemmvorrichtungen haben einen Klemmarm, der über eine Welle zwischen einer Ruhestellung und einer Betriebsstellung verschwenkbar ist, wobei der Übergang zwischen den beiden Stellungen von einem pneumatischen Zylinder vermittels eines Kniegelenks bewirkt wird.

Üblicherweise ist der Klemmarm an einem Gehäuse angelenkt, das auch den pneumatischen Zylinder aufnimmt. Im einzelnen ist dabei das Gehäuse an einem Ende im wesentlichen aus wenigstens zwei Elementen oder komplementären Schalen gefertigt, die miteinander verbunden sind, die Welle des Klemmarms tragen und das Kniegelenk umschließen. An dem anderen Ende nimmt der pneumatische Zylinder einen Kolben mit einer Kolbenstange auf, die sich in das Gehäuse hinein erstreckt. In dem Gehäuse ist sie derart mit dem Kniegelenke verbunden, daß Bewegungen des Kolbens zu den gewünschten Verschwenkungen des Klemmarms führen.

Der pneumatische Zylinder ist bislang ein strukturell unabhängiger linearer und kommerziell erhältlicher Zylinder, der sowohl auf der Seite der Kolbenstange als auch auf der gegenüberliegenden Seite mit einem Kopfflansch versehen ist. Das Gehäuse, das den schwenkenden Klemmarm trägt, ist hingegen aus Stahl gefertigt und mit dem Zylinder verbunden. Ferner ist die Kolbenstange an gegenüberliegenden Seiten mit zwei Rollen versehen, die der Kolbenstange folgend an auf der Innenseite des Gehäuses gebildeten Oberflächen anliegen und an diesen entlanglaufen. Auf diese Weise wird eine geradlinige Bewegung der Kolbenstange auch unter Krafteinwirkung gewährleistet, wenn der Klemmarm in die Betriebsstellung übergeht.

Die Realisierung und der Zusammenbau einer solchen bekannten pneumatischen Klemmvorrichtung ist allerdings ziemlich komplex und kostspielig. Dies hängt damit zusammen, daß die Bauteile einzeln in das Gehäuse eingebaut werden müssen, das den schwenkenden Klemmarm und das Kniegelenk trägt. Außerdem muß ein solches Gehäuse dann noch mit dem pneumatischen Zylinder verbunden werden, der an sich nicht für diese Art der Befestigung ausgebildet ist und daher daran angepaßt werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine pneumatische Klemmvorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß sie einfacher hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine pneumatische Klemmvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Bei der erfindungsgemäßen pneumatischen Klemmvorrichtung bildet eine einzige Komponente sowohl das Zylindergehäuse des Kolbens als auch das Gehäuse, welches das Kniegelenk und den Klemmarm trägt. Der Zylinder für den Kolben, das Kniegelenk und das den Klemmarm tragende Gehäuse sind somit in eine einzige Komponente integriert, die bevorzugt aus einem extrodierten Aluminiumelement oder aus einer Aluminiumlegierung gefertigt werden kann.

Auf diese Weise benötigt die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung im Gegensatz zu den bekannten Klemmvorrichtungen keinen Flansch in Höhe des Zylinders auf der Seite der Kolbenstange, sondern lediglich einen Verschlußflansch an der gegenüberliegenden Seite. Die Kolbenstange ist in dem einstückigen Gehäuse über fast ihre gesamte Länge sicher geführt. Vorzugsweise hat das Gehäuse zur Vervollständigung lediglich ein Element für das Kniegelenk, welches aber durch das das Gehäuse bildende extrodierte Element bereitgestellt werden kann. Die gesamte Anordnung kann somit viel einfacher, ökonomischer und kompakter gefertigt werden, und zwar auch bei der Verwendung eines zylindrischen Kolbens.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden ausführlicher mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Einzelteile der Vorrichtung;
2 eine perspektivische Ansicht des Klemmarms sowie der damit verbundenen Kolbenstange;
3 eine perspektivische Ansicht der zusammengebauten Vorrichtung;
4 eine weitere perspektivische Ansricht der zusammengebauten Vorrichtung, bei der einige Teile in Längsrichtung aufgeschnitten sind, um den Blick auf innenliegende Teile freizugeben;
5 eine Seitenansicht der Vorrichtung, wobei der Klemmarm in verschieden Winkelstellungen gezeigt ist;
6 und 7 teilgeschnittene Vorder- und Rückansichten der Vorrichtung nach der 5;
8 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung auf der Höhe des Kniegelenks;
9 und 10 eine Draufsicht bzw. eine Untersicht der Vorrichtung; und
11 und 12 Querschnitte der Vorrichtung auf der Höhe, in der eine seitliche Führungsrolle der Kolbenstange bzw. die Drehwelle des Klemmarms erkennbar sind.
Die insgesamt mit 10 bezeichnete Klemmvorrichtung umfaßt ein Gehäuse 11, einen Kolben 12 mit einer dazugehörigen Kolbenstange 13, die vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise zylindrisch ist, einen Klemmarm 14 und ein Kniegelenk 15.
Das Gehäuse 11 ist im wesentlichen einstückig ausgebildet und aus einem extrudierten Profil aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Das Gehäuse 11, das einen gleichförmigen Querschnitt hat, hat ein proximales Ende 11' (Grundfläche) und ein distales Ende 11'', wobei letzteres abgerundet sein kann.
In dem Gehäuse 11 erstreckt sich in axialer Richtung von dem proximalen zum distalen Ende hin eine Kammer 16, welche den Kolben 12 aufnimmt, und ein Hohlraum 17, welcher die Kolbenstange 13 umgibt und auch führt. Dichtungen sind sowohl an dem Kolben 12 als auch an der Kolbenstange 13 vorgesehen. An dem proximalen Ende 11' des Gehäuses 11 ist die Kammer 16 durch einen Basisflansch 18 verschlossen, an dessen Innenseite ein Dichtstopfen 18' angebracht ist. An den Außenseiten des Gehäuses können Bohrungen zur Befestigung der Vorrichtungen am gewünschten Montageort und zur Verwendung von weiterem Zubehör vorgesehen sein. In Betracht kommt insbesondere, das Gehäuse mit Nuten zum Anbringen von Sensoren zu versehen.
Die Kolbenstange 13 erstreckt sich in Richtung auf das distale Ende 11'' des Gehäuses 11 in den Hohlraum 17 hinein. An dem proximalen Ende 11' ist an dem Gehäuse 11 ein Flansch 19 angeformt, der etwa halb so breit wie das übrige Gehäuse 11 ist. Der Hohlraum 17 für die Kolbenstange 13 ist dabei an einer Seite über einen Teil seiner Länge offen, wie der 1 entnehmbar ist.
Ein zusätzlicher Flansch 20, der ebenfalls aus dem extrudierten Profil des Gehäuses gefertigt ist, ist derart geformt, daß er komplementär zu dem Flansch 19 ausgebildet ist. Er fügt sich somit in das Gehäuse 11 ein und vervollständigt auf diese Weise den Hohlraum 17 für die Kolbenstange 13. Nach Montage des Flansches 19 entsteht somit ein insgesamt einheitliches Gehäuse. Am proximalen Ende 11'' des Gehäuses 11 ist eine Kappe 21 zwischen den zwei miteinander verbundenen Flanschen 19, 20 befestigt, die den Hohlraum 17 für die Kolbenstange 13 verschließt.
Gemeinsam halten die zwei eine Einheit ergebenden Flansche 19, 20 eine Welle 22, die in Lagern oder Laufbuchsen 23 drehbar ist und deren Enden sich über die gegenüberliegenden Seiten der Flansche 19, 20 hinaus erstrecken.
Der Klemmarm 14 ist gabelförmig ausgebildet und an den Enden der Welle 22 befestigt. Gemeinsam mit der Welle 22 schwenkt der Klemmarm 14 über einen Winkelbereich von etwa 90° bis 120° zwischen einer inaktiven Ruhestellung 1 und einer aktiven Betriebsstellung 2, wie dies in der 5 gezeigt ist.
Das Kniegelenk 15 ist zwischen den zwei miteinander verbundenen Flanschen 19, 20 angeordnet und verbindet die Kolbenstange 13 mit der Welle 22 des Klemmarms 14. Das Kniegelenk 15 enthält ein gabelförmiges Element 24, das an das freie Ende der Kolbenstange 13 angepaßt und an dieser befestigt ist. Ferner enthält das Kniegelenk 15 einen ebenfalls gabelförmigen Hebel 25, der an der Welle 22 befestigt ist und somit deren Drehbewegungen mit vollzieht. Ein starres Verbindungselement 26 ist an einer Seite bei 27 mit dem an der Kolbenstange 13 befestigten Element 24 und an der anderen Seite bei 28 mit dem mit der Welle 22 verbundenen Hebel 25 drehbar verbunden. Dies ist am besten in den 2 und 4 erkennbar.
Auf einer Seite des gabelförmigen Elements 24 am Ende der Kolbenstange 13, und zwar auf der der Welle 22 des Klemmarms 14 gegegenüberliegenden Seite, ist ein abgeflachter Bereich 29 vorgesehen, an dem eine Führungsrolle 30 anliegt. Die Führungsrolle 30 ist, anders als die Kolbenstange 13, raumfest angeordnet und um eine Achse 31 drehbar. Die Achse 31 ist zwischen den Flanschen 19, 20 parallel zu der Welle 22 gehalten.
Der Kolben 12 kann von beiden Seiten aus druckbeaufschlagt werden. In diesem Fall sind an einer Seite der ihn umgebenden Kammer 16 zwei Bohrungen 32, 33 in ver schiedenen Höhen zum wechselseitigen Ein- und Auslaß eines unter Druck stehenden Fluids vorgesehen. Dadurch kann auf einfache Weise der Kolben in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden.
Ein Verschwenken des Klemmarms 14 von der inaktiven Ruhestellung in die aktive Betriebsstellung wird über das Kniegelenk 15 durch eine Vorwärtsbewegung des Kolbens 12, d. h. eine Bewegung in Richtung auf das distale Ende 11'' des Gehäuses 11 hin, bewirkt. Die Führungsrolle 30, die, auch wenn sie sich drehen kann, in dem Gehäuse 11 raumfest angeordnet ist und an der abgeflachten Seite 29 der Kolbenstange 13 anliegt, gewährleistet, daß die Kolbenstange 13 sich ausschließlich in axialer Richtung bewegt, selbst wenn sie während der Blockierung- und Freigabephase des Kniegelenks maximalen Belastungen in Querrichtungen ausgesetzt ist. Die Abdeckung 21 am distalen Ende 11'' des Gehäuses 11 trägt einen Druckstift 21'. Im Falle eines Fluidverlusts kann damit das Kniegelenk 15 freigegeben werden.

Claims

Pneumatische Klemmvorrichtung mit: einem Gehäuse (11), einem an dem Gehäuse angelenkten Klemmarm (14), der um eine Welle (22) zwischen einer inaktiven Ruhestellung und einer aktiven Betriebsstellung verschwenkbar ist, und einem pneumatischen Kolben (12) mit einer Kolbenstange (13), die mit dem Klemmarm (14) über ein Kniegelenk (15) verbunden ist und ein Verschwenken des Klemmarms (14) zwischen der Ruhestellung und der Betriebsstellung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) als ein im wesentlichen einstückiges Teil ausgebildet ist und gleichzeitig eine den Kolben (12) umgebende Kammer (16), einen Führungs-Hohlraum (17) für die Kolbenstange (13) und eine Aufnahme für die Welle (22) des Klemmarms (14) bildet.
Pneumatische Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) aus einem extrudierten Aluminium-Profil mit gleichförmigen Querschnitt gefertigt ist, wobei die den Kolben (12) umgebende Kammer (16) und der Führungs-Hohlraum (17) der Kolbenstange (13) sich von einem proximalen Ende (11'') in Richtung auf ein distales Ende (11') des Gehäuses (11) erstrecken, und wobei ein distaler Teil des Gehäuses (11) einen Ausschnitt aufweist, der einen angeformten Flansch (19) zurückläßt, der annähernd halb so breit ist wie das Gehäuse (11) und den Führungs-Hohlraum (17) der Kolbenstange (13) an einer Seite über einen Teil seiner Länge öffnet, und wobei ein eingesetzter Flansch (20) mit dem angeformten Flansch (19) des Gehäuses verbunden ist, um das Gehäuse an seinem distalen Teil zu vervollständigen und den Führungs-Hohlraum (17) der Kolbenstange (13) zu vervollständigen.
Pneumatische Klemmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (22) des Klemmarms (14) in Querrichtung durch den einstückig mit dem Gehäuse (11) ausgebildeten Flansch (19) und durch den eingesetzten Flansch (20) gehalten ist, und daß das Kniegelenk (15) zwischen den Flanschen (19, 20) angeordnet ist, wobei das Kniegelenk (15) an einer Seite mit dem freien Ende der Kolbenstange (13) und an der anderen Seite mit der Welle (22) des Klemmarms (14) verbunden ist.
Pneumatische Klemmvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kniegelenk (15) umfaßt: ein gabelförmiges Element (24), das an dem freien Ende der Kolbenstange (13) befestigt ist, einen Hebel (25), der an der Welle (22) des Klemmarms (14) drehfest befestigt ist, und ein starres Verbindungselement (26), das an einer Seite mit dem an der Kolbenstange (13) angebrachten Element (24) und an der anderen Seite mit dem an der Welle (22) angebrachten Hebel (25) drehbar verbunden ist, wobei an einer Seite des gabelförmigen Elements (24) ein abgeflachter Bereich (29) ausgebildet ist, der an einer Führungsrolle (30) anliegt, die um eine raumfeste Achse (35) drehbar ist, die zwischen den Flanschen (19, 20) parallel zu der Welle (22) gehalten ist, um transversalen Kräften auf die Kolbenstange (13) standzuhalten.
Pneumatische Klemmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Basis-Flansch (18) an dem proximalen Ende (11') des Gehäuses (11) als einziges Einzelteil angebracht ist, daß der Basis-Flansch einen Dichtstopfen (18') aufweist, der die den Kolben (12) umgebende Kammer (16) verschließt, und daß an dem distalen Ende (11'') des Gehäuses (11) eine Verschluß-Abdeckung (21) zwischen dem angeformten Flansch (19) und dem eingesetzten Flansch (20) befestigt ist, um den die Kolbenstange 13 umgebenden Führungs-Hohlraum (17) zu verschließen, wobei die Verschluß-Abdeckung (21) einen Stift (21') zur Freigabe des Kniegelenks (15) trägt, und daß entlang wenigstens einer Seite des Gehäuses (11) wenigstens eine Nut zum Anbringen von Zubehör vorgesehen ist.