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Die
Erfindung betrifft eine zwei gegeneinander verfahrbare Greifelemente
aufweisende Greifvorrichtung. Bei herkömmlichen, meist pneumatisch
angetriebenen Greifvorrichtungen ist nachteilig, dass sie hinsichtlich
der von den Greifelementen auf ein gegriffenes Teil ausgeübten Kraft
und hinsichtlich einer definierten Einstellung eines Verfahrwegs
bzw. Abstands der Greifelemente für viele Anwendungen, insbesondere
für die
Handhabung von Kleinteilen, etwa leicht verbiegbaren und druckempfindlichen
Teilen, zu ungenau arbeiten. Bei vielen Greifvorrichtungen ist auch
nachteilig, dass sie keine definierte Einstellung von mehreren Zwischenpositionen
der Greifelemente erlauben, so dass bei der Handhabung unterschiedlich
gestalteter Teile Greifvorrichtungen mit einem Greiferwechselsystem
erforderlich sind.
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Davon
ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Greifvorrichtung
vorzuschlagen, die hinsichtlich der genannten Nachteile verbessert
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Greifvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Diese
umfasst zwei in einem Gehäuse
unter Veränderung
ihres gegenseitigen Abstandes linear oder längs einer gekrümmten Bahn
verschiebbar gehaltene, aus einer Gehäuseseite vorstehende Greifelemente,
die zu ihrer Verschiebung oder über
eine von wenigstens einem Stellmotor angetriebene Getriebeeinrichtung
miteinander verbunden sind. Eine derartige Ausgestaltung lässt, insbesondere
bei Verwendung eines Servomotors, eine exakte Regelung des Verfahrwegs
der Greifelemente und/oder die Beaufschlagung eines Teils mit einer
definierten Klemmkraft zu. Somit können, ohne die Vorrichtung
etwa durch Einsetzen anderer Greifelemente zu verändern, vielseitige
Handhabungsaufgaben bewältigt
werden.
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Für die die
Greifelemente antriebsmäßig miteinander
verbindenden Getriebeeinrichtungen stehen verschiedene Möglichkeiten
zur Verfügung.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird ein Zahnstangentrieb verwendet, wobei zwischen den Greifern
ein Zahnrad angeordnet ist, das an zwei diametral gegenüberliegenden
Seiten mit jeweils einer mit einem Greifelement mittel- oder unmittelbar
verbundenen, entsprechend der Bewegungsrichtung der Greifelemente
geführten
Zahnstange zusammenwirkt. Eine derartige Getriebeeinrichtung benötigt wenig
Bauraum, was Greifvorrichtungen mit kleinen Abmessungen ermöglicht.
Außerdem
ist die vorgeschlagene Getriebeeinrichtung besonders robust und
arbeitet darüber
hinaus äußerst zuverlässig.
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Um
trotz der Anordnung des Zahnrads zwischen den Greifelementen eine
möglichst
weitgehende gegenseitige Annäherung
der Greifelemente zu ermöglichen,
ist bei einer bevorzugten Ausführungsvariante
vorgesehen, dass das Zahnrad außerhalb der
Bewegungsbahn der Greifelemente angeordnet ist. Dadurch ist der
Minimalabstand der Greifelemente nicht durch den Außendurchmesser
des Zahnrads begrenzt.
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Die
Bewegungskopplung zwischen den Greifelementen und den Zahnstangen
wird vorzugsweise dadurch bewerkstelligt, dass diese jeweils mit einem
Querschenkel mittel- oder unmittelbar verbundenen sind, wobei dieser
jeweils ein Greifelement trägt
und sich rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Greifer und rechtwinklig
zur Rotationsachse des Zahnrads erstreckt. Vorzugsweise überragen
die Greifelemente die Querschenkel auf deren dem Zahnrad zugewandter
Seite mit einem Überstand wodurch
sich ein Minimalabstand zwischen den Greifelementen ergibt, der
kleiner ist als der Außendurchmesser
des Zahnrads.
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Die
Greifelemente können
umso genauer positioniert werden, je geringer das Spiel der Verzahnung
zwischen dem Zahnrad und den Zahnstangen ist. Bei einer bevorzugten
Ausgestaltung wird eine praktisch spielfreie Verzahnung dadurch
erreicht, dass das Zahnrad von zwei in Axialrichtung voneinander
getrennten Teilzahnrädern
gebildet ist, wobei diese in Drehrichtung versetzt gegeneinander
angeordnet sind. Dabei ist ein Teilzahnrad beispielsweise in Öffnungsrichtung
und das andere Teilzahnrad in Schließrichtung der Greifelemente
gegen die jeweilige Zahnstange verspannt.
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Bei
einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist als Getriebeeinrichtung ein Hebelgetriebe vorgesehen, wobei
jedem Greifer wenigstens ein Hebel zugeordnet ist, der mit seinem
einen Ende mittel- oder unmittelbar am Greifer und mit seinem anderen
Ende an einem Antriebsteil angelenkt ist, das vom Stellmotor in
einer sich rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Greifer erstreckenden
Richtung verschiebbar ist.
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Ein
drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht
als Greifvorrichtung einen Spindeltrieb vor. Dieser ist so ausgestaltet,
dass jedem Greifelement eine Gewindespindel zugeordnet ist, wobei
diese eine Gewindebohrung der Greifelemente durchsetzt. Bei Gewindespindeln
mit gleichläufigen
Gewinden, beispielsweise mit Rechtsgewinden, müsste durch einen entsprechenden
Antrieb dafür
gesorgt werden, dass die Gewindespindeln mit unterschiedlicher Drehrichtung
rotieren, um eine gegensinnige Verschiebung der Greifer zu bewirken.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist jedoch vorgesehen, dass die
Gewindespindeln gegenläufige
Gewinde aufweisen und über
ein gemeinsames Zugmittel, ein Getriebe oder direkt mit einer vom
Stellmotor getriebenen Welle verbunden sind. Die beiden links/rechts
Spindel können
auch axial verbunden sein.
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Als
Stellmotor ist ein Servomotor, vorzugsweise ein Elektromotor vorhanden.
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Greifvorrichtung
mit einem Zahnstangentrieb, wobei eine Abdeckplatte abgenommen ist,
um Einblick in einen den Zahnstangentrieb aufnehmenden Gehäusebereich
zu erhalten,
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2 eine
Draufsicht in Richtung des Pfeils II in 1,
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3 eine
stark schematisierte Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
mit einem Hebelgetriebe,
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4 eine
stark schematisierte Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
mit einem Spindelgetriebe.
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Die
in den Abbildungen gezeigten Greifvorrichtungen 1a–1c umfassen
ein Gehäuse 2 in
dem zwei Greifelemente 3 unter Veränderung ihres gegenseitigen
Abstandes linear verschiebbar gehalten sind, wobei die Greifelemente 3 aus
einer Gehäuseseite 4 herausragen.
Neben einer Linearverschiebung ist natürlich auch eine Verschiebung
längs einer gekrümmten Bahn
denkbar. Die Greifelemente 3 sind zu ihrer Linearverschiebung über eine
Getriebeeinrichtung 5 miteinander verbunden. Die Getriebeeinrichtung 5 ist
von einem Stellmotor 6 (in 3 und 4 nicht
sichtbar) angetrieben.
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Bei
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Getriebeeinrichtung 5a in
einem im Wesentlichen allseits geschlossenen Gehäusebereich 7 des Gehäuses 2 angeordnet.
In einem zweiten Gehäusebereich 8,
der durch eine Grundplatte 9 und diese mit dem Gehäusebereich 7 verbindende
Stangen 10 oder Platten gebildet ist, ist der Stellmotor 6 untergebracht.
Dieser ist u. a. an der Grundplatte 9 fixiert. Die Antriebswelle 13 des
Stellmotors 9 ragt in den Gehäusebereich 7 hinein
und trägt
ein Zahnrad 14, das im vorliegenden Fall aus zwei in Axialrichtung voneinander
getrennten Teilzahnrädern 4a,
b gebildet ist, was weiter unten näher erläutert wird. Im Gehäusebereich 7 sind
zwei im Wesentlichen L-förmige aus
einem Querschenkel 15 und einem Längsschenkel 16 gebildete
Trä ger 17 rechtwinklig
zur Rotationsachse 18 des Zahnrades 14 verschiebbar
gelagert. Dazu sind die Längsschenkel 16 über Linearführungen 19 an
zwei sich parallel zueinander erstreckenden Seitenwänden 20 des
Gehäusebereiches 7 fixiert.
Die einander zugewandten Innenseiten der Längsschenkel 16 tragen
jeweils eine Zahnstange 23. Die Querschenkel 15 tragen
an ihrer, dem Stellmotor 6 abgewandten Seite die im Wesentlichen
quaderförmig
ausgebildeten Greifer 3. Deren einander zugewandte, Greifflächen 25 bildende
Seiten erstrecken sich parallel zu den Querschenkeln 15 bzw. rechtwinklig
zur Bewegungsrichtung 24 der Längsschenkel 16 bzw.
der Greifelemente. Die Einzelteile der Träger 17, nämlich Greifelemente 3,
Querschenkel 15 und Längsschenkel 17 sind
einstückig
miteinander verbunden. Die Zahnstangen 23 sowie die Querschenkel 15 und
Längsschenkel 16 sind
in Richtung der Rotationsachse 18 so bemessen, dass sie über die
Stirnseite 26 der Zahnräder 14 im
Wesentlichen nicht hinaus stehen. Die Seite 4 des Gehäusebereichs 7 ist
mit einer Abdeckplatte (nicht gezeigt) verschlossen, die seitliche,
eine Bewegung der Greifer erlaubende Ausnehmungen aufweist.
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Wird,
ausgehend von der in 1 gezeigten Situation, die Antriebsachse 13 im
Gegen-Uhrzeigersinn gedreht, werden die mit dem Zahnrad 14 bzw. den
Teilzahnrädern 14a, 14b kämmenden
Zahnstangen gegeneinander verschoben, so dass die Greifelemente 3 einander
angenähert
werden. Die Bewegung der Greifelemente 3 ist dabei dadurch
begrenzt, dass zwischen den Querschenkeln 15 der Zahnräder 14 angeordnet
ist. Die Greifelemente 3 sind so an den Querschenkeln angeformt,
dass sich die Zahnräder 14 außerhalb
ihrer Bewegungsbahn befinden. Die Greifelemente 3 stehen
mit einem Überstand 27 über die
einander zugewandten Seiten der Querschenkel 15 hinaus.
Auf diese Weise lassen sich die Greifelemente 3 so weit
einander annähern,
dass der Abstand ihrer Greifflächen 25 geringer
ist als der Außendurchmesser
der Zahnräder 14.
Als Stellmotor 6 wird ein Servomotor, insbesondere ein
Elektromotor eingesetzt, mit dem das Anfahren genau vorgegebener
Abstandspositionen zwischen den Greifelementen mit hoher Positioniergenauigkeit möglich ist.
Um Wiederholgenauigkeiten von bis zu 0,01 mm zu erreichen, wird
das Spiel zwischen den Zähnen
der Zahnräder
und den Zähnen
der Zahnstangen 23 ausgeschaltet, in dem die Zahnstangen 23 mit
einer quer zur Bewegungsrichtung 24 verlaufenden Kraft
beaufschlagt sind und dabei gegen das Zahnrad 4 gedrückt werden.
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Die
Teilzahnräder 14a, 14b sind
in Drehrichtung versetzt zueinander angeordnet, wodurch ein Verzahnungsspiel
praktisch vollständig
unterbunden und dadurch die Positioniergenauigkeit der Greifelemente
erhöht
ist. Dabei kann es zweckmäßig sein, ein
Teilzahnrad in Öffnungs-
bzw. Schließrichtung
der Greifelemente federnd vorzuspannen. Eine andere, in den Abbildungen
nicht gezeigte Möglichkeit,
ein Verzahnungsspiel auszuschließen besteht darin, für jede Zahnstange
zwei Teilzahnstangen vorzusehen, die in Bewegungsrichtung gegeneinander
versetzt und gegebenenfalls verspannt sind.
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Die
Greifelemente 3 lassen sich vor allem bei Verwendung eines
Servomotors mit vorgegebenen Beschleunigungs-, Geschwindigkeits-
und Kraftprofilen bewegen. Das Greifen eines Teils kann unter Einsatz
entsprechender Sensoren entweder kraft- oder wegegesteuert sein. Aufgrund der
vorgegebenen Mechanik lässt
sich eine Greifkraftsicherung bei einem Ausfall der Energieversorgung
des Stellmotors 6 leicht integrieren.
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Bei
der in 3 nur sehr schematisch dargestellten Greifvorrichtung 1b ist
im Wesentlichen nur der die Getriebeeinrichtung 5b und
die Greifelemente 3 aufnehmende Gehäusebereich 7 gezeigt.
Die Greifelemente 3 sind an einer Gehäusestruktur 28 in Bewegungsrichtung 24 gelagert.
Eine einen Stellmotor (nicht gezeigt) umfassende Stelleinrichtung 29 umfasst
ein quer, insbesondere rechtwinklig zur Bewegungsrichtung 24 beweglich
gelagertes, als Stößel ausgebildetes
Antriebsteil 30, das mit der Getriebeeinrichtung 5b zusammenwirkt.
Diese umfasst wenigstens einen, jeweils mit dem innerhalb des Gehäusebereichs 7 angeordneten
Ende 33 eines im Wesentlichen plattenförmig ausgebildeten Greifelements 3 verbundenen
Hebelarm 34. Die Hebelarme 34 sind mit ihrem den
Greifelementen 3 abgewandten Ende über jeweils einen Gelenkpunkt 35 am
Antriebsteil 30 angelenkt. Das andere Ende der Hebel 34 ist,
beispielsweise unter Zwischenschaltung zweier weiterer Hebel 36 an
den Greifelementen 3 angelenkt. Durch eine solche oder
eine ähnliche
Anordnung von Hebeln werden die Greifelemente 3 in Bewegungsrichtung 24 verschoben,
wenn das Antriebsteil 30 betätigt entsprechend Pfeil 37 wird.
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Bei
dem in 4, ebenfalls in stark schematisierter Darstellung
gezeigten Greifvorrichtung 1c ist als Getriebeeinrichtung 5c ein
Spindeltrieb vorhanden. Die innerhalb des Gehäusebereiches 7 angeordneten
Enden 33 der Greifelemente 3 weisen jeweils eine
sich in Bewegungsrichtung 24 (quer, insbesondere rechtwinklig
zur Zeichenebene von 4) erstreckende Gewindebohrung 41 auf,
die von einer Gewindespindel 38 durchsetzt ist. Die gegenläufige Gewinde
aufweisenden Gewindespindeln 38 sind über ein Zugmittel 39,
beispielsweise einen Zahnriemen ein Getriebe oder dicht mit einer
von einem Stellmotor (nicht gezeigt) angetriebenen Welle 40 verbunden.
Aufgrund ihrer gegenläufigen
Gewinde bewegen die Gewindespindeln 38 die Greifelemente 3 mit
unterschiedlichen Richtungen, beispielsweise den linken Greifer 3 aus
der Zeichenebene heraus und den rechten Greifelement 3 in
die Zeichenebene hinein. Alternativ kann jede Spindel über einen
eigenen Antrieb bewegt werden. Denkbar ist auch, dass die Greifelemente 3 über eine
einzige, gegenläufige
Gewinde aufweisende Gewindespindel angetrieben sind (nicht gezeigt),
wobei die Gewinde jeweils mit einem Greifelement zusammenwirken.