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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft den Bereich pneumatischer Greifer
zum Greifen von Teilen in Geräten
zum automatischen Bearbeiten und/oder Handhaben und betrifft insbesondere
einen pneumatischen Winkelgreifer, noch genauer die Steuermittel der
Backen eines solchen Greifers.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Auf
dem Gebiet des automatischen Bearbeitens und/oder Handhabens und/oder
Montierens von Gegenständen
oder Teilen sind selbstzentrierende Vorrichtungen in Form von pneumatischen
Greifern bereits bekannt und in Verwendung, die im Wesentlichen
einen Greiferkörper,
der eine Kammer definiert, einen Kolben, der in dieser Kammer angeordnet
und durch die Einwirkung eines Druckfluids hin- und herlaufend bewegbar
ist, und ein Paar Greifbacken umfassen, die am Körper schwenkbar angebracht
und an entsprechenden Drehachsen in entgegengesetzte Richtungen
bewegbar sind. Bei den so genannten Winkelgreifern ist der Steuerkolben über Schleppmittel
derart mit den Greifbacken verbunden, dass den linearen Bewegungen
des Kolbens Winkelbewegungen der Backen zum Öffnen und Schließen selbiger entsprechen.
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Gemäß einer
bekannten Ausführungsform hat
ein Steuerkolben eines pneumatischen Winkelgreifers eine Stange,
die sich in eine zwischen den Greifbacken hindurch verlaufen de
Richtung erstreckt, und jede Greifbacke schwenkt um einem Achslagerstift
und ist über
ein Schleppmittel, das von einer Gelenkplatte gebildet wird, mit
der Stange des Kolbens verbunden.
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Diese
Umsetzung weist jedoch Nachteile hinsichtlich der Montage und der
Genauigkeit der Steuerung der Drehbewegungen der Backen auf, wenn
diese sich von der offenen Stellung in die geschlossene Stellung
bewegen.
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Gemäß einer
weiteren bekannten Ausführungsform
ist am Steuerkolben ein Schleppmittel, das von einem im Wesentlichen
T-förmigen
Verbindungselement gebildet wird, axial angebracht; jede Backe weist
beabstandet zur jeweiligen Drehachse einen Führungsschlitz auf; und das
Verbindungselement trägt
an zwei gegenüberliegenden
Abschnitten zwei Mitnehmerrollen oder -stifte, die in die Schlitze der
Backen eingreifen und in diesen laufen, um deren Winkelbewegungen
in entgegengesetzte Richtungen als Antwort auf die linearen Bewegungen
des Kolbens zu bewirken.
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In
beiden Fällen
sind die Backen im Inneren des Greiferkörpers angeordnet, und jede
ist an einem Schwenkpunkt oder einer Schwenkwelle angebracht, der/die
quer im Körper
auf einer Ebene, die orthogonal zur Stange des Steuerkolbens liegt,
angeordnet ist. Diese Anordnung bringt jedoch mit sich, dass im Greiferkörper eine
Unterbringung sowohl für
die Backen als auch für
die quer angeordneten Sitze für
den Schwenklagerzapfen oder -punkt der Backen ausgebildet sein muss,
was dazu führt,
dass zumindest die Ausgestaltung und der Zusammenbau des Greifers arbeits- und kostenaufwendig
sind.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist deshalb einen pneumatischen Winkelgreifer
anzugeben, mit dem die Unzulänglichkeiten
und Nachteile des Stands der Technik ausgeräumt werden, der einfacher und
kostengünstiger
umzusetzen ist, bei dem die Backen außen an zwei gegenüberliegenden
Seiten des Greiferkörpers
angeordnet sind und gezogen werden und bei dem die Schwenkpunkte
oder -wellen für
die Backen im Körper
untergebracht und auf neuartige Weise mit der Stange des Steuerkolbens
verbunden sind.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen pneumatischen Winkelgreifer
mit einem optimalen Verbindungssystem zwischen Steuerkolben und Backen
anzugeben, sodass ein Vielfaches der Zugkraft an den Backen bewirkt
wird, wenn diese sich ihrer geschlossenen Stellung nähern.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen pneumatischen Winkelgreifer
anzugeben, der in nur einer Größe ausgestaltet
werden kann, aber die Möglichkeit
bietet, die Greifleistung bis auf das Doppelte zu steigern, ohne
im Wesentlichen die Abmessungen zu verändern.
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Diese
und weitere, noch nicht angesprochene Aufgaben werden erfindungsgemäß durch
einen pneumatischen Winkelgreifer nach Anspruch 1 mit den im Folgenden
erläuterten
Vorteilen erfüllt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden aus der Beschreibung deutlich,
die sich auf die beiliegenden, der Veranschaulichung und nicht der
Einschränkung
dienenden Zeichnungen bezieht, in denen:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht der Komponenten des hierin vorgeschlagenen pneumatischen
Greifers zeigt;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Greifers zeigt, der zusammengebaut ist
und dessen Backen in der geschlossenen Stellung vorliegen;
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die 3, 4, 5 und 6 eine
Vorderansicht, zwei Seitenansichten von gegenüberliegenden Seiten bzw. eine
Draufsicht auf den Greifer aus 2 zeigen;
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7 eine
vergrößerte Schnittansicht
entlang den Pfeilen A-A aus 4 des Greifers
zeigt, dessen Backen in der geschlossenen Stellung vorliegen;
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8 eine
analoge Schnittansicht des Greifers zeigt, dessen Backen jedoch
in der offenen Stellung vorliegen;
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9 eine
perspektivische Ansicht eines pneumatischen Winkelgreifers mit einem
Zusatzmodul zur Verstärkung
der Schließleistung
zeigt; und
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die 10 und 11 zwei
Schnittansichten des Greifers aus 9 zeigen,
dessen Backen analog zu den 8 und 9 in
der geschlossenen bzw. der offenen Stellung vorliegen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In
den Zeichnungen ist der pneumatische Winkelgreifer insgesamt mit
dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet und umfasst im Wesentlichen
einen prismenförmigen
Greiferkörper 11,
einen Steuerkolben 12, zwei Schwenkpunkte oder -wellen 13 und zwei
Greifbacken 14.
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Der
Greiferkörper 11 kann
einstückig
ausgebildet und beispielsweise durch Sintern hergestellt sein. Er
grenzt im Inneren eine Kammer 15 ab, die durch eine Bodenplatte 16 mit
dazwischen angeordneter Dichtung 17 abgeschlossen ist,
und weist in der Nähe
des oberen Endes zwei zylindrische Quersitze 18 auf, die über ein
Mittelloch 19 mit der Kammer verbunden sind. Die durchgehenden
zylindrischen Quersitze 18 sind in Bezug auf das Mittelloch 19 an symmetrischen
Stellen zueinander parallel angeordnet und liegen in einer Ebene,
die in Bezug auf die Achse des Lochs orthogonal ist. Das obere Ende
des Greiferkörpers 11 weist
gegenüberliegende,
abgerundete Abschnitte 11' mit
Krümmungsmittelpunkten bei
den Achsen der zylindrischen Sitze 18 auf.
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Der
Steuerkolben 12 ist in der Kammer 15 untergebracht
und kann unter der Einwirkung eines Druckfluids, typischerweise
Luft, das auf geeignete Weise in die Kammer 15 eingebracht
und aus dieser ausgelassen wird, hin- und herlaufende Bewegungen vollführen. Der
Kolben 12 kann doppelt oder einfach wirkend und in letzterem
Fall in seinen Bewegungen von einer Rückholfeder unterstützt sein.
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Der
Kolben 12 ist mit einer Stange 20 ausgestattet,
die dichtend durch das Mittelloch 19 verläuft und
ein Ende aufweist, das zwischen die zylindrischen Quersitze 18 ragt
und an dem ein Kopplungskopfstück 21 befestigt
ist.
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Letzteres
steht im Wesentlichen orthogonal zur Stange 20 und weist
zwei Arme 22 auf, die sich von gegenüberliegen den Abschnitten der
Stange aus zu den Sitzen 18 hin erstrecken und jeweils
eine Querbohrung 23 aufweisen.
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Die
Schwenkpunkte oder -wellen 13 sind in den zwei zylindrischen
Quersitzen 18 des Greiferkörpers 11 angeordnet
und jeweils in selbsttragender und um die eigene Achse drehbarer
Weise gelagert. Die Greifbacken 14 weisen eine Ausgestaltung
im Wesentlichen in der Form eines umgedrehten U auf, sind rittlings
auf dem oberen Ende des Körpers 11 angeordnet
und über
Schleppmittel 24 an entsprechenden Schwenkpunkten oder
-wellen angebracht.
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Jede(r)
Schwenkpunkte oder -welle 13 kann einstückig ausgebildet sein. Vorzugsweise
ist er/sie jedoch wie in den Zeichnungen dargestellt aus einem Paar
gegenüberliegender
zylindrischer Elemente 25 aufgebaut, von denen jedes Längsdurchgangslöcher 26 und
einen Laufschlitz 27 aufweist, wobei Letzterer an einer
stirnseitigen Einsenkung 28 ausgebildet und nicht radial,
sondern mit einer vorbestimmten Neigung in Bezug auf eine radiale
Ebene ausgerichtet ist. Die beiden zylindrischen Elemente 25 eines/einer jeden
Schwenkpunkts oder -welle 13 sind in den entsprechenden
zylindrischen Sitz 18 von gegenüberliegenden Seiten des Greiferkörpers 11 aus
einführbar und
Stirnseite an Stirnseite angeordnet, sodass die jeweiligen Durchgangslöcher 26 und
die jeweiligen Schlitze 27 deckungsgleich sind und die
stirnseitigen Einsenkungen 28 zusammen eine radiale Ausnehmung
bilden, in der ein Arm 22 des Kopplungskopfstücks 21 angeordnet
ist, der mit der Stange des Kolbens 12 verbunden ist.
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Jede
Greifbacke 14 kann aus einem einzigen Element gebildet
sein, auch wenn bei den in den Figuren dargestellten Beispielen
diese aus zwei seitlichen Armen 29 bestehend dargestellt
sind, die an den gegenüberliegenden
Seiten des Greiferkörpers auf
der Höhe
eines/einer entsprechenden Schwenkpunkts oder -welle 13 angeordnet
und über
Schrauben 30 an einem Querstück 31 angebracht sind,
das sich über
dem oberen Ende des Greiferkörpers
erstreckt. Das Querstück
einer jeden Backe ist ferner mit Mitteln ausgestattet, um daran
eine nicht dargestellte Klaue zum Greifen von zu handhabenden Gegenständen oder
Teilen zu befestigen.
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In
der oben beschriebenen Anordnung sind vor der Montage der Greifbacken 14 die
Schwenkpunkte oder -wellen 13 bzw. die zylindrischen Elemente 25,
die diese jeweils bilden, in den Sitzen 18 des Greiferkörpers untergebracht
und mit den Armen 22 des Kopplungskopfstücks 21 der
Stange 20 über Mitnehmerstifte 32,
die in den Bohrungen 23 der beiden Arme und in die Schlitze 27 der
Elemente 25 eingeführt
sind, verbunden, wobei jeder Stift die Möglichkeit hat, entlang seinem
entsprechenden Schlitz 27 zu laufen.
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Nun
werden die Greifbacken 14 montiert, indem die beiden Arme 29 einer
jeden Greifbacke 14 über
die Schleppmittel 24 mit den gegenüberliegenden Enden des/der
entsprechen den Schwenkpunkts oder -welle 13 verbunden werden.
Im veranschaulichten Beispiel werden die Schleppmittel aus Verbindungsstiften 33 gebildet,
die in den Durchgangslöchern 26 eines/einer
jeden Schwenkpunkts oder -welle 13 eingeführt sind
und an ihren Enden in Gegenlöchern 29' eingreifen,
die an der Innenseite der Arme der Backen ausgebildet sind.
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Anzumerken
ist, dass die Verbindung der Arme einer jeden Backe 14 mit
dem/der entsprechenden Schwenkpunkt oder -welle 13 auch
mittels einer Befestigungsschraube 35 erfolgen kann, und
dass zwischen jedem Arm und dem/der zugehörigen Schwenkpunkt oder -welle
auch eine Dichtung 34 zum Abschluss des Sitzes 18 und
zur Abdichtung gegen das Eindringen von Staub oder anderen Substanzen
angeordnet sein kann.
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Die
Funktionsweise des so aufgebauten pneumatischen Greifers ist offensichtlich.
Die hin- und herlaufenden Bewegungen des Kolbens 12 in der
Kammer 15 des Greiferkörpers
bestimmen über das
Kopplungskopfstück 21 und
dank der Schlitze 27 die Drehung in entgegengesetzte Richtungen
der Schwenkpunkte oder -wellen 13 und folglich der Backen 14 zum Öffnen und
Schließen
selbiger – siehe 7 und 8.
Anzumerken ist, dass die Kopplung zwischen dem Kopplungskopfstück 21 und
den Schwenkpunkten oder -wellen 13 und insbesondere die
vorbestimmte Neigung der Schlitze 27 derart sind, dass
sich die an die Backen angelegte Kraft mit deren Annäherung an
ihre geschlossene Stellung für eine
optimale Greifwirkung des Greifers erhöht.
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Der
oben beschriebene pneumatische Winkelgreifer weist, abgesehen von
der einfachen und kostengünstigen
Umsetzung und der Fähigkeit
zur Steigerung der Schließkraft
der Backen, zumindest die Vorteile auf, dass er mit Komponenten
ausgeführt werden
kann, die durch Sintern erhältlich
sind; dass er bei gleicher Leistung eine große Kompaktheit und kleinen
Platzbedarf im Vergleich zu anderen bekannten Greifern erzielt;
dass er einer Rollreibung zwischen den Mitnehmerstiften 32 und
den Laufschlitzen 27 der Schwenkpunkte oder -wellen 13 unterliegt;
dass er große
Flexibilität
bei der Verwendung bietet, um den unterschiedlichsten Anwendungsanforderungen
gerecht zu werden; dass er in nur einer Größe vorgesehen sein kann, aber
die Möglichkeit bietet,
die Greifleistung auf einfache Weise zu steigern, und dass die Arme
der Greifbacken selbst die gegenüberliegenden
Enden der zylindrischen Sitze für
die Schwenkpunkte oder -wellen verschließen, sodass diese axial untergebracht
sein können,
ohne weitere Aufsetzelemente zu benötigen.
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Wie
in den 9, 10 und 11, in
denen gleiche Bezugszeichen zur Kennzeichnung gleicher, bereits
in Bezug auf den in den 1 bis 8 dargestellten
Greifer beschriebener Teile verwendet werden, dargestellt ist, kann
am Greiferkörper 11 zwischen
selbigem und der Bodenplatte 16 ein Zusatzmodul 40 angeordnet
werden, das eine Kammer 41 für einen zweiten Kolben 42 mit
zugehöriger
Stange 43 definiert, die sich tandemartig mit der Stange 20 des
Kolbens 12 verbindet, der sich in der Kammer des Greiferkörpers 11 befindet.
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Die
Kammern der zwei Kolben werden auf passende Weise mit dem Druckfluid
gespeist, wodurch die Schließleistung
des Greifers mit einer minimalen Vergrößerung seines Platzbedarfs,
die außerdem
nur seine Höhe
betrifft, verdoppelt werden kann.