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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsmechanismus,
welcher ein Werkstück durch Verschieben eines Verschiebungselementes mit
Hilfe des Antriebs einer Drehantriebsquelle pressen kann, und auf
einen Greifmechanismus, der einen solchen Antriebsmechanismus aufweist.
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Es
sind Antriebsmechanismen bekannt, die zum Pressen eines Werkstücks
mit Hilfe eines Verschiebungselementes verwendet werden, welches mittels
des Antriebs einer Drehantriebsquelle, beispielsweise eines Motors
oder dergleichen, verschoben wird. Beispielsweise ist ein elektrischer
Greifer (elektrische Spannvorrichtung) zum Greifen verschiedener
Komponenten oder dergleichen (Werkstücke) bekannt, wobei
der elektrische Greifer an dem Ende einer Welle oder dergleichen
einer Werkzeugmaschine angebracht ist. Ein Öffnungs-/Schließvorgang
von öffenbaren/schließbaren Greifelementen wird
mit Hilfe der Antriebskraft des Motors durchgeführt, um
die Werkstücke zu ergreifen.
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Ein
solcher elektrischer Greifer ist beispielsweise in der japanischen
Patentoffenlegungsschrift
JP
08-150531 A beschrieben, bei welchem eine Hauptklaue, die
einen Greifabschnitt bildet, durch Übertragen einer Drehantriebskraft
eines Motors angetrieben wird, woraufhin ein Werkstück
zwischen der Hauptklaue und einer weichen Klaue ergriffen wird.
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Wenn
aber in einem Notfall die Stromzufuhr unterbrochen wird oder die
elektrische Stromversorgung ausfällt, geht die erzeugte
Kraft (Antriebsdrehmoment) verloren, wenn keine elektrische Energie gespeichert
ist. Daher ist es notwendig, den Greifer kontinuierlich mit Strom
zu versorgen, nachdem das Werkstück durch den Greifer ergriffen
wurde, um den gegriffenen Zustand aufrechtzuerhalten. Dies führt dazu,
dass je länger die Haltezeit gehalten werden muss, desto
höher steigt der Verbrauch an elektrischer Energie. Wenn
andererseits die elektrische Stromversorgung des Motors in einem
Zustand unterbrochen wird, in welchem das Werkstück gegriffen ist,
besteht die Gefahr, dass das Werkstück von dem Greifer
herab fällt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antriebsmechanismus
und einen Greifmechanismus, der einen solchen Antriebsmechanismus aufweist,
vorzuschlagen, bei dem dann, wenn eine Drehantriebsquelle in einem
Notfall oder bei Unterbrechung der elektrischen Stromversorgung
oder dergleichen angehalten wird, der Greifmechanismus den Presszustand
eines Presselements gegen ein Werkstück aufrechterhalten
kann, auch wenn die Übertragung einer Antriebskraft von
der Drehantriebsquelle auf das Presselement unterbrochen wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
Antriebsmechanismus und eines mit einem solchen Antriebsmechanismus ausgestatteten
Greifmechanismus, mit welchen der Verbrauch an elektrischer Energie
verringert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Antriebsmechanismus
vorgeschlagen, mit einer Drehantriebsquelle, einer Förderspindel,
welche eine Drehantriebskraft von der Drehantriebsquelle auf ein
Verschiebungselement überträgt, welches in einer
axialen Richtung verschoben werden kann, und einem Presselement,
das mit dem Verschiebungselement verbunden ist, um ein Werkstück
durch Kopplung mit dem Verschiebungselement zu pressen und dadurch
zu verschieben, wobei die Förderspindel außerdem
einen selbstverriegelnden Mechanismus aufweist, der verhindert,
dass das Verschiebungselement als Folge einer von dem Werkstück
durch das Presselement aufgenommenen Reaktionskraft zurückgezogen
wird, falls das Verschiebungselement vorwärts bewegt und
das Werkstück durch das Presselement gepresst wird, und
wobei der Selbstverriegelungsmechanismus durch Übertragen
einer Drehantriebskraft von der Drehantriebsquelle auf die Förderspindel
gelöst werden kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird
ein Greifmechanismus vorgeschlagen mit einem Greifer, der ein Paar
von Greifelementen zum Ergreifen eines Werkstücks durch
Annähern und Entfernen der Greifelemente zueinander bzw.
voneinander aufweist, um sich dadurch zu öffnen und zu
schließen, und mit einem Antriebsmechanismus, der ein in
einer axialen Richtung verschiebbares Verschiebungselement aufweist,
wobei der Antriebsmechanismus mit der Verschiebung des Verschiebungselements
zum öffnenden und schließenden Antreiben der Greifelemente durch
die Verschiebung des Verschiebungselementes gekoppelt ist, wobei
der Antriebsmechanismus eine Drehantriebsquelle aufweist und eine
Förderspindel, welche eine Drehantriebskraft von der Drehantriebsquelle
auf das Verschiebungselement überträgt, wobei
die Förderspindel einen Selbstverriegelungsmechanismus
aufweist, der verhindert, dass das Verschiebungselement als Folge
einer Reaktionskraft, die von dem Werkstück durch die Greifelemente
in dem Fall empfangen wird, dass das Verschiebungselement vorwärts
bewegt und das Werkstück durch die Greifelemente ergriffen
wird, zurückgezogen wird, und wobei der Selbstverriegelungsmechanismus
durch Übertragen einer Drehantriebskraft von der Drehantriebsquelle
auf die Förderspindel gelöst werden kann.
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Mit
den oben beschriebenen Merkmalen kann auch in dem Fall, dass die
Drehantriebsquelle in einem Notfall oder dann, wenn die Zufuhr von
Energie zu der Drehantriebsquelle unterbrochen wird, angehalten
wird, der gepresste Zustand oder der ergriffene Zustand des Werkstücks
durch die Presselemente oder die Greifelemente durch eine Verriegelung,
die der Selbstverriegelungsmechanismus durchführt, aufrechterhalten
werden kann. Wenn der gepresste Zustand oder der gegriffene Zustand
des Werkstücks beibehalten wird, kann somit der Verbrauch
an Energie dramatisch reduziert werden, da eine Zufuhr von Energie
zu der Drehantriebsquelle nicht mehr notwendig ist.
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Wenn
man davon ausgeht, dass μ einen Reibungskoeffizienten ineinander
greifender Abschnitte von Außengewinden, die an der Förderspindel
vorgesehen sind, und Innengewinden zum Umwandeln der Drehantriebskraft
in eine Vorwärts- und Rückwärtskraft
des Verschiebungselementes bezeichnet, und dass θ einen
Winkel zwischen einer Richtung einer Axialkraft, die von der Förderspindel
aufgenommen wird, wenn das Werkstück durch das Presselement gepresst
wird, und einer Richtung einer Normalkraft an den ineinander greifenden
Abschnitten zwischen den Außengewinden und den Innengewinden
bezeichnet, kann durch den Selbstverriegelungsmechanismus der gepresste
Zustand des Werkstücks durch das Presselement zuverlässig
gehalten werden, wenn μ und θ so gewählt
werden, dass die Beziehung μ ≤ sinθ/cosθ erfüllt
ist. In diesem Fall wird die Beziehung zwischen dem Winkel θ und
dem Reibungskoeffizienten μ auf der Basis der oben beschriebenen
Ungleichung gewählt, wodurch beispielsweise das Fressen
oder Verklemmen zwischen den Außen- und Innengewinden der
Förderspindel durch Stöße, die aufgenommen
werden, wenn das Werkstück W mit hohen Geschwindigkeiten
gepresst wird, zuverlässig vermieden werden. Das Auftreten einer
fehlerhaften Freigabe des Selbstverriegelungsmechanismus kann vermieden
werden.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben
sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination
den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung
in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Greifers mit einem
Greifmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2 ist
ein Schnitt in axialer Richtung durch den elektrischen Greifer gemäß 1,
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3 ist
ein Schnitt, der einen Zustand darstellt, in dem ein Greifelement
aus der in 2 gezeigten Stellung geöffnet
wird,
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4 ist
eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Selbstverriegelungsmechanismus, der
bei der Förderspindel eines Antriebsmechanismus gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist,
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Greifers mit einem
Greifmechanismus gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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6 ist
ein Schnitt in axialer Richtung durch den elektrischen Greifer gemäß 1 und
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7 ist
ein Schnitt, der einen Zustand darstellt, in dem ein Greifelement
aus der in 6 gezeigten Stellung geöffnet
wird.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Nachfolgend
erfolgt eine detaillierte Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen eines Antriebsmechanismus gemäß der
vorliegenden Erfindung sowie bevorzugter Ausführungsformen
eines Greifmechanismus, der einen solchen Antriebsmechanismus aufweist.
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Wie
in den 1 und 2 dargestellt ist, weist ein
elektrischer Greifer (elektrische Spannvorrichtung) 10 als
ein Greifmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform
einen Antriebsmechanismus 12 gemäß einer
Ausführungsform auf und umfasst einen Greifabschnitt (Spannabschnitt) 14 zum Ergreifen
eines Werkstücks W, das ein zu ergreifendes Objekt bildet.
Der elektrische Greifer wird beispielsweise an dem Ende einer Welle
einer Werkzeugmaschine, einem Industrieroboter oder dergleichen
angebracht.
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Der
elektrische Greifer 10 umfasst den Greifabschnitt 14,
einen Antriebsabschnitt 12 zum Antreiben des Greifabschnitts 14 und
ein Gehäuse 24.
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Der
Antriebsmechanismus 12 umfasst einen Motor (Drehantriebsquelle) 16,
der eine Antriebsquelle zum Öffnen/Schließen des
Greifabschnitts 14 bildet, einen Verbindungsmechanismus 18,
der das Öffnen und Schließen des Greifabschnitts 14 bewirkt, und
eine Förderspindel 22 zur Übertragung
einer Drehan triebskraft von dem Motor 16 auf ein Paar von Verbindungselementen 20a, 20b des
Verbindungsmechanismus 18.
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Der
Motor 16 ist an einer oberen Fläche des Gehäuses 24 angeordnet,
während der Greifabschnitt 14 an einer unteren
Fläche des Gehäuses 24 vorgesehen ist.
Das Gehäuse 24 ist kastenförmig gestaltet
und nimmt die anderen Komponenten (d. h. den Verbindungsmechanismus 18,
die Förderspindel 22 usw.) des Antriebsmechanismus 12 auf.
Wie in 1 gezeigt ist, dient eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 25 (bei
der dargestellten Ausführungsform vier Durchgangsöffnungen),
die durch jeweilige Seitenflächen des Gehäuses 24 hindurch
treten, als Befestigungsöffnungen, die beispielsweise verwendet
werden, um den elektrischen Greifer 10 an einer Werkzeugmaschine
zu befestigen.
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Bei
dem Antriebsmechanismus 12 wird der Motor 16 beispielsweise
durch einen Schrittmotor, einen Servomotor oder dergleichen gebildet,
der aufrecht stehend an einer rechteckigen, ringförmigen oberen
Platte 27 befestigt ist, welche einen oberen Teil des Gehäuses 24 abdeckt
und verschließt. Eine Antriebswelle 26 ist in
das Gehäuse 24 eingesetzt. In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 29 ein Betätigungselement, das
dadurch gebildet wird, dass sich die Antriebswelle 26 zu
einem Ende (oberes Ende in 1) des Motors 16 erstreckt.
Das Betätigungselement 29 ermöglicht
es, die Antriebswelle 26 manuell mit Hilfe eines nicht
dargestellten Werkzeugs oder dergleichen zu drehen, beispielsweise
in Fällen, wenn die elektrische Stromversorgung des Motors 16 unterbrochen
ist.
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Die
Förderspindel 22 wird durch eine Gewindewelle 28 gebildet,
die außen und koaxial auf ein Ende der Antriebswelle 26 aufgesetzt
ist, eine Fördermutter (Verschiebungselement, Gleitmutter) 30, die
in Gewindeeingriff mit dem anderen Ende der Gewindewelle 28 steht,
und einen Führungszylinder 31, in welchem die
Fördermutter 30 so aufgenommen ist, dass sie in
einer axialen Richtung (der Richtung der Pfeile Y1 und Y2) gleiten
kann. Die Gewindewelle 28 weist ein Außengewinde 28a an
ihrer äußeren Umfangsfläche auf, während
die Fördermutter 30 ein Innengewinde 30a an
ihrer inneren Umfangsfläche aufweist. Die Gewindewelle 28 ist
in die Fördermutter 30 eingeschraubt. Außerdem
werden die Gewindewelle 28 und die Antriebswelle 26 durch
einen flachen Abschnitt 32, der an einem Teil der Umfangsfläche
der Antriebswelle 26 ausgebildet ist, welcher mit der inneren
Umfangsfläche der Gewindewelle 28 in Kontakt steht,
und eine Arretierschraube 34, die in einer Richtung eines
Radius der Gewindewelle 28 eingeschraubt ist, gegen eine
Relativverdrehung gesichert.
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Die
Fördermutter 30 ist so angeordnet, dass sie lediglich
in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile Y1 und Y2) (gleitend)
verschoben werden kann, indem ihre Drehung durch einen flachen Oberflächenabschnitt
der Fördermutter 30 oder dergleichen (nicht dargestellt),
welcher in Eingriff mit der inneren Umfangsfläche des Führungszylinders 31 tritt, begrenzt
wird. Außerdem ist eine Nut, die sich in der axialen Richtung
erstreckt, an der inneren Umfangsfläche des Führungszylinders 31 vorgesehen,
und ein Führungselement, das in die Nut eingreift, ist
an der Fördermutter 30 vorgesehen, wodurch die
Drehung der Fördermutter 30 verhindert wird, so
dass sich die Fördermutter 30 nur in der axialen
Richtung verschieben kann. Außerdem ist ein Stift 36,
der an Verbindungselementen 20a, 20b angreift,
so vorgesehen, dass er an einer äußeren Umfangsfläche
eines unteren Abschnitts (an einer Seite gegenüber dem
Motor 16 in der axialen Richtung) der Fördermutter 30 vorsteht.
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Der
Greifabschnitt 14 umfasst ein Paar von Greifelementen (Presselementen) 42a, 42b,
die an einem Schienenelement 40 angreifen, welches an einer
unteren Platte 38 angebracht ist, die den unteren Abschnitt
des Gehäuses 24 verschließt und blockiert. Die
Greifelemente 42a, 42b sind so aufgebaut, dass sie
entlang des Schienenelements 40 in den Richtungen der Pfeile
X1, X2 verschiebbar sind, so dass sie sich einander annähern
bzw. voneinander entfernen. Die Greifelemente 42a, 42b weisen
einen im Wesentlichen T-förmigen Quer schnitt auf, wobei
ein Paar von nach unten vorstehenden Klauenelementen (Presselementen) 43a, 43b als
Greifer zum Ergreifen des Werkstücks W dient. Eine Mehrzahl
von Öffnungen 45 tritt durch die Klauenelemente 43a, 43b in
deren Öffnungs-/Schließrichtung (der Richtung
der Pfeile X1 und X2) hindurch. Greifelemente, die in geeigneter
Form ausgestaltet sind, können auch durch die Löcher 45 verbunden
werden.
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Die
beiden Verbindungselemente 20a, 20b weisen einen
im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf. Gebogene mittlere
Abschnitte der Verbindungselemente 20a, 20b werden
durch ein Paar von Verbindungsstiften 44a, 44b,
die in dem Gehäuse 24 vorgesehen sind, schwenkbar
gehalten. Im Einzelnen sind die Verbindungselemente 20a, 20b jeweils in
den Richtungen der Pfeile A1 und A2 um die Verbindungsstifte 44a, 44b verschwenkbar
(drehbar).
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Außerdem
sind in den Enden der Verbindungselemente 20a, 20b jeweils
halbkreisförmige Aussparungen 46a, 46b ausgebildet.
Die Aussparungen 46a, 46b treten in Eingriff mit
dem Stift 36 an dem unteren Abschnitt der Fördermutter 30.
Andererseits weisen die anderen Enden der Verbindungselemente 20a, 20b sich
verjüngende Enden auf, gesehen von der Seite wie sie in 2 dargestellt
ist. Die sich verjüngenden anderen Enden der Verbindungselemente 20a, 20b sind
durch ein Paar von Öffnungen 48a, 48b eingesetzt,
die in der unteren Platte 38 ausgebildet sind, und werden
durch nicht dargestellte Stifte oder dergleichen schwenkbar innerhalb
von Nuten 50a, 50b gehalten, die an oberen Abschnitten
der Greifelemente 42a, 42b vorgesehen sind.
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Dementsprechend
wird bei dem elektrischen Greifer 10 durch Verschiebung
der Fördermutter 30 in der axialen Richtung (der
Richtung der Pfeile Y1 und Y2) das Paar von Verbindungselementen 20a, 20b,
die mit dem Stift 36 in Eingriff stehen, um festgelegte
Winkel um die Verbindungsstifte 44a bzw. 44b in
der Richtung der Pfeile A1 und A2 gedreht. Außerdem ist
das Paar von Greifelementen 42a, 42b so aufgebaut,
dass sie durch eine Drehbewegung der Verbindungselemente 20a, 20b in
einer axialen Richtung des Schienenelements 40 in Richtungen
verschiebbar sind, in denen sie sich einander annähern bzw.
voneinander entfernen (den Richtungen der Pfeile X1 und X2).
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Als
nächstes erfolgt eine Beschreibung der Betriebsweise des
elektrischen Greifers 10, der im Wesentlichen wie oben
beschrieben aufgebaut ist.
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Zunächst
werden die Greifelemente 42a, 42b des Greifabschnitts 14 vorab
an Positionen angeordnet, an denen sie voneinander beabstandet sind,
d. h. so, dass die Klauenelemente 43a, 43b der Greifelemente 42a, 42b in
einem geöffneten Zustand angeordnet sind. In diesem Fall
ist, wie in 2 gezeigt ist, die Fördermutter 30 an
einer in Richtung des Pfeils Y2 abgesenkten Position.
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Als
nächstes wird dem Motor 16 von einer nicht dargestellten
Stromquelle elektrische Energie zugeführt, wodurch die
Antriebswelle 26 durch eine Drehantriebswirkung des Motors 16 gedreht
wird und die Gewindewelle 28 der Förderspindel 22 integral mit
der Antriebswelle 26 gedreht wird. Wenn dies erfolgt ist,
wird die Fördermutter 30, deren Rotation um die
axiale Richtung verhindert ist, durch den Gewindeeingriff des Außengewindes 28a und
des Innengewindes 30a der Gewindewelle 28 in der
axialen Richtung (in der Richtung des Pfeils Y1) nach oben verschoben.
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Wenn
die Fördermutter 30 nach oben verschoben wird,
wie es in 3 gezeigt ist, werden die Verbindungselemente 20a, 20b,
deren Enden an dem Stift 36 an dem unteren Abschnitt der
Fördermutter 30 angreifen, um zentrale Bereiche
(gebogene Abschnitte), die axial durch die Verbindungsstifte 44a, 44b gehalten
werden, in Richtungen (der Richtung des Pfeils A1) gedreht, so dass
sich ihre anderen Enden, die schwenkbar in den Greifelementen 42a, 42b gehalten
werden, sich einander annähern. Durch die Drehung der Verbindungselemente 20a, 20b in
der Richtung des Pfeils A1 werden die Greifelemente 42a, 42b des
Greifabschnitts 14 entlang des Schienenelements 40 in
Richtungen (der Richtung des Pfeils X1) verschoben, in denen sie
sich einander annähern, wodurch das Werkstück
W zwischen dem Paar von Klauenelementen 43a, 43b gegriffen
werden kann (vgl. 3).
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Nachdem
das Werkstück W durch den Greifabschnitt 14 ergriffen
wurde, wie es in 3 gezeigt ist, war es in dem
Fall, dass der gegriffene Zustand gehalten wird, d. h. in Fällen,
wenn beispielsweise das Werkstück W gegriffen und zu einer
festgelegten Position verschoben wird und wenn das Werkstück W
für eine festgelegte Zeit geklemmt wird, bei einem herkömmlichen
elektrischen Greifer notwendig, dem Motor Strom zuzuführen.
Wenn die Stromversorgung unterbrochen wird, geht die Klemmkraft
auf das Werkstück verloren, da auch das von dem Motor erzeugte
Drehmoment verloren geht, und als Folge hiervon fällt das
Werkstück von dem Greifer herab.
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Bei
dem elektrischen Greifer 10 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform kann dagegen auch in dem Fall, dass die
Stromversorgung zu dem Motor 16 unterbrochen wird oder
wenn der Motor 16 unerwartet angehalten wird, erreicht
werden, dass der geöffnete/geschlossene Zustand der Greifelemente 42a, 42b (Klauenelemente 43a, 43b)
beibehalten wird, wodurch der gegriffene Zustand des Werkstücks
erhalten wird, indem ein sogenannter Selbstverriegelungsmechanismus
an dem Antriebsmechanismus 12 (Förderspindel 22)
vorgesehen wird.
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4 ist
eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Selbstverriegelungsmechanismus,
der an einer Förderspindel 22 des Antriebsmechanismus 12 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist.
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In 4 ist
in den Bereichen R1 und R2, in denen zwei rechtwinklige Dreiecke
gezeigt sind, der größere Bereich R1 ein schematisches
Diagramm, in dem eine Steigung entsprechend der Gewindesteigung
des Innengewindes 30a der Fördermutter 30 dargestellt
ist. Die Höhe L bezeichnet die Gewindesteigung L des Innengewindes 30a,
die Breite C bezeichnet die Umfangslänge des effektiven
Durchmessers des Innengewindes 30a, und der Winkel α bezeichnet
den Steigungswinkel α. Dementsprechend errechnet sich die
Umfangslänge C zu C = π·D für
den Fall, dass D als Durchmesser (effektiver Durchmesser) des Innengewindes 30a und π als
das Kreisverhältnis angenommen wird. Andererseits ist der
kleinere Bereich R2 ein schematisches Diagramm, bei dem eine Steigung
entsprechend dem Außengewinde 28a der Gewindewelle 28,
die in das Innengewinde 30a eingeschraubt ist, dargestellt
ist. In 4 könnte die Beziehung
zwischen dem Innengewinde 30a und dem Außengewinde 28a auch
umgekehrt sein.
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Wie
sich aus den 2 und 3 ergibt,
ist es bei dem elektrischen Greifer 10 zur Aufrechterhaltung
des gegriffenen Zustands des Werkstücks W durch den Greifabschnitt 14 notwendig,
während des Greifens des Werkstücks W ein Absenken
der Fördermutter 30 in der Richtung des Pfeils
Y2 zu verhindern, wodurch sie in den in 2 gezeigten
Zustand gebracht würde. Das bedeutet, dass es notwendig ist,
die Fördermutter 30 in einer solchen Position
(vgl. 3) zu halten, dass der Greifabschnitt 14 das Werkstück
W in einem gegriffenen Zustand hält.
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Dementsprechend
wird mit dem Selbstverriegelungsmechanismus, der bei dem Antriebsmechanismus 12 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist, die Beziehung
zwischen dem Innengewinde 30a und dem Außengewinde 28a der Förderspindel 22 in
geeigneter Weise festgelegt, wodurch eine Verschiebung (Absenken)
der Fördermutter 30 in einem Zustand, in dem der
Greifabschnitt 14 das Werkstück W gegriffen hat,
verhindert wird.
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Im
Einzelnen bezieht sich, wie in 4 gezeigt
ist, die Axialkraft F (N) auf eine in axialer Richtung gerichtete
Kraft, die auf die Fördermutter 30 und die Gewindewelle 28 in
einem Zustand wirkt, in dem das Werkstück W zuverlässig
gegriffen wird, die Tangentialkraft Fs (N) bezieht sich auf eine
Kraft in einer Zahneingriffsrichtung (Tangentialrichtung) des Innengewindes 30a und
des Außengewindes 28a, die Normalkraft Fn (N)
bezieht sich auf eine Kraft in einer Richtung senkrecht zu der tangentialen
Kraft Fs, und Fm (N) bezieht sich auf eine Reibungskraft an dem Eingriffsabschnitt,
die in einer Richtung entgegen der Tangentialkraft Fs wirkt. Außerdem
bezeichnet μ einen Reibungskoeffizienten an dem Eingriffsabschnitt (zwischen
aneinander anliegenden Flankenabschnitten) des Innengewindes 30a und
des Außengewindes 28a, und θ bezeichnet
einen Winkel, der zwischen der Axialkraft F und der Normalkraft
Fn gebildet wird.
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So
definiert erfordert der Zustand (Selbstverriegelungszustände),
in dem der Selbstverriegelungsmechanismus wirksam ist, eine Beziehung,
in welcher die Tangentialkraft geringer ist als die Reibungskraft,
oder anders ausgedrückt, wenn Fs < Fm ist.
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Da
sich aus 4 die folgenden Beziehungen
ergeben: Fs = F·sinθ, Fm = μ·Fn
= μ·F·cosθ, kann in diesem Fall
die oben beschriebene Beziehung Fs < Fm umgewandelt werden in F·sinθ ≤ μ·F·cosθ.
Aus den vorangehenden Beziehungen kann ein Selbstverriegelungszustand
nach folgender Ungleichung (1) erhalten werden: μ ≥ sinθ/cosθ (1)
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Dementsprechend
werden bei dem Antriebsmechanismus 12 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform die Selbstverriegelungszustände
des Selbstverriegelungsmechanismus der Förderspindel 22 auf
der Basis der Beziehung (1) einge stellt. Auch in dem Fall, dass
die Stromversorgung des Motors 16 unterbrochen wird oder
dergleichen, kann somit eine Verschiebung der Fördermutter 30 und
ein Öffnen des Greifabschnitts 14 wirksam vermieden
werden. Dadurch kann ein Herabfallen des Werkstücks W verhindert
werden.
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Wenn
an der Förderspindel 22 als Folge von Stoßkräften
oder dergleichen dann, wenn der Greifabschnitt 14 das Werkstück
W mit hoher Geschwindigkeit ergreift, ein Fressen oder Klemmen auftritt, wird
das elektrische Lösen des Selbstverriegelungsmechanismus
durch den Motor 16 schwierig. Es kann daher notwendig sein,
denn Selbstverriegelungsmechanismus durch eine externe Kraft freizugeben. Durch
Einstellen der Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten μ und
dem Winkel θ auf der Basis der oben genannten Beziehung
(1) kann das Erzeugen eines Fressens oder Verklemmens an der Förderspindel 22 (d.
h. zwischen dem Innengewinde 30a und dem Außengewinde 28a)
wirksam verhindert werden.
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Indem
bei dem Selbstverriegelungsmechanismus der Förderspindel 22 die
Beziehung μ ≥ sinθ/cosθ gewählt
wird und sinθ/cosθ so nah wie möglich
an den Reibungskoeffizienten μ gebracht wird, kann das
Auftreten eines solchen Verklemmens durch Stoßkräfte
beim Ergreifen des Werkstücks W mit hohen Geschwindigkeiten
vermieden werden. Wenn der Reibungskoeffizient μ übermäßig
groß gewählt wird, wird selbstverständlich
das Lösen des Selbstverriegelungsmechanismus unmöglich.
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Als
Beispiel für den Aufbau der Förderspindel 22,
die den oben beschriebenen Selbstverriegelungsmechanismus aufweisen
kann, kann für die Materialien des Innengewindes 30a und
des Außengewindes 28a beispielsweise ein Gleitgewinde
(Reibungskoeffizient μ = 0,12) unter Verwendung einer Fluor-
und Molybdänbeschichtung auf Edelstahl eingesetzt werden.
Bei dem Gleitgewinde kann optional beispielsweise eines von drei
Arten von Trapezgewinden eingesetzt werden, wobei der Winkel θ,
der in 4 gezeigt ist, gleich 5,59°, 5,72° bzw.
6,16° beträgt. Die Trapezgewinde werden beispielsweise durch
metrische Trapezgewinde (Tr, Trapezform) dargestellt. Zusätzlich
können in dem Fall, dass die Beziehung zwischen der äußeren
Form, der Steigung und der Zahl der Gewindegänge durch
"äußere Form (mm) × Steigung (mm) × Zahl
der Gewindegänge" ausgedrückt wird, dieses metrische
Trapezgewinde durch eine der nachfolgenden oder ähnliche Gestaltungen
dargestellt werden.
- (1) "7 × 1 × 2",
effektiver Gewindedurchmesser Φ = 6,5 mm, Gewindesteigung
= 2 mm (θ = 5,59°);
- (2) "8 × 1,25 × 2", effektiver Gewindedurchmesser Φ =
7,375 mm, Steigung = 2,5 mm (θ = 6,16°); oder
- (3) "12 × 1,75 × 2", effektiver Gewindedurchmesser Φ =
11,125 mm, Steigung = 3,5 mm (θ = 5,72°).
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Außerdem
werden die obigen metrischen Trapezgewinde als "Gewinde mit einem
symmetrischen Querschnitt, bei denen der Abstand zwischen dem Kamm
und der Basis der Gewinde groß ist, der Durchmesser und
die Steigung in Millimeter ausgedrückt sind und der eingeschlossene
Winkel gleich 30° ist" definiert.
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Bei
dem elektrischen Greifer 10 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform ist in der obigen Weise der Antriebsmechanismus 12 (Förderspindel 22) vorgesehen,
der einen Selbstverriegelungsmechanismus auf der Basis der Gleichung
(1) aufweist. Aus diesem Grunde kann in einem Zustand, in dem ein Werkstück
W durch den Greifabschnitt 14 gegriffen wird, auch in Fällen,
in denen die elektrische Stromversorgung des Motors 10 unterbrochen
oder der Motor 16 in einem Notfall angehalten wird, der
gegriffene Zustand des Werkstücks W beibehalten werden. Mit
Hilfe der Selbstverriegelung zwischen der Fördermutter 30 und
der Gewindewelle 28 kann im Einzelnen eine Verschiebung
der Fördermutter 30 und eine Verschiebung in Öffnungsrichtung
der Greifelemente 42a, 42b wirksam verhindert
werden. Anders ausgedrückt dienen bei dem elektrischen
Greifer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
die Greifelemente 42a, 42b als Presselemente zum
Pressen des Werkstücks W, und der dadurch erreichte gepresste
Zustand kann mittels des an dem Antriebsmechanismus 12 vorgesehenen
Selbstverriegelungsmechanismus beibehalten werden.
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Dementsprechend
kann bei dem elektrischen Greifer 10 (Antriebsmechanismus 12)
die Stromversorgung des Motors 16 unterbrochen werden,
während das Werkstück W durch den Greifabschnitt 14 gegriffen
(gepresst) wird. Aus diesem Grunde kann der Verbrauch an elektrischer
Energie signifikant reduziert werden. Außerdem kann ein
Aufheizen des Motors 16 durch dessen kontinuierliche Betätigung
verringert werden, so dass die Lebensdauer des Motors 16 verlängert
wird. Da kein Bedarf besteht, einen separaten Bremsmechanismus oder dergleichen
an der Fördermutter 30 anzubringen, kann der Aufbau
der Vorrichtung vereinfacht werden. Dies senkt auch die Kosten.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform wird der Reibungswiderstand
zwischen dem Innengewinde 30a und dem Außengewinde 28a als
Selbstverriegelungsmechanismus genutzt. Durch Einstellen der Beziehung
zwischen dem Reibungskoeffizienten μ und dem Winkel θ auf
der Basis der obigen Gleichung (1) wird aus diesem Grunde ein Fressen
oder Verklemmen der Förderspindel 22 als Folge
von Stoßkräften oder dergleichen, die durch die
Greifelemente 42a, 42b und den Verbindungsmechanismus 18 auf
die Förderspindel 22 übertragen werden, wenn
ein Werkstück W mit hoher Geschwindigkeit ergriffen wird,
wirksam vermieden. Das Auftreten einer fehlerhaften Freigabe des
Selbstverriegelungsmechanismus kann zuverlässig verhindert
werden. Somit wird bei der vorliegenden Ausführungsform
die Förderspindel 22 nicht durch die Antriebsge schwindigkeit
beeinflusst, und der Selbstverriegelungsmechanismus kann sowohl
zuverlässig betrieben als auch gelöst werden.
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Bei
dem elektrischen Greifer 10 kann außerdem ein
Positionssensor 59 in der Nähe der Antriebswelle 26 angeordnet
werden (vgl. 2), um eine Position, an welcher
der Motor 16 angehalten hat, zu erfassen, oder um die Art
und Weise, in welcher sich der Motor 16 dreht, zu erfassen.
Außerdem kann eine Positionsinformation oder dergleichen,
die durch den Positionssensor 59 festgestellt wird, über
eine nicht dargestellte Steuerung zu dem Motor 16 zurückgeführt
werden (Regelung). Wenn der Motor 16 und der Positionssensor 59 separate
Stromquellen aufweisen, ermöglicht es in diesem Fall der
Positionssensor 59 auch, beim erneuten Starten eine elektrische
Wiederherstellung des Ursprungszustands durchzuführen,
da bei einem Nothalt oder dergleichen lediglich die Stromquelle
des Motors 16 unterbrochen wird. Mit anderen Worten wird
das Erfassungsergebnis (Positionsinformation usw.) des Positionssensors 59 in
einem Speicher gespeichert und nicht gelöscht.
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Zu
Zeiten, an denen der elektrische Greifer 10 in einem Notfall
oder dergleichen angehalten wird, kann somit der elektrische Greifer 10 auf
der Basis der Positionsinformation der Antriebswelle 26,
die durch den Positionssensor 59 im Speicher abgelegt ist,
elektrisch zurückgeführt werden, wenn lediglich die
elektrische Stromversorgung des Motors 16 unterbrochen
wird, während dem Positionssensor 59 weiterhin
elektrischer Strom zugeführt wird, um eine Beobachtung
und Modifikation der Positionsinformation zu ermöglichen,
wenn die Betriebsbedingungen von dem Notfallzustand in den Betriebszustand
umgeschaltet werden. Ein solcher Positionssensor 59 kann
auch als Sonderfunktion des Motors 16 in den Motor 16 eingebaut
sein.
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Nachdem
das Werkstück W mit dem elektrischen Greifer 10 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform gegriffen wurde, kann in dem
Fall, dass der gegriffene Zustand freigegeben wird, der verriegelte
Zustand des Selbstverriegelungsmechanismus einfach gelöst
werden, indem der Motor 16 in einer Richtung gedreht wird,
die derjenigen während des Greifens entgegengesetzt ist.
Dementsprechend kann die Fördermutter 30 einfach
in der Richtung des Pfeils Y2 abgesenkt werden, wodurch die Greifelemente 42a, 42b in
der Öffnungsrichtung (der Richtung des Pfeils X2) verschoben
werden können.
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Durch
Einstellen des Selbstverriegelungsmechanismus auf der Basis der
Beziehung, die durch die obige Gleichung (1) festgelegt wird, kann
außerdem das Auftreten eines Fressens oder Verklemmens
der Förderspindelwelle 22 vermieden werden. Aus
diesem Grunde kann der verriegelte Zustand der Förderspindel 22 einfach
durch die Drehantriebskraft des Motors 16 freigegeben werden.
Das bedeutet, dass bei dem elektrischen Greifer 10 (Antriebsmechanismus 12)
die Förderspindel 22 den Selbstverriegelungsmechanismus
aufweist, bei dem die Fördermutter 30 nicht durch
eine Reaktionskraft, die in dem Fall auftritt, dass die Fördermutter 30 vorwärts bewegt
(in der Richtung des Pfeils Y1) ist und das Werkstück W
durch den Greifabschnitt 14 gegriffen wird, in der Richtung
des Pfeils Y2 zurückgezogen wird. Durch Übertragen
einer Drehantriebskraft von dem Motor 16 auf die Förderspindel 22 kann
in Verbindung hiermit der Selbstverriegelungsmechanismus einfach
gelöst werden.
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Bei
einem Nothalt kann in dem Fall, dass es notwendig wird, den Griff
auf das Werkstück W gezielt freizugeben, der Selbstverriegelungsmechanismus
der Förderspindel 22 auch einfach durch manuelle
Betätigung des Betätigungselements 29 gelöst werden,
wodurch das Werkstück W von dem Greifabschnitt 14 getrennt
und entfernt werden kann.
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Als
nächstes wird mit Bezug auf die 5 bis 7 ein
elektrischer Greifer 30 gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Bei dem elektrischen Greifer 60 gemäß den 5 bis 7 werden
die gleichen oder ähnliche Aufbauelemente wie bei dem elektrischen Greifer 10 gemäß der
ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Insoweit wird auf die obige detaillierte Beschreibung verwiesen.
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Der
elektrische Greifer 60 weist einen Antriebsmechanismus 62 auf,
der im Wesentlichen in der gleichen Weise funktioniert wie der oben
beschriebene Antriebsmechanismus 12. Er ist in der Lage,
ein Werkstück W mit einem Greifabschnitt 64 zu ergreifen.
Von dem oben beschriebenen elektrischen Greifer 10 unterscheidet
sich der elektrische Greifer 60 dahingehend, dass der Motor 16 horizontal
installiert ist, das bedeutet, dass die axiale Richtung des Motors 16 entlang
der Öffnung-/Schließrichtung (der Richtung der
Pfeile X1 und X2) des Greifabschnitts 64 angeordnet ist
(vgl. 6).
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Wie
in den 5 und 6 gezeigt ist, weist der elektrische
Greifer 60 den Greifabschnitt 64, einen Antriebsmechanismus 62 zum Öffnen
und Schließen des Greifabschnitts 64 und ein Gehäuse 70 auf.
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Der
Antriebsmechanismus 62 umfasst einen Motor (Drehantriebsquelle) 16,
der eine Antriebsquelle zum Öffnen/Schließen des
Greifabschnitts 64 bildet, und eine Förderspindel 68 zur
Aufnahme einer Drehantriebskraft von dem Motor 16 und zum
Antreiben des Greifabschnitts 64 in der Richtung der Pfeile X1,
X2, um den Antriebsabschnitt 64 zu öffnen und zu
schließen. Die Drehantriebskraft von dem Motor 16 wird über
einen Riemenscheibenmechanismus 66 auf die Förderspindel 68 übertragen.
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Das
Gehäuse 70 ist kastenförmig gestaltet, wobei
der Greifabschnitt 64 an der Seite der unteren Fläche
des Gehäuses 70 angeordnet ist. Der Motor 16 ist
in einem oberen Abschnitt eines Innenraumes aufgenommen, während
die Förderspindel 68 in einem unteren Abschnitt
des Gehäuses aufgenommen ist. Der Riemenscheibenmechanismus 66,
der den Motor 16 mit der Förderspindel 68 verbindet,
ist in einem Seitenabschnitt des Gehäuses 70 aufgenommen.
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In
dem Antriebsmechanismus 62 ist die Antriebswelle 26 des
Motors 16 horizontal in der Richtung der Pfeile X1 und
X2 angeordnet. Der Motor 16 ist zwischen einer rechteckigen
oberen Platte 72, die den oberen Abschnitt des Gehäuses 70 verschließt, und
einer Zwischenplatte 74, die das Innere des Gehäuses 70 in
obere und untere Abschnitte unterteilt, befestigt.
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Die
Förderspindel 68 umfasst eine Gewindewelle 80,
deren beide Enden durch ein Paar von Lagern 78a, 78b axial
gehalten werden, welche zwischen einer unteren Platte 76,
die den unteren Abschnitt des Gehäuses 70 verschließt,
und der oben genannten Zwischenplatte 74 befestigt sind.
Wie in 6 gezeigt ist, ist die Gewindewelle 80 parallel
zu der axialen Richtung des Motors 16 angeordnet, so dass
sie sich drehen kann, wobei eine Verschiebung in der axialen Richtung
(der Richtung der Pfeile X1 und X2) verhindert wird. An der äußeren
Umfangsfläche der Gewindewelle 80 ist ein Paar
von Außengewinden 80a, 80b ausgebildet,
wobei deren Spiralrichtungen (Helixrichtungen) der Gewinde in einander entgegen
gesetzten Richtungen (symmetrisch) ausgebildet sind. Anders ausgedrückt
sind die Außengewinde 80a, 80b als einander
um eine Umkehrungsposition, die im Wesentlichen in der Mitte der
Gewindewelle 80 vorgesehen ist, entgegen gesetzte Schrauben
gestaltet.
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Außerdem
weist die Förderspindel 68 ein Paar von Fördermuttern
(Verschiebungselemente, Gleitmuttern) 86a, 86b auf,
die in Gewindeeingriff mit den Außengewinden 80a bzw. 80b der
Gewindewelle 80 stehen, indem an ihren jeweiligen inneren
Umfangsflächen Innengewinde 84a, 84b ausgebildet sind.
Die Fördermuttern 86a, 86b weisen jeweils
Führungselemente 90a, 90b auf, die in
eine Führungsnut 88 eingreifen, die an der unteren
Platte 76 vorgesehen ist und sich in der axialen Richtung
erstreckt. Durch Eingriff der Führungselemente 90a, 90b in
die Führungsnut 88 können sich die Fördermuttern 86a, 86b in
der axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile X1 und X2) verschieben
(gleiten), während ihre Drehung um die axiale Richtung
verhindert wird.
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In
den 5 und 6 bezeichnet das Bezugszeichen 91 ein
Betätigungselement, das eine manuelle Betätigung
der Gewindewelle 80 von außen ermöglicht.
Das Betätigungselement 91 ermöglicht, ähnlich
wie das oben beschriebene Betätigungselement 29,
eine manuelle Drehung der Gewindewelle 80 durch ein nicht
dargestelltes Werkzeug oder dergleichen, beispielsweise in Fällen,
in denen die elektrische Stromversorgung des Motors 16 unterbrochen
ist.
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Der
Greifabschnitt 64 umfasst ein Paar von Greifelementen (Presselementen,
Klauenelementen) 94a, 94b. Die Greifelemente 94a, 94b greifen
an einem Schienenelement 92 an, das an der unteren Platte 76 angebracht
ist und sich in der Richtung der Pfeile X1 und X2 erstreckt, so
dass die Greifelemente 64a, 64b entlang des Schienenelements 92 verschiebbar
sind. Dementsprechend können sich die Greifelemente 94a, 94b als
Folge ihrer Verbindung mit den Fördermuttern 86a bzw. 86b einander
annähern bzw. voneinander entfernen und dadurch öffnen und
schließen, wodurch die Greifelemente 94a, 94b als
Greifer zum Greifen des Werkstücks W dienen.
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Der
Riemenscheibenmechanismus 66 umfasst eine Antriebsscheibe 96,
die mit der Antriebswelle 26 des Motors 16 verbunden
ist, eine Abtriebsscheibe 98, die mit einem Ende der Gewindewelle 80 verbunden
ist, und einen Riemen 100, der um die Antriebsscheibe 96 und
die Abtriebsscheibe 98 gelegt ist. Hierdurch wird die Drehantriebskraft
von dem Motor 16 über den Riemenscheibenmechanismus 66 von
der Antriebswelle 26 auf die Gewindewelle 80 übertragen,
wodurch die Gewindewelle 80 drehend angetrieben werden
kann.
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Wenn
bei dem elektrischen Greifer 60 die Drehantriebskraft von
dem Motor 16 über den Riemenscheibenmechanismus 66 auf
die Gewindewelle 80 übertragen wird, werden dementsprechend
die Fördermuttern 86a, 86b, die in Gewindeeingriff
mit den in einander entgegen gesetzten Richtungen gewundenen Außengewinden 80a, 80b stehen,
in den Richtungen der Pfeile X1 und X2 verschoben. Als Folge hiervon
wird das Paar von Greifelementen 94a, 94b in Richtungen
(den Richtungen der Pfeile X1 und X2) verschoben, in denen sie sich
einander in der axialen Richtung des Schienenelements 92 annähern bzw.
voneinander trennen, wodurch das Werkstück W gegriffen
werden kann (vgl. 6 und 7).
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Wie
oben beschrieben wurde kann auch bei dem elektrischen Greifer 60 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform das Ergreifen und Freigeben
des Werkstücks W einfach und im Wesentlichen in der gleichen
Weise wie bei dem zuvor beschriebenen elektrischen Greifer 10 durchgeführt
werden. Durch Drehantrieb des Motors 16 in den festgelegten
Richtungen können die Greifelemente 94a, 94b mit
Hilfe des Riemenscheibenmechanismus 66 und der Förderspindel 68 in
den gewünschten Öffnungs-/Schließrichtungen
(den Richtungen der Pfeile X1 und X2) verschoben werden.
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Hierbei
ist bei dem Antriebsmechanismus 62 (Förderspindel 68),
der bei dem elektrischen Greifer 60 vorgesehen ist, in ähnlicher
Weise wie bei dem oben beschriebenen Antriebsmechanismus 12 (Förderspindel 22)
ein Selbstverriegelungsmechanismus vorgesehen, wie er im Zusammenhang
mit 4 erläutert wurde. Es gilt die obige
Gleichung (1) zwischen den Außengewinden 80a, 80b,
die an der Gewindewelle 80 ausgebildet sind, und den Innengewinden 84a, 84b,
die in den Fördermuttern 86a, 86b ausgebildet
sind.
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Ähnlich
wie in dem Fall des oben beschriebenen elektrischen Greifers 10 wird
somit auch bei dem elektrischen Greifer 60 in einem Zustand,
in dem ein Werk stück W durch den Greifabschnitt 64 gegriffen wird,
auch in Fällen, in denen die elektrische Stromversorgung
des Motors 16 unterbrochen oder wenn der Motor 16 in
einem Notfall angehalten wird, der gegriffene Zustand des Werkstücks
W auf einfache Weise beibehalten. Im Einzelnen kann mit Hilfe der Selbstverriegelungsfunktion
zwischen den Fördermuttern 86a, 86b und
der Gewindewelle 80 eine Verschiebung der Fördermuttern 86a, 86b und
eine Verschiebung in Öffnungsrichtung der Greifelemente 94a, 64b zuverlässig
verhindert werden. Wenn das Werkstück W durch den Greifabschnitt 64 gegriffen wird,
kann dementsprechend die elektrische Stromversorgung des Motors 16 unterbrochen
und der Verbrauch an elektrischer Energie wesentlich verringert werden.
Selbstverständlich kann auch eine Verringerung der Aufheizung
des Motors 16, die durch dessen kontinuierlichen Betrieb
bewirkt würde, sowie eine Vereinfachung des Aufbaus der
Vorrichtung und eine Verringerung ihrer Kosten erreicht werden.
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Bei
dem elektrischen Greifer 60 (Antriebsmechanismus 62)
kann außerdem die Beziehung zwischen den Reibungskoeffizienten μ und
dem Winkel θ auf der Basis der obigen Gleichung (1) eingestellt
werden. Wenn dies durchgeführt wird, kann das Auftreten
eines Fressens oder Verklemmens der Gewindewelle 80 und
der Fördermuttern 86a, 86b der Förderspindel 68 als
Folge von Stoßkräften, die von den Greifelementen 94a, 94b auf
die Förderspindel 68 übertragen werden,
wenn ein Werkstück W mit hoher Geschwindigkeit gegriffen
wird, und eine fehlerhafte Freigabe des Selbstverriegelungsmechanismus
verhindert werden.
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Ähnlich
wie in dem Fall des elektrischen Greifers 10 (Antriebsmechanismus 12)
weist in der oben beschriebenen Weise die Förderspindel 68 des elektrischen
Greifers 60 (Antriebsmechanismus 62) einen Selbstverriegelungsmechanismus
auf, bei dem die Fördermuttern 86a, 86b nicht
durch eine Reaktionskraft, die durch den Greifabschnitt 64 von
dem Werkstück W in einem Fall aufgenommen werden, in dem
die Fördermuttern 86a, 86b vorwärts
(in der Richtung des Pfeils X1) bewegt werden und das Werkstück
W durch den Greifabschnitt 64 gegriffen wird, zurückgezogen
werden (in der Richtung des Pfeils X2). Außerdem kann der
Selbstverriegelungsmechanismus dadurch gelöst werden, dass
eine Drehantriebskraft von dem Motor 16 auf die Förderspindel 68 übertragen
wird.
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Da
bei dem elektrischen Greifer 60 der Motor 16 horizontal
parallel zu der Gewindewelle 80 vorgesehen ist, kann außerdem
im Vergleich zu dem elektrischen Greifer 10 die Höhe
des elektrischen Greifers 60 deutlich verringert werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt und es versteht sich, dass verschiedene Modifikationen
möglich sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung
zu verlassen.
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Beispielsweise
können der Greifmechanismus und der Antriebsmechanismus
gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Aufbau
gebildet werden, der anstelle eines elektrischen Antriebsmittels,
wie des Motors 16, eine pneumatische Antriebsquelle oder
dergleichen als Drehantriebsquelle verwendet. In dem Fall, dass
eine pneumatische Antriebsquelle verwendet wird, kann Energie durch
Einsperren von Luft gesammelt werden, und der gegriffene Zustand
des Werkstücks W kann hierdurch aufrechterhalten werden.
Wenn es aber ins Auge gefasst wird, zusätzliche Komponenten
wie eine hermetische Dichtstruktur, Ventile und dergleichen zum Zwecke
der Luftspeicherung vorzusehen, hat die Erfindung den großen
Vorteil, dass durch die Verwendung des Selbstverriegelungsmechanismus
der vorliegenden Erfindung sowohl der Aufbau als auch die Steuerung
dieser Elemente deutlich vereinfacht werden kann.
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Der
Antriebsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung
kann abgesehen von der Verwendung bei dem Greifmechanismus auch
bei anderen Mechanismen eingesetzt werden, beispielsweise einem
Zylindermechanismus, einem Stellgliedmechanismus oder dergleichen,
bei welchen ein Verschiebungsele ment (Fördermutter) durch
die Förderspindel verschoben wird und ein Werkstück
durch ein Presselement, das mit einem Ende des Verschiebungselements
verbunden ist, gepresst wird. Auch in diesem Fall kann durch Verwendung
des Selbstverriegelungsmechanismus auf der Basis der oben genannten
Gleichung (1) dann, wenn das Werkstück durch das Presselement
in einem gepressten Zustand gehalten wird, der gepresste Zustand
auch dann aufrechterhalten werden, wenn die Stromversorgung des
Motors unterbrochen wird. Anstelle des mit dem Verschiebungselement
verbundenen Presselementes kann natürlich auch vorgesehen
sein, dass das Ende des Verschiebungselements selbst als das Presselement
wirkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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