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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Greiferkoppelung.
Im Besonderen betrifft die Erfindung eine automatische Greiferkoppelung mit
einer Tragplatte zur Aufnahme eines beliebigen Greifers bzw. Werkzeugs.
Hierzu sind mindestens eine erste Klemmbacke und mindestens eine
zweite Klemmbacke vorgesehen. Die erste Klemmbacke und die zweite
Klemmbacke sind gegenüberliegend und beweglich zum Klemmen
der Tragplatte ausgebildet.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 40 03 201 A1 offenbart eine Schnellkupplungsvorrichtung für
Schmiede- und Transportmanipulatoren. Um nicht Werkzeuge, z. B.
Zangen, mitsamt ihrem Antrieb wechseln zu müssen, ist die
Schnellkupplungsvorrichtung zwischen einem Werkzeugträger
und dem Werkzeug vorgesehen. Die Schnellkupplungsvorrichtung besteht
im Wesentlichen aus zwei Kupplungshalbschalen, von denen die eine
an einer im Werkzeugträger gelagerten und bei Bedarf antreibbaren
Drehspindel und die andere am Werkzeugkopf fest angebracht ist,
welche radial miteinander gekuppelt und verriegelt werden. Die Verriegelungseinrichtung
ist so ausgebildet, dass im entriegelten Zustand der Drehantrieb
der Drehspindel gesperrt ist. Die Schnellkupplungsvorrichtung erlaubt
auch einen Linearantrieb zum Öffnen und Schließen
von Zangen oder dergleichen und ist in der Lage, hohe Biege- und/oder
Drehmomente bei gleichzeitig hohem Quer- und Längskräften
zu übertragen.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 37 13 619 A1 offenbart eine Greiferwechselkuppelung
für Handhabungsgeräte. Die Greiferwechselkuppelung besteht
aus einem Greiferwechselkopf und einer Adapterplatte. Zwei im Abstand
zueinander aus der Adapterplatte vorspringende Zentrierzapfen ragen
mit zwei Zentrieröffnungen des Greiferwechselkopfs und werden
dort durch eine im Greiferwechselkopf quer verschiebbar geführte
Riegelplatte verriegelt. Sie weist zwei Ausnehmungen auf, die mit
ihren Rändern bei einer Querverschiebung der Riegelplatte
in seitliche Hinterschneidungen der Zentrierzapfen verriegelt eingreifen.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2005 031 803 A1 offenbart einen Werkzeugwechsler. Der
Werkzeugwechsler ist im Besonderen für HSK-Werkzeuge geeignet
und mit einem Greifer versehen, der einwärts gerichtete
Greiffortsätze aufweist, die zum Eingreifen in axial gerichtete
Ausrichtvertiefungen eines Werkzeugs geeignet sind. Dadurch werden
Werkzeuge sicher gehalten.
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Die Übersetzung
der europäischen Patentschrift
DE 691 04 917 T2 offenbart
eine Greiferwechselvorrichtung für Roboter. Die Greiferwechselvorrichtung
für einen Roboter besteht aus einem Grundkörper
mit einem Zylinderabschnitt, mit dem ein Kolben hin- und herbewegt
wird. Eine Greiferplatte ist lösbar an der Stirnwand des
Grundkörpers befestigt. Wenigstens ein erster Schwenkzapfen,
der an einem Tragblock gehalten ist, steht in Querrichtung hinsichtlich
der Achse der Kolbenstange hervor. Der besagte Tragblock ist am äußeren
Ende der Kolbenstange befestigt. Jedes Klemmteil weist einen Abschnitt
auf, der zum Tragabschnitt vorsteht, um daran anzustoßen
und um ein Wegbewegen der Greiferplatte im Falle eines Druckverlustes
zu vermeiden. Der besagte Eingreifabschnitt ist an einem radial
außen liegenden Endabschnitt eines jeden Klemmteils ausgebildet.
Der zweite Schwenkzapfen ist parallel zum ersten Schwenkzapfen von
jedem Klemmteil angeordnet, um das Klemmteil in die andere der besagten Bohrungen
des jeweiligen Gelenkteils anzukoppeln.
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Das
U.S.-Patent 5,466,025 offenbart
Klemmbacken für die Befestigung eines Austauschbauteils. Das
hierzu erforderliche Interface umfasst einen sich verjüngenden
Körper, der V-förmig ausgebildet ist, um somit
für die Klemmung V-förmige Oberflächen zur
Verfügung zu stellen. Das Interface besitzt ebenfalls einen
Befestigungsmechanismus, der dazu verwendet wird, das Bauteil lösbar
am Interface zu befestigen. Für die Befestigung sind entsprechende
Betätigungsmittel vorgesehen, die die Klemmung bewirken
bzw. die Klemmung des Bauteils lösen.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2007 016 300 A1 offenbart einen elektrisch
betätigbaren Werkzeugwechsler für einen Roboter.
Der Werkzeugwechsler umfasst erste und zweite Einheiten, die funktionsfähig
sind, um separat an einem Roboter und einem Roboterwerkzeug angebracht
zu werden und die weiter funktionsfähig sind, um selektiv
zusammengekoppelt und entkoppelt zu werden. Die ersten und zweiten
Einheiten werden durch einen Elektromotor gekoppelt und entkoppelt.
Die Kraft des Elektromotors kann aufgebracht werden, um die ersten
und zweiten Einheiten in einer Vielzahl von Varianten zu koppeln
und zu entkoppeln.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Greiferkoppelung zu schaffen, die einen
einfachen Austausch der Garnituren oder Formteile an den Garniturträgern
ermöglicht und dabei eine sichere und zuverlässige
Befestigung dieser Garnituren oder Formteile an Garniturträger
gewährleistet.
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Die
obige Aufgabe wird gelöst durch eine automatische Greiferkoppelung
gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die
automatische Greiferkoppelung ist zur Aufnahme einer Tragplatte
eines beliebigen Greifers ausgebildet. Ein mögliches Einsatzgebiet
dieser Erfindung ist das automatische Koppeln von Garnituren oder
Formatteilen an den Garniturträgern von Packmaschinen.
Für die Klemmung der Tragplatte sind mindestens eine erste
Klemmbacke und mindestens eine zweite Klemmbacke vorgesehen, die
sich beide gegenüberliegen und beweglich ausgebildet sind. Mittels
einer pneumatischen Hebelmechanik, die der Tragplatte zugeordnet
ist, werden die Klemmbacken aufeinander zu bewegt oder voneinander
entfernt, um so die Tragplatte zu klemmen bzw. die Tragplatte zu
lösen.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung ist es denkbar, dass die
pneumatische Hebelmechanik einen Pneumatikzylinder umfasst, der
ein bewegbares Hebelsystem betätigt, um dadurch die beiden
Klemmbacken in die Klemmposition bzw. in die Position zu bringen,
in der die Tragplatte gelöst werden kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht die pneumatische
Hebelmechanik aus zwei Pneumatikzylindern und einem bewegbaren Hebelsystem,
so dass mittels der Pneumatikzylinder und über das Hebelsystem
die Klemmbacken in entsprechender Weise bewegt werden, um damit eine
Klemmung bzw. eine Lösung der Tragplatte zu erzielen.
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Bevorzugt
sind die Pneumatikzylinder als Pneumatik-Flachzylinder ausgebildet.
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Das
bewegbare Hebelsystem ist direkt mit der ersten Klemmbacke verbunden.
Ferner ist eine Zugstange vorgesehen, die die zweite gegenüberliegende
Klemmbacke mit dem bewegbaren Hebelsystem verbindet. Durch die Zugstange
wird die Bewegung des Hebelsystems zu der zweiten Klemmbacke geleitet,
damit sich diese in entsprechender Weise bewegt und somit je nach
Betätigung zu einer Lösung bzw. einer Befestigung
der Trennplatte beiträgt.
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Der
Abstand zwischen der ersten Klemmbacke und der zweiten Klemmbacke
ist einstellbar ausgebildet. Hierzu ist ein Ende der Zugstange,
welches direkt dem beweglichen Hebelsystem zugeordnet ist, mit einem
Vierkant versehen. Über diesen Vierkant ist es möglich,
den Abstand zwischen der ersten Klemmbacke und der zweiten Klemmbacke
einzustellen. Die Sicherung dieser Einstellung erfolgt mit einer
Kontermutter.
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Die
automatische Greiferkoppelung funktioniert in der Weise, dass bei
ausgefahrenem Pneumatikzylinder bzw. ausgefahrenen Pneumatikzylindern die
durch die erste und zweite Klemmbacke bewirkte Klemmung gelöst
ist. Man erreicht somit bei ausgefahrenen Pneumatikzylindern einen
maximalen Abstand der Klemmbacken bzw. eine maximale Öffnung der
Klemmbacken. Die Bewegung der Pneumatikzylinder wird über
das bewegliche Hebelsystem und die Zugstange auf die erste Klemmbacke
und die zweite Klemmbacke übertragen.
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Bewegt
sich der Pneumatikzylinder oder bewegen sich die Pneumatikzylinder
in die entgegengesetzte Richtung, schließt die Klemmung
und die erste und die zweite Klemmbacke halten die Tragplatte. Der
Abstand zwischen der ersten und der zweiten Klemmbacke wird verringert,
da sich die erste und die zweite Klemmbacke aufgrund der Bewegung
der Pneumatikzylinder aufeinander zu bewegen. In der geschlossenen
Stellung wird die Tragplatte von den Klemmbacken gehalten.
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Der
Ausgestaltung der Hebel des beweglichen Hebelsystems kommt besondere
Bedeutung zu. Das Hebelsystem ist in Form eines Kniehebelsystems
ausgebildet. Über dieses Kniehebelsystem erzielt man eine
große Übersetzung. Hinzu kommt, dass durch die
Bewegung des Kniehebelsystems ein Totpunkt überfahren wird,
wodurch ein sicheres Schließen des Systems gewährleistet
ist. Die erste und die zweite Klemmbacke bleiben somit auch bei Stromausfall
oder Druckabfall in der geschlossenen Stellung und gewährleisten
somit eine sichere Klemmung.
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Wie
bereits erwähnt, sind die Hebel des beweglichen Hebelsystems
als Kniehebel mit einer geeigneten Übersetzung ausgebildet,
so dass Schließkräfte für die Klemmbacken
nicht zu hoch und die Zuhaltekräfte für die Klemmbacken
aber enorm sind. Bei einem Druckverlust im Pneumatikzylinder bzw.
in den Pneumatikzylindern ist dabei eine bleibende Klemmung der
ersten und der zweiten Klemmbacken gewährleistet. Somit
ist sichergestellt, dass die durch die erste und zweite Klemmbacke
geklemmte Tragplatte bei Druckverlust bzw. Stromausfall nicht herunterfällt
bzw. sich nicht löst.
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Die
ersten und die zweiten Klemmbacken haben ein keilförmiges
Ende ausgebildet. Dieses keilförmige Ende hat den Vorteil,
dass beim Schließen der Klemmbacken ein Hub der Tragplatte
gewährleistet ist. Dies führt dazu, dass die Tragplatte eng
an der dafür vorgesehenen Anlage anliegt und somit für
die Greifeinrichtung einen definierten Bezugspunkt liefert.
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Im
Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und
ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher
erläutern.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße automatische
Greiferkoppelung, bei der die Trag-platte zu sehen ist.
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2 zeigt
eine Ansicht der automatischen Greiferkoppelung, bei der die Tragplatte
nicht gezeigt ist.
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3 zeigt
eine Seitenansicht der automatischen Greiferkoppelung, bei der die
Klemmbacken geöffnet sind.
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4 zeigt
eine Seitenansicht der automatischen Greifvorrichtung, bei der die
Klemmbacken geschlossen sind.
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5 zeigt
eine Ansicht der automatischen Greiferkoppelung, bei der die Klemmbacken
geschlossen sind und bei der die Tragplatte durch die beiden Klemmbacken
geklemmt ist.
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6 zeigt
eine Ansicht der automatischen Greiferkoppelung, bei der die Tragplatte
entfernt worden ist und die beiden Klemmbacken in der Klemmstellung
sind.
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Die
nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf eine automatische Greiferkoppelung,
bei der es gilt, eine Tragplatte 3 automatisch zu befestigen.
Es ist für einen Fachmann selbstverständlich,
dass die Tragplatte 3 für verschiedene Werkzeuge
ausgebildet sein kann. Ferner ist es selbstverständlich,
dass mit der hier vorgeschlagenen Vorrichtung ebenfalls eine automatische
Koppelung der Garnituren oder Formatteile an einem Garnituren-träger
von Packmaschinen möglich ist. Bei Packmaschinen ist es
ebenso erforderlich, dass unterschiedliche Werkzeuge schnell gewechselt
werden müssen, um die Verpackung der verschiedenen Gegenstände
zu gewährleisten. Mit der hier vorgeschlagenen Erfindung
soll es somit möglich sein, auf einfache, schnelle und
sichere Weise die Umrüstung einer Packmaschine zu gewährleisten.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass in den verschiedenen Figuren
für gleiche Elemente oder gleich wirkende Elemente das
gleiche Bezugszeichen verwendet wird.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf die automatische Greiferkoppelung 1,
bei der eine Tragplatte 3 zu erkennen ist, die mittels
der ersten Klemmbacke 11 und der zweiten Klemmbacke 12 gehalten
bzw. geklemmt werden soll. Die Tragplatte 3 soll an einer darunter
liegenden Andruckplatte 30 geklemmt werden. Bei der in 1 gezeigten
Darstellung sind die Klemmbacken 11 und 12 in
der geöffneten Stellung, so dass hier keine Klemmung der
Tragplatte 3 stattfindet. Die Klemmbacken 11 und 12 können
mit einer pneumatischen Hebelmechanik 5 betätigt
werden. In der in 1 dargestellten Ausführungsform
besteht die pneumatische Hebelmechanik 5 aus zwei Pneumatikzylindern,
die auf ein bewegbares Hebelsystem 9 wirken. Die erste
Klemm-backe 11 wirkt dabei direkt mit dem Hebelsystem 9 zusammen.
Die zweite Klemmbacke 12 ist über eine Zugstange 15 an
das Hebelsystem 9 angelenkt. Der Abstand zwischen den Klemm-backen
kann mit einem Vierkant 20 eingestellt werden, der an dem
Ende E der Zugstange angeordnet ist, die unmittelbar dem bewegbaren
Hebelsystem zugeordnet ist. Zur Fixierung des einmal eingestellten
Abstandes D zwischen der ersten Klemmbacke 11 und der zweite
Klemmbacke 12 ist eine Kontermutter 22 vorgesehen.
Obwohl in der in 1 und in den nachfolgenden 2 bis 6 für die
Betätigung der ersten Klemmbacke 11 und der zweiten
Klemmbacke 12 zwei Pneumatikzylinder 7 vorgesehen
sind, ist es für einen Fachmann selbstverständlich,
dass man die Betätigung der ersten Klemmbacke 11 und
der zweiten Klemmbacke 12 auch mit nur einem Pneumatikzylinder 7 bewerkstelligen
kann. Hierzu gilt es, das Hebelsystem 9 in entsprechender
Weise auszugestalten, damit hier die Betätigung möglich
ist. Für die mögliche Ausgestaltung des Hebelsystems 9 ist
ein Hebelparallelogramm denkbar.
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2 zeigt
eine Ansicht der automatischen Greiferkoppelung 1, bei
der die Tragplatte 3 entfernt ist und sich die erste Klemmbacke 11 und
die zweite Klemmbacke 12 in der geöffneten Stellung
befinden. Die erste Klemmbacke 11 und die zweite Klemmbacke 12 sind
beweglich in Längsrichtung L der automatischen Greiferkoppelung 1 ausgebildet.
Wie bereits in der Beschreibung zu 1 erwähnt,
ist die erste Klemmbacke 11 direkt mit dem Hebelsystem 9 verbunden.
Die Bewegung der Pneumatikzylinder 7 wird mittels einer
Zugstange auf die zweite Klemmbacke 12 geleitet. Die Zugstange 15 ist
somit ebenfalls mit dem Hebelsystem 9 verbunden. Die Andruckplatte 30 hat
jeweils Ausformungen 32 ausgebildet, die für die
teilweise Aufnahme der ersten Klemmbacke 11 bzw. der zweiten
Klemmbacke 12 geeignet sind, wenn sich die erste Klemmbacke 11 und
die zweite Klemmbacke 12 aufeinander zu bewegen.
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3 zeigt
eine Seitenansicht der automatischen Greiferkoppelung 1,
bei der sich die erste Klemmbacke 11 und die zweite Klemmbacke 12 in der
geöffneten Stellung befinden. Wie bereits oben erwähnt,
ist die zweite Klemmbacke 12 mit der Zugstange 15 verbunden,
so dass über diese Zugstange 15 die Bewegung des
mindestens einen Pneumatikzylinders 7 auf die zweite Klemmbacke 12 übertragen werden
kann. Die erste Klemmbacke 11 und die zweite Klemmbacke 12 haben
ein keilförmiges Ende 25 ausgebildet, dass mit
der Tragplatte 3 zusammenwirkt, um diese Tragplatte 3 gegen
die Andruckplatte 30 zu drücken, wenn sich die
erste Klemmbacke 11 und die zweite Klemmbacke 12 in
der geschlossenen Stellung befinden, wie dies in 4 dargestellt
ist. Hier wirkt das keilförmige Ende 25 der ersten
Klemmbacke 11 und der zweiten Klemmbacke 12 mit
ebenfalls einem keilförmigen Randabschnitt 27 der
Tragplatte 3 zusammen. Durch das keilförmige Ende 25 der
ersten Klemmbacke 11 und der zweiten Klemmbacke 12 wird
auf die Tragplatte 3 ein entsprechender Hub H ausgeübt,
um diese somit eng und sicher an die Andruckplatte 30 zu
drücken.
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5 zeigt
eine Draufsicht auf die automatische Greiferkoppelung 1,
bei der die Tragplatte 3 mit der ersten Klemmbacke 11 und
der zweiten Klemmbacke 12 gehalten ist. Hierzu sind die
beiden Pneumatikzylinder 7 eingefahren. Die Bewegung der Pneumatikzylinder 7 wird über
die pneumatische Hebelmechanik 5 auf die erste Klemmbacke 11 und
die zweite Klemmbacke 12 übertragen. Die Anlenkung der
ersten Klemmbacke 11 an das Hebelsystem 9 und
ebenfalls die Anlenkung der zweiten Klemmbacke 12 an das
Hebelsystem 9 über die Zugstange 15 ist
dabei derart ausgestaltet, dass sich bei einfahrendem Pneumatikzylinder
die erste Klemmbacke 11 und die zweite Klemmbacke 12 in
Längsrichtung L aufeinander zu bewegen. Durch diese Bewegung
in Längsrichtung L wird letztendlich die Tragplatte 3 an die
Andruckplatte 30 geklemmt.
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6 zeigt
die automatische Greiferkoppelung 1, bei der die durch
die erste Klemmbacke 11 und die zweite Klemmbacke 12 geklemmte
Tragplatte 3 entfernt ist. Wie bereits erwähnt,
hat die Andruckplatte 30 jeweils eine Ausformung 32 für
die erste Klemmbacke 11 und die zweite Klemmbacke 12 ausgebildet.
Durch die Betätigung der Pneumatikzylinder 7 und
der Übertragung der Bewegung der Pneumatikzylinder 7 durch
die pneumatische Hebelmechanik 5 auf die erste Klemmbacke 11 und
die zweite Klemmbacke 12 haben sich diese in die jeweiligen Ausformungen 32 der
Andruckplatte 30 bewegt. Durch diese Bewegung wird somit
die erforderliche Klemmung der Tragplatte 3 erreicht.
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Bei
den in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen
sind zwei Pneumatikzylinder 7 vorgesehen. Beide dieser
Pneumatikzylinder 7 haben Kolbenstangen (nicht dar gestellt)
ausgebildet, die jeweils in ein Verbindungsstück 13 eingeschraubt sind.
Das Verbindungsstück 13 befindet sich dabei zwischen
den beiden Pneumatikzylindern 7. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die beiden Pneumatikzylinder 7 als Pneumatik-Flachzylinder
ausgebildet. Durch das Verbindungsstück 13 und
die erste Klemmbacke 11 hindurch ist die Zugstange 15 geführt.
Das Hebelsystem 9 der pneumatischen Hebelmechanik 5 ist
in Form von Kniehebeln ausgebildet. Durch die Bewegung des Hebelsystems
wird direkt die erste Klemmbacke 11 betätigt.
Die Bewegung des Hebelsystems 9 wird über die
Zugstange 15 auf die zweite Klemmbacke 12 geleitet,
so dass sich die erste Klemmbacke 11 und die zweite Klemmbacke 12 in Längsrichtung
L aufeinander zu bewegen oder voneinander entfernen können.
Bei der geöffneten Stellung der ersten Klemmbacke 11 und
der zweiten Klemmbacke 12 stehen die Kniehebel des Hebelsystems 9 im
Winkel α von 45°. Durch diese Stellung überträgt
sich die Zugkraft im Verhältnis von 1:1 in Bezug auf die
Querrichtung Q und die Längsrichtung L. Die Klemmkraft
der ersten Klemmbacke 11 und der zweiten Klemmbacke 12 steigt
durch den Kniehebeleffekt über den Klemmweg an und geht
dann theoretisch im Totpunkt gegen unendlich. Der Totpunkt wird bei
der hier vorgeschlagenen Ausführungsform leicht überfahren,
was im Falle eines Druckverlustes eine bleibende Fixierung oder
Koppelung der Tragplatte 3 gewährleistet.
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Die
Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
beschrieben. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich,
dass Änderungen und Abwandlungen der Erfindung durchgeführt
werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden
Ansprüche zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4003201
A1 [0002]
- - DE 3713619 A1 [0003]
- - DE 102005031803 A1 [0004]
- - DE 69104917 T2 [0005]
- - US 5466025 [0006]
- - DE 102007016300 A1 [0007]