DE102009019805A1

DE102009019805A1 - Pneumatischer Lineargreifer

Info

Publication number: DE102009019805A1
Application number: DE102009019805A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Maffeis
Original assignee: Gimatic SpA
Current assignee: Gimatic It Srl
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2009-05-02
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2029-05-03
Also published as: US8091938B2; ITBS20080096A1; US20090278369A1; DE102009019805B4; JP2009270716A

Abstract

Ein pneumatischer Lineargreifer umfasst einen Greiferkörper (11) mit einer Kammer (15), einen Kolben (12), der in der Kammer (15) hin- und herlaufend bewegbar ist, und ein Paar aus lauffähigen Greifbacken (13), die über Translationsmittel (20) mit dem Kolben verbunden und in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind. Der Greiferkörper (11) ist aus zwei Elementen (14) oder Halbschalen gebildet, die an den Stirnseiten zusammengefügt sind, um zugleich die Kammer (15) für den Kolben (12) und die Laufführungen (16) für die Backen (13) zu definieren. Der Kolben (12) ist aus einer ersten Komponente (21) aus einem Kunststoffmaterial, die Dichtungen trägt, und einer zweiten Komponente (22) aus Metall gebildet, die mit der ersten verbunden ist und mit den Mitteln zur Translation (20) der Backen (13) in entgegengesetzte Richtungen fest verbunden, insbesondere einstückig ausgebildet, ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der pneumatischen Greifer zum Greifen von verschiedensten Teilen, Gegenständen oder Körpern im Zuge ihrer Herstellung und/oder Handhabung und/oder Verwendung und betrifft insbesondere einen pneumatischen Greifer, der ein Paar Greifbacken aufweist, die durch die Arbeit eines einfach oder doppelt wirkenden Steuerkolbens linear in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind, um das Greifbackenpaar zu öffnen und zu schließen.
Stand der Technik
Pneumatische Lineargreifer des hier betrachteten Typs können verschiedene Konfigurationen, Abmessungen und Leistungen aufweisen. Sie umfassen im Wesentlichen einen Körper, der eine Kammer definiert, einen Kolben, der in der Kammer angeordnet und darin unter der Einwirkung eines Druckfluids hin- und herlaufend bewegbar ist, und ein Paar Greifbacken, die am Körper geführt, mit dem Kolben verbunden und in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind.
Die bekannten Lineargreifer sind jedoch relativ sperrig und schwer sowie kompliziert zu fertigen. Sie sind im Allgemeinen aus mehreren Elementen aufgebaut, die getrennt hergestellt und anschließend zusammengebaut werden, was entsprechende Kosten für die Ausführung und die benötigten Arbeitskräfte mit sich bringt, und die außerdem durch ihre Kombination Ursache für Funktionsfehler des Greifers sein können. Es ist nämlich zumindest ein Bearbeitungsvorgang des Greiferkörpers oder ein Einsatz für den Greiferkörper erforderlich, um die Kammer für den Kolben genau zu definieren und um die Führungselemente der Backen anzubringen. Außerdem können auch etwaige Dimensionsfehler der einzelnen Komponenten und/oder Kopplungstoleranzen eine wesentliche Auswirkung auf die Genauigkeit, den Bewegungsparallelismus und die Wirkung der Backen haben.
Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Behebung der obgenannten Unzulänglichkeiten und Nachteile. Daher soll ein pneumatischer Lineargreifer angegeben werden, der aus einer begrenzten Anzahl an Komponenten besteht und bei dem einige Komponenten so ausgebildet sind, dass sie eine zweifache Funktion ausüben.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Vorschlagen eines pneumatischen Lineargreifers, dessen Montage vereinfacht ist und dessen Abmessungen, dank einer besonderen Konfiguration des Kolbens und der Translationsmittel der Backen, im Vergleich zu Greifern gleicher Art wesentlich verkleinert sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einens pneumatischen Lineargreifer anzugeben, der Komponenten aufweist, die zu einer wirksamen Reduktion des Gewichts und der Kosten der Vorrichtung beitragen, ohne dabei einen negativen Einfluss auf die Kraft und die Leistungen zu haben. Die Abmessungen sollen dabei im Vergleich zu herkömmlichen Greifern gleich bleiben.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lineargreifer anzugeben, der mit einem magnetempfindlichen Positionssensor in einer nicht magnetischen Komponente des Kolbens, ohne jedoch direkt an Letzterem befestigt zu sein, ausgestattet sein kann. Und zwar soll der Positionssensor auf eine solche Weise angeordnet sein, dass er keinen Interferenzen und/oder Einschränkungen der Zuverlässigkeit seitens metallischer Massen, die das Magnetfeld beeinflussen können, unterliegt.
Diese Aufgaben werden mit einem pneumatischen Lineargreifer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 gelöst, bei dem der Greiferkörper aus zwei gleichen Elementen oder Halbschalen gebildet ist, die an den Stirnseiten zusammengefügt sind und die zugleich die Kammer für den Kolben und die Laufführungen für die beiden Backen definieren, und bei dem der Kolben aus einer ersten Komponente, die Dichtungen zur Innenoberfläche der Kammer trägt, und einer zweiten Komponente gebildet ist, die einstückig Mittel zur Translation der Greifer in entgegengesetzte Richtungen zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung als Reaktion auf die hin- und herlaufenden Bewegungen des Kolbens trägt.
Vorteilhafterweise ist die erste Komponente zur Ausbildung des Kolbens aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und kann beispielsweise durch Formenpressen erhalten werden, während die zweite Komponente aus Metall ist und durch Formenpressen oder Sintern hergestellt werden kann.
Unabhängig von seiner Länge weist der gesamte Kolben vorteilhafterweise eine Abmessung der Breite nach auf, die größer als seine Abmessung der Höhe nach ist, sodass er in der Schnittansicht eine vorzugsweise polygonale oder noch besser rechteckige Form aufweist, was ein Verringern der Abmessungen des Greifers zumindest oberhalb seiner Grundfläche bei gleich bleibender Leistung ermöglicht.
Außerdem ist die erste Komponente dazu vorgesehen, eines der zwei Elemente eines magnetempfindlichen Sensors zur Detektion der Position des Kolbens im Inneren der Kammer und somit der Betriebsstellung des Greifers aufzunehmen.
Auf diese Weise ist der Greifer nunmehr einfach, praktisch und rasch zusammenzubauen. Der Greiferkörper, der physisch selbst die Kammer für den Kolben und die Führungen für die Backen definiert, erfordert kein weiteres An bringen von zusätzlichen Führungselementen mehr und weist zudem kleinere Abmessungen und ein geringeres Gewicht auf, was für einige Verwendungszwecke besonders wertvolle Eigenschaften sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird in der nun folgenden Beschreibung genauer dargestellt, die Bezug nimmt auf die beiliegenden, der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung dienenden Zeichnungen, in denen:
1 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Greifers mit seinen wesentlichen Komponenten zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht des zusammengebauten Greifers zeigt;
3 eine Seitenansicht des Greifers mit angenäherten Backen zeigt;
4 eine Seitenansicht des Greifers von der anderen Seite mit beabstandeten Backen zeigt;
5 eine Draufsicht des Greifers mit beabstandeten Backen zeigt;
6 eine Seitenansicht auf eine Stirnseite des Greifers zeigt;
die 7 und 8 zwei Schnittansichten entlang verschiedener Ebenen parallel zur Grundfläche des Greifers mit beabstandeten Backen zeigen; und
9 eine Schnittsansicht des Greifers entlang den Pfeilen A-A aus 8 zeigt, wobei die Backen des Greifers geschlossen sind.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Wie dargestellt, umfasst der pneumatische Lineargreifer im Wesentlichen einen Greiferkörper 11, einen einfach oder doppelt wirkenden pneumatischen Kolben 12 und zwei Backen 13, die in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind, um sich einander anzunähern und voneinander zu entfernen, und die dazu vorgesehen sind, Greifklauen zu tragen.
Der Greiferkörper 11 ist aus zwei im Wesentlichen symmetrischen Elementen 14 oder Halbschalen gebildet, die vorzugsweise vollkommen identisch sein können. Die symmetrischen Elemente 14 definieren in zusammengesetztem und mittels mechanischer Elemente 14', wie etwa Schrauben oder Ähnlichem, miteinander verbundenem Zustand, zugleich eine Kammer 15 für den Kolben 12 und Laufführungen 16 für die Backen 13. Der Greiferkörper 11 weist ferner außen gelegene Mittel 17 zum Befestigen des Greifers an Trägern oder Manipulatoren auf.
Die Kammer 15 erstreckt sich zwischen zwei Stoßflächen 18, 18' in eine Richtung, die orthogonal, wenn auch auf einer anderen Ebene, zur Laufrichtung der Backen 13 steht.
Der pneumatische Kolben 12 ist in der Kammer 15 untergebracht und bewegt sich darin zwischen den Stoßflächen 18, 18' hin und her. Er kann in der Schnittansicht eine beliebige Form, vorzugsweise jedoch eine polygonale und noch besser eine rechteckige Form, aufweisen, damit seine Abmessung der Breite nach größer ist als seine Höhe. Er ist in üblicher Weise mit Dichtungen 19 ausgestattet und kann Seitenflächen 19' für seine mittige Ausrichtung und Führung im Inneren der Kammer 15 aufweisen. Zudem sind an einer seiner Flächen Translationsmittel 20 vorgesehen, die in Form von Rippen vorliegen können, sich zu den Backen 13 hin erheben und in Richtung der Bewegung des Kolbens 12 hin zur Stellung der Annäherung der Backen 13 zusammenlaufen.
Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist der Kolben 12, wie aus den 1 und 9 ersichtlich, aus zwei Komponenten gebildet. Eine erste Komponente 21 wird durch Formpressen aus einem Kunststoffmaterial erhalten. Eine zweite Komponente 22 aus Metall, die durch Formenpressen oder Sintern hergestellt wird, ist über der ersten ange ordnet. Genauer gesagt ist die zweite Komponente 22 zwischen zwei Schultern 23 an zwei gegenüberliegenden Enden der ersten Komponente 21 angeordnet und wird zwischen den beiden Schultern festgehalten. Die Dichtungen 19 des Kolbens 12 sind in der Ebene der Schultern 23 angebracht.
Außerdem weist die zweite Komponente 22 des Kolbens 12 die Form einer Platte auf, an der einstückig die Translationsmittel 20 für die Backen 13 ausgebildet sind.
Im dargestellten Beispiel ist der so konfigurierte pneumatische Kolben 12 ein einfachwirkender Kolben, obwohl auch ein doppeltwirkender Kolben verwendet werden kann. Seine hin- und herlaufende Bewegung wird in eine Richtung von einem Druckfluid bewirkt, das der Kammer 15 über ein Zufuhrloch 24, das in einer Wand des Greiferkörpers 11 vorhanden ist, zugeführt wird. Die Bewegung in die entgegengesetzte Richtung wird von mindestens einer Rückholfeder 25 bewirkt, die zwischen der ersten Komponente 21 des Kolbens 12 und einer Stoßfläche 18 in der Kammer 15 angeordnet ist, wobei der Kolben 12 mit mindestens einem Sitz 26 für eine derartige Feder ausgestattet sein kann.
Die Laufführungen 16 für die Backen 13 liegen in Form von Längsrinnen vor, die an den zugewandten Flächen der beiden Elemente oder Halbschalen 14, die den Greiferkörper 11 bilden, angeordnet sind.
Die beiden Backen 13 werden in den Führungen 16 gehalten und sind dazu imstande, längs dieser Führungen 16 zu laufen. Zu diesem Zweck weisen sie Nuten 27 auf, die entsprechend den Translationsmitteln 20 geneigt sind. Die Nuten 27 arbeiten mit den Translationsmitteln 20 derart zusammen, dass den hin- und herlaufenden Bewegungen des Kolbens im Inneren der Kammer 15 lineare Bewegungen der Backen 13 in entgegengesetzte Richtungen der Annäherung und Entfernung bzw. des Schließens und Öffnens der Backen 13 entsprechen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist an einem Ende der ersten Komponente 21 des Kolbens, das einer Stoßfläche 18' der Kammer zugewandt ist, eine Aushöhlung 28 ausgebildet, die in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Kolbens selbst geneigt ist und die direkt beim Formenpressen der Komponente ausgebildet werden kann. In der Aushöhlung 28 ist ein Laufelement 29 aus einem nicht magnetischen Material untergebracht und bewegbar, in dem ein Permanentmagnet 30 aufgenommen ist. Das Laufelement 29 wird von einer Feder 31 vorgespannt, die das Laufelement 29 normalerweise in Richtung Ausgang des Hohlraums 28 in Kontakt zur Stoßfläche 18' drückt. Als Reaktion auf die Bewegungen des Kolbens bewegt sich somit das Laufelement 29 axial in der Aushöhlung, der Magnet 30 folgt ihm und führt dabei lineare Bewegungen entlang der Stoßfläche 18' in einer orthogonal zur Bewegungsrichtung des Kolbens bzw. parallel zur Bewegungsrichtung der Backen verlaufenden Richtung aus. Der Magnet 30 kann also in Verbindung mit einem an sich bekannten magnetempfindlichen Sensor, der am Greiferkörper angebracht ist, die Betriebsbewegungen des Kolbens und folglich die Offenstellung/Schließstellung der Backen detektieren.

Claims

Pneumatischer Lineargreifer, umfassend einen Greiferkörper (11) mit einer Kammer (15), einen Kolben (12), der mit Dichtungen (19) ausgestattet ist und in der Kammer (15) unter der Einwirkung eines Druckfluids hin- und herlaufend bewegbar ist, und ein Paar aus im Greiferkörper (11) lauffähigen Greifbacken (13), die mit dem Kolben verbunden sind, wobei der Kolben (12) über Translationsmittel (20) derart in die Backen (13) eingreift, dass den hin- und herlaufenden Bewegungen des Kolbens (12) lineare Bewegungen der Backen (13) in entgegengesetzte Richtungen zum Öffnen und Schließen dieser entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass der Greiferkörper (11) aus zwei Elementen (14) oder Halbschalen gebildet ist, die an den Stirnseiten zusammengefügt sind, um gleichzeitig die Kammer (15) für den Kolben (12) und Laufführungen (16) für die Backen (13) zu definieren, und dass der Kolben (12) aus einer ersten Komponente (21), die Dichtungen (19) trägt, und einer zweiten Komponente (22) gebildet ist, die mit der ersten verbunden ist und mit den Mitteln zur Translation (20) der Greifer in entgegengesetzte Richtungen fest verbunden, insbesondere einstückig ausgebildet, ist.
Lineargreifer nach Anspruch 1, wobei der Kolben (12), der aus den zwei Komponenten (21, 22) gebildet ist, in der Schnittansicht eine Form aufweist, deren Abmessung der Breite nach größer als die Höhe ist, wobei der Kolben (12) eine im Wesentlichen polygonale, insbesondere rechteckige, Form in der Schnittansicht aufweist.
Lineargreifer nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Komponente (21) des Kolbens (12) aus einem Kunststoffmaterial ist und die zweite Komponente (22) im Wesentlichen plattenförmig und aus einem Metallmaterial ist, wobei die beiden Komponenten übereinander angeordnet und in Bezug aufeinander zentriert sind.
Lineargreifer nach Anspruch 3, wobei die Translationsmittel (20), die mit der zweiten Komponente (22) des Kolbens (12) fest verbunden oder einstückig ausgebildet sind, in Form von zusammenlaufenden Rippen vorliegen, die sich von einer Fläche der Komponente (22) erheben und in Nuten (27) eingreifen, die in die gleiche Richtung wie die Translationsmittel (20) zusammenlaufen.
Lineargreifer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Komponente (21) an einem Ende eine Aushöhlung (28) aufweist, die in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Kolbens (12) geneigt ist, wobei in der Aushöhlung (28) ein nicht magnetisches Laufelement (29) untergebracht ist, das einen Magneten (30) trägt, der dazu vorgesehen ist, mit einem am Greiferkörper (11) angebrachten magnetempfindlichen Sensor zusammenzuwirken, um die Positionen des Kolbens (12) zu detektieren.
Lineargreifer nach Anspruch 5, wobei das Laufelement (29) in der Aushöhlung (28) bewegbar ist und durch die Einwirkung einer Druckfeder (31) permanent an einer Innenoberfläche des Greiferkörpers (11) aufliegt, um als Reaktion auf die Bewegungen des Kolbens (12) eine lineare Bewegung des Magneten (30) in eine parallel zur Bewegungsrichtung der Backen (13) verlaufenden Richtung zu bewirken.
Lineargreifer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei jedes Element (14) oder Halbschale eine Halbkammer für den Kolben (12) und eine Laufführung (16) für eine Seite der Backen (13) definiert, wobei die Laufführung (16) in Form einer Längsnut vorliegt, die an der Innenseite des Elements (14) vorgesehen ist.
Lineargreifer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Kammer (15) im Greiferkörper (11) und zumindest die erste Komponente (21) des Kolbens (12) Seitenflächen (19') für eine mittige Ausrichtung und gegenseitige Führung aufweisen.
Lineargreifer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Kolben (12) einfachwirkend ist und durch die Wirkung eines Fluids, insbesondere Druckluft, in eine Richtung und durch die Wirkung von mindestens einer Rückholfeder (25) in die entgegengesetzte Richtung bewegbar ist, wobei die Rückholfeder (25) zumindest teilweise in zumindest einem Sitz (26) untergebracht sein kann, der im Kolben (12) vorgesehen ist.
Lineargreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kolben (12) doppeltwirkend ist und durch die Wirkung eines Fluids, insbesondere Druckluft, die der Kammer (15) zugeführt wird, hin- und herlaufend bewegbar ist.