DE102010021247A1

DE102010021247A1 - Linearer Parallel- und Winkelgreifer

Info

Publication number: DE102010021247A1
Application number: DE201010021247
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2011-11-24

Abstract

Pneumatischer oder hydraulischer linearer Parallelgreifer mit zwei Kolben (Pos. 2), die gegenläufig arbeiten und mit einem kraftverstärkenden Koppelgetriebe miteinander verbunden sind. Die Führung der Kolben erfolgt durch Abstützen und Abrollen an der in der Mitte angeordneten Zahnradnabe (Pos. 3). Die Kraftverstärkung erfolgt durch ein Gelenk, welches auf der linearen Bewegung des Kolbens und gleichzeitig auf der Kreisbahn eines Schwenkhebels bewegt wird. Das Gelenk bewegt sich bis kurz vor die Strecklage eines Kniehebelsystems. Von dem Schwenkhebel wird eine Zahnradnabe gedreht und die Nabe bewegt über zwei Zahnstangen die Spannbacken (Pos. 4) gegenläufig. Diese führen den eigentlichen Greifvorgang aus. Die Spannbacken werden mit umbauenden Führungen zu beiden Seiten der Zahnradnabe ausgeführt und in zwei Ebenen um 180° ineinander versetzt angeordnet (4). Die Zahnradnabe hat eine Bohrung. Durch diese Bohrung ist ein Betätigen von z. B. Auswerfern möglich. Der lineare Parallelgreifer kann durch Aufsetzen von zwei Schwenkgetrieben mit Schwenkwangen von einer zweiten linearen Verzahnung an den Spannbacken gedreht werden und so zum Winkelgreifer erweitert werden. Die Schwenkgetriebe können auf dem Gehäuse des linearen Parallelgreifer verschoben werden und so die Lagerpunkte der Schwenkwangen verstellt werden, dabei ist eine Mittellage möglich oder es ist möglich die Lagerpunkte mit einem Versatz in beiden Richtungen anzuordnen. Die Schwenkwangen können einen Schwenkwinkel von bis zu 180° je Schwenkwange ausführen.

Description

Stand der Technik:
Es sind verschiedene pneumatisch oder hydraulisch betätigte lineare Parallel- und Winkelgreifer bekannt.
Lineare Parallelgreifer:
Von verschiedenen Herstellern werden Systeme mit zwei Kolben über zwei Kammern mit einer Zahnstange verbunden. Bei dieser Ausführung werden die Spannbacken gegenläufig bewegt, was sich in einer großen Bauweise niederschlägt.
Unter der Anmeldung EP 0 997 237 A1 ist ein von der Fa. Festo gebauter linearer Parallelgreifer Typ HGPP bekannt Jede Kolbenfläche wird in jeder Richtung, d. h. einmal innen und einmal außen, mit Druck beaufschlagt. Das hat den Nachteil einer langen Bauweise, da der Kolbenhub und die Führung des Kolbens sich addieren. Dadurch hat dieser nur einen geringen Hub im Verhältnis zur großen Baugröße. Weiterhin ist die Spannkraft trotz zweier Kolbenflächen gering und der Spannkraftverlauf in Abhängigkeit vom Spannbackenhub konstant. Es findet also keine Kraftverstärkung statt.
Von der Fa. PTM ist der Typ PSM und PSMU bekannt Diese Ausführungen haben einen Doppelkolben und betätigen damit eine Zahnstange und bewegen gegenläufig die Spannbacken mit ebenfalls zwei Zahnstangen über eine senkrechte Achse und zwei Zahnräder. Nachteil ist das auch hier keine Kraftverstärkung stattfindet und nur eine Kolbenfläche in jeder Richtung mit Druck beaufschlagt wird.
Die Führungen aller Systeme sind nicht umbauend, sodass gilt: Führungslänge gleich halbe Baulänge minus Hub. In der Anmeldung „Linearer Planetengewindegreifer” des Erfinders (Anmeldetag und Nr.: ?) sind umbauende Führungen beschrieben.
Wichtig ist bei linearen Parallelgreifern auch ein Mittendurchgang zwischen die Greiferbacken um z. B. Auswerfer und Positionierungen zu betätigen.
Es ist kein linearer Parallelgreifer bekannt, der in jeder Richtung zwei Kolbenflächen mit Druck beaufschlagt, eine kleine Bauweise, lange umbauende Führungen hat und einen großen Hub und eine große Kraftverstärkung aufweist und außerdem noch einen Mittendurchgang hat.
Winkelgreifer:
Von verschiedenen Herstellern werden Systeme mit Schwenkwinkeln um bis zu 90° je Schwenkbacke angeboten. Diese werden über Koppelgetriebe oder Zahnstangen von einem Pneumatikkolben angetrieben. Die Schwenkbacken werden zueinander um zwei feste Lagerungen bewegt.
Von der Fa. Festo ist der Typ HGWC bekannt, der zwei Schenkbacken synchron von einem Kolben über eine Zahnstange bewegt.
Nachteil aller Systeme ist das maximal ein Schwenkwinkel von 90° je Schwenkbacke ausgeführt werden kann. Dabei sind die Lagerungen immer fest mit dem Gehäuse verbunden und in einen konstanten Abstand von der Mitte des Greifers angeordnet Die Schwenkbacken können immer nur von außen nach innen bewegt werden. Weiterhin sind nur Systeme bekannt die entweder keine oder nur eine geringe Verstärkung des Drehmoments in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel haben.
Es ist kein Winkelgreifer bekannt der die Lagerung der Schwenkbacken unabhängig vom Gehäuse verstellen kann. Auch keiner der einen Schwenkwinkel von bis zu 180° je Schwenkbacke ermöglicht und dabei von außen nach innen und umgekehrt eingestellt werden kann. Ebenfalls ist keiner der eine große Verstärkung des Drehmoments in Abhängigkeit vom Schwenkbackenwinkel aufweist, bekannt Auch ist kein Winkelgreifer bekannt der durch einen zusätzlichen Anbau an einem linearen Parallelgreifer zum Winkelgreifer oder kombinierten Parallel und Winkelgreifer erweitert werden kann.
Beschreibug:
Linearer Parallelgreifer:
Ausgehend vom Linearen Parallelgreifer der Anmeldung EP 0 997 237 A1 werden zwei Kolben um 180° verdreht eingebaut und an der Zahnradnabe (Pos. 3) seitlich abrollend abgestützt (3b). Dadurch ist es möglich auf die Führung der Kolben zu verzichten und das System kurzbauend auszuführen. Wird nun ähnlich zu dem System des Greifers der Fa. PTM Typ PSM die Zahnradnabe auf zwei Zahnstangen geführt. So kann bei sehr kurzer Bauweise ein großer Hub ausgeführt werden.
Die beiden Kolben werden beim Zusammenfahren der Spannbacken beide außen und beim Auseinanderfahren innen mit Druck beaufschlagt. Dadurch erzeugt je Spannbacke eine volle Kolbenfläche die Spannbackenkraft (4).
Bei den bisher verwendeten Systemen werden Zahnrad- und Zahnstangengetriebe zur Synchronisierung der Kolben verwendet. Diese Getriebe erzeugen keine Kraftverstärkung. Die Lösung liefert hier der Einsatz eines Koppelgetriebes. Es wird eine Kraftverstärkung erzeugt durch den linearen Hub der Kolben auf die Zahnradnabe mit einem Gelenk (4, Pos. 3a), welches während der Drehung mit einem Schwenkhebel (4, Pos. 1a) auf der Kreisbahn geführt wird. Die Kraftverstärkung erfolgt dadurch, dass das Getriebe sich in die Strecklage einer Kniehebelstellung bewegt (1a + 1b + 1c). Der Verlauf der Kraftverstärkung der Spannbackenkraft ist im Diagramm 10 zu sehen.
Wichtig sind bei Greifern hoch belastbare Führungen, die die Greiferkraft übertragen können. Die Führungen werden so gestaltet, dass die Zahnradnabe beidseitig umbaut wird und auf zwei verschiedenen Ebenen angeordnet wird. Dabei wird eine Führung links oben und die andere Seite rechts unten ausgeführt. So kann die Zahnradnabe in jede Zahnstange der Spannbacken eingreifen. Die Spannbacken sind gleich aufgebaut und um 180° verdreht eingebaut.
Ein Mittendurchgang ist möglich wenn die Zahnradnabe im Durchmesser groß gebaut ist und eine Bohrung erhält, siehe hierzu 3a.
Ein solcher Greifer erzeugt bei langem Spannbackenhub größte Spannkräfte, bei großer zulässiger Belastung und dabei doch kleiner Baugröße.
Winkelgreifer aus dem „Linearen Parallelgreifer”:
Ausgehend von bekannten Winkelgreifern mit zwei festen Lagerpunkten für die Schwenkbacken, die über oder innerhalb des Gehäuses schwenken, werden die Lagerpunkte der Schwenkbacken verschiebbar und geteilt und nur über die halbe Greiferbreite ausgeführt (3). Eine stabile Lagerung erhält man dadurch, dass zwischen den Spannbackenführungen eine verschiebbare Befestigung mit einem Aufnahmeschieber innen (6 + 9, Pos. 6b) abgestützt wird.
Das Schwenken wird über eine oben auf der Spannbackenführung des linearen Parallelgreifers angebrachte Zahnstangenverzahnung (4, Pos. 4) und ein Zahnrad (9, Pos. 4b) ausgeführt. Nun ist es möglich die Lagerpunkte des Schwenkgetriebes (9) beliebig zu verschieben (3 versetzt, 6 mittig). Wird der Zahnraddurchmesser so gewählt, dass ein Spannbackenhub einer halben Umdrehung des Zahnrades (Pos. 4b) entspricht so können die Schwenkwangen (9, Pos. 7b) einen Winkel von z. B. 180° überdecken. Kleinere Winkel sind durch Anschläge an den Spannbacken einstellbar möglich.
Es ist aber auch möglich eine Schwenkgetriebebauform ähnlich 9 auf einer oder beiden Spannbacken verschiebbar zu befestigen und das Zahnrad zum Schwenken in der anderen Spannbackenzahnstange ablaufen zu lassen. Dann kann der Lagerpunkt während des Schwenkens der Schwenkwange auseinander oder zusammenbewegt werden.
Auch hierbei findet eine Drehmomentverstärkung statt. Der Schwenkwinkel wird von der Spannbackenkraft erzeugt und mit dem konstanten Zahnradradius ergibt dies einen Verlauf des Drehmomentes nach Diagramm 11. Die Form des Verlaufs entspricht dem des Diagramms in 10.
Das System aus linearem Parallelgreifer und die Erweiterung zum Winkelgreifer kann auch kombiniert verwendet werden. Dann können z. B. die Schwenkbacken eine Positionierung vornehmen und die linear Bewegten Spannbacken einen Greifvorgang ausüben.
In den Zeichnungen ist ein Greifer mit 50 mm Kolbendurchmesser, einer maximalen Spannbackenkraft von 4550 N und 42 mm Hub pro Backe und 60 mm Breite, 206 mm Länge und 80 mm Höhe dargestellt. Ein Vergleich mit anderen gebauten Systemen zeigt eine erheblich kleinere Bauweise.
Das System des angebauten Winkelgreifers kann wie beim Zweibackengreifer auch beim zentrischen „Linearen Dreibackenplanetengewindegreifer” und bei vier zentrischen Backen angewendet werden.
Beschreibung der Figuren:
1: zeigt den Linearen Parallelgreifer in isometrischer Darstellung in der äußeren Stellung der Spannbacken.
1a: zeigt das Kolbengetriebe mit dem Schwenkhebel und den Gelenken in der Kniehebelstellung; außerdem das Kraft eck der vom Getriebe erzeugten Kräfte.
1b: wie 1a, jedoch in Mittelstellung.
1c: wie 1a, jedoch in Ausgangsstellung.
2: zeigt den Linearen Parallelgreifer in isometrischer Darstellung in der inneren Stellung der Spannbacken.
3: zeigt den linearen Parallelgreifer mit dem Aufbau zum Winkelgreifer mit versetzten Schwenkgetrieben.
3a: zeigt einen Längsschnitt durch den kompletten Greifer.
3b: zeigt einen Querschnitt durch den kompletten Greifer.
4: zeigt das Kolbengetriebe mit den Spannbacken und der kompletten Zahnradnabe.
5: zeigt die Spannbacken mit der Zahnradnabe.
6: zeigt den linearen Parallelgreifer mit dem Aufbau zum Winkelgreifer mit den Schwenkgetrieben in der Mittelstellung.
7: zeigt das Kolbengetriebe in isometrischer Darstellung.
8: wie 7 quer angeordnet.
9: zeigt das Schwenkgetriebe.
10: zeigt ein Diagramm mit dem Spannbackenkraftverlauf in Abhängigkeit des Spannbackenhubes.

11: zeigt ein Diagramm mit dem Drehmomentverlauf in Abhängigkeit des Spannbackenschwenkwinkels. Bezugszeichenliste:

1	Gehäuse
2	Zusammenbau Kolbengetriebe
3	Zahnradnabe
4	Spannbacke
5	Dichtring
6	Nadellager
7	Lageraufnahme
8	Kugellager
9	Dichtscheibe
10	Dichtring
11	Deckel
12	Deckel
13	Zusammenbau Schwenkgetriebe
1a	Schwenkhebel
2a	Stift
3a	Gelenk
4a	Stift
5a	Kolben
6a	O-Ring
1b	Aufnahmeschieber außen
2b	Kugellager
3b	Schwenkachse
4b	Zahnrad
5b	Kugellager
6b	Aufnahmeschieber innen
7b	Schwenkwange

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0997237 A1 [0003, 0012]

Claims

Pneumatischer oder hydraulischer linearer Parallelgreifer mit einem Gehäuse (Pos. 1) das einen Aufnahmeraum enthält, in dem sich zwei Kolben (Pos. 5a) durch Druckluft betätigt gegenläufig bewegen, die jeweils mit einem Greiferelement verbunden sind dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Schwenkhebel (Pos. 1a), der über einem auf Verdrehung belastbares Polygon eine Zahnradnabe (Pos. 3) dreht und mit einem Gelenk (Pos. 3a) eine Synchronisationsbewegung ausführen und dabei eine Zahnradnabe mit zwei ebenfalls gegenläufigen Spannbacken (Pos. 4) in die eine Verzahnung eingearbeitet ist, bewegt.
Pneumatisch oder hydraulischer Winkelgreifer mit zwei Schwenkwangen (Pos. 7b), die sich synchron in der Drehbewegung um zwei Lagerachsen bewegen dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkwangen von den Spannbacken des „Linearen Parallelgreifers” nach Anspruch 1 bewegt werden und sich als separat anzubauendes Getriebe aufsetzen lässt und sich dieses Getriebe auf dem Greifers verschieben lässt und dabei mit dem Zahnrad welches die Schwenkbewegung ausführt in einer linearen Verzahnung der Spannbacken eingreift.
Greifer nach Anspruch 1 mit gegenläufigen Kolben dadurch gekennzeichnet, dass die Führung der Kolben durch die Zahnradnabe abgestützt und der Kolbenkörper länglich verjüngt ausgebildet ist und sich mit der länglichen Verjüngung an der Zahnradnabe während des verschieben des Kolbens tangential abstützt und abrollt.
Greifer nach Anspruch 1 und 3 mit einem Gelenk, welches am Kolben und am Schwenkhebel gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk sich mit einer Lagerung linear mit dem Kolben bewegt und mit der anderen Lagerung eine Kreisbewegung mit dem Schwenkhebel ausführt und dabei in der Außenstellung oder der Innenstellung der Kolben in eine Position kommt, die einer Kniehebelstellung kurz vor der Streckstellung mit großer Kraftverstärkung entspricht (1a + 1b + 1c).
Greifer nach Anspruch 1 und 3 mit Spannbacken dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken das Zahnradteil der Zahnradnabe beidseitig mit der Führung umfassen und dabei eine Führung auf einer Seite unten und auf der anderen Seite eine Ebene höher liegt und in einer der Führungen eine Verzahnung horizontal und in der anderen Führung eine Verzahnung vertikal eingearbeitet ist und die Spannbacken 180° verdreht und ineinandergeschoben angeordnet sind (5).
Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradnabe eine Bohrung erhält und somit ein Mittendurchgang möglich ist.
Winkelgreifer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkwangen in der Breite je eine Spannbackenführung nach Anspruch 5 mit linearer Verzahnung überragt und sich zwischen den Spannbackenführungen mit einem Aufnahmeschieber innen abstützt und dabei in der Breite zweigeteilt ausgeführt ist, sodass die Schwenkgetriebe seitlich in der Breite nebeneinander angeordnet und aneinander vorbei verschoben werden können, sodass eine Mittelstellung nach 6 ermöglicht wird.
Winkelgreifer nach Anspruch 2 und 7 mit Schwenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkwangen eine Drehung um 180° um die Lagerung des Schwenkgetriebes ausführen können.
Winkelgreifer nach Anspruch 2, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkgetriebe auf einer Spannbackenführung befestigt wird und mit seinem Zahnrad in der horizontalen Verzahnung der anderen Spannbackenführung eingreift und somit während der Schwenkbewegung beide Lagerpunkte aufeinander zu oder von einander wegbewegt werden und somit drehende Greifbewegungen mit gleichzeitigem linearem ineinander Bewegen ermöglicht werden.
Greifer nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass der lineare Parallelgreifer und der Winkelgreifer gleichzeitig mit den linearen Spannbacken und den Schwenkbacken Spann- oder Positionierungsvorgänge ausüben und damit ein kombinierter linearer Parallel- und Winkelgreifer entsteht.