-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Greifen ein- oder mehrlagiger Bedruckstoffabschnitte in einer Druckmaschine nach Anspruch 1.
-
Durch die
DE 296 09 964 U1 ist eine Vorrichtung zum Dämpfen von Greifenwellenschwingungen an einem Greifer aufweisenden Zylinder einer Druckmaschine bekannt, wobei an der Greiferwelle ein Anschlag vorgesehen ist, welcher bei einer Drehbewegung der Greiferwelle zum Öffnen der Greifer zur Anlage an ein Zylinderfestes Dämpfungselement gelangt. Das Dämpfungselement ist aus einem Elastomer hergestellt und dient der Verminderung des Greiferprellens.
-
Die
DE 295 15 631 U1 offenbart eine Dämpfung von Greiferschwingungen, wobei ein Klemmen des Greifers nach Freigabe eines mit einer Greiferwelle verbundenen Anschlages von mindestens einem Federelement veranlasst wird. Zur Dämpfung wird dem Federelement zusätzlich ein elastomeres Dämpfungselement parallel geschaltet, durch welches ein Nachschwingen des Feder-Greifer-Systems minimiert wird.
-
Der Artikel „Damping of structural vibrations with piezoelectric materials and passive electrical networks” aus Journal of Sounds and Vibration (1991) 146 (2), Seiten 243–268, betrifft eine mathematische Modellierung einer passiven Schwingungsdämpfung mittels eines über einen Widerstand kurzgeschlossenen Piezoelementes am Beispiel eines einseitig gelagerten Stabes.
-
In der
US 2002/0139603 A1 werden über einen Widerstand kurzgeschlossene Piezoelemente in einem eine Antriebswelle, insbesondere eine Antriebswelle eines Fahrzeuges abstützenden Lager eingesetzt um dort Vibrationen zu dämpfen.
-
Die
DE 103 35 621 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Greifen ein- oder mehrlagiger Bedruckstoffabschnitte in einer Druckmaschine mit einem Zylinder und einer dem Zylinder zugeordneten Greifereinrichtung, welche durch eine Antriebsvorrichtung wahlweise in eine offene und eine geschlossene Stellung bringbare Greifer aufweist. Der Greifer weist beidseitig eines Halsbereichs Piezoelement auf, wobei jeweils eine Seitenfläche je Piezoelement über elektrische Verbindungen und einen elektrischen Schaltkreis miteinander verbunden sind, um ein Greiferprellen zu dämpfen.
-
Die
DE 10 2007 048 231 A1 betrifft eine Greifereinrichtung mit Greifern an einem Zylinder, wobei eine radiale Lage der Greifer über in der Greiferlagerung angeordnete Piezoelemente einstellbar ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Greifen ein- oder mehrlagiger Bedruckstoffabschnitte in einer Druckmaschine zu schaffen.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
-
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass selbst bei hohen Maschinengeschwindigkeiten noch eine exakte Führung der Bedruckstoffabschnitte gewährleistet ist. Das „Prellen” nach dem Aufsetzen des Greifers kann wirksam vermindert werden.
-
Von besonderem Vorteil ist es, dass durch Anordnung und Wahl eines Piezowerkstoffes dessen inhärente Dämpfungseigenschaften genutzt werden, indem aus Potentialverschiebungen resultierende Ströme über ohmsche Widerstände dissipiert werden. Die Anwendung von Piezowerkstoffen als Dämpfungsglied erfüllen gleichzeitig die hohen Ansprüche an die geometrische Genauigkeit durch ihre zu anderen Dämpfungsmaterialen vergleichsweise hohe Steifigkeit bzw. den hohen E-Modul des Werkstoffes.
-
Im Gegensatz von elastomeren Dämpfungsmaterialien kann das Piezomaterial selbst tragender Teil des Greifers sein, also z. B. ansonsten ehedem vorzusehende Teile bzw. Material vollständig oder teilweise substituieren.
-
Die als Dämpfungselement eingesetzten Piezomaterialien sind nahezu verschleißfrei, auch in Umgebung mit aggressiven Medien und/oder extremen klimatischen Bedingungen, einsetzbar.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
-
Es zeigen:
-
1 eine Schnittansicht einer in einer Zylindergrube angeordneten Greifereinrichtung;
-
2 eine perspektivische Darstellung eines an einer Greiferwelle angeordneten Greifers;
-
3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Piezomaterial ausweisenden Greifers in einer vergrößerten Darstellung eines die Greiferspitze umfassenden Teils des Greifers;
-
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Piezomaterial ausweisenden Greifers in einer vergrößerten Darstellung eines die Greiferspitze umfassenden Teils des Greifers;
-
5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Piezomaterial ausweisenden Greifers in einer vergrößerten Darstellung eines die Greiferspitze umfassenden Teils des Greifers;
-
6 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Piezomaterial ausweisenden Greifers in einer vergrößerten Darstellung eines die Greiferspitze umfassenden Teils des Greifers;
-
7 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Piezomaterial ausweisenden Greifers in einer vergrößerten Darstellung eines die Greiferspitze umfassenden Teils des Greifers;
-
8 ein schematisches Ersatzschaltbild für Ausführungen des Piezomaterial aufweisenden Greifers gemäß den 3 bis 6;
-
9 ein schematisches Ersatzschaltbild für Ausführungen des Piezomaterial aufweisenden Greifers gemäß 7.
-
Ein Bedruckstoffabschnitte führender Zylinder 01 einer nicht weiter dargestellten Druckmaschine weist in z. B. einer Zylindergrube 02 eine Greifereinrichtung 03 auf, welche durch einen geeigneten Antrieb wahlweise in eine offene Stellung und in eine geschlossene Stellung verbringbar ist, wobei in letzterer ein Ende eines Bedruckstoffabschnittes durch die Greifereinrichtung 03 am Zylinder 01 z. B. reibschlüssig gehalten ist und somit in Umfangsrichtung mitbewegt wird. Der Zylinder 01 ist vorzugsweise als Bogen transportierender Zylinder 01 einer Bogendruckmaschine ausgebildet, wobei der Bedruckstoffabschnitt einen zu transportierender Bogen darstellt. Grundsätzlich kann der Zylinder 01 auch Transportzylinder eines Falzapparates in einer Rollendruckmaschine ausgebildet sein, wobei der Bedruckstoffabschnitt einen zu transportierenden ein- oder mehrlagigen quer zu falzenden Produktabschnitt darstellt.
-
Das Greifen bzw. Loslassen erfolgt durch ein Schließen bzw. Öffnen eines Greifspaltes 04, welcher im vorliegenden Beispiel durch eine dem Zylinder 01 zugewandte Kontaktfläche eines z. B. in radialer Richtung des Zylinders 01 abstandveränderbaren Greifelementes 06, z. B. einer Greiferspitze 06, und ein zylinderfestes Widerlager 10 gebildet ist. Das Widerlager 10 kann hierbei durch eine metallische Mantelfläche des Zylinders 01 selbst oder durch einen in die Mantelfläche eingearbeiteten, z. B. gegenüber der übrigen metallischen Mantelfläche signifikant raueren und/oder elastischeren Einsatz gebildet sein. Das Greifen und die Freigabe erfolgt an definierten Winkellagen und synchronisiert zur Drehbewegung des Zylinders 01, sodass die Greiferbewegung vorzugsweise über einen entsprechenden Mechanismus an die Drehbewegung des Zylinders 01 gekoppelt ist. Dies erfolgt beispielsweise über eine parallel zur Zylinderachse verlaufende Welle 05, welche zylinderfest, jedoch bzgl. einer Schwenkbewegung um eine zylinderfeste Schwenkachse S drehbar in oder am Zylinder 01, insbesondere in der Grube 02, gelagert ist. Die Welle 05 wird z. B. über einen mit dieser drehsteif verbundenen Hebel in an sich bekannter Weise durch eine auf einer Kurvenscheibe ablaufende Steuerrolle verschwenkt. Die Greiferspitze 06 ist derart an die Welle 05 gekoppelt, dass durch Verschwenken der Welle 05 ein Öffnen und Schließen des Greifspaltes 04 bewirkt wird.
-
Grundsätzlich kann die Greiferspitze 06 in der Weise über einen Hebelarm 07 drehfest an die Welle 05 gekoppelt sein, dass sie der Schwenkbewegung der Welle 05 in jeder Phase der Bewegung direkt und ohne Freiheitsgrad folgt. In einer in 1 dargestellten Ausführung ist der Hebelarm 07 jedoch nicht mit der Welle 05 drehfest verbunden, sondern im Hinblick auf eine ein Schließen des Greifspaltes 04 bewirkende Bewegung der Welle 05 – zumindest auf einem Teil des Stellbereichs – lediglich federnd gekoppelt. Hierzu ist der Hebelarm 07 beispielsweise über ein Federelement 08, z. B. eine Druckfeder 08, gegen einen drehfest mit der Welle 05 verbundenen, in Umfangsrichtung der Welle 05 wirksamen Anschlag 09 abgestützt. Der Anschlag 09 befindet sich hier an einem mit der Welle 05 drehfest verbundenen bzw. verbindbaren Ring 11, der z. B. als Klemmring 11 ausgebildet und durch eine Schraube 12 festsetzbar bzw. lösbar ist. Der die Greiferspitze 06 tragende Hebelarm 07 ist mit einem die Welle 05 umgreifenden Ring 13 verbunden, wobei Hebelarm 07 und Ring 13 auch einteilig ausgebildet sein können und für die hier als davon verschiedenes Bauteil ausgebildete Greiferspitze 06 eine Halterung 17 bilden. Ebenso können auch ein die Kontaktfläche aufweisendes Greifelement 06 und der dieses tragende Hebelarm 07 mehrteilig, jedoch auch einteilig ausgebildet sein. Die an der Welle 05 angeordnete, eine Greiferspitze 06, Hebelarm 07 und entsprechende Kopplung aufweisende Baueinheit wird nachfolgend auch als Greifer 15, der vordere, mit dem zu greifenden Teil des Bedruckstoffabschnittes zusammenwirkende Teil – unabhängig ob ein- oder mehrteilig – mit Greiferspitze 06 bezeichnet.
-
Hebelarm 07 und Welle 05 sind im Hinblick auf eine ein Schließen des Greifspaltes 04 bewirkende Bewegung der Welle 05 – zumindest auf einem Teil des Stellbereichs – über einen Anschlag 14 in Art eines Mitnehmers gekoppelt, wobei die Relativwinkellage zwischen Welle 05 und Hebelarm 07 bei wirksamen Anschlag durch eine z. B. im Hebelarm 07 angeordnete Anschlagschraube 18 einstellbar sein kann. Durch die Kopplung der Drehbewegung der Welle 05 beim Schließen über ein Federelement 08 kann einerseits eine Überbelastung der Greiferspitze 06 durch „Überdrehen” der Welle 05 vermieden werden und andererseits eine Einstellung der Haltekraft und/oder Bewegungsamplitude das Federelement 08 i. V. m. einem bzw. beider Anschläge 09; 14 erfolgen. In der Phase des Aufsetzens in Drehrichtung liegt hierbei jedoch keine starre Kopplung zwischen Greiferspitze 06 und Welle 05 vor.
-
Beim Schließen des Greifspaltes 04 – insbesondere im Fall hoher Arbeitsgeschwindigkeiten – kommt es aufgrund der bewegten trägen Massen beim Auftreffen des Greifers 15 auf dem Widerlager 10 zu elastischen Verformungen, welche bei darauf folgender Entspannung des Materials zu einer abstoßenden Beschleunigung weg vom Zylinder 01 führen, worauf sich aufgrund der durch die Welle 05 (ggf. über die Federkraft) vorgegebenen geschlossenen Stellung z. B. wieder ein Aufsetzen anschließt, u. s. w.. Somit kommt es beim Schließen des Greifspaltes 04 zu ein- oder mehrphasigen Prellvorgängen, die zu einem zumindest zeitweisen Lösen des zu transportierenden Bedruckstoffabschnittes und damit zu ungenauem Bedruckstofftransport führen können.
-
Um das durch die Bewegung und/oder das Aufsetzen der Greifer 15 verursachte „Prellen” zu vermindern, weist der Greifer 15 Material 16 mit piezoelektrischer Eigenschaft, kurz Piezomaterial 16, auf. Dies kann insbesondere ein keramischer piezoelektrischer Werkstoff, insbesondere eine Piezokeramik, sein. Der Greifer 15 weist vorzugsweise zumindest auf einem Teilstück einer Hebellänge L, welche z. B. durch den Abstand zwischen einem (virtuellen oder effektiven) Lagerpunkt für die Bewegung des Greifers 15, hier der Schwenkachse S der Welle 05 und dem wellenfernen Ende des Greifers 15, insbesondere dem wellenfernen Ende der Kontaktfläche der Greiferspitze 06, gegeben ist, Piezomaterial 16 auf. Vorteilhaft hierbei ist es hierbei für jede Ausführungsform, wenn die Stärke des zusammenhängenden Piezomaterials 16 in radialer Richtung des Zylinders 01 betrachtet – zumindest in auf einem Teilstück – mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 2 mm, beträgt. Ein ununterbrochenes Werkstück aus Piezomaterial 16 wird im folgenden auch als Piezoelement 16 bezeichnet, unabhängig davon ob es monolithisch oder in Schichten aufgebaut ist. Das Piezoelement 16 weist zumindest eine elektrische Verbindung 19 mit ohmschem Widerstand 21, z. B. dem ohmschen Leitungswiderstand 21 der Verbindung (19) ggf. zzgl. eines in eine Leitung eigens zwischengeschalteten ohmschen Widerstandes 24, zwischen wenigstens zwei Begrenzungsflächen A; B bzw. Flächenbereiche A; B (kurz: Flächen A; B) auf, welche in voneinander verschiedene Raumrichtungen weisen und/oder elektrisch nicht kurzgeschlossen sind. Die gesamte Verbindung (19) zwischen den beiden betrachteten Flächen A; B weist z. B. einen ohmschen Widerstand (21; 24) von mindestens 1 kΩ auf. Vorteilhaft ist eine elektrische Verbindung 19 zumindest zwischen zwei sich im wesentlichen gegenüberliegenden Flächen A; B, z. B. der Begrenzungsflächen A; B oder zumindest Teilen derer, gegeben. In einer bevorzugten Ausführung sind die beiden Flächen A; B bzw. zumindest Flächenbereiche A; B in radialer Richtung des Zylinders 01 voneinander beabstandet. Vorzugsweise sind sie Bestandteil der sich gegenüberliegenden, das Piezoelement 16 in radialer Richtung des Zylinders 01 zum Zylinder 01 hin und vom, Zylinder 01 weg begrenzenden Flächen A; B. Das Piezoelement 16 stellt mit seinen als „Kontaktflächen” wirksamen Flächen A; B und der widerstandsbehafteten elektrischen Verbindung 19 zwischen den Kontaktflächen einen passiven, widerstandsbehafteten elektrischen Schaltkreis (16, 21, 24) dar, in welchem die durch Schlaganregung in den Greifer 15 eingebrachte elastische Energie dissipiert wird.
-
Das Piezoelement 16 ist vorzugsweise derart im Greifer 15 verbaut, dass diese beiden widerstandsbehaftet elektrisch verbundenen Flächen A; B elektrisch nicht kurzgeschlossen sind, d. h. beispielsweise keine z. B. rein metallische Verbindung oder keine durchgängige Verbindung durch Material besteht, dessen Leitfähigkeit σ1 z. B. 2·106 1/Ωm übersteigt. Damit soll gewährleistet sein, dass sich eine elektrische Spannung zwischen Kontaktstellen der beiden Flächen A; B nicht durch einen Kurzschlussstrom, d. h. quasi ohne oder zumindest lediglich geringfügiger Umsetzung elektrische Leistung, sondern unter Verbrauch elektrischer Leistung, z. B. in Form einer Erwärmung, abbaut. Es sollte zwar eine leitfähige Verbindung bestehen, diese sollte jedoch mit signifikanten Widerstand ausgebildet sein. Mit einer entsprechend zu wählenden Schichtdicke s1 sollte für die Verbindung vorteilhaft gelten 5·10–3 1/Ω > σ1·s1 > 5·10–7 1/Ω. Hierdurch findet eine Dissipation der elektrischen Energie in Verlustwärme statt, welche an die Umgebung abgegeben wird. Die hierdurch dissipierte elektrische Energie ihrerseits, welche in Form einer Potentialdifferenz, d. h. der elektrischen Spannung an den Flächen A; B des Piezoelementes 16 anliegt, entsteht durch elastische Deformation des Piezoelemente 16 bei der Schlaganregung durch das Aufsetzen der Greiferspitze 06. Im Ergebnis wird somit die beim Aufsetzen des Greifers 15 durch elastische Deformation gespeicherte Energie nicht mehr in dem Maße zur Beschleunigung in die Gegenrichtung, sondern über das Piezoelement 16 und den ohmschen Widerstand (21; 24) zumindest teilweise entzogen und in Wärme umgesetzt.
-
Die widerstandsbehaftet miteinander verbundenen Flächenbereiche A; B (bzw. zumindest ein zusammenhängender Teil derselben) stehen jeweils mit elektrisch leitendem Material 22; 23, z. B. einer elektrisch leitfähigen Schicht 22; 23, in Verbindung, welche z. B. aus Material mit einer spezifischen Leitfähigkeit σ2 von mindestens 1/Ωm gebildet ist und in der Art einer Elektrode (bzw. Sammelelektrode) den Quertransport der Ladungsträger innerhalb der betrachteten Flächenbereiche A; B gewährleistet. Bei einer entsprechenden zu wählenden Schichtdicke s2 sollte hier vorteilhaft für den Bereich der „Elektrode” gelten σ2·s2 ≥ 5·10–3 1/Ω. Diese kann grundsätzlich durch einen derart begrenzten Kontakt mit z. B. metallischen Teilen des das Piezoelement 16 umfassenden Greifers 15 sein. Vorzugsweise ist die leitfähige Schicht 22; 23 als Beschichtung 22; 23 auf den Flächen A; B aufgebracht.
-
Grundsätzlich kann ein bedruckstoffnahes Ende des Greifers 15 insgesamt im wesentlichen oder zumindest überwiegend (z. B. bis auf ggf. erforderliche Beschichtungen, Kontakte und/oder ggf. erforderliche Versteifungs- und/oder Tragelemente) als zusammenhängendes Piezoelement 16 ausgebildet sein, welches beispielsweise im Bereich des Zusammenwirkens mit dem Bedruckstoffabschnitt entsprechend einer Greiferspitze 06 ausgeformt ist.
-
Bei mehrteiliger Ausführung des Greifers 15 mit z. B. einer Halterung 17 und einem die Greiferspitze 06 umfassenden oder bildenden lösbar verbundenen Teil kann – wie in 3 und 4 beispielhaft gezeigt – das gesamte die Greiferspitze 06 bildende oder zumindestens umfassende Teil in ihrem Grundkörper durch Piezomaterial 16 (mit Kreuzschraffur dargestellt) gebildet sein. In 3 ist in – das Piezomaterial 16 auf der zylindernahen und zylinderfernen Seite begrenzenden – Flächenbereichen A; B der Umfangsfläche jeweils eine leitfähige Schicht 22; 23 vorgesehen. Die beiden leitfähigen Schichten 22; 23 können beispielsweise durch metallische oder metallhaltige Werkstoffe, z. B. als Beschichtung 22; 23, gebildet sein. Die beiden beschichteten Flächenbereichen A; B sind elektrisch leitend, jedoch widerstandsbehaftet, miteinander verbunden. Dies kann wie in 3 schematisch eingetragen durch eine als elektrischen Leiter 19, z. B. einen Leitungsdraht oder eine aufgebrachte Leiterbahn, ausgebildete Verbindung 19, ggf. unter zusätzlicher Zwischenschaltung eines ohmschen Widerstandes 21, erfolgen. Bevorzugterweise sind die beschichteten Flächenbereiche A; B bzw. Schichten 22; 23 in zumindest einem Bereich des Piezoelementes 16 bzw. der Greiferspitze 06 vorgesehen, welcher im Hinblick auf den Querschnitt des Piezoelementes 16 bzw. der Greiferspitze 06 eine halsartige Verjüngung und/oder Querschnittsänderung und/oder darstellt. In nicht dargestellter Ausführungsvariante der 3 kann die elektrische, widerstandsbehaftete Verbindung 19 auch dadurch erfolgen, dass das Piezoelement 16 bzw. die Greiferspitze 06 vollflächig, zumindest im benachbarten Bereich der beiden zu verbindenden beschichteten Flächenbereiche A; B mit einer leitfähigen, jedoch widerstandsbehafteten Schicht 26 (siehe vergleichbar zu 4) beschichtet ist. Dort kann dann für eine bestimmte Schichtdicke s3 wieder gelten 5·10–3 1/Ω > σ1·s3 > 5·10–7 1/Ω. Diese kann beispielsweise durch eine kohlenstoff- oder kohlenstoffhaltige Beschichtung gebildet sein. Vorzugsweise ist hierbei das gesamte Piezoelement 16 bzw. die gesamte aus Piezomaterial 16 ausgebildete Greiferspitze 06 durch die leitfähige, widerstandsbehaftete Schicht 26 beschichtet und weist z. B. zusätzlich die gegenüber dieser Beschichtung 26 höher Leitfähigeren Schichten 22; 23 in der Art von Elektroden auf. Die Schichten 22; 23 und die Schicht 26 können auf einem selben Basismaterial beruhen, wobei jedoch für die Schichten 22; 23 eine höhere Leitfähigkeit, z. B. durch höhere Konzentration bzw. Dotierung mit leitfähigen Bestandteilen, vorteilhaft ist.
-
In 4 ist eine Ausführung dargestellt, wobei im Vergleich zu 3 keine den Flächenbereichen A; B zugeordnete getrennte Schichten 22; 23 im Sinne der vorhergehenden Ausführung als Elektroden ausgebildet sind, sondern deren Funktion durch eine selbe leitfähige, jedoch widerstandsbehaftete Schicht 26, z. B. kohlenstoff- oder kohlenstoffhaltige Beschichtung, übernommen wird, welche auch die leitfähige, widerstandsbehaftete Verbindung 19 zwischen den Flächenbereichen A; B ausbildet. Beispielsweise kann das gesamte Piezoelement 16 durch eine derartige Beschichtung 26 beschichtet sein, welche dann innerhalb voneinander beabstandeter Flächenbereiche A; B als auch zwischen den beabstandeten Flächenbereichen A; B den Ladungsfluss ermöglicht. Die jeweils zu betrachtenden beiden „Flächen” A; B sind hier nicht vorbestimmt, sondern definieren sich durch die Spannungsverteilung bei mechanischer Belastung durch das Aufsetzen selbst bzw. stellen sich ein. Es bilden sich durch die Belastung Flächenbereiche A; B unterschiedlicher elektrischer Potentiale auf der Oberfläche des Piezoelementes 16 aus, wobei sich die „Verbindungen” 19 als diejenigen Bereiche definieren, auf welchen aufgrund der Potentialunterschiede die Ladung abfließt. Grundsätzlich kann eine selbe Beschichtung 26 für die Bereiche der Flächen A; B und die Bereiche der Leitungsverbindung 19 (21) vorgesehen sein, wobei im Bereich der Flächen A; B eine höhere Schichtdicke zu bevorzugen ist.
-
In 5 und 6 exemplarisch dargestellten Ausführungen kann auch lediglich ein Teilabschnitt der Greiferspitze 06 aus Piezomaterial 16 ausgebildet sein. Auf die Ausbildung der leitenden Schichten 22; 23 und die Ausprägung der leitenden Verbindung 19 ist das in 3 und 4 dargelegte anzuwenden. In 5 ist ein Piezomaterial 16 in einem Bereich der Greiferspitze 06 vorgesehen, welcher zwischen zwei durch hiervon verschiedenes Material gebildeten Teilstücken der Greiferspitze 06 liegt. In 6 ist das dem Bedruckstoffbogen nahe Ende des Greifers 15 aus Piezomaterial 16 ausgebildet. Das Piezomaterial 16 nimmt jedoch in radial zum Zylinder 01 betrachteter Richtung wieder bevorzugt im wesentlichen In den gesamten Querschnitt (z. B. bis auf ggf. erforderliche Beschichtungen, Kontakte und/oder ggf. erforderliche Versteifungs- und/oder Tragelemente) ein.
-
In einer Ausführung nach 7 sind ein oder mehrere Piezoelemente 16, hier vorteilhaft zwei Piezoelemente 16, zwischen einem die Greiferspitze 06 umfassenden oder bildenden Bereich des Greifers 15 und einer Halterung 17 angeordnet. D. h., der die Greiferspitze 06 umfassende oder bildende Teil des Greifers 15 ist an der Halterung 17 über einen oder mehrere Piezoelemente 16 gelagert. Hierbei ist der die Greiferspitze 06 umfassende oder bildende Teil des Greifers 15 mit der Halterung 17 durch ein nicht näher dargestelltes Verbindungsmittel 27, z. B. eine oder mehrere Schrauben 27 und ggf. einem Stützelement 28, verspannt. Das Verbindungsmittel 27 sollte vorzugsweise keinen seitlichen Berührkontakt, insbesondere zumindest einige μm „Luft”, zu dem bzw. zu den Piezoelementen 16 aufweisen. Eine Schlagbelastung der Greiferspitze 06 im Bereich ihrer Kontaktfläche setzt sich als Druckbelastung und/oder Entlastung des Piezoelementes 16 bzw. der Piezoelemente 16 fort und bewirkt wieder eine Deformation. Für eine Ausbildung der leitenden Schichten 22; 23 und die Ausprägung der leitenden Verbindung 19 ist das in 3 und 4 dargelegte in gleicher Weise sinngemäß anzuwenden. So kann das Piezoelement 16 bzw. können die Piezoelemente 16 nach Art der Ausführung der 4 beschichtet sein, wobei die Schicht 26 sowohl die Elektrodenfunktion als auch die Funktion der widerstandsbehafteten Verbindung relevanter Flächenbereiche A; B übernimmt. In anderer Ausführung können als Elektroden wirksame Schichten 22; 23 an den zum Zylinderinneren gerichteten und nach außen gerichteten Flächen A; B vorgesehen sein, und Verbindungen (19) durch entsprechende Leitungen oder durch Beschichtung 26 radial verlaufender Flächen auszubilden. Umgekehrt ist es auch möglich, radial verlaufender Flächenbereiche A'; B' mit als Elektroden wirksamen Schichten 22; 23 zu versehen und Verbindungen (19) durch entsprechende Leitungen zu verbinden oder Beschichtungen 26 an zum Zylinderinneren gerichteten und/oder nach außen gerichteten Flächen A; B vorzusehen. Die in 7 dargelegte Anordnung zweier voneinander in Umfangsrichtung des Zylinders 01 voneinander beabstandeter Piezoelemente 16, mit entsprechender Verbindungsmittel 27 und ggf. einem z. B. passgenauen Stützelement 28, bewirkt eine Lagerung in der Art einer Wippe, wobei beim Aufsetzen das greifspatfernere Piezoelement 16 unter erhöhter Druckbelastung steht und das greifspatnähere Piezoelement 16 entlastet wird. Wird die Stärke des Stützelementes 28 derart gewählt, dass das greifspatnähere Piezoelement 16 im Ruhezustand vorgespannt ist, z. B. die Stärke geringfügig geringer ist als die des greifspatnäheren Piezoelementes 16, so ist auch bei Entlastung eine Potentialänderung, d. h. Spannungsänderung, zu Dämpfung nutzbar.
-
In 8 und 9 sind die genannten Prinzipien nochmals schematisch in der Art von Ersatzschaltbildern dargelegt, wobei 8 Ausführungen gemäß 3 bis 6, und 9 Ausführungen gemäß 7 skizziert. Hierbei bezeichnet F(t) jeweils eine durch das Aufsetzen auf die Greiferspitze 06 aufgebrachte Kraft und R den Widerstand 21; 24, welcher sich aus dem Leitungswiderstand und ggf. zusätzlich vorgesehenen ohmschen Widerstand 24 ergibt. Wie in 9 angedeutet, kann der sich ergebende Widerstand 21; 24 veränderbar ausgebildet werden und/oder an das schwingungsfähige angepasst ausgeführt bzw. anpassbar ausgeführt werden.
-
Die mit Piezoelement 16 ausgebildete Ausgestaltung des Greifers 15 kann sowohl in der beispielhaft dargelegten Ausführung des Greifers 15 mit über Federkraft gekoppelter Mitnehmerverbindung, jedoch ebenso gut in einer Ausführung mit starr an der Welle 04 gekoppeltem Greifer 15 vorgesehen sein. Im erstgenanten Fall ist es vorteilhaft, wenn die Federkraft des Federelementes 08 und die Ortswahl und die Dimensionierung des Piezoelementes 16 aufeinander angestimmt sind. So sollte beispielsweise das aufgrund der Federkraft betrachtete schwingungsfähige Teilsystem erheblich träger ausgebildet sein, als das das Piezoelement 16 enthaltende elektrische Teilsystem. In einer Ausführung, in welcher eine starre Kopplung zwischen Halterung 17 und Welle 05 vorgesehen ist, kann bei entsprechender Dimensionierung des Piezoelementes 16 und/oder einer beabsichtigter maßen großen Elastizität des z. B. Piezomaterial 16 aufweisenden Halterung 17 und/oder Greifelements 06 sowohl die gewünschte Nachgiebigkeit beim Greifen, als auch eine effektive Dämpfung gleichzeitig erreicht werden. Die dampfende Wirkung des das Piezoelement 16 aufweisenden Schaltkreises setzt erst ein, wenn eine Verformung eintritt, und wird mit steigender Verformung umso größer. Eine Ausführung des Greifers 15 kann beispielsweise einen, z. B. halsartig ausgebildeten, „Sollbereich” für die elastische Verformung aufweisen, welcher das Piezoelement 16 umfasst. In anderer Ausführung kann das Federelement 08 aus Ausführung entsprechend 1 durch ein in der Art eines Mitnehmers angeordnetes Piezoelement 16 ersetzt sein.
-
Sämtlichen Ausführungen ist gemeinsam, dass der durch eine Antriebsvorrichtung wahlweise in eine offene und eine geschlossene Stellung verbringbare Greifer 15 Piezomaterial 16, d. h. Material 16 mit piezoelektrischer Eigenschaft, umfasst, ein dieses und einen elektrischen Widerstand 21; 24 aufweisenden elektrischen Schaltkreis die durch das Aufsetzen des Greifers 15 aufgenommene elastische Energie dissipiert wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 01
- Zylinder
- 02
- Zylindergrube
- 03
- Greifeinrichtung
- 04
- Greifspalt
- 05
- Welle
- 06
- Greifelement, Greiferspitze
- 07
- Hebelarm
- 08
- Federelement, Druckfeder
- 09
- Anschlag
- 10
- Widerlager
- 11
- Ring, Klemmring
- 12
- Schraube
- 13
- Ring
- 14
- Anschlag
- 15
- Greifer
- 16
- Material mit piezoelektrischer Eigenschaft, Piezomaterial, Piezoelement
- 17
- Halterung
- 18
- Anschlagschraube
- 19
- elektrische Verbindung, Leiter
- 20
-
- 21
- ohmscher Widerstand, Leitungswiderstand
- 22
- Material, Schicht, Beschichtung, elektrisch leitend
- 23
- Material, Schicht, Beschichtung, elektrisch leitend
- 24
- ohmscher Widerstand
- 25
-
- 26
- Schicht, Beschichtung, leitfähig, widerstandsbehaftet
- 27
- Verbindungsmittel, Schraube
- 28
- Stützelement
- A
- Begrenzungsfläche, Flächenbereich, Fläche
- B
- Begrenzungsfläche, Flächenbereich, Fläche
- L
- Hebellänge
- R
- Widerstand
- S
- Schwenkachse
- A'
- Flächenbereich
- B'
- Flächenbereich
- F(t)
- Kraft
