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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Greifen und/oder Spannen eines Werkstückes, wie zum Beispiel eines Bleches oder dergleichen, vornehmlich zur Verwendung im Karosserie- oder Rohbau sowie Presswerk insbesondere der Kfz-Industrie, umfassend mindestens ein um eine Drehachse schwenkbares Vorrichtungsteil zum Greifen und/oder Spannen, einen in dem Vorrichtungsteil integrierten oder in oder an dem Vorrichtungsteil angeordneten Sensor, insbesondere zur Bauteil- und/oder Endlagenabfrage, und ein feststehendes Vorrichtungsteil. Es ist auch denkbar, dass die Vorrichtung zusätzlich oder alternativ zum Pressen und/oder Fügen und/oder Stanzen und/oder Prägen und/oder Lochen und/oder Schweißen und/oder Kanten und/oder Schneiden verwendet wird.
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Beispielsweise werden in der Automobilindustrie in einem industriellen Einsatz des Blechtransportes, insbesondere im Presswerk oder Rohbau, bekanntermaßen pneumatische oder hydraulische Spann- oder Greifwerkzeuge, wie zum Beispiel Spanner oder Klemmgreifer, zum Spannen und/oder Greifen von Blechen verwendet. Sowohl bei Spanner als auch bei Klemmgreifern kommen im Prinzip entweder Kniehebelmechaniken oder Kurvenmechaniken zum Einsatz. Beispielsweise gibt es Pneumatikgreifer mit Kurvenmechanik (auch pneumatische Kurvengreifer genannt) oder Kniehebelmechanik und Pneumatikspanner mit Kurvenmechanik oder Kniehebelmechanik. Zudem ist bei diesen häufig ein Pneumatikzylinder integriert. Die Klemmgreifer oder Spanner weisen einen oder zwei bewegliche(n) Spannhebel bzw. Greifhebel (auch Greifarm genannt) auf.
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Bei einem pneumatischen Klemmgreifer wird die typische Klemmbewegung durch einen oberen und/oder einen unteren Greifhebel bzw. Spannhebel durchgeführt. Wenn beide Spannhebel beweglich sind, schwenken sie dabei um eine üblicherweise gemeinsame Drehachse. Die Schwenkbewegung des Spannhebels bzw. der Spannhebel wird über einen Pneumatikkolben angetrieben. Bei anderen Klemmgreifern kann dazu auch eine elektrische Einheit verwendet werden. Am Einsatzort der pneumatischen Spanner bzw. Klemmgreifer steht üblicherweise nur wenig Platz zur Verfügung.
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Heutzutage sind für den Blechtransport in der Automobilindustrie eingesetzte Klemmgreifer schon standardmäßig mit Blechabfragemechanismen beziehungsweise -modulen ausgestattet. Die darin verwendeten Messfühler (Sensoren) sind gewöhnlich in einer feststehenden Bodenplatte beziehungsweise in einem feststehenden unteren Spannhebel beziehungsweise Greifhebel eingebaut. In der Form eingebaute Sensoren führen „eine direkte” Abfrage durch und bewegen sich relativ zum Gehäuse der Klemmgreifer nicht, was eine Messdatenübertragung über eine herkömmliche Kabelverbindung ermöglicht. Bei einem derartigen Klemmgreifer übernimmt der obere Spannhebel die Spannbewegung. Einsatzbedingt wird jedoch der untere Spannhebel bei jedem Greifvorgang weggeschwenkt beziehungsweise nach unten geöffnet. Diese erzwungene Schwenkbewegung des unteren Spannhebels und damit auch des Sensors kann auf Dauer die Kabelverbindung zerstören. Aus diesem Grund werden sogenannte beidseitig öffnende Klemmgreifer zurzeit nur mit einer „externen” Abfrage, wie zum Beispiel einem Lichttaster oder einer Lichtschranke, ausgestattet.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine Beschädigung oder sogar Zerstörung eines oder mehrerer Kabel zur Übertragung von Energie und/oder Signalen und/oder Daten zwischen einem in einem schwenkbaren Vorrichtungsteil integrierten oder in oder an dem Vorrichtungsteil angeordneten Sensor und einem feststehenden Vorrichtungsteil der Vorrichtung vermieden wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sie eine Übertragungseinrichtung zum kontaktierenden oder kontaktlosen Übertragen von Energie und/oder Signalen und/oder Daten zwischen dem Sensor und dem feststehenden Vorrichtungsteil der Vorrichtung aufweist.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Drehachse aus zwei feststehenden Teildrehachsen und weist die Übertragungseinrichtung einen ersten feststehenden Übertragungsteil in einer der beiden Teildrehachsen und einen zweiten axial benachbarten, vorzugsweise um seine eigene Achse, drehbaren Übertragungsteil auf der Seite des schwenkbaren Vorrichtungsteils auf.
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Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die ersten und zweiten Übertragungsteile je eine Induktionsspule aufweisen.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass der erste und zweite Übertragungsteil mindestens einen federbelasteten Leitungsstift aufweist und der andere der beiden Übertragungsteile mindestens einen kreisbogenförmig angeordneten Schleifkontakt für den Leitungsstift zur Berührung und Übertragung von Energie und/oder Signalen und/oder Daten während einer Schwenkbewegung des schwenkbaren Vorrichtungsteils auf.
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Wiederum alternativ kann der erste oder der zweite Übertragungsteil mindestens einen PIN-Kontakt aufweisen und kann der andere der beiden Übertragungsteile mindestens einen Ringkontakt für den PIN-Kontakt zur Berührung und Übertragung und/oder Signalen und/oder Daten während einer Schwenkbewegung des schwenkbaren Vorrichtungsteils aufweisen.
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Alternativ kann der erste oder der zweite Übertragungsteil mindestens eine Lichtquelle, insbesondere eine LED, und der andere der beiden Übertragungsteile mindestens einen Photodetektor, insbesondere eine Photovoltaikzelle, aufweisen.
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Dabei kann die Lichtquelle oder eine der Lichtquellen zentrisch zur Drehachse angeordnet und der Photodetektor oder einer der Photodetektoren zentrisch zur Drehachse angeordnet und kreisförmig sein.
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Alternativ kann die Lichtquelle oder eine der Lichtquellen exzentrisch zur Drehachse angeordnet und der Photodetektor oder einer der Photodetektoren konzentrisch zur Drehachse angeordnet und kreisring- und/oder kreisbogenförmig sein.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung weist die Übertragungseinrichtung einen ersten Übertragungsteil, der eine feststehende Induktionsspule umfasst, und einen zweiten Übertragungsteil auf, der eine Induktionsspule umfasst, die exzentrisch zur Drehachse gemeinsam mit dem schwenkbaren Vorrichtungsteils schwenkbar ist derart, dass sie in geschlossener Greif- beziehungsweise Spannstellung axial benachbart zur feststehenden Induktionsspule angeordnet ist.
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Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der erste Übertragungsteil an oder in dem feststehenden Vorrichtungsteil oder einem damit lösbar verbundenen Teil angeordnet oder befestigt ist.
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Der zweite Übertragungsteil kann mit dem Sensor integral oder davon separat ausgebildet sein. Selbstverständlich kann ein Sensorgehäuse vorgesehen sein, in dem der Sensor angeordnet ist.
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Schließlich kann das schwenkbare Vorrichtungsteil ein, vorzugsweise unterer, Greif- oder Spannhebel sein.
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Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch eine Übertragungseinrichtung zum kontaktierenden oder kontaktlosen Übertragen eine ansonsten durch eine Schwenkbewegung eines um eine Drehachse schwenkbaren Vorrichtungsteils verursachte Beschädigung oder sogar Zerstörung von Kabeln beziehungsweise von einer Kabelverbindung vermieden werden kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der mehrere Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert werden. Dabei zeigt:
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1 eine Seitenansicht von einer Vorrichtung zum Greifen eines Werkstückes gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer offenen Spannhebelstellung (Öffnen);
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2 eine Seitenansicht der Vorrichtung von 1 in einer geschlossenen Spannhebelstellung (Schließen);
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3 eine Ansicht der Vorrichtung von 2 von unten;
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4 eine Ansicht der Vorrichtung von 2 schräg von unten;
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5 eine perspektivische Seitenansicht der Vorrichtung von 2 schräg von unten;
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6 eine ähnliche Ansicht wie 5, aber von der gegenüberliegenden Seite;
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7 eine Teilexplosionsansicht der Vorrichtung von 2;
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8 eine nicht DIN-konforme Darstellung einer Anbindungsplatte und eines unteren Spannhebels mit Sensor der Vorrichtung von 1;
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9 eine nicht DIN-konforme Darstellung einer Anbindungsplatte und eines unteren Spannhebels mit Sensor der Vorrichtung von 2;
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10 eine Draufsicht auf die Anbindungsplatte, eine Drehachse und den Sensor der Vorrichtung von 2 von oben;
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11 eine Seitenansicht der in der 10 gezeigten Komponenten;
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12 eine Schnittansicht entlang der Linie XII-XII von 11;
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13 eine Seitenansicht wie 1 einer Vorrichtung gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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14 eine Teilexplosionsansicht der Vorrichtung von 13 in einer geschlossenen Spannhebelstellung;
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15 eine nicht DIN-konforme Darstellung eines unteren Spannhebels und eines Sensors der Vorrichtung von 14;
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16 eine Draufsicht auf eine Teildrehachse und den Sensor der Vorrichtung von 14 von oben;
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17 eine Seitenansicht der in 16 gezeigten Komponenten;
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18 eine Schnittansicht entlang der Linie XVIII-XVIII von 17;
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19 eine perspektivische Ansicht von einer Teildrehachse und einem Sensor einer Vorrichtung gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung in Explosionsansicht sowie in einer offenen Spannhebelstellung;
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20 eine Seitenansicht der in 19 gezeigten Komponenten im zusammengebauten Zustand in einer geschlossenen Spannhebelstellung;
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21 eine Schnittansicht entlang der Linie XXI-XXI der 20;
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22 eine Ansicht wie 19, aber von Komponenten einer Vorrichtung gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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23 eine Seitenansicht der in 22 gezeigten Komponenten im zusammengebauten Zustand in einer geschlossenen Spannhebelstellung;
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24 eine Schnittansicht entlang der Linie XXIV-XXIV von 23;
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25 eine Ansicht wie 19, aber von Komponenten einer Vorrichtung gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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26 eine Seitenansicht der in 25 gezeigten Komponenten im zusammengebauten Zustand in einer geschlossenen Spannhebelstellung; und
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27 eine Schnittansicht entlang der Linie XXVII-XXVII in 26.
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In den 1 bis 12 ist eine Vorrichtung zum Greifen eines Werkstückes, wie zum Beispiel eines Bleches oder dergleichen, vornehmlich zur Verwendung im Karosserie- oder Rohbau sowie Presswerk insbesondere der Kfz-Industrie, gemäß einer besonderen Ausführungsform in Form eines, pneumatischen, Klemmgreifers 10 gezeigt. Der Klemmgreifer 10 weist ein Gehäuse 12 mit zum Beispiel aus Stahl mit an seinem hinteren Ende integrierter Kolben-Zylinder-Einheit 14 auf. Am vorderen Ende 16 ist das Gehäuse 12 zur Aufnahme einer Kurvenmechanik und zweier schwenkbar beweglicher Spannhebel 18 und 20 (unterer Spannhebel 18, oberer Spannhebel 20) gabelförmig gestaltet (siehe insbesondere 7). In jedem der beiden zumindest im Wesentlichen plattenförmigen, zueinander parallelen Gehäusearme 22 und 24 sind jeweils eine Revisionsbohrung 26 zur Montage einer Schubachse 28 (siehe 7), eine Bohrung 30 zur Aufnahme des jeweiligen Endes einer Drehachse 32 (siehe 7), eine Montagebohrung 34 zur Durchführung einer Schraube (nicht gezeigt) zwecks Befestigung eines Sensors 36 (siehe insbesondere 7–11), der sich in einem Sensorgehäuse 38 befindet, und eine im Wesentlichen viereckige Konustasche 40 zur rechts- beziehungsweise linksseitigen Anbindung mit Verdrehsicherung ausgebildet.
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Die Kolben-Zylinder-Einheit 14 gehört zu einer pneumatischen/elektrischen Antriebsvorrichtung, die über eine Kolbenstange 42 (siehe 7) die beiden Spannhebel 18 und 20 zum Greifen und/oder Spannen antreibt. Genauer gesagt lassen sich die Spannhebel 18 und 20 mittels der Kolbenstange 42 in einen geöffneten beziehungsweise geschlossenen Zustand bringen. Wenn sich die Kolbenstange 42 von der Kolben-Zylinder-Einheit 14 weg bewegt, so werden damit gleichzeitig die Schubachse 28, die sich durch eine quer zur Längserstreckung der Kolbenstange 42 verlaufenden Bohrung (nicht gezeigt) erstreckt, und vier Laufrollen (von denen nur eine zu sehen und mit 44 gekennzeichnet ist) verschoben. Die Laufrollen 44, die auf Schiefebenen 46 (siehe 7) abrollen, nehmen die beiden über die Drehachse 32 wegschwenkenden Spannhebel 18 und 20 mit. Dadurch öffnet der Klemmgreifer 10 (siehe 1).
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Der in den 1 bis 12 dargestellte Klemmgreifer 10 weist eine Übertragungseinrichtung 48 (siehe zum Beispiel 2) zum kontaktlosen Übertragen von Energie und/oder Signalen und/oder Daten zwischen dem Sensor 36 und einem feststehenden Vorrichtungsteil des Klemmgreifers 10 auf. Bei dem feststehenden Vorrichtungsteil handelt es sich im vorliegenden Beispiel um eine an der Unterseite des Gehäuses 12 mittels zweier Schrauben 50 angebrachte Anbindungsplatte 52 mit einem bogenförmig nach unten verlaufenden Fortsatz 53. Die Übertragungseinrichtung 48 weist einen ersten Übertragungsteil, der eine feststehende Induktionsspule 54 (siehe zum Beispiel 5) in dem ösenförmig ausgebildeten Fortsatz 53 umfasst, und einen zweiten Übertragungsteil auf, der eine Induktionsspule 56 umfasst (siehe zum Beispiel 6), die exzentrisch zur Drehachse 32 gemeinsam mit dem unteren Spannhebel 18 schwenkbar ist derart, dass sie in geschlossener Greif- beziehungsweise Spannstellung mit einem Spalt s von circa 1 mm axial benachbart zur feststehenden Induktionsspule 54 angeordnet ist (siehe 12). Die kontaktlose Übertragung von Daten und/oder Energie und/oder Signalen erfolgt nur während einer geschlossenen Greif- bzw. Spannstellung über die von den (zu diesem Zeitpunkt) gegenüberliegend angeordneten Induktionsspulen 54 und 56 erzeugten Induktionsfelder. In den 2, 5, 6, 7, 8, 9 sowie 11 und 12 ist die elektrische Verbindung zwischen der Induktionsspule 56 und dem Sensor 36 nur schematisch durch ein einziges Kabel 58 angedeutet. Im Regelfall weist ein elektronischer Sensor, wie zum Beispiel ein induktiver oder kapazitiver Sensor, drei elektrische Anschlüsse auf:
- – einen Anschluss für die Versorgungsspannung
- – einen Anschluss für die Masse und
- – einen Anschluss für das Ausgangssignal.
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Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass bei dem in den 1 bis 12 gezeigten Ausführungsbeispiel die Induktionsspule 56 in einem Gehäuse 60 untergebracht ist, das mit dem Sensorgehäuse 38 einteilig ausgebildet ist. Selbstverständlich können das Gehäuse 60 und das Sensorgehäuse 38 auch separat ausgebildet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden das Gehäuse 60 und das Sensorgehäuse 38 ein gemeinsames nach unten abgewinkeltes Gehäuse.
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Zudem ist darauf hinzuweisen, dass der untere Spannhebel 18 eine Tasche 39 zur zumindest teilweisen Aufnahme des Sensorgehäuses und zur Entnahme desselben von der Unterseite aufweist (siehe zum Beispiel 3)
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Bei dem in den 13 bis 18 gezeigten Klemmgreifer 10 ist ebenfalls eine Übertragungseinrichtung 48 zum kontaktlosen Übertragen von Energie und/oder Signalen und/oder Daten zwischen einem Sensor 36 und einem feststehenden Vorrichtungsteil des Klemmgreifers vorgesehen. Eine Drehachse für die unteren und oberen Spannhebel 18 und 20 besteht aus zwei feststehenden Teildrehachsen 64 und 66. Die erste Teildrehachse 66 besteht aus massivem Metall und ist von außen durch eine Befestigungsbohrung 68 in dem Gehäusearm 24 eingesetzt sowie mittels einer an ihrem hinteren Ende befestigten Platte 70 mit vier Durchgangsbohrungen 72 (von denen nur drei zu sehen sind) mit vier Schrauben 74 in vier zugehörige Befestigungsbohrungen 76 in dem Gehäusearm 24 befestigt. Die zweite Teildrehachse 64 ist auf der gegenüberliegenden Seite in ähnlicher Form an dem Gehäusearm 22 befestigt. Anstelle der Platte 70 ist jedoch ein Block 78 vorgesehen. Zudem ist der Block 78 nur mit zwei Schrauben 80 an dem Gehäusearm 22 von außen befestigt. Die Teildrehachse 64 bildet das feststehende Vorrichtungsteil des Klemmgreifers 10 und ragt in das Gehäuse 60, das mit dem Sensorgehäuse 38 eine wegschwenkbare Einheit bildet. Die Übertragungseinrichtung 48 weist einen ersten feststehenden Übertragungsteil, nämlich eine Induktionsspule 82 (siehe 18) in der Teildrehachse 64 und einen zweiten axial benachbarten, um seine eigene Achse drehbaren Übertragungsteil, genauer gesagt eine Induktionsspule 84, in dem Gehäuse 60 auf. Das Gehäuse 60 und das Sensorgehäuse 38 bilden ein gemeinsames nach oben abgewinkeltes Gehäuse. Durch eine axiale Komponentenlagerung ist eine stetige (bei jeder Winkellage des Spannhebels) sowie eine berührungslose Übertragung von Energie und/oder Daten und/oder Signalen in je der Schwenklage des Sensors 36 möglich.
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Das in den 19 bis 21 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Übertragungseinrichtung unterscheidet sich von derjenigen in den 13 bis 18 darin, dass sie eine Übertragungseinrichtung zum kontaktierenden Übertragen von Energie und/oder Signalen und/oder Daten zwischen dem Sensor 36 und einem feststehenden Vorrichtungsteil des Klemmgreifers 10 ist. Die feststehende Teildrehachse 64 weist anstelle der Induktionsspule 82 drei federbelastete Leitungsstifte 86, 88 und 90 auf und der andere Übertragungsteil der Übertragungseinrichtung 48 weist anstelle der Induktionsspule 84 drei kreisbogenförmig angeordnete Schleifkontakte 92, 94 und 96 auf. Die Leitungsstifte 86 bis 90 drücken beim Docken auf die Schleifkontakte 92 bis 96. Die Bogenlänge der Schleifkontakte 92 bis 96 ist so angepasst, dass bei beispielsweise einer 51°-Schwenkbewegung des unteren Spannhebels 18 und damit des Sensors 36 eine kontinuierliche Berührung stattfindet, damit eine stetige (konstante) Übertragung von Energie und/oder Signalen und/oder Daten mit dem jeweils gegenüberstehenden Leitungsstift 86, 88 beziehungsweise 90 stattfinden kann.
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Das in den 22 bis 24 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Übertragungseinrichtung unterscheidet sich von den in den 19 bis 21 gezeigten Ausführungsbeispiel darin, dass in der feststehenden Teildrehachse 64 keine Leitungsstifte 86 bis 90, sondern PIN-Kontakte 98 bis 102 vorgesehen sind und der axial benachbarte, seine eigene Achse drehbare Übertragungsteil entsprechende Ringkontakte 104 bis 108 aufweist.
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Schließlich unterscheidet sich die in den 25 bis 27 gezeigte Übertragungseinrichtung 48 von der vorangehend beschriebenen Übertragungseinrichtung darin, dass eine optische Übertragung von Energie und/oder Signalen und/oder Daten erfolgt. Dazu ist in der Teildrehachse 64 eine LED 110 zentrisch zur Drehachse angeordnet und eine Photovoltaikzelle 112 ringförmig um die LED 110 angeordnet. Der dazu axial benachbarte, um seine eigene Achse drehbare Übertragungsteil auf der Seite des unteren Spannhebels 18 weist in dem Sensorgehäuse 38 eine zentrisch zur Drehachse angeordnete Photovoltaikzelle 114 und drei auf einem Kreisbogen, der mit dem Kreisbogen der Photovoltaikzelle 112 übereinstimmt, im Abstand angeordnete LEDs 116 bis 120 auf. Die LEDs 116 bis 120 und Photovoltaikzelle 114 sind während einer Schwenkbewegung des unteren Spannhebels 18 und damit des Sensors 36 immer gegenüberliegend angeordnet, sodass eine Übertragung von Energie und/oder Signalen und/oder Daten zwischen den „Kontaktelementen” stetig gewährleistet werden kann. Beim Dockvorgang wird die der Teildrehachse 64 angebrachte LED 110 in einen Zylinder 122 am Sensorgehäuse 38 beziehungsweise Sensor 36 eingefügt, sodass keine Rückreflektion des Lichtes an der eigenen Photovoltaikzelle (PVZ) 112 erfolgen kann.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Klemmgreifers
- 12
- Gehäuse
- 14
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 16
- vorderes Ende
- 18
- unterer Spannhebel
- 20
- oberer Spannhebel
- 22, 24
- Gehäusearme
- 26
- Revisionsbohrung
- 28
- Schubachse
- 30
- Bohrung
- 32
- Drehachse
- 34
- Montagebohrung
- 36
- Sensor
- 38
- Sensorgehäuse
- 39
- Tasche
- 40
- Konustasche
- 42
- Kolbenstange
- 44
- Laufrolle
- 46
- Schiefebenen
- 48
- Übertragungseinrichtung
- 50
- Schrauben
- 52
- Anbindungsplatte
- 53
- Fortsatz
- 54
- feststehende Induktionsspule
- 56
- Induktionsspule
- 58
- Kabel
- 60
- Gehäuse
- 62
- geteilte Drehachse
- 64, 66
- Teildrehachsen
- 68
- Befestigungsbohrungen
- 70
- Platte
- 72
- Durchgangsbohrungen
- 74
- Schrauben
- 76
- Befestigungsbohrungen
- 78
- Block
- 80
- Schrauben
- 82
- Induktionsspule
- 84
- Induktionsspule
- 86, 88, 90
- Leitungsstifte
- 92, 94, 96
- Schleifkontakte
- 98, 100, 102
- PIN-Kontakte
- 104, 106, 108
- Ringkontakte
- 110
- LED
- 112
- PVZ
- 114
- PVZ
- 116, 118, 120
- LEDs
- 122
- Zylinder
- s
- Spalt