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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Greifer mit drei Greifbacken, insbesondere einen selbstzentrierenden Typ von Greifer, der als Greifelement für industrielle Manipulatoren verwendet werden kann.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Auf dem Gebiet der industriellen Automatisierung ist die Verwendung von Robotermanipulatoren bekannt, mit welchen normalerweise ein Greifer zum Greifen der zu handhabenden Objekte verbunden ist.
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Die Greifer haben einen Körper, der die Greif- oder Spannbacken und eine entsprechende Aktivierungseinrichtung aufnimmt. Die Greifbacken sind zwischen einer ersten Nicht-Arbeitsstellung oder Freigabestellung, in welcher sie keinen Druck auf das zu handhabende Werkstück ausüben, und einer Arbeitsstellung oder Greifstellung beweglich, in welcher sie einen Druck auf das zu handhabende Werkstück ausüben, der ausreicht, um sicherzustellen, dass das Werkstück während seiner Verlagerung nicht versehentlich freikommt. Die Einrichtung zum Aktivieren der Greifbacken kann von elektrischen, pneumatischen, hydraulischen oder anderen Typs sein.
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Entsprechend der Anzahl der Greifbacken und deren Bewegung werden Greifer mit zwei Greifbacken, Parallelgreifer, Radialgreifer oder Winkelgreifer, und Greifer mit drei Greifbacken usw. unterschieden.
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Im Fall von drei Greifbacken sind diese innerhalb des Greiferkörpers verschiebbar in entsprechenden Sitzen angeordnet, die sich entlang radialer Richtungen erstrecken, welche einander bei der Longitudinalachse (welche wiederum orthogonal zu solchen radialen Richtungen ist) des Greifers kreuzen, und welche drei 120° Zentralwinkel einschließen.
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Bei einer Art von Greifern entspricht die Greifstellung den nahe bei der Longitudinalachse des Greifers angeordneten Greifbacken zum externen Greifen von Werkstücken, die zwischen die Greifbacken selbst eingeführt werden. Die Freigabestellung entspricht dann den von der Longitudinalachse des Greifers entfernten Greifbacken.
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Bei einer anderen Art von Greifer entspricht die Greifstellung entfernt von der Longitudinalachse des Greifers angeordneten Greifbacken zum inneren Greifen von Werkstücken, die die Greifbacken selbst umgeben. Die Freigabestellung entspricht den nahe bei der Longitudinalachse des Greifers angeordneten Freigabe.
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Ein Beispiel eines Greifers mit drei verschiebbaren Greifbacken ist in dem auf die Anmelderin lautenden
US-Patent 6,193,292 beschrieben.
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Zwei technische Voraussetzungen muss ein Greifer mit drei Greifbacken für das industrielle Automatisierungsgebiet üblicherweise erfüllen.
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Zum Ersten müssen sich die drei Greifbacken simultan bewegen, um die gleiche Wegstrecke auf eine jeweilige Aktivierung hin zurückzulegen. Diese Anforderung geht aus der Notwendigkeit hervor, dass verhindert wird, dass eine Greifbacke vor den anderen Greifbacken einen Druck auf das zu handhabende Werkstück ausübt, was dessen unerwünschte und potential gefährliche Falschausrichtung in Bezug auf die Longitudinalachse des Greifers bewirkt. Ferner sorgt das gleichzeitige Ankommen der Greifbacken in der Greifstellung dafür, dass der Greifer selbstzentrierend ist.
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Zum Zweiten wird immer häufiger eine Minimierung der Greifergröße und des Greifergewichts gefordert. Ein Greifer mit kleinen Abmessungen und insbesondere mit einer vertikal kleinen Abmessung entlang der Longitudinalachse ist vielfältig verwendbar, da dieser auch kompliziert geformte Werkstücke oder Werkstücke, die anfänglich nahe beieinander angeordnet sind, handhaben kann. Die Leichtigkeit des Greifers ist wichtig für die dynamischen Leistungen des zugehörigen Manipulators, z. B. eines Roboterarms. In der Tat stellt der Greifer ein Gewicht dar, das am Ende des Roboterarms angebracht ist und es ist offensichtlich vorteilhaft, solch ein Gewicht so weit wie möglich zu reduzieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drei-Greifbacken-Greifer anzugeben, der leicht ist und eine minimale Größe hat.
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Insbesondere ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen selbstzentrierenden Greifer des oben genannten Typs anzugeben, der dadurch charakterisiert ist, dass die Backen sich simultan bewegen und identische Wegstrecken haben, unabhängig von der Art der jeweiligen Aktivierungseinrichtung.
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Daher betrifft die vorliegende Erfindung einen Greifer mit drei Greifbacken gemäß Anspruch 1.
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Insbesondere weist der Greifer einen Körper auf, der mit einer Longitudinalachse und drei koplanaren Sitzen zur Aufnahme der Greifbacken versehen ist. Die Greifbacken sind jede in dem jeweiligen Sitz entlang einer Richtung orthogonal zur Longitudinalachse zwischen einer proximalen Stellung und einer distalen Stellung bezüglich der Longitudinalachse selbst in beide Richtungen hin und her verschiebbar.
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Die distale Stellung und die proximale Stellung entsprechen der Greifstellung und der Freigabestellung oder – entsprechend der Anforderungen – umgekehrt.
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Der Greifer weist zudem eine Einrichtung zum Aktivieren der Greifbacken auf, die ihrerseits mit einem Aktuator und Mitteln zum Übertragen der Bewegung des Aktuators zu den Greifbacken versehen ist. Die Übertragungsmittel weisen einen Reiter auf, der als Reaktion auf das Ingangsetzen des Aktuators in dem Greiferkörper verschiebbar ist und der mit einer ersten Greifbacke zusammenhängt. Geeignete Umlenkmittel geben die Bewegung des Reiters an die zweite Greifbacke und an die dritte Greifbacke weiter.
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Die zweite Greifbacke und die dritte Greifbacke verschieben sich entlang Richtungen, die bezüglich der Verschieberichtung der ersten Greifback schief sind, vorzugsweise gemäß Zentralwinkeln von 120°. Die Umlenkmittel sind daher dazu eingerichtet, diesen Aspekt mit einzubeziehen.
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Insbesondere weisen die Umlenkmittel zwei Steuerhebel auf, die beide als Reaktion auf die Verschiebebewegung des Reiters jeweils um eine zu der vorgenannten Longitudinalachse parallele Drehachse drehbar sind. Jeder Hebel ist an eine der zweiten und dritten Greifbacke gebunden, um dieser eine Wegstrecke weiterzugeben, die gleich ist zu der Wegstrecke, die durch den Reiter an die erste Greifbacke weitergegeben wird.
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Der Begriff ”Greifbacke” bezieht sich auf jegliches bewegliche Element, das unabhängig von dessen Form dazu vorgesehen ist, mit der Oberfläche des zu handhabenden Werkstücks zu interagieren.
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Der Greifer gemäß der vorliegenden Erfindung bietet mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik.
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Die Umlenkhebel drehen sich in einer Ebene orthogonal zu der Longitudinalachse des Greiferkörpers, das heißt in einer Ebene parallel zu der Gleitebene der Greifbacken. Diese Anordnung erlaubt es, die Größe des Greifers entlang dessen Longitudinalachse oder besser gesagt dessen vertikale Größe zu minimieren. In anderen Worten kann der Greifer eine besonders flache Form gegenüber bekannten Greifern haben, was zu offensichtlich positiven Effekten auf die Reduzierung und Verteilung des Gesamtgewichts des Greifers selbst führt.
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Die Verwendung von Umlenkhebeln, die in einer zur Gleitebene der Greifbacken parallelen Lageebene beweglich sind und die zugleich rotieren können, erlaubt es, die zweite und die dritte Greifbacke synchron mit der ersten Greifbacke zu bewegen und für jede der drei Greifbacken identische Wegstrecken zu haben. Dies führt de facto zu einem selbstzentrierenden Greifer. Dies verhindert, dass eine der Greifbacken vor den anderen mit dem zu handhabenden Werkstück interagiert, was die örtliche Anordnung verändern oder Brüche oder Schäden verursachen könnte.
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Ferner betätigt ein einzelner Reiter alle Greifbacken.
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Vorzugsweise sind die Umlenkhebel koplanar z. B. flach oder nahezu flach, um die Größe des Greifers in der Höhe nicht negativ zu beeinflussen, und sie sind zwischen den Reiter und die Greifbacken zwischengeschaltet.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die zweite und die dritte Greifbacke jede mit einem Stift oder einem ähnlichen Verbindungselement versehen, der sich parallel zu der Longitudinalachse durch ein entsprechendes im Greiferkörper gebildetes Langloch erstreckt. Jeder der Hebel weist eine Führung auf, die den Stift gleitend aufnimmt, was einer Kupplung entspricht, die als Nocken-Kurvengetriebe bezeichnet werden kann. Die Führung jedes Umlenkhebels ist als eine Innenkurve ausgestaltet, in welcher der als Nockenfolger ausgestaltete Stift geführt ist. Der Stift ist damit gezwungen dem Weg zu folgen, der durch die Führung aufgrund ihrer Form vorgegeben wird.
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In solch einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Führung eines jeden Umlenkhebels vorzugsweise entlang eines Kreisbogens, dessen Krümmungszentrum nicht mit der Drehachse des entsprechenden Hebels zusammenfällt. Dieses Merkmal sorgt dafür, dass einer Drehung der Umlenkhebel eine Verschiebung der jeweiligen Stifte entlang der Bewegungsrichtung der mit diesen verbundenen Greifbacken entspricht. Tatsächlich bewegt sich der Stift gegenüber der Führung des Umlenkhebels und gleichzeitig gegenüber dem Greiferkörper.
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Genauer befinden sich in einer ersten Stellung des Reiters alle Greifbacken in der entsprechenden distalen Stellung und die Stifte der zweiten Greifbacke und der dritten Greifbacke befinden sich im Wesentlichen an einem ersten Ende der jeweiligen Führung der entsprechenden Umlenkhebel, das heißt in maximalem Abstand von der Longitudinalachse. In einer zweiten Stellung des Reiters befinden sich alle Greifbacken in der jeweiligen proximalen Stellung und die Stifte der zweiten und dritten Greifbacken befinden sich im Wesentlichen an dem zweiten Ende der jeweiligen Führung des entsprechenden Umlenkhebels, das heißt in minimalem Abstand von der Longitudinalachse.
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Vorzugsweise fügen sich die Umlenkhebel zumindest teilweise ineinander ein, wodurch sie zusammen eine Öse definieren, welche sich entlang eines Kreisbogens erstreckt, dessen Krümmungszentrum sich in der Mittelebene der ersten Greifbacke, d. h. entlang der entsprechenden Verschiebeachse auf der gegenüberliegenden Seite im Hinblick auf die Longitudinalachse, befindet. Zum Beispiel weisen die beiden Umlenkhebel eine Randausnehmung auf, die eine Hälfte der vorgenannten Öse bilden. Der Reiter weist einen Schleppstift oder ein ähnliches Kupplungselement auf, der gleitend in die Öse eingreift. Der Stift ragt vorzugsweise parallel zur Longitudinalachse aus dem Reiter heraus und greift in die Öse ein.
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Genauer befinden sich in einer ersten Stellung des Reiters alle Greifbacken in der jeweiligen distalen Stellung und die Hebel sind, jeder um seine jeweilige Drehachse, in entgegengesetzte Richtungen voneinander bezüglich der vorgenannten Mittelebene gedreht. In einer zweiten Stellung des Reiters ist jede der Greifbacken in der jeweiligen proximalen Stellung und die Hebel sind in Richtung der oben genannten Mittelebene gegeneinander gedreht und vorzugsweise zumindest teilweise ineinander eingefügt. Daher streckt sich und kürzt sich die Öse, die durch die Hebel definiert ist, infolge der Drehung der Hebel selbst, welche entsprechend den Abstand zueinander vergrößern oder reduzieren.
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Vorzugsweise koppelt ein anderer Stift oder ein ähnliches Verbindungselement den Reiter mit der ersten Greifbacke, um diese Komponenten bezüglich der Verschiebung einteilig zu machen.
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Allgemein kann der Aktuator des Greifers ein beliebiger Typ von Aktuator sein, solange er zur Steuerung der Hin- und Herbewegungen des Reiters in die beiden Richtungen der jeweiligen Verschieberichtung geeignet ist. Zum Beispiel kann der Aktuator elektrisch, pneumatisch oder ölhydraulisch sein.
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In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Aktuator ein elektrischer Motor und weisen die Übertragungsmittel einen Schleppschlitten, der parallel mit dem Reiter verschiebbar ist, mindestens ein elastisches Element und eine Antriebsschraube für den Schleppschlitten auf. Die Antriebsschraube ist nicht reversibel, was bedeutet, dass das entsprechende Gewinde eine ungewollte Drehung der Schraube verhindert. Die Schraube ist parallel zur Verschieberichtung des Reiters orientiert. Der Schleppschlitten ist ebenfalls mit einem Gewinde versehen und steht mit der Antriebsschraube im Eingriff, wobei letztere als Reaktion auf die Drehung im Uhrzeigersinn und/oder gegen den Uhrzeigersinn dessen Verschiebung in die beiden Richtungen steuert. Die Drehung wird ihrerseits durch die Welle des Elektromotors vorgegeben.
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Der Reiter wird von dem Schleppschlitten getragen und zwischen diesen Elementen ist das elastische Element, vorzugsweise eine vorgespannte Spiralfeder, zwischengeschaltet. Die Vorspannung wird dabei durch den Hersteller basierend auf den Anwendungserfordernissen des Greifers festgelegt. Der Reiter und der Schleppschlitten können sowohl beide zusammen, solange die Vorspannung des elastischen Elements sich nicht ändert, als auch unabhängig voneinander, als Reaktion auf einen Veränderung der Vorspannung des elastischen Elements, die durch einen Widerstand hervorgerufen wird, der gegen die Verschiebebewegung der Greifbacken ausgeübt wird, verschoben werden.
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In der Tat wirkt die Anordnung von Schlitten, elastischem Element und Reiter als ein Kompensator für die Wegstrecken der Greifbacken, der dazu in der Lage ist, von vornherein die Kraft, die durch die Greifbacken auf das zu handhabende Werkstück ausgeübt wird, anzupassen, sogar wenn dessen Durchmesser sich ändert. Diese Anordnung übernimmt auch die Funktion, den elektrischen Motor von der Aufgabe zu befreien, die Greifbacken exakt in die jeweiligen Endstellungen, die distale und die proximale, die sie einnehmen können, zu schieben und dort zu halten.
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Vorzugsweise sind der elektrische Motor und die Antriebsschraube übereinander angeordnet, um eine Minimierung der Seitenabmessungen des Greifers zu ermöglichen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, aber nicht exklusiven Ausführungsbeispiels klarer werden, dass zu Illustrationszwecken und ohne Beschränkung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Darin zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Greifers mit drei Greifbacken;
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2 eine Explosionsdarstellung des in 1 gezeigten Greifers;
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3 eine Seitenansicht auf den in 1 gezeigten Greifer;
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4 eine erste vertikale Schnittansicht des in 1 gezeigten Greifers;
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5 eine zweite vertikale Schnittansicht des in 1 gezeigten Greifers;
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6 eine erste Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Greifers;
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7 eine zweite Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Greifers.
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BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Die beigefügten 1 bis 6 zeigen das bevorzugte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Greifers 1, der einen Körper 2 umfasst, in welchem die entsprechenden Komponenten aufgenommen sind.
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Der Körper 2 des Greifers 1 setzt sich aus zwei Teilen zusammen: Einem oberen Teil 2A und einem unteren Teil 2B. Der obere Teil 2A ist im Wesentlichen rund, erstreckt sich um eine Longitudinalachse Z-Z und hat eine zentrale Ausnehmung 3, die ebenfalls rund ist.
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Der Teil 2A des Körpers 2 nimmt drei Greifbacken G1, G2 und G3 auf, die in entsprechenden Sitzen (oder Spuren) 21 bis 23, die sich radial bezüglich der Achse Z-Z entlang Richtungen erstrecken, die sich unter Winkeln von 120° schneiden, und in einer gemeinsamen Lageebene gleiten können. In 1 sind die Greifbacken G1–G3 vollständig zurückgezogen, d. h. sie befinden sich in der Stellung des minimalen Abstandes von der Longitudinalachse Z-Z in Bezug auf die Wegstrecke, die jede Greifbacke laufen kann, was der Freigabestellung für das zu handhabende Werkstück entspricht. Die Greifbacken G1–G3 können in den jeweiligen Sitzen 21–23 translatorisch verschoben werden, um teilweise über den Umfang des Teils 2A des Körpers 2 des Greifers hinauszureichen, wodurch sie die Greifstellung für das zu handhabende Werkstück einnehmen, welches offensichtlich zumindest teilweise hohl ist, damit der Greifer 1 in dieses einfahren kann.
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In einem anderen nicht in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel können die Greifbacken G1–G3 sich in Richtung der Longitudinalachse Z-Z über die in 1 gezeigte Stellung hinaus bewegen, um gegen ein zu handhabendes Werkstück zu schließen, das einen Durchmesser hat, der klein genug ist, um zwischen die Greifbacken G1–G3 selbst einzufahren.
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Nur beispielhaft beträgt die Wegstrecke jeder Greifbacke G1, G2 oder G3 entsprechende der Größe des Greifers 1 3 mm, 6 mm oder 9 mm.
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Im unteren Teil 2B des Körpers 2 sind die meisten der Komponenten des Greifers aufgenommen, die dazu vorgesehen sind, die Greifbacken G1–G3 zu aktivieren. 2 zeigt diese Elemente im Detail.
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Ein Aktuator 4, beispielsweise wie in den Figuren dargestellt ein Elektromotor, ist im Teil 2B des Körpers 2 angeordnet, der mit dem Sitz 21 der ersten Greifbacke G1 fluchtet. Eine Antriebsschraube 5, die einen Gewindezapfen 51 mit einem nicht reversiblen Gewinde und ein Zahnrad 52 aufweist, ist kinematisch mit der Welle des Elektromotors 4 über Getriebemitteln 6 und 7 verbunden. Insbesondere ist das Zahnrad 52 mit dem Getriebe 7, dem Getriebe 6 und der Welle des Elektromotors 4 hintereinander geschaltet verbunden.
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Der Gewindezapfen 51 der Antriebsschraube 5 steht mit einem Schleppschlitten 8 im Eingriff, der an seiner Unterseite mit einem Gewinde versehen ist, um dessen Bewegungen entlang der jeweiligen Aktivierungsrichtung parallel zur Schraube 5 und entsprechend parallel zur Aktivierungsrichtung der ersten Greifbacke G1 zu steuern.
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In der Praxis steuert der Elektromotor 4 die Drehung der entsprechenden Welle und des mit dieser verbundenen Getriebes 6, was eine entsprechende Drehung der Schraube 5 und Verschiebung des Schleppschlittens 8 bewirkt.
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Der Schleppschlitten 8 trägt einen Reiter 11, wobei letzterer ebenfalls verschiebbar in dem Teil 2B des Körpers 2 des Greifers 1 ist. Zwischen dem Schlitten 8 und dem Reiter 12 sind zwei Spiralfedern 9 und 10 nicht nur in materiell sondern darüber hinaus auch funktional zwischengeschaltet. Die Spiralfedern 9 und 10 wurden während des Zusammenbauschritts direkt durch den Hersteller komprimierend vorgespannt. Während der Lebensdauer des Greifers 1 können die Federn 9 und 10 gegebenenfalls durch Federn mit einer anderen Vorspannung ersetzt werden.
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Die Anordnung, die den Schlitten
8, die Federn
9 und
10 und den Reiter
11 umfasst, bildet eine Einrichtung, die die Wegstrecken der Greifbacken G1–G3 elastisch kompensiert, wobei die Einrichtung äquivalent zu derjenigen ist, die in der
italienischen Patentanmeldung BS2010A000074 vom 12. April 2010 beschrieben ist.
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Die Anordnung, welche die vorgenannte Kompensationseinrichtung und zudem den Aktuator 4, die Getriebe 6 und 7 und die Antriebsschraube 5 umfasst, ist die Einrichtung A zum Aktivieren des Greifers 1.
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Die Stifte 12 sind fest mit dem Reiter 11 verbunden und stehen in Richtung des Schleppschlittens 8 so hervor, dass sie als Anlagekolben der Federn 9 und 10 wirken, wenn der Reiter sich gegenüber dem Schleppschlitten 8 bewegt. Die Stifte 12 können zwischen die Schultern 81 des Schlittens 8 einfahren, welche in Richtung der jeweiligen Seite des Schleppschlittens 8 den maximalen Endanschlag für die Federn 9 und 10 darstellen.
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Im Wesentlichen bewegt sich der durch die Schraube 5 verschobene Schleppschlitten 8 immer um eine fest vorgegebene Wegstrecke, wohingegen der Reiter 11 sich auch gegenüber dem Schleppschlitten 8 verschieben kann, so dass die bewegten Wegstrecken innerhalb bestimmter Grenzen in Abhängigkeit von dem Bewegungswiderstand variabel sind, welchen die Greifbacken G1–G3 während des Aufnehmens eines Werkstücks erfahren. Die Federn 9 und 10 werden komprimiert, um überschüssige Kraft zu absorbieren, welche die Greifbacken G1–G3 andernfalls auf das zu handhabende Werkstück ausüben würden.
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Über den Reiter 11 stehen mit unterschiedlicher Länge der Stift 13 und der Schleppstift 14 vertikal, d. h. parallel zur Achse Z-Z, hinaus. Der Stift 13 steht direkt mit der ersten Greifbacke G1 im Eingriff und tritt durch zwei fluchtende Öffnungen 15 und 16 hindurch, die jeweils im unteren Teil 2B und den oberen Teil 2A des Körpers 2 vorgesehen sind. Die daraus resultierende Verbindung sorgt dafür, dass der Reiter 11 und die erste Greifbacke G1 gegenüber dem Körper 2 des Greifers 1 verschiebbar miteinander verbunden sind.
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Die kinematische Kette, die durch die Elemente 6, 7, 8–11, 13 und 14 gebildet wird, bewerkstelligt die Bewegungsübertragung von dem Elektromotor zu den Greifbacken G1–G3.
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Der Schleppstift 14, der durch den Reiter 11 angetrieben wird, steuert in der Tat nicht direkt die Bewegung der übrigen Greifbacken G2 und G3, sondern über geeignete zwischengeschaltete Umlenkmittel, die im Folgenden beschrieben werden: Die Umlenkmittel umfassen zwei horizontal aktuierte Hebel 17 und 18 und entsprechende Stifte 21 und 22, welche diese mit der Greifbacke G2 bzw. der Greifbacke G3 verbinden. Die Hebel 17 und 18 sind dazu bestimmt, um Drehzapfen zu drehen, auf welche mit den Bezugszeichen 171 und 181 Bezug genommen wird. Die Drehzapfen 171 und 181 sind parallel zu der Longitudinalachse Z-Z und fügen sich in entsprechende Sitze 19 und 20 ein, die in der oberen Oberfläche des Teils 2B des Körpers 2 vorgesehen sind.
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Wie anhand der 2 erkannt werden kann, sind die horizontalen Umlenkhebel 17 und 18 so geformt, dass sie sich teilweise ineinander einfügen, wenn sich der Winkel zwischen den Hebeln selbst aufgrund deren Drehung verkleinert. Am Boden des oberen Teils 2A des Körpers 2 ist eine passende Ausnehmung vorgesehen, um die Hebel 17 und 18 aufzunehmen.
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Die Umlenkhebel 17 und 18 sind entsprechend mit Führungen 172 und 182 versehen, die als eine Innenkurve geformt sind, die gleitend die Stifte 24 und 25 aufnehmen, die mit den Greifbacken G2 und G3 verbunden sind. Die Hebel 17 und 18 definieren zusammen eine Öse 26, in welche der Stift 14 des Reiters 11 eingeführt ist.
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3 zeigt die Klemme 1 in einer Aufsicht, woraus erkannt werden kann, dass die Anordnung der Übertragungs- und Antriebskomponenten im unteren Teil 2B des Körpers 2 es erlaubt, die Seitenabmessungen des Teils 2B selbst bei weitem kleiner zu halten als die Abmessungen des oberen Teils 2A.
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Die Arbeitsweise des Greifers 1 wird nun unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben, die jeweils zwei orthogonale Longitudinalquerschnitte zeigen, wobei der erste entlang der Mittelebene des Sitzes 21 der Greifbacke G1 vorgenommen wurde. Ferner wird Bezug genommen auf die 6, in der ein Querschnitt entlang einer Ebene parallel zur Lageebene der Sitze 21–23 und auf Höhe der Umlenkhebeln 17 und 18 gezeigt ist.
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In 4 ist die Greifbacke G1 vollständig zurückgezogen in dem entsprechenden Sitz 21 gezeigt, d. h. in der Stellung proximal zur Longitudinalachse Z-Z. Die Greifbacken G2–G3 sind ebenfalls in der proximalen Stellung, die vorher als Nicht-Arbeitsstellung oder Freigabestellung des Werkstücks bezeichnet wurde.
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Aktivieren des Motors 4 versetzt die Getriebe 6, 7 und 52 in Drehung, wodurch die Drehung der Schraube 5 gesteuert wird. Dies bewirkt, dass der Schleppschlitten 8 und der Reiter 11 in jene Richtung (in 4 nach rechts) verschoben werden, welche die Greifbacke G1 dazu bringt, über den Umfang des Teils 2A des Körpers 2 z. B. ungefähr 3 mm hinauszuragen. Die Umlenkhebel 17 und 18 verschieben die Greifbacken G2 und G3 mit einer zur Wegstrecke der Greifbacke G1 identischen Wegstrecke in den jeweiligen Sitzen 22 und 23.
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Sofern die Greifbacken G1–G3 auf keinen Widerstand treffen, bewegt sich die Anordnung, welche die Federn 9 und 10, den Schleppschlitten 8 und den Reiter 11 aufweist, als ganzes steif. Sofern die Greifbacken G1–G3 jedoch auf einen Widerstand treffen, beispielsweise in Anlage gegen eine Innenoberfläche des zu handhabenden Werkstücks kommen, werden die Federn 9 und 10 komprimiert, um den Druck zu absorbieren, der der noch nicht vollendeten Wegstrecke der Greifbacken G1–G3 entspricht. Unter diesen Umständen stoppt der Reiter seine integrale Bewegung mit dem Schleppschlitten 8 und verschiebt sich bezüglich dem letzteren. Zum Beispiel vollendet der Schlitten 8 seine Wegstrecke und der Reiter 11 bleibt stehen, da die Greifbacken G1–G3 in Anlage gegen das zu handhabende Werkstück gelangt sind.
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5 zeigt einen orthogonalen Schnitt der Federn 9 und 10.
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6 zeigt einen Querschnitt des Greifers 1, in welchem die Federn 9 und 10 nicht mehr komprimiert erscheinen als in der anfänglichen Vorspannung, d. h. in der Freigabestellung der Greifer G1–G3.
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Insbesondere bezugnehmend auf die 7 ist dort eine Aufsicht der Umlenkhebel 17 und 18 gezeigt, die sich teilweise ineinander einfügen und bereit sind, um die jeweiligen Drehzapfen 171, 181 in der Zeichnungsebene gedreht zu werden. Die Stifte 13 und 14 verschieben sich alternierend in beide Richtungen der Achse X-X zusammen mit dem Reiter 11 entsprechend der Drehrichtung der Welle des Motors 4. Die Stifte 24, 25 befinden sich bei einem ersten Ende der jeweiligen Führung 172, 182.
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Die gestrichelten Linien zeigen die distale Stellung der Greifbacken G1–G3, beispielsweise die maximal Radialstellung, in der sie über den Umfang des Teils 2A hinausragen, um das zu handhabende Werkstück zu greifen. Die Stifte 24, 25 befinden sich entsprechend bei dem zweiten Ende der jeweiligen Führung 172, 182.
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Um die Greifbacken G1–G3 aus der Freigabestellung in die Greifstellung zu schieben, bewegt sich der Reiter in der 6 nach links. Der Stift 13 treibt direkt die Greifbacke G1 an. Der Stift 14 übt einen Druck auf die Wände der Öse 26 aus, was bewirkt, dass sich die Hebel 17 und 18 simultan in entgegengesetzte Richtungen drehen. Unter diesen Umständen dreht sich der Hebel 18 im Uhrzeigersinn und der Hebel 17 entgegen dem Uhrzeigersinn, wie aus 6 zu sehen ist. Die Öse 26, die sich entlang eines Kreisbogens transversal zur Achse X-X erstreckt, öffnet sich dadurch, d. h. streckt sich. Insbesondere kann man erkennen, dass sich das Krümmungszentrum der Öse 26 in der Mittelebene des Sitzes 21 der Greifbacke G1 oder anders gesagt der Vertikalebene, welche die Achse X-X enthält, befindet.
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Die Führungen 172 und 182 gleiten gegenüber den Stiften 24 und 25 und verschieben diese zugleich translatorisch entlang der Richtungen X' und X'', wodurch letztlich bewirkt wird, dass die Greifbacken G2 und G3 in den jeweiligen Sitzen 22 und 23 verschoben werden. Die Richtungen X-X, X' und X'' bilden Winkel von 120°.
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Ersichtlich bringt eine Verschiebung des Reiters 11 in entgegengesetzter Richtung die Greifbacken G1 und G3 in die ursprüngliche Freigabestellung zurück.
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Diese Dynamik wird durch die Form der Führungen 172 und 182 ermöglicht, welche sich jede entlang eines Kreisbogens erstrecken, dessen Rotationszentrum gegenüber den Drehzapfen 171 und 181 versetzt ist.
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Die beschriebene Konfiguration erlaubt das synchrone Bewegen aller Greifbacken G1–G3 mit identischen Wegstrecken, was, wie vorher beschrieben, zu einem selbstzentrierenden Effekt bezüglich der Longitudinalachse Z-Z führt.
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Vorzugsweise wechseln die Greifbacken G1–G3 von der Freigabestellung zu der Greifstellung und zurück in weniger als einem Zehntel einer Sekunde.
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Entsprechend der Bemessung des Elektromotors 4 oder der alternative verwendeten pneumatischen oder ölpneumatischen Aktuatoren, kann jede Greifbacke G1–G3 eine Kraft zwischen 100 N und 400 N auf das zu handhabende Werkstück ausüben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6193292 [0008]
- IT 2010000074 [0055]
