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Die Erfindung betrifft eine Greif- oder Spannvorrichtung mit einem Grundgehäuse, mit wenigstens einer im Grundgehäuse verfahrbaren Grundbacken, mit einem mit der Grundbacke über ein Getriebe bewegungsgekoppeltem Stellglied, mit einem Antrieb zum axialen Verstellen des Stellglieds, wobei das Getriebe wenigstens einen Nocken und wenigstens eine, mit dem Nocken zusammenwirkende, Kulisse aufweist. Der Nocken kann dabei vorzugsweise am Stellglied und die Kulisse an der Grundbacke angeordnet sein. Vorzugsweise sind zwei Grundbacken vorgesehen, die aufeinander zu und voneinander weg bewegt sind, wobei das Stellglied dann vorzugsweise zwei Nocken aufweist, die dann mit der jeweiligen Grundbacke zusammenwirken.
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Mit Greifvorrichtungen werden in der Regel Gegenstände gegriffen. Mit Spannvorrichtungen werden in der Regel Gegenstände in der Regel festgesetzt, um diese dann zu bearbeiten. Auch wenn im nachfolgenden nur vom Greifen oder Spannen die Rede ist, ist damit stets auch das Spannen und Greifen gemeint.
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Eingangs genannte Greif- oder Spannvorrichtungen sind beispielsweise aus der
DE 195 23 221 C1 bekannt. Durch die Wahl der Steigung der Kulisse ist es möglich, eine bestimmte Getriebeübersetzung zwischen dem Stellglied und der jeweiligen Backe zu realisieren. Es hat sich gezeigt, dass für unterschiedliche Anwendungen unterschiedliche Übersetzungen wünschenswert sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Greif- oder Spannvorrichtung bereitzustellen, die für unterschiedliche Greif- oder Spannaufgaben flexibel einsetzbar ist und mit der hohe Greifgeschwindigkeiten bei dennoch hohen Greifkräften erzielbar sind.
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Diese Aufgabe wird mit einer Greif- oder Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es ist folglich vorgesehen, dass die Kulisse wenigstens einen Eilhubabschnitt und wenigstens einen Krafthubabschnitt aufweist. Die Kulisse ist vorzugsweise an der Grundbacke und der Nocken am Stellglied vorgesehen; allerdings ist auch im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Kulisse am Stellglied und der Nocken an der Grundbacke vorgesehen ist.
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Durch Vorsehen des Eilhubabschnitts wird erreicht, dass die jeweilige Grundbacke in dem Bewegungsbereich, in dem kein Bauteil gegriffen wird, mit einer erhöhten Geschwindigkeit und einer verringerten Kraft bewegt wird. Durch Vorsehen des Krafthubabschnitts wird erreicht, dass die jeweilige Grundbacke in dem Bewegungsbereich, in dem ein Bauteil gegriffen wird, mit einer verringerten Geschwindigkeit und einer erhöhten Kraft bewegt wird. Dadurch werden also ein Eilhub und ein Krafthub realisiert. Dies trägt zu schnellen Greifgeschwindigkeiten bei, wobei dennoch hohe Greifkräfte realisiert werden können.
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Dabei ist vorteilhaft, wenn die Kulisse zwei Krafthubabschnitte und einen zwischen den Krafthubabschnitten liegenden Eilhubabschnitte aufweist. Dadurch kann erreicht werden, dass die Geif- oder Spannvorrichtung zum Innengreifen als auch zum Außengreifen Verwendung finden kann, da in beiden Endlagen jeweils eine Kraftverstärkung vorhanden ist. Im mittleren Abschnitt liegt dann der Eilhubabschnitt, so dass hohe Verfahrgeschwindigkeiten der wenigstens einen Backe erzielbar sind.
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Der Eilhubabschnitt kann hierbei eine Länge aufweisen, die länger ist als die des jeweiligen Krafthubabschnitts. Gerade durch diese Ausbildung können schnelle Greifzyklen erreicht werden, da insbesondere der Eilhubabschnitt vergleichsweise lang ausgebildet ist.
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Aufgrund der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbaren vergleichsweise hohen Greif- oder Spannkräften ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Grundbacke und dem Grundgehäuse Gleitführungen mit zusammenwirkenden Gleitflächen und Gegenflächen vorgesehen sind. Aufgrund der miteinander zusammenwirkenden Flächen können hohe Punkt- oder Linienbelastungen zwischen den Lagerkörpern, die zu frühzeitigen Lagerschäden führen können, vermieden werden. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine langlebige Vorrichtung.
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Ferner ist vorteilhaft, wenn die Gleitführungen gehäuseseitige Gleitflächen aufweisen, die einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sind oder die von im oder am Gehäuse angeordneten Gleitstangen gebildet sind. Die Gleitflächen können selbstverständlich beschichtet oder gehärtet sein, um eine entsprechende Gleitoberfläche bereitzustellen. Insbesondere dann, wenn die Gleitflächen einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sind, sind keine weiteren Bauteile erforderlich, wodurch Bauteil- und Montagekosten eingespart werden können. Allerdings haben sich auch Gleitstangen mit einer entsprechenden Gleitfläche als vorteilhaft gezeigt, insbesondere dann, wenn das Grundgehäuse aus einem vergleichsweise weichen Material wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung oder einem Kunststoff besteht, da hierauf kein Gleiten stattfindet. Vorteilhafterweise stehen das Gehäuse und die Gleitstangen dann relativ zueinander still, wobei eine Gleitbewegung nur zwischen den Gleitstangen und den Grundbacken stattfindet. Da Kippmomente beim Greifen ausschließlich oder nahezu ausschließlich durch die Gleitführungen oder Gleitstangen aufgenommen werden, können hohe Greifkräfte realisiert werden.
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In diesem Zusammenhang hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Gleitführungen backenseitig einstückig mit der Backe ausgebildete Gegenflächen aufweisen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Backen aus einem härteren Material, wie beispielsweise Stahl, ausgebildet sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dann, wenn wenigstens zwei Grundbacke vorgesehen sind, die aufeinander zu und voneinander weg verfahrbar sind, wobei zwischen den Grundbacken Wälzkörper, insbesondere Wälzrollen, zur gegenseitigen Lagerung der Grundbacken vorgesehen sind. Die Wälzrollen sind dabei senkrecht zur Bewegungsrichtung der Grundbacken verlaufend angeordnet. Die Wälzrollen sind dabei um ihre Längsachse drehbar angeordnet, vorzugsweise aber ortsunbeweglich. Gerade dann, wenn die Vorrichtung im Eilhub betrieben wird, ist eine gewisse Dynamik wünschenswert. Aufgrund des Vorsehens von Wälzkörpern zwischen den Grundbacken, kann eine solche Dynamik gewährleistet werden. Gerade die Kombination von Gleitführungen zwischen dem Gehäuse und der Grundbacke sowie von Wälzkörpern zwischen den jeweiligen Grundbacken hat sich im Zusammenhang mit dem Vorsehen eines kulissenseitigen Eilhubabschnitt und eines sich daran anschließenden Krafthubabschnitts als besonders geeignet herausgestellt. Eine derartige Lagerung wird zum einen einer dynamischen Bewegung der Grundbacken im Eilhub sowie der hohen auftretenden Kräften im Krafthub gerecht.
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Um die erfindungsgemäße Vorrichtung noch flexibler einsetzen zu können, ist vorteilhaft, wenn die Kulisse in oder an einem Kulissenelement vorgesehen ist, wobei das Kulissenelement lösbar austauschbar und/oder verstellbar angeordnet ist, dass mit der Verstellung des Kulissenelements die Übersetzung des Getriebes verändert wird. Das Kulissenelement ist vorzugsweise an der Grundbacke anordenbar; allerdings ist auch im Rahmen der Erfindung denkbar, dass das Kulissenelement am Stellglied vorgesehen ist. Durch das Austauschen oder Verstellen des Kulissenelements können unterschiedliche Verfahrgeschwindigkeiten bzw. Greifkräfte realisiert werden, je nach vorgegebener Greifaufgabe. Dies ist möglich, ohne dass eine komplett neue Greif- oder Spannvorrichtung zur Verfügung gestellt werden muss oder ohne dass die jeweiligen Grundbacken ausgetauscht werden müssen. Zur Anpassung der Greif- oder Spannvorrichtung an die Greifaufgabe ist es folglich ausreichend, lediglich das jeweilige Kulissenelement auszutauschen oder zu verstellen. Selbstverständlich ist denkbar, dass das austauschbare Kulissenelement insbesondere derart an der Grundbacke angeordnet ist, dass es zur Realisierung von unterschiedlichen Übersetzungen verstellt werden kann. Eine Verlagerung des Kulissenelements kann dabei beispielsweise in Bewegungsrichtung der jeweiligen Grundbacke erfolgen. Vorteilhafterweise sind das Kulissenelement und die Grundbacke aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt sind. Dabei ist es denkbar, dass die Grundbacke in vorteilhafter Ausgestaltung ungehärtet und aus einem leichten Werkstoff ausgeführt sein kann, wobei das Kulissenelement bspw. aus gehärtetem Stahl hergestellt sein kann.
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Vorteilhafterweise ist zudem denkbar, dass der Nocken einstückig mit dem Stellglied oder als das Stellglied durchgreifender Zylinderstift ausgebildet ist. Zur Minimierung der Reibung zwischen Nocken und Kulisse ist denkbar, dass der Nocken eine Lagerbuchse aufweist.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.
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Es zeigen:
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1 die Seitenansicht einer Greif- oder Spannvorrichtung;
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2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß 1 entlang der Linie II;
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3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß 1 entlang der Linie III in 2; und
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4 eine Grundbacke der Vorrichtung gemäß 1 bis 3 in Einzelteildarstellung.
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Die in den
1 bis
3 gezeigte Greifvorrichtung
10 umfasst ein Grundgehäuse
12, in dem zwei aufeinander zu und voneinander weg verfahrbare Grundbacken
14,
16 geführt gelagert sind. Zur Lagerung finden zwischen den Grundbacken
14 und dem Grundgehäuse
12 Gleitführungen
18 Verwendung. Die Gleitführungen
18 weisen vier am Grundgehäuse
12 angeordnete, im Querschnitt rechteckig ausgebildete Führungsstangen
19 mit Gleitflächen
21 auf. Die gehäuseseitigen Gleitflächen
21 wirken dabei mit in den Grundbacken
14 vorgesehenen, parallel dazu verlaufenden Gegenflächen
23 zusammen. Gemäß der Erfindung ist auch denkbar, dass die Führungsstangen
19 entfallen und die Gleitflächen
21 einstückig mit dem Grundgehäuse
12 ausgebildet sind. Im Unterschied dazu sind in der
DE 195 23 221 C1 zwischen den Grundbacken und dem Gehäuse Wälzlager mit Wälzelementen offenbart.
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Zur weiteren Führung und Abstützung der Grundbacken
14 sind zwischen den Grundbacken
14 Wälzrollen
25 vorgesehen. Die Wälzrollen
25 sind dabei senkrecht zur Bewegungsrichtung der Grundbacken
14 verlaufend angeordnet und sind dabei um ihre Längsachse drehbar angeordnet, vorzugsweise aber ortsunbeweglich. Derartige Wälzrollen sind beispielsweise in der
DE 195 23 221 C1 mit dem Bezugszeichen
39 gezeigt.
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Die Grundbacken 14, 16 weisen jeweils einen Fingerabschnitt 17 auf, mit dem zu greifende oder zu spannende Bauteile gegriffen oder gespannt werden können. Die Grundbacken 14, 16 werden dabei von einem Antrieb 20 bewegt, wobei der Antrieb 20 einen in einem Zylinder 22 wechselseitig druckbeaufschlagbaren Kolben 24 umfasst. Der Kolben 24 unterteilt den Zylinder 22 in zwei Druckräume 26, 28. Bei Druckbeaufschlagung des Druckraums 26 bewegt sich der Kolben 24 nach unten; bei Druckbeaufschlagung des Druckraums 28 bewegt sich der Kolben nach axial oben. Am Kolben 24 ist dabei ein Stellglied 30 entlang der Kolbenachse 32 vorgesehen. Das Stellglied 30 ist über ein Getriebe 34 mit den Grundbacken 14, 16 bewegungsgekoppelt.
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Das Getriebe 34 umfasst dabei zwei am Stellglied 30 vorgesehene Nocken 36, die mit grundbackenseitigen Kulissen 38 zusammenwirken. Beim Verstellen des Stellglieds 30 in Richtung der Achse 32 erfolgt dadurch eine Zwangsführung der Backen 14, 16. Jede Backe 14, 16 weist folglich eine Kulisse 38 auf, wobei die beiden Kulissen 38 der beiden Backen 14, 16 einander zugewandt sind. Die Backen 14, 16 bilden dabei einen Hohlraum 40, in den das Stellglied 30 mit den beiden einander gegenüberliegenden Nocken 36 eintaucht. Die beiden Kulissen 38 verlaufen dabei spiegelsymmetrisch zur Achse 32 derart, dass die beiden Backen 14, 16 synchron aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden.
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Wie aus 3 deutlich wird, werden die Nocken 36 von einem durch das Stellglied 30 quer zur Achse 32 verlaufenden Zylinderstift gebildet, wobei die Nocken 36 jeweils eine Lagerbuchse 41 aufweisen. Dadurch wird die Reibung zwischen dem jeweiligen Nocken 36 und der Oberfläche der Kulisse 38 verringert.
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Wie insbesondere aus der
2 und der Einzelteildarstellung der Grundbacke
16 in
4 deutlich wird, verlaufen die Kulissen
38 nicht entlang einer geraden Linie, wie es bei der der
DE 195 23 221 C1 der Fall ist, sondern weisen verschiedene Abschnitte auf.
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Insgesamt sind drei wesentliche Abschnitte vorgesehen, zwei Krafthubabschnitte 42, 44 und ein Eilhubabschnitt 46. Der zwischen den Krafthubabschnitte 42, 44 liegende Eilhubabschnitt 46 ist dabei so gewählt, dass in diesem Bereich kein Bauteil mit den Backen 14, 16 gegriffen wird. Der Eilhubabschnitt 46 weist deshalb einen flachen Winkel zur Mittellängsachse 32 auf, was eine erhöhte Geschwindigkeit und eine verringerte Greifkraft zur Folge hat. In dem Bereich wo Bauteile gegriffen werden, sind die beiden Krafthubabschnitte 42, 44 vorgesehen. Diese Abschnitte 42, 44 schließen mit der Achse 32 einen spitzeren Winkel ein, wodurch eine verringerte Verfahrgeschwindigkeit und eine erhöhte Greifkraft bereitgestellt wird. Je kleiner der Winkel zwischen dem jeweiligen Kulissenabschnitt und der Kolbenachse 32 ist, desto geringer ist die Verfahrgeschwindigkeit und desto höher ist die aufgebrachte Greifkraft. Die Länge l des Eilhubabschnitts 46 ist dabei länger als die jeweilige Länge k des jeweiligen Krafthubabschnitts 42, 44.
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Beim Außenspannen, also wenn das zu greifende Bauteil zwischen den Backen 14, 16 gehalten wird, befindet sich der Nocken 36 in der Spannlage im in 4 gezeigten, oberen Krafthubabschnitte 42. Beim Innenspannen, also wenn beim Auffahren der Backen ein beispielsweise hohles Werkstück von Innen gespannt wird, befindet sich der Nocken 36 im in 4 gezeigten, unteren Krafthubabschnitte 44. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, dass die Backen 14, 16 sowohl zum Innen- als auch Außenspannen mit Vorsehen jeweils eines Eilhubes und eines Krafthubes verwendet werden können.
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Die Kombination des Vorsehens von Wälzrollen 25 zwischen den Grundbacken 14, 16 und den Gleitführungen 18 mit den Gleitflächen 21 und Gegenflächen 23 zwischen dem Grundgehäuse 12 und den Grundbacken 14, 16 hat insbesondere den Vorteil, dass im Eilhubgang eine Lagerung mit geringer Reibung aufgrund den Wälzrollen 25 gewährleistet ist und dass im Krafthubgang, dann wenn hohe Kräfte auftreten, über die Gleitführungen 18 und deren Flächen 21, 23 hohe Kräfte abgeleitet werden können.
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Die Kulissen 38 sind an den jeweiligen Backen 14, 16 vorzugsweise in Kulissenelementen 48 vorgesehen. Die Kulissenelemente 48 sind dabei vorzugsweise an den Backen 14, 16 lösbar und austauschbar in Kulissenaufnahmen 82 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass standarisierte Backen 14, 16 verwendet werden können und dass je nach Greif- oder Spannaufgabe unterschiedliche Kulissenelemente 48 mit unterschiedlichen Kulissen 38 Verwendung finden können. Die Kulissenelemente 48 können beispielsweise an den Grundbacken 14, 16 angeklemmt, eingeclipst oder angeschraubt sein. Ferner ist denkbar, dass die Kulissenelemente 48 an der Grundbacke verstellbar angeordnet sind, so dass mit der Verstellung der Kulissenelemente 48 auch die Übersetzung des Getriebes 34 verändert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19523221 C1 [0003, 0021, 0022, 0026]
