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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen pneumatischen Einzelfinger-Winkelgreifer und auf das Verfahren zur Herstellung desselben.
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Stand der Technik
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Der Einsatz von pneumatischen Einzelfinger-Greifern ist im Bereich der industriellen Automatisierung bekannt; diese sind beispielsweise in dem Katalog der Anmelderin aus dem Jahr 2015 gezeigt, welcher im Internet über die folgende Seite zugänglich ist:
http://www.gimatic.com/Gimatic/ProductsFiles/Catalogs/it/of.pdf.
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Bei diesen handelt es sich um so genannte Winkelgreifer, da die einzige Klemmbacke, im Folgenden „Greiffinger“ genannt, mit der diese versehen sind, zwischen einer vertikalen geöffneten Position, die mit dem eigentlichen Greiferkörper fluchtet, sowie einer horizontalen geschlossenen Position, die unter einem Winkel oder quer zu dem Greiferkörper verläuft, drehbar ist. In der praktischen Anwendung ragt der Greiffinger in der geschlossenen Position auslegerartig über den Greiferkörper hinaus.
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Die Bewegung des Fingers wird durch einen pneumatischen Kolben hervorgerufen, der sich als Reaktion auf die durch Druckluft ausgeübte Kraft in dem Greiferkörper bewegt und somit wie ein Zylinder wirkt, wobei die Druckluft in der Regel gefiltert ist und mit einem Schmiermittel versehen sein kann. Der Finger ist an den Greiferkörper angelenkt und mittels eines Gleitstifts, der in einem Schlitz des Kolbens drehbar ist, an dem Kolben festgelegt.
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Die Einzelfinger-Greifer werden für gewöhnlich in der herstellenden Industrie oder während des Verpackens eingesetzt, um Werkstücke für einen bestimmten Zeitraum festzuhalten. Aus diesem Grund werden sie auch als „Spann“-Greifer bezeichnet.
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Die zurzeit auf dem Markt erhältlichen Einzelfinger-Greifer weisen alle mehr oder weniger denselben Aufbau auf und werden wie nachfolgend beschrieben hergestellt.
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Bei dem Greiferkörper, der auch als Zylinder wirkt, handelt es sich um ein kreisförmiges Rohr aus Metall – für gewöhnlich Aluminium – mit offenen Gewindeenden. Bei der Herstellung wird ein erstes Ende des Körpers durch Aufschrauben einer ersten, mit einer Dichtung versehenen Ringmutter geschlossen; die erste Ringmutter weist eine Öffnung für den Durchtritt von Druckluft auf und ist mit einer Versorgungsleitung verbindbar. Der Kolben, der mit einer jeweiligen Umfangsdichtung versehen ist, um dessen Dichtigkeit sicherzustellen, sowie eine Feder, deren Funktion darin besteht, den Kolben in seine ursprüngliche Position zurückzuführen, wenn die Druckluft-Zufuhr unterbrochen wird, werden beide in den Körper eingesetzt. Auf das zweite Ende des Greiferkörpers wird nun eine zweite, mit einer Dichtung versehene Ringmutter aufgeschraubt. Die zweite Ringmutter bietet eine feststehende Anschlagsfläche für die Feder, so dass die Feder aufgrund der Einwirkung des Kolbens zusammengedrückt werden kann. Die zweite Ringmutter weist eine Durchgangsöffnung auf, in die ein Teil des Kolbens, im Folgenden als Kolbenfuß bezeichnet, gleitend aufgenommen ist. Der Greiffinger ist an die zweite Ringmutter angelenkt; die Drehgelenkachse verläuft schräg zu der Achse des Greiferkörpers und somit auch zu der Kolbenachse. Der Greiffinger ist ebenfalls mittels eines Stifts, der parallel zu dem gerade beschriebenen Drehgelenk verläuft, an dem Kolbenfuß festgelegt und in einen in dem Kolbenfuß ausgeführten Schlitz eingesetzt.
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Die Funktionsweise ist einfach. Ausgehend von dem Fall, in dem sich der Greifer zunächst in der geöffneten Position befindet, der Greiffinger also vertikal ist, wird aufgrund der durch die erste Ringmutter zugeführten Druckluft der Kolben in Richtung der zweiten Ringmutter zurückgezogen. In dieser Phase wird die Feder gegen die zweite Ringmutter zusammengedrückt, und der Kolbenfuß versetzt den Greiffinger in Drehung, bis dieser in die geschlossene Position kommt, wo er so lange verbleibt, wie der Greifer mit Druckluft versorgt wird. In dem Moment, wo die Versorgung unterbrochen wird und der Druck in dem Greifer aufgrund des Druckluft-Abzugs sinkt, bewegt die Feder den Kolben zurück in die geöffnete Position.
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Die aktuell erhältlichen Greifer weisen gewisse Einschränkungen auf.
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Zunächst einmal wird viel Zeit für den Zusammenbau benötigt, da die Ringmuttern so mit den jeweiligen Dichtungen versehen werden müssen, dass diese bezüglich der entsprechenden Enden des Rohrkörpers der Greifers zentriert sind, und beim Verschrauben daher sorgfältig auf die Einhaltung eines bestimmten Anzugsdrehmoments geachtet werden muss.
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Zweitens stellen die Ringmuttern oft die Schwäche des Greifers dar. Greifer müssen Millionen von Betriebszyklen überstehen; manchmal tritt dabei ein Materialbruch an den Ringmuttern auf, zum Beispiel bricht das Gewinde, das die Muttern an dem Greiferkörper hält, so dass die pneumatische Dichtigkeit verloren geht.
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Zu guter Letzt muss der Hersteller aufgrund der Tatsache, dass die Greifer in verschiedenen Größen hergestellt werden, um eine Vielzahl von Leistungsbereichen abzudecken, eine gewisse Anzahl von Ringmuttern auf Lager haben, um alle neuen Greifer zusammenbauen und die gebrauchten Greifer reparieren zu können.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Einzelfinger-Greifers, bei dem die oben beschriebenen Einschränkungen behoben sind.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung des verbesserten Einzelfinger-Greifers.
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Gemäß einem ersten Aspekt beizieht sich die vorliegende Erfindung daher auf einen pneumatischen Einzelfinger-Winkelgreifer gemäß Anspruch 1.
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Genauer gesagt umfasst der Greifer einen Körper, in den ein Kolben und eine Feder aufgenommen sind, sowie einen an den Körper angelenkten Greiffinger. Der Körper ist rohrförmig und weist ein erstes Ende auf, das mit einer externen Druckluft-Versorgungsleitung verbindbar ist, sowie ein zweites Ende, an das der Greiffinger angelenkt ist.
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Der Kolben ist in Reaktion auf die durch die Druckluft in eine Richtung ausgeübte Kraft und durch die mittels der als Rückstellfeder wirkenden Feder in die entgegengesetzte Richtung ausgeübte Kraft in dem Körper hin- und her beweglich.
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Der Greiffinger wird durch den Kolben in eine Drehung zwischen einer geöffneten Position, die längs zu dem Körper verläuft, und einer geschlossenen Position, die quer oder unter einem Winkel in Bezug auf den Körper verläuft, versetzt.
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Vorteilhafterweise handelt es sich abweichend von den herkömmlichen Lösungen bei den ersten und zweiten Enden nicht um Ringmuttern, die mit dem Greiferkörper verschraubt sind, sondern im Gegenteil um integrale Bestandteile des Körpers.
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Mit dieser Lösung lassen sich die Einschränkungen der aktuell erhältlichen Greifer überwinden und deren Leistungsfähigkeit in Bezug auf die Dreh- und Biegefestigkeit, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit maximieren.
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Vorzugsweise wird der Körper hergestellt durch maschinelles Bearbeiten eines Stabes oder Rohrs, zum Beispiel auf einer Dreh- und/oder Fräsmaschine, wobei die beiden Enden direkt aus dem Festkörper hergestellt werden.
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Vorzugsweise ist das erste Ende als Verbindungsstück für Druckluft-Leitungen ausgebildet und weist eine Einlassöffnung für Druckluft in das Innere des Körpers auf. Es ist ratsam, einen Durchflussbegrenzer in der Öffnung anzuordnen.
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Vorzugsweise wird das zweite Ende so bearbeitet, dass es möglich ist, einen Greiffinger an den Greiferkörper anzulenken. Insbesondere besteht der Sitz in dem zweiten Ende aus einem Stift, der als Drehgelenk für den Greiffinger dient.
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In der bevorzugten Ausführungsform umfasst der Greifer ein Steckelement, das in das zweite Ende eingesetzt werden kann, um den Kolben und die Feder in dem Körper zu halten. Vorzugsweise kann das Steckelement über einen Schnappverschluss mit dem zweiten Ende verbunden werden und ist mit einer Durchgangsöffnung versehen, von wo aus sich ein mit dem Greiffinger verbundener Kolbenabschnitt hindurcherstreckt; auf diese Weise überträgt der Kolben die Bewegungen auf den Greiffinger.
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Gemäß einem zweiten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren gemäß Anspruch 11 zur Herstellung des oben beschriebenen Einzelfinger-Greifers.
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Das Verfahren sieht nicht vor, dass die Enden des Greiferkörpers durch Ringmuttern oder andere zusammengesetzte Bauteile verschlossen werden. Die Enden des Greiferkörpers sind integrale Bestandteile des eigentlichen Körpers mit den oben beschriebenen Vorteilen.
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Liste der Figuren
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen, Ausführungsform, die nur zum Zweck der Darstellung und ohne Einschränkung in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist. Hierbei zeigen:
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1 eine perspektivische und teilweise aufgebrochene Ansicht eines pneumatischen Einzelfinger-Greifers gemäß dem Stand der Technik,
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2 eine perspektivische und teilweise aufgebrochene Ansicht eines pneumatischen Einzelfinger-Greifers gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3 eine Explosionsansicht des in 2 dargestellten Einzelfinger-Greifers.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt einen pneumatischen Einzelfinger-Greifer 1‘ gemäß dem Stand der Technik. Wie oben erwähnt, umfasst der Greifer 1‘ einen Körper 2‘, wobei es sich im Wesentlichen um ein Aluminium-Rohr 2‘ mit Gewindeenden handelt. Diese Enden sind durch entsprechende Ringmuttern 3‘ und 4‘ aus Plastik verschlossen, die mit dem Körper 2‘ des Greifers verschraubt sind. Durch die erste Ringmutter 3‘, die untere in 1, erstreckt sich die Leitung, durch die Druckluft in den Körper 2‘ geleitet werden kann. Ein Kolben 5‘ ist gleitend in den Körper 2‘ eingesetzt und bildet so eine Kupplung nach Art eines Zylinderkolbens. Ein einzelner Greiffinger 6‘ ist an der zweiten Ringmutter 4‘, der oberen in 1, angelenkt und ist mit dem Kolben verbunden, welcher diesen auf diese Weise drehbar zwischen der geöffneten, in 1 dargestellten Position und der nicht dargestellten geschlossenen Position in die durch den Pfeil angegebene Richtung antreibt.
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2 zeigt eine Ausführungsform des Greifers 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Abweichend von den Lösungen gemäß dem Stand der Technik weist der Greifer 1 nicht die beiden unteren und oberen Ringmuttern 3‘ und 4‘ auf. Bei dem Körper 2 handelt es sich um ein einzelnes Bauteil, das ohne den Zusammenbau von anderen Bauteilen hergestellt wird.
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Genauer gesagt wird der Körper 2 ausgehend von einem Stab hergestellt, der einer Bearbeitung, wie z. B. Drehen, unterzogen wird, um den unteren Teil 3 und den oberen Teil 4 zu formen und herzustellen.
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Der untere Teil 3 ist äußerlich als Verbindungsstück ausgeführt, das die Ankopplung an eine externe Druckluft-Versorgungsleitung ermöglicht, und im Innern den Luft-Versorgungskanal 7 bereitstellt, in dem ein Begrenzer 8 angeordnet ist.
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Der obere Teil 4 ist so ausgeformt, dass der Greiffinger 6 teilweise darin aufgenommen werden kann. Der Greiffinger 6 ist in Bezug auf den oberen Abschnitt 4 über einen Stift 9, der in denselben Abschnitt 4 eingesetzt wird, so drehbar, dass dieser schräg in Bezug auf die Achse des Kolbens 5 verläuft, der sich in dem Körper 2 bewegt.
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Dadurch, dass der untere Abschnitt 3 und der obere Abschnitt 4 integral, d. h. einstückig mit dem Körper 2, ausgebildet werden, werden die Einschränkungen der herkömmlichen Lösungen überwunden.
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Zunächst einmal besteht keine Gefahr, dass es zu einem Bruch von Ringmuttern oder damit verbundenen Gewinden kommt. Zudem ist der Greifer 1 in seiner Gesamtheit stabiler als der Greifer 1‘ gemäß dem Stand der Technik und kann höheren Druckluft-Drücken standhalten, wobei die Massen gleich bleiben. Dies führt zu einer längeren Lebenszeit.
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Wie nun bezugnehmend auf 3 erläutert wird, lässt sich der Greifer 1 einfacher herstellen als die Greifer 1‘ gemäß dem Stand der Technik.
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Bezugnehmend auf 3, die eine Explosionsansicht des Einzelfinger-Greifers 1 zeigt, werden beim Zusammenbau die meisten Bauteile einfach in den Körper 2 des Greifers 1 eingesetzt.
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Ein optionaler Magnet zum Ansteuern optionaler externer Magnetsensoren (die über Verbindungsstücke an dem Greiferkörper befestigt werden können) ist mit 12 bezeichnet, und eine Dichtung, die an dem Kopf des Kolbens 5 angebracht wird, bevor dieser in den Körper 2 eingesetzt wird, ist mit 13 bezeichnet.
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Sobald der Kolben 5 in den Körper 2 eingesetzt ist, wird die Feder 10 ebenfalls eingesetzt. Das obere Ende des Körpers 2 wird durch ein Steckelement 11 teilweise verschlossen, wobei dieses mit den Vorsprüngen 15 versehen ist, die mit entsprechenden, in dem oberen Abschnitt 4 des Körpers 2 des Greifers 1 ausgebildeten Öffnungen 16 eine Schnappverbindung eingehen. Das Steckelement 11 verhindert, dass sich der Kolben 5 und die Feder 10 aus dem Körper 2 herausbewegen und stellt gleichzeitig den oberen Anschlag für die Feder 10 dar, so dass diese zusammengedrückt werden kann.
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Der Fuß des Kolbens 5 weist eine länglichen Aufnahme oder einen Schlitz 14 zur Aufnahme des Stifts 9 auf. Sobald das Steckelement 11 an dem Körper 2 des Greifers 1 festgelegt ist, wird der Greiffinger 6 mit Hilfe der beiden Stifte 9 und 17 festgelegt. Der Stift 9 bildet das Drehgelenk mit dem oberen Abschnitt 4, und der Stift 17 dient zur Festlegung des Greiffingers 6 an dem Schlitz 14 des Fußes des Kolbens 5.
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Auf diese Weise ist der Zusammenbau schnell und ohne besondere Werkzeuge und Ringmuttern möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://www.gimatic.com/Gimatic/ProductsFiles/Catalogs/it/of.pdf. [0002]
