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Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung, umfassend eine Mehrzahl von Greifelementen, welche zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verschwenkbar gelagert sind und mittels jeweils einer Anlenkung mit einem gemeinsamen Greifelementeträger verbunden sind, sowie eine sich entlang einer zentralen Längsachse des Greifelementeträgers erstreckende Außenhülse mit einem ersten Führungsabschnitt, in dem der Greifelementeträger linear in Richtung der Längsachse zwischen einer ersten Schließposition, in der die Greifelemente in Schließstellung sind, und einer zweiten Öffnungsposition, in der die Greifelemente in Öffnungsstellung sind, verschiebbar gelagert ist, sowie mit einem zweiten Führungsabschnitt mit einer Mehrzahl von über den Außenumfang des zweiten Führungsabschnitts verteilten Führungsaufnahmen, welche jeweils eine Auflagekante zur Führung jeweils eines Greifelementes ausbilden.
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Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Greifvorrichtungen bekannt. Diese kommen insbesondere in der Ausprägung als Mehrschalengreifer für den Umschlag von Schrott, Baustoffen oder Abfall zur Anwendung. So offenbaren beispielsweise
DD 20 63 59 A2 oder
DE 20 2006 002 928 U1 jeweils einen Mehrschalengreifer, dessen Greiferschalen bzw. Greifelemente mittels jeweils einer direkt an der Greiferschale angelenkten Kolben-Zylinderanordnung betätigbar, d.h. auf- und zuschwenkbar, sind. Solche Mehrschalengreifer mit direkt angetriebenen Greiferelementen sind jedoch wegen der Mehrzahl von parallel erforderlichen Antrieben sehr teuer in Anschaffung, Unterhalt sowie Betrieb und weisen ein hohes Eigengewicht auf. Aus
WO 2009/080897 A1 ist ein Mehrschalengreifer bekannt, dessen Greifelemente mittels eines ersten Gelenks an einem zentralen Greifelementeträger und mittels eines zweiten Gelenks an einer Grundplatte des Greifergehäuses angelenkt sind und durch lineares Verstellen des zentralen Greifelementträgers in Bezug auf das Greifergehäuse betätigbar sind.
US 925,212 offenbart eine Vorrichtung zum Greifen von Früchten, dessen Greifelemente mittels eines Gelenks an einer Außenhülse des Greifergehäuses drehbar gelagert sind und jeweils mittels einer Verlängerung in den von der Außenhülse umschlossenen Raum hineinragen, wo sie an Mitnehmerstife einer zentralen Betätigungsstange gekoppelt sind. Durch lineares Bewegen der Betätigungsstange in Bezug zum Greifergehäuse wird über die Mitnehmerstifte eine Schwenkbewegung der Greiferelemente um den festen Lagerpunkt in der Außenhülse erzeugt.
Jedoch ist es ein charakteristisches Merkmal aller dieser bekannten Greifvorrichtungen, deren Greifelemente durch das Betätigen eines gemeinsamen bzw. zentralen Greifelementeträgers angesteuert werden, dass die Schließbewegung aller Greifelemente synchron verläuft und hieraus ein für alle Greifelemente identischer Schließwinkel resultiert. Deshalb sind solche Greifvorrichtungen in erster Linie für das Greifen von losen Schüttgütern oder sehr gut komprimierbaren Materialien ausgelegt. Hingegen können starre Körper nur dann gegriffen werden, wenn diese eine hinreichend symmetrische Außenkontur (wie z.B. eine Kugelform) aufweisen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Greifvorrichtung bereitzustellen, umfassend eine Mehrzahl von Greifelementen, welche zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verschwenkbar gelagert sind und mittels jeweils einer Anlenkung mit einem gemeinsamen Greifelementeträger verbunden sind, sowie eine sich entlang einer zentralen Längsachse des Greifelementeträgers erstreckende Außenhülse mit einem ersten Führungsabschnitt, in dem der Greifelementeträger linear in Richtung der Längsachse zwischen einer ersten Schließposition, in der die Greifelemente in Schließstellung sind, und einer zweiten Öffnungsposition, in der die Greifelemente in Öffnungsstellung sind, verschiebbar gelagert ist, sowie mit einem zweiten Führungsabschnitt mit einer Mehrzahl von über den Außenumfang des zweiten Führungsabschnitts verteilten Führungsaufnahmen, welche jeweils eine Auflagekante zur Führung jeweils eines Greifelementes ausbilden. Diese soll in Herstellung und Betrieb kostengünstiger sein und ein geringes Eigengewicht aufweisen. Insbesondere soll eine solche Greifvorrichtung in der praktischen Anwendung einfach handhabbar sein und das Greifen von starren bzw. nicht oder nur schlecht komprimierbaren Objekten, die eine unregelmäßige bzw. unsymmetrische Außenkontur aufweisen, ermöglichen, ohne dass diese hierbei durch die Greifelemente beschädigt werden.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Anlenkung mindestens eines Greifelements am Greifelementeträger als ein Schwenklager ausgebildet und die Längserstreckung der dieses Greifelement aufnehmenden Führungsaufnahme in einer zur zentralen Längsachse parallelen Richtung größer als die Dimension dieses Greifelementes in derselben Richtung ist. Durch die geometrische Anordnung des Schwenklagers am innenliegenden Greifelementeträger zu der durch die Führungsaufnahme ausgebildeten Auflagekante, an der das Greifelement an der außenliegenden Außenhülse aufliegt, ist in Bezug auf das Greifelement ein Hebelarm ausgebildet, welcher in Verbindung mit der Gewichtskraft des Greifelements ein auf das Greifelement wirkendes Drehmoment ausübt, dessen Drehpol das Schwenklager des Greifelements ist. Somit lastet das Greifelement mit einer Auflastkraft gegen die Auflagekante der Führungsaufnahme, wobei deren zur Richtung der Gewichtskraft parallele Wirkkomponente ein Abheben des Greifelements von der Auflagekante verhindert. Es ist in diesem Zusammenhang für den Fachmann leicht verständlich, dass die Auflagekante nicht notwendigerweise auf eine Berührlinie beschränkt sein muss, sondern - je nach tatsächlicher geometrischer Ausgestaltung von Außenhülse und Führungsaufnahme - auch eine Berührfläche ausbilden kann.
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Auf diese Weise wird das Greifelement in jeder Stellung des Greifelementeträgers entlang dessen Verschiebe- bzw. Betätigungsweges zwischen der Schließposition, in der die Greifelemente in Schließstellung sind, und der Öffnungsposition, in der die Greifelemente in Öffnungsstellung sind, mit einer definierten Auflastkraft gegen die Auflagekante gehalten. Während der axialen Verschiebung des Gleitelementeträgers vollzieht auch das Gleitelement eine Gleitbewegung über die Auflagekante der Außenhülse, während es zugleich eine Öffnungs- bzw. Schließbewegung, d.h. eine Drehbewegung um den vorgenannten Drehpol bzw. um das Schwenklager, erfährt. Zugleich sieht die erfinderische Idee vor, dass die Längserstreckung der dieses mindestens eine Greifelement aufnehmenden Führungsaufnahme in einer zur zentralen Längsachse des Greifelementeträgers parallelen Richtung größer als die Dimension dieses in dieser Führungsaufnahme aufliegenden Greifelementes in derselben Richtung ist. Dies ermöglicht dem Greifelement insbesondere während der Schließbewegung (d.h. der Bewegung der Greifelemente auf die Schließstellung hin) eine zur Schließbewegung entgegengerichtete Ausweichbewegung, sobald sich dem Greifelement während der Schließbewegung ein die Schließbewegung hemmender Widerstand entgegensetzt und das hierdurch verursachte Widerstandsmoment das gegenläufige und durch die Gewichtskraft induzierte Schließmoment betragsmäßig übersteigt. Auf diese Weise wird eine Zwangsbetätigung des Greifelementes in der Greifvorrichtung vermieden und ein nicht-synchrones Schließen aller Greifelemente einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung ermöglicht. Somit müssen in der Schließstellung der Greifvorrichtung nicht sämtliche Greifelemente vollständig geschlossen sein, sondern einzelne Greifelemente können - z.B. wenn sie während der Schließbewegung auf einen Widerstand stoßen - eine vom vollständigen Schließwinkel bzw. vom Schließwinkel der übrigen Greifelemente derselben Greifvorrichtung abweichende Schließstellung einnehmen. Dies ist insbesondere beim Greifen von unsymmetrischen Gegenständen bzw. Gegenständen mit unregelmäßiger Außenkontur von Vorteil, wenn die einzelnen Greifelemente derselben Greifvorrichtung unterschiedlich weit schließen bzw. unterschiedlich tief in das Greifgut eindringen. Somit können die Greifelemente der Greifvorrichtung in Schließstellung jeweils unterschiedliche Schließwinkel einnehmen, so dass die erfindungsgemäße Greifvorrichtung ein sicheres Greifen auch von Objekten mit unregelmäßiger Außenkontur ermöglicht.
Die Führungsaufnahme kann hierbei in bevorzugter Weise als ein Führungsschlitz ausgestaltet sein. Auf diese Weise ist auch an dem zur Auflagekante entgegengesetzten Ende der Führungsaufnahme eine feste Begrenzung realisiert, die als Anschlag des Greifelements dient und dessen Auslenkung in der zur Schließrichtung entgegengesetzten Richtung begrenzt.
Durch eine Variation des Größenverhältnisses zwischen der Länge der Führungsaufnahme und der Dimensionierung des Greifelements (in derselben Richtung) kann die maximal mögliche Abweichung des Schließwinkels des Greifelementes bzw. des maximal möglichen Ausweichens eines Greifelementes aus seiner normalen bzw. unbeeinflussten Stellung variiert bzw. eingestellt werden. Dies stellt einen besonderen Vorteil der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung dar.
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Eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung umfasst bevorzugt einer Mehrzahl von sternförmig um einen zentralen Greifelementeträger herum angeordneten Greifelementen. Analog hierzu ist eine Mehrzahl von Führungsaufnahmen in etwa äquidistant zueinander beabstandeter Anordnung am Außenumfang der Außenhülse vorgesehen.
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In den Führungsaufnahmen kann zur Verminderung von Reibung und Abrieb bzw. Verschleiß zwischen den Hebelarmen der Greifelemente und dem zweiten Führungsabschnitt der Außenhülse entweder eine die Gleitreibung herabsetzende Beschichtung aus einem geeigneten Material (wie z.B. Polytetrafluorethylen bzw. PTFE) oder - bei entsprechend groß ausgeführten Greifvorrichtungen - eine Rollenlagerung der Hebelarme vorgesehen sein.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in deren vereinfachter Konstruktion. Die aus dem Stand der Technik bekannte Anlenkung eines jeden Greifelementes bzw. eines jeden Hebelarmes macht eine Mehrzahl von Lagern je Greifelement erforderlich; es ist mindestens eine paarweise Anordnung von Lagern an einem Dreh- sowie einem weiteren Anlenkpunkt erforderlich. Die Erfindung reduziert die Anzahl der erforderlichen Lager und beschränkt deren Anzahl auf ein einziges Schwenklager für jedes Greifelement am Greifelementeträger. Die für die Realisierung einer gattungsgemäßen Greifvorrichtung erforderliche Anzahl von Bauteilen wird hierdurch drastisch reduziert und die Greifvorrichtung mittels einer unidirektionalen Krafteinleitung an einem einzigen Angriffspunkt bzw. Krafteinleitungspunkt betätigbar. Es kann auf die bislang übliche Vielzahl von einzelnen Antrieben bzw. Druckzylindern oder Anlenkungs-Elementen zur Betätigung der einzelnen Greifelemente verzichtet werden. Dies reduziert nicht nur die Kosten für die Herstellung und den Betrieb einer Greifvorrichtung, sondern auch deren Gewicht. Durch die erfindungsgemäße Ausprägung einer Greifvorrichtung und die damit erreichte Reduzierung auf einen einzigen Drehpunkt je Greifelement können Greifvorrichtungen auch in sehr kleinen Baugrößen und auf überraschend einfache Weise realisiert werden, ohne dass hierbei Abstriche hinsichtlich Trag- und Schließkraft sowie Funktionalität zu machen wären. Solche Greifvorrichtungen können beispielsweise für den Einsatz an automatisierten Handhabungsgeräten, wie z.B. Industrierobotern oder Bestückungsautomaten, vorgesehen sein. Aufgrund deren schneller Bewegungen ist der Einsatz erfindungsgemäßer Greifvorrichtungen aufgrund ihrer einfachen Konstruktion und ihres geringen Gewichts besonder gut geeignet, da sie eine vergleichsweise geringe Massenträgheit aufweisen. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung aber auch völlig neue Anwendungsfelder für Greifvorrichtungen, wie zum Beispiel manuell betätigbare Greifvorrichtungen in Leichtbauweise, die für haushaltstypische Anwendungen (wie z.B. Vorrichtungen zum Aufnehmen von am Boden liegenden Objekten) einsetzbar sind, aber auch als technisches Spielzeug für Kinder geeignet sind.
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Die Erfindung sieht ferner vor, dass der Greifelementeträger an einem ersten distalen Ende einen zum Eingriff in den ersten Führungsabschnitt der Außenhülse eingerichteten Führungsbereich sowie an einem hierzu entgegengesetzten zweiten distalen Ende einen Stirnbereich aufweist, an dem die Schwenklager der Greifelemente angeordnet sind. Dabei ist eine erfinderische Greifvorrichtung nicht darauf festgelegt, dass der Stirnbereich des Greifelementeträgers und der zweite Führungsabschnitt der Außenhülse eine runde Außenkontur bzw. einen runden Querschnitt aufweisen. Stattdessen können diese auch eine andere Außenkontur aufweisen, wie z.B. eine ovale oder rechteckige Außenkontur. Dies erweitert den Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Greifvorrichtungen.
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Gemäß einer sehr sinnvollen Weiterentwicklung des erfinderischen Grundkonzepts weist die Außenhülse an der vom ersten Führungsabschnitt beabstandeten Seite des zweiten Führungsabschnitts eine Abdeckung des von der Außenhülse umschlossenen Innenraums auf. Diese Abdeckung kann entweder starr, z.B. in Form eines Deckels oder einer Kappe, aber auch flexibel, z.B. in Form einer Membran oder Folie, ausgeführt sein. Zur vollständigen Abkapselung der Außenhülse können zusätzlich deren Führungsschlitze mit Dichtlippen abgedichtet sein. Auf diese Weise sind nicht nur die drehgelenkigen Lagerungen bzw. Schwenklager der Greifelemente am Greifelementeträger vor dem Angriff von z.B. korrosiven Medien geschützt. Ebenso wird aber auch der Austritt von z.B. Abrieb oder Schmierstoffen aus dem innenliegenden Bereich der Außenhülse in den Arbeitsbereich der Greifelemente verhindert. Dies ermöglicht beispielsweise den Einsatz einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung in sensiblen Anwendungsbereichen, wie z.B. der Lebensmittelindustrie.
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Dabei ist von besonderem Vorteil, wenn die Längserstreckung des zweiten Führungsabschnitts des Greifelementeträgers in Richtung der zentralen Längsachse größer als die Längserstreckung der Außenhülse in derselben Richtung ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass der innenliegende Greifelementeträger die Außenhülse entlang der zentralen Längsachse der Greifvorrichtung um ein definierbares Maß überragt. In besonders vorteilhafter Weise sind Außenhülse und Greifelementeträger derart zueinander ausgerichtet, dass der Greifelementeträger mit seinem dem Stirnbereich entgegengesetzten Führungsbereich aus der Außenhülse hervorragt. Auf diese Weise kann die zum Betätigen der Greifvorrichtung erforderliche lineare Kraft auf diesen gegenüber der Außenhülse überstehenden Teil des Greifelementeträgers aufgebracht bzw. über diesen in die Greifvorrichtung eingeleitet werden.
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Gemäß einer besonders sinnvollen Weiterentwicklung des erfinderischen Grundkonzepts weisen die Außenhülse ein erstes Griffelement und der Greifelementeträger ein zweites Griffelement auf, wobei erstes und zweites Griffelement. über eine Zug- oder Druckfeder miteinander gekoppelt sind. Auf diese Weise kann die zum Betrieb der Greifvorichtung erforderliche Relativbewegung zwischen Außenhülse und Greifelementeträger in einfacher Weise über eine Betätigung der beiden Griffelemente erzeugt werden.
Dabei sind das erste und zweite Griffelement in bevorzugter Weise derart ausgeführt, dass sie einen radialen Überstand um den gesamten Außenumfang der Außenhülse bzw. des Greifelementeträgers ausbilden. Dabei sind die vom Stirnbereich des Greifelementeträgers abliegenden Oberflächen eines jeden Griffelements leicht bombiert bzw. konvex gewölbt, so dass diese Oberflächen eine gute Auflage für die Handfläche eines menschlichen Bedieners ausbilden. Hingegen sind die dem Stirnbereich des Greifelementeträgers zugewandten Oberflächen eines jeden Griffelements in griffiger und rutschhemmender Weise ausgeführt und beispielsweise mit entsprechenden Griffmulden oder taktile Greifleisten für menschliche Finger versehen. Durch eine solche Ausbildung von Griffelementen kann eine (hinreichend klein dimensionierte) Greifvorrichtung auch manuell durch einen menschlichen Bediener, d.h. ohne künstliche Krafterzeugung und -einleitung, betätigt werden. Durch die Kopplung beider Griffelemente mittels einer Rückstellfeder wird eine manuelle einhändige Bedienung eines erfindungsgemäßen Einhandgreifers weiter vereinfacht. Die Betätigungskraft muss nur noch in einer ersten Richtung eingeleitet werden, während die Rückstellung durch Federkraft und somit quasi selbsttätig erfolgt. Es steht dabei im Belieben des Fachmanns, ob durch die Rückstellkraft der Feder ein Schließ- oder ein Öffnungsvorgang der Greifvorrichtung unterstützt wird.
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Gemäß einer hierzu alternativen, aber sehr sinnvollen Ausgestaltungsvariante des erfinderischen Grundkonzepts bilden der erste Führungsabschnitt der Außenhülse ein Kolbengehäuse und der Führungsbereich des Greifelementeträgers eine Kolbenstange aus. Auf diese Weise ist in einfacher Weise eine mittels eines zur Krafterzeugung vorgesehenen hydraulischen oder pneumatischen Betätigungszylinders ausgeführte Variante der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung realisierbar. Alternativ hierzu sind auch Ausführungsvarianten möglich, bei denen der erste Führungsabschnitt der Außenhülse am Kolbengehäuse sowie der Greifelementeträger in der Verlängerung der Kolbenstange eines Betätigungszylinders angebaut sind.
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Die Erfindung umfasst ferner eine Hebevorrichtung mit einer Greifvorrichtung mit mindestens einem der vorhergehend genannten Merkmale. Solche Hebevorrichtungen können beispielsweise für den Umschlag von Schrott, Baustoffen oder Abfall vorgesehen sein und herkömmliche Mehrschalengreifer ersetzen.
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Die Erfindung umfasst ferner eine Spannvorrichtung mit einer Greifvorrichtung mit mindestens einem der vorhergehend genannten Merkmale. Solche Spannvorrichtungen können beispielsweise in Werkzeugmaschinen zum Einsatz kommen.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1: perspektivische seitliche Ansicht der Greifvorrichtung (erste Ausführungsvariante)
- 2: perspektivische Ansicht auf den Stirnbereich der Greifvorrichtung (erste Ausführungsvariante)
- 3: perspektivische Ansicht des Greifelementeträgers (erste Ausführungsvariante)
- 4: perspektivische Ansicht der Außenhülse (erste Ausführungsvariante)
- 5a: Detailansicht der in 5b gezeigten linken Führungsaufnahme
- 5b: Querschnittsansicht der Greifvorrichtung in Schließposition (erste Ausführungsvariante)
- 6a: Detailansicht der in 6b gezeigten linken Führungsaufnahme
- 6b: Querschnittsansicht der Greifvorrichtung in Öffnungsposition (erste Ausführungsvariante
- 7: Seitenansicht der Greifvorrichtung (zweite Ausführungsvariante)
- 8: Längsschnitt durch Greifvorrichtung (zweite Ausführungsvariante)
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In den 1 bis 4 ist eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung dargestellt, die durch die menschliche Hand einer Person bedienbar ist. Bei der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Greifvorrichtung handelt es sich um einen Mehrschalengreifer, der eine Mehrzahl von sternförmig in zueinander regelmäßigen Abständen angeordneten Greifelementen (2) aufweist. Jedes Greifelement (2) des Mehrschalengreifers umfasst eine konkav in Richtung auf die zentrale Längsachse (A) der Greifvorrichtung gewölbte Greiferschale, wobei jede Greiferschale mittels eines ebenso konkav gewölbten Arms drehgelenkig in einem Drehpunkt bzw. Schwenklager (12) an einem zentralen Greifelementeträger (1) angelenkt ist. Hierzu weist der Greifelementeträger (1) einen Stirnbereich (8) auf, an dem die Drehpunkte bzw. Schwenklager (12) der einzelnen Greifelemente sternförmig zueinander angeordnet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in den 1 und 2 jeweils nur ein einzelnes Greifelement dargestellt.
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Wesentlicher Bestandteil einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung ist eine den Greifelementeträger (1) vollständig umschließende Außenhülse (4), welche einen ersten Führungsabschnitt (5) aufweist, in dem der Greifelementeträger (1) in einer zur zentralen Längsachse (A) parallelen Richtung linear in Bezug auf die Außenhülle (4) verschiebbar gelagert und geführt ist. Wie in 3 dargestellt, weist der Greifelementeträger (1) zu diesem Zweck einen Führungsbereich (9) auf, welcher im wesentlichen durch einen zylindrischen Körper gebildet ist, an dessen erstem bzw. vorderen Ende der Stirnbereich (8) mit den Drehpunkten bzw. Schwenklagern (12) der Greifelemente (2) angeordnet ist.
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Darüber hinaus weist die Außenhülle (4) einen zweiten Führungsabschnitt (6) auf, der einen größeren Durchmesser als der erste Führungsabschnitt (5) aufweist und in linearer Verlängerung der zentralen Längsachse (A) an diesen anschließt. Dieser zweite Führungsabschnitt (6) weist eine Mehrzahl von ebenfalls sternförmig um dessen Außenumfang verteilten schlitzförmigen Führungsaufnahmen (7) auf. Jede Führungsaufnahme (7) ist parallel zur zentralen Längsachse (A) der Greifvorrichtung ausgerichtet. Die Längsachsen der Außenhülle (4) und des Greifelementeträgers (1) fallen mit dieser zentralen Längsachse (A) der Greifvorrichtung zusammen. Durch jede Führungsaufnahme (7) ist ein Arm eines Greifelements hindurchgeführt. Zur Verringerung von Reibungsverlusten bzw. zur Vermeidung von Selbsthemmung weisen die Führungsaufnahmen (7) im Bereich ihrer mit den Greifelementen in Berührkontakt kommenden Oberflächen eine Beschichtung aus PTFE auf, welches die Gleitreibung verbesserende Eigenschaften aufweist. Alternativ wäre auch der Einbau von Rollenlagern in den Führungsaufnahmen möglich.
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Die Außenhülse weist an ihrem vom zweiten Führungsabschnitt (6) distal entfernten Ende ein tellerförmiges Griffelement (10) in Form eines die Außenhülse vollständig umgreifenden Rings mit einer balligen Oberseite und einer ebenen Unterseite auf. Hierzu korrespondierend weist der Greifelementeträger (1) an seinem distal vom Stirnbereich (8) entfernten Ende ein knauf-förmiges Griffelement (11) auf. Die beiden Griffelemente (10, 11) sind mittels einer in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Druckfeder verbunden. Beide Griffelemente können mit den Fingern bzw. der Innenfläche einer menschlichen Hand gegriffen bzw. umgriffen und entgegen der Federkraft der Druckfeder relativ zueinander zusammengedrückt werden. In Folge dieser linearen Relativbewegung schwenken die durch die Führungsschlitze (7) des zweiten Führungsabschnitts (6) geführten Greifelemente bis zur vollständigen Öffnungsstellung auf. Nach dem Loslassen des Griffelementes (10) der Außenhülle (4) bewirkt die Druckfeder eine hierzu gegenläufige Relativbewegung von Außenhülle (4) und Greifelementeträger (1) und damit ein Schließen bzw. Einschwenken der Greifelemente bis zur vollständigen Schließstellung.
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Zum besseren Verständnis der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung ist diese in den 5a/b und 6a/b im Querschnitt dargestellt, wobei 5a/b die Greifvorrichtung in Schließposition (d.h. mit allen Greifelementen in Schließstellung) und 6a/b die Greifvorrichtung in Öffnungsposition (d.h. mit allen Greifelementen in Öffnungsstellung) zeigen.
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Durch die geometrische Anordnung des Schwenklagers (12) am innenrhalb der Außenhülse (4) gelagerten Greifelementeträger (1) und der durch die Führungsaufnahme (7) ausgebildeten Auflagekante (13) an der außenliegenden Außenhülse (4) bildet sich in Bezug auf jedes Greifelement (2) ein Hebelarm aus, welcher in Verbindung mit der Gewichtskraft des Greifelements ein auf das Greifelement wirkendes Drehmoment ausübt. Da das Schwenklager (12) des Greifelements (2) am zentralen Greifelementeträger (1) den Drehpol dieses Gewichtskraft-induzierten Drehmoments ausbildet, lastet das Greifelement (2) mit einer Auflastkraft gegen die Auflagekante (13) der Führungsaufnahme (7). Die zur Richtung der Gewichtskraft parallele Wirkkomponente der Auflastkraft verhindert ein Abheben des Greifelements von der Auflagekante. Auf diese Weise ist das Greifelement (2) in jeder Stellung des Greifelementeträgers (1) entlang dessen Verschiebe- bzw. Betätigungsweges zwischen der Schließposition, in der die Greifelemente in Schließstellung sind, und der Öffnungsposition, in der die Greifelemente in Öffnungsstellung sind, mit einer definierten Auflastkraft gegen die Auflagekante (13) gehalten. Während der axialen Verschiebung des Gleitelementeträgers in Richtung der Längsachse (A) vollzieht jedes Gleitelement (2) eine Gleitbewegung über die Auflagekante (13) der Außenhülse (4), während es zugleich eine Öffnungs- bzw. Schließbewegung erfährt.
Die Längserstreckung (L) der jeweils ein Greifelement (2) aufnehmenden Führungsaufnahme (7) ist in einer zur zentralen Längsachse (A) des Greifelementeträgers parallelen Richtung größer als die Dimension (D) dieses in dieser Führungsaufnahme (7) aufliegenden Greifelementes (2) in derselben Richtung. Dies ermöglicht dem Greifelement insbesondere während der Schließbewegung (d.h. der Bewegung der Greifelemente auf die Schließstellung hin) eine zur Schließbewegung entgegengerichtete Ausweichbewegung, sobald sich dem Greifelement während der Schließbewegung ein die Schließbewegung hemmender Widerstand entgegensetzt und das hierdurch verursachte Widerstandsmoment das gegenläufige und Gewichtskraftinduzierte Schließmoment betragsmäßig übersteigt. Auf diese Weise wird ein nicht-synchrones Schließen aller Greifelemente der Greifvorrichtung ermöglicht. Somit müssen in der Schließstellung der Greifvorrichtung nicht sämtliche Greifelemente vollständig geschlossen sein, sondern einzelne Greifelemente können - z.B. wenn sie während der Schließbewegung auf einen Widerstand stoßen - eine vom vollständigen Schließwinkel abweichende Schließstellung einnehmen. Dies ist insbesondere beim Greifen von Gegenständen mit starrer und unregelmäßiger Außenkontur von Vorteil.
Da die Führungsaufnahme (7) schlitzförmig ausgeführt ist, weist diese an dem zur Auflagekante (13) entgegengesetzten Ende eine feste Begrenzung auf, die als Anschlag des Greifelements (2) dient und somit dessen maximal mögliche Auslenkung aus der Schließstellung begrenzt.
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In den 7 und 8 ist eine zweite Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung dargestellt, bei der eine mittels eines Antriebsmediums (wie z.B. Druckluft oder Hydrauliköl) betätigbare Zylinder-Kolben-Einheit mit der Greifvorrichtung kombiniert ist. In 7 ist eine solche Greifvorrichtung in seitlicher Ansicht dargestellt; 8 zeigt einen Querschnitt durch diese Greifvorrichtung entlang der zentralen Längsachse (A). Auch diese Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung umfasst eine Außenhülse (104) sowie einen Greifelementeträger (101), deren jeweilige Längsachsen mit der zentralen Längsachse (A) der Greifvorrichtung identisch sind. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit sind in beiden 7 und 8 keine Greifelemente dargestellt. Der Greifelementeträger (101) umfasst einen Stirnbereich (108), an dem die Greifelemente drehgelenkig in Drehpunkten bzw. Schwenklagern (112) befestigbar sind, sowie einen Führungsbereich (109). Die Außenhülse (104) umfasst einen ersten Führungsabschnitt (105) mit einer zentralen Bohrung, deren Längsachse ebenfalls mit der Längsachse (A) zusammenfällt und deren Innendurchmesser mit dem Außendurchmesser des Führungsbereichs (109) des Greifelementeträgers (101) korrespondiert. Der Greifelementeträger (101) ist auf diese Weise in der Außenhülse (104) und relativ zu dieser in einer zur zentralen Längsachse (A) parallelen Richtung verschiebbar gelagert. Weiters umfasst die Außenhülse (104) einen zweiten Führungsabschnitt (106), der zwar denselben Außendurchmesser wie der erste Führungsabschnitt (105), jedoch einen deutlich größeren Innendurchmesser als dieser aufweist. Auf diese Weise bildet der zweite Führungsabschnitt (106) eine im Vergleich zum ersten Führungsabschnitt (105) eher dünne Wandung aus. In dieser ist eine Mehrzahl von zueinander in etwas sternförmig bzw. äquidistant über deren Außenumfang verteilten schlitzförmigen Führungsaufnahmen (107) angeordnet, deren Längserstreckung jeweils parallel zur zentralen Längsachse (A) ausgerichtet ist. In zur vorgenannten ersten Ausführungsvariante analoger Weise dienen die Führungsaufnahmen (107) dem Durchtritt der (hier nicht dargestellten) Greifelemente zwischen dem Innenraum und dem Außenraum des zweiten Führungsabschnitts (106) der Außenhülse. Der Greifelementeträger (101) bzw. dessen Führungsbereich (109) bildet eine Kolbenstange aus, dessen Stößel (114) bzw. Antriebskolben in eine Zylinderkammer (113) ragt, welche wiederum mit der Außenhülse (104) verbunden ist. Somit bildet die Außenhülse (104) ein Kolbengehäuse aus, in dem der Greifelementeträger in Form einer Kolbenstange in Richtung der zentralen Längsachse (A) verschiebbar gelagert ist. Durch Befüllen bzw. Entleeren der Zylinderkammer (113) mit einem Arbeitsmedium, wie z.B. Druckluft oder Hydrauliköl, kann der Stößel (114) und damit auch der Greifelementeträger (101) in eine lineare Relativbewegung zur Außenhülse (104) versetzt und die Greifelemente zur Ausführung einer Schließ- oder Öffnungsbewegung betätigt werden.
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Auf diese Weise ist eine äußerst kompakte Bauweise einer maschinell betätigbaren erfindungsgemäßen Greifvorrichtung realisierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Greifelementeträger
- 2
- Greifelement
- 4
- Außenhülse
- 5
- erster Führungsabschnitt der Außenhülse
- 6
- zweiter Führungsabschnitt der Außenhülse
- 7
- Führungsaufnahme
- 8
- Stirnbereich des Greifelementeträgers
- 9
- Führungsbereich des Greifelementeträgers
- 10
- Griffelement der Außenhülle
- 11
- Griffelement des Greifelementeträgers
- 12
- Schwenklager
- 13
- Auflagekante
- A
- zentrale Längsachse
- D
- Dimension Greifelement
- L
- Längserstreckung Führungsaufnahme
- 101
- Greifelementeträger
- 104
- Außenhülse
- 105
- erster Führungsabschnitt der Außenhülse
- 106
- zweiter Führungsabschnitt der Außenhülse
- 107
- Führungsaufnahme
- 108
- Stirnbereich des Greifelementeträgers
- 109
- Führungsbereich des Greifelementeträgers
- 112
- Schwenklager
- 113
- Zylinderkammer
- 114
- Stößel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DD 206359 A2 [0002]
- DE 202006002928 U1 [0002]
- WO 2009/080897 A1 [0002]
- US 925212 [0002]
