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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Greifer für industrielle Manipulatoren, insbesondere auf einen Greifer mit Linear- oder Winkelgriff, mit pneumatischem Antrieb.
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Stand der Technik
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Auf dem Gebiet der Industrieautomation ist die Verwendung von Roboter-Manipulatoren bekannt, mit denen üblicherweise ein Greifer zum Ergreifen der Gegenstände, die gehandhabt werden sollen, verbunden ist.
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Die Greifer für industrielle Manipulatoren sind im Allgemeinen mit zwei oder mehr Greifbacken, oder Greiffingern, versehen, die auf einem Greiferkörper gelagert sind. Die Greifbacken sind voneinander fort und zueinander hin bewegbar zwischen einer Öffnungsposition, oder Freigabeposition, in der sie keinen Druck auf das zu handhabende Werkstück ausüben, und einer Schließposition, oder Greifposition, in der sie auf das zu handhabende Teil einen Druck ausüben, der ausreicht, um zu garantieren, dass das Werkstück während seiner Handhabung nicht versehentlich freigegeben wird.
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Je nach Art der von den Greifbacken vollzogenen Bewegung wird unterschieden zwischen Greifern mit Lineargriff, in denen die Greifbacken sich linear in oder auf jeweiligen Führungen bewegen, und Greifern mit Winkelgriff, in denen die Greifbacken um jeweilige Drehzapfenachsen schwenkbar sind.
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Die Bewegung der Greifbacken wird mit Hilfe einer Aktuatorvorrichtung bewirkt, die im Inneren des Greiferkörpers aufgenommen ist und gewöhnlich des pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Typs ist.
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Um die Montage der Greifbacken und der Aktuatorvorrichtung auf/in dem Greiferkörper zu gestatten, ist dieser letzte typischerweise aus zwei oder mehr Teilen realisiert, die mit Schrauben, Klebstoffen, Bügeln usw. miteinander montiert werden können.
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Die Leistungen der bekannten Greifer sind von der Funktionalität her im Allgemeinen zufriedenstellend; sie weisen jedoch oft eine relative hohe Anzahl an zu montierenden Bauteilen und an Verbindungs- oder Befestigungselementen auf. Dies wirkt sich negativ auf die Arbeitsgänge und auf die Montagezeit des Greifers und folglich auf die Kosten für deren Herstellung aus.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Greifer für industrielle Manipulatoren des oben beschriebenen Typs bereitzustellen, der eine verbesserte Struktur aufweist, insbesondere eine Struktur, der eine einfachere und schnellere Montage der Bauteile und folglich eine gegenüber den bekannten Greifern gleicher Typologie wirtschaftlichere Herstellung gestattet.
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Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Greifers für industrielle Manipulatoren gemäß Anspruch 1 erfüllt. Bevorzugte Aspekte dieses Greifers sind Gegenstand der zugehörigen abhängigen Ansprüche.
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Insbesondere betrifft die Erfindung einen Greifer für industrielle Manipulatoren, umfassend:
- - mindestens zwei Greifbacken, wobei mindestens eine in der Form bewegbar ist, dass sie das Öffnen und das Schließen des Greifers bewirkt;
- - einen Greiferkörper, der zwei miteinander lösbar montierbaren Teile umfasst, wobei ein erster Teil dazu bestimmt ist, mindestens teilweise eine Aktuatorvorrichtung des Greifers aufzunehmen, und ein zweiter Teil dazu bestimmt ist, die mindestens zwei Greifbacken zu haltern, und
- - mindestens ein Zapfenelement, das
- - eine Drehzapfenachse der mindestens einen bewegbaren Greifbacke bildet,
oder
- - eine Drehzapfenachse mindestens eines Getriebeelements definiert, das operativ angeordnet ist zwischen der mindestens einen bewegbaren Greifbacke und der Aktuatorvorrichtung.
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Das mindestens eine Zapfenelement dient auch als Festlegungsbolzen, um den ersten Teil und den zweiten Teil des Greiferkörpers in montiertem Zustand zueinander festzulegen.
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Dank der Verwendung eines selben Zapfenelements sowohl als Drehzapfen für die mindestens einen bewegbare Greifbacke oder für ein Getriebeelement, das operativ angeordnet ist zwischen diesem letzten und der Aktuatorvorrichtung, als auch als Festlegungsbolzen zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Greiferkörpers ist es möglich, auf entsprechende Festlegungsmittel zu verzichten, um die stabile Festlegung der zwei Teile des Greiferkörpers sicherzustellen, zum Beispiel Schrauben, Bügel, Klebstoffe usw.
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Das mindestens eine Zapfenelement weist mindestens eine umlaufende Rille auf, und in einem montierten Zustand des Greifers nimmt diese umlaufende Rille einen Kontaktrand in Eingriff, der in dem zweiten Teil des Greiferkörpers oder in einem Trägerelement des mindestens einen Getriebeelements gebildet ist. Die soeben beschriebene Ineingriffnahme erfolgt unter der Einwirkung einer Vorspannfederkraft, die senkrecht zu den Drehzapfenachsen wirkt; die Federkraft wird von Vorspannfedermitteln erzeugt, die in dem Greiferkörper so vorgesehen sind, dass sie den ersten Teil und den zweiten Teil des Greiferkörpers so beaufschlagen, dass sie sich voneinander fort bewegen.
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Vorteilhafterweise wird, wenn die umlaufende Rille den Kontaktrand in Eingriff nimmt, der in dem zweiten Teil des Greiferkörpers, oder in einem im Inneren des Greiferkörpers aufgenommenen Bauteils, gebildet ist, die oben beschriebene Hintergreifung erreicht. Das mindestens eine Zapfenelement ist so stabil in dem Greiferkörper festlegt und kann nicht versehentlich, auch nicht nur teilweise, aus diesem austreten. All dies erfolgt automatisch, schnappartig, unter der Einwirkung der Vorspannkraft, wenn das Zapfenelement vollständig in den Greiferkörper eingesetzt ist.
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Dank dieser Schnappkupplung bleibt das Zapfenelement ohne Austrittsmöglichkeit festlegt und garantiert, dass der Greifer auch während des Gebrauchs korrekt montiert bleibt.
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Die oben beschriebene Struktur des erfindungsgemäßen Greifers bringt einen zweifachen Vorteil mit sich: auf der einen Seite reduziert sich die Gesamtanzahl an Bauteilen des Greifers, auf der anderen Seite vereinfacht und beschleunigt sich der Montagevorgang, da die Montage des Drehzapfens der mindestens einen bewegbaren Greifbacke oder des Getriebeelementes in dem Greiferkörper und die Festlegung der zwei montierten Teile des Greiferkörpers gleichzeitig realisiert werden können, mittels eines einzigen Arbeitsgangs seitens des Monteurs.
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Die Montage erweist sich als einfacher und schneller auch aufgrund der Tatsache, dass die Handhabung von Verbindungselementen relativ kleiner Abmessungen, wie Schrauben, Muttern, Scheiben usw., vermieden oder zumindest verringert wird.
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Ferner kann die Montage des erfindungsgemäßen Greifers, und insbesondere das Einsetzen des Zapfens in jeweiligen Sitzen, vollkommen ohne Verwendung von Werkzeugen wie, zum Beispiel, Schraubendrehervorrichtungen, erfolgen.
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Die oben genannten Aspekte tragen sämtlich zu einer vorteilhaften Reduzierung der Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Greifers bei, die daher zu Einheitspreisen vertrieben werden kann, die niedriger sind als die von Greifern des Standes der Technik, die von der Funktionsweise und von den Leistungen her gleichwertig sind.
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Vorzugsweise realisiert in einem montierten Zustand des Greifers das mindestens eine Zapfenelement eine Hintergreifung mit mindestens einem der zwei Teile des Greiferkörpers oder mit einem im Inneren des Greiferkörpers aufgenommenen Bauteil.
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Vorteilhafterweise wird auf diese Weise das mindestens eine Zapfenelement in seinem Sitz stabil festlegt, so dass es nicht versehentlich aus diesem austreten kann. Dank der hintergreifenden Kupplung wird dieses Ergebnis erzielt, ohne dass Eintreibungs- oder Verformungsarbeiten an diesem mindestens einen Zapfenelement mit Hilfe von Pressen oder Schraubstöcken notwendig sind, gänzlich zu Gunsten der Vereinfachung und Schnelligkeit der Montage des Greifers.
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Vorzugsweise, um das Einsetzen des mindestens einen Zapfenelements zu gestatten, umfasst der erste Teil des Greiferkörpers mindestens eine erste Durchgangsbohrung mit einer jeweiligen Mittenachse und umfasst der zweite Teil des Greiferkörpers mindestens eine zweite Durchgangsbohrung mit einer jeweiligen Mittenachse, und in einem montierten Zustand des ersten und des zweiten Teils des Greiferkörpers sind diese Mittenachsen der mindestens einen ersten Durchgangsbohrung und der mindestens einen zweiten Durchgangsbohrung miteinander und mit einer der Drehzapfenachsen in Flucht oder in Flucht bringbar.
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Vorzugsweise ist der Greifer so ausgebildet, dass das Fluchten dieser Achsen realisiert wird, wenn jeweilige Kupplungsflächen des ersten und des zweiten Teils des Greiferkörpers gegeneinander in Anschlag kommen. Bei Fehlen von Vorspannkräften, die zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des Greiferkörpers wirken, wird diese Bedingung dank der einfachen Annäherung der Teile des Greiferkörpers erreicht, zum Beispiel händisch durchgeführte Annäherung. Für den Fall, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des Greiferkörpers Vorspannfedermittel angeordnet sind, die eine Vorspannkraft erzeugen, die diese Teile so beaufschlagt, dass sie sich voneinander fort bewegen, kann der Anschlagzustand zwischen den Kupplungsflächen, und somit das Fluchten der Achsen, dynamisch erreicht werden, indem auf die montierten, jedoch noch nicht festgelegten Teile des Greiferkörpers gleichzeitig eine Kraft ausgeübt wird, die der Vorspannkraft entgegengerichtet ist.
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In der Praxis ist die Montage des Greifers händisch erreichbar, indem die zwei Teile des Greiferkörpers unter Überwindung des von den Vorspannfedermitteln ausgeübten Drucks angenähert werden, bis das Fluchten der Bohrungen erreicht wird, in welchen die Zapfenelemente eingesetzt werden. Beim Loslassen der zwei Teile des Greiferkörpers bewirken die Vorspannfedermittel, dass sich die zwei Teile des Greiferkörpers minimal, zum Beispiel gleich einem halben Millimeter, voneinander fort bewegen, was ausreicht, um das mindestens eines Zapfenelement festzulegen, aufgrund der Tatsache, dass in die umfängliche Rille dieses letzten der Kontaktrand eintritt, der in dem zweiten Teil des Greiferkörpers oder in einem Bauteil im Inneren des Greiferkörpers gebildet ist.
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Auch die Demontage des Greifers lässt sich auf einfache Weise durchführen: es reicht aus, die zwei Teile des Greiferkörpers erneut gegeneinander in Anschlag zu bringen, indem der von den Vorspannfedermitteln ausgeübte Druck überwunden wird, indem die Bohrungen, welche die Sitze der Zapfenelemente definieren, in Flucht gebracht werden und indem die umfängliche Rille des mindestens einen Zapfenelements von dem Kontaktrandrand, der in dem zweiten Teil des Greiferkörpers oder in einem Bauteil im Inneren des Greiferkörpers gebildet ist, freigegeben wird. An dieser Stelle kann das mindestens eine Zapfenelement einfach austreten, indem ein Druck parallel zu diesen Zapfenelementen ausgeübt wird, und die zwei Teile des Greiferkörpers können getrennt werden.
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Vorzugsweise umfasst die Aktuatorvorrichtung einen einfach wirkenden Pneumatikkolben mit Rückstellfeder.
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Die Pneumatikkolben, insbesondere des Typs einfach wirkender Pneumatikkolben mit Rückstellfeder, stellen eine besondere geeignete Wahl dar, wenn die strukturelle Einfachheit und die Wirtschaftlichkeit des Greifers bevorzugt werden sollen.
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In diesem Fall ist der Greifer passenderweise so ausgebildet, dass die Vorspannfedermittel, die in dem Greiferkörper vorgesehen sind, um wie oben beschrieben eine Vorspannkraft zwischen den zwei Teilen des Greiferkörpers zu erzeugen, mit der Rückstellfeder des Pneumatikkolbens zusammenfallen. Diese Wahl trägt vorteilhafterweise dazu bei, die Anzahl an Bauteilen des Greifers noch weiter zu verringern.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine bewegbare Greifbacke linear verschiebbar. Mit anderen Worten ist in diesem Fall der Greifer als Greifer mit Lineargriff ausgebildet.
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In dieser Ausführungsform umfasst der Greifer vorzugsweise mindestens ein Getriebeelement, das operativ angeordnet ist zwischen der mindestens einen bewegbaren Greifbacke und der Aktuatorvorrichtung.
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Das Getriebeelement ist vorzugsweise als Schwinghebel ausgebildet, der um das mindestens eine Zapfenelement schwenkbar ist, und weist einen ersten Arm auf, der dazu bestimmt ist, mit der Aktuatorvorrichtung in Eingriff zu kommen, und einen zweiten Arm auf, der dazu bestimmt ist, mit der mindestens einen bewegbaren Greifbacke in Eingriff zu kommen.
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Vorzugsweise ist der Schwinghebel schwenkbar auf einem Trägerelement gehaltert, das auf einem Schaft des Pneumatikkolbens relativ zu diesem Schaft axial verschiebbar montiert ist, und die Rückstellfeder des Pneumatikkolbens ist um den Schaft herum zwischen einem Kopf des Pneumatikkolbens und dem Trägerelement gelagert.
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Ein so ausgebildetes Getriebe kombiniert vorteilhafterweise eine einfache Struktur, die aus einer minimalen Anzahl an Elementen besteht und einfach zu montieren ist, mit einer robusten und zuverlässigen Funktionsweise.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine bewegbare Greifbacke schwenkbar. Mit anderen Worten ist in diesem Fall der Greifer als Greifer mit Winkelgriff ausgebildet.
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In dieser Ausführungsform wird die mindestens eine bewegbare Greifbacke vorzugsweise unmittelbar von der Aktuatorvorrichtung des Greifers angetrieben, weiter bevorzugt ein einfach wirkender Pneumatikkolben mit Rückstellfeder.
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Insbesondere umfasst der Pneumatikkolben vorzugsweise einen Schaft mit einem Antriebsende, das mit mindestens einer geneigten Oberfläche versehen ist, die dazu bestimmt ist, tangential mit einem Kontaktteil der mindestens einen bewegbaren Greifbacke zusammenzuwirken, um eine Schwenkung von dieser um eine Drehzapfenachse, die von dem Zapfenelement gebildet ist, herum zu bewirken.
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Vorzugsweise ist die Rückstellfeder des Pneumatikkolbens koaxial zu einem Schaft des Pneumatikkolbens gelagert, zwischen einem Kopf des Pneumatikkolbens und einem Anschlagteil des zweiten Teils des Greiferkörpers.
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Eine derartige Ausgestaltung verleiht dem Greifer auch in diesem Fall eine besonders einfache Struktur, die aus einer minimalen Anzahl an Bauteilen besteht und einfach zu montieren ist, und eine robuste und zuverlässige Funktionsweise.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung treten besser beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ihrer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen, beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsformen unter Stützung der beigefügten Zeichnungen hervor, in denen:
- - 1 auf schematische Weise eine perspektivische Aufrissansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Greifers für industrielle Manipulatoren zeigt;
- - 2 auf schematische Weise eine perspektivische Teilschnitt- und Aufrissansicht des Greifers aus 1 zeigt, in einem teilweise montierten Zustand;
- - 3 auf schematische Weise eine perspektivische Ansicht des Greifers aus 1 zeigt, in einem vollständig montierten Zustand;
- - 4 auf schematische Weise eine perspektivische Teilschnittansicht des Greifers aus 1 zeigt, in einem vollständig montierten Zustand;
- - 5 auf schematische Weise eine perspektivische Teilschnitt- und Aufrissansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Greifers für industrielle Manipulatoren zeigt, in einem teilweise montierten Zustand;
- - 6 auf schematische Weise eine schematische perspektivische Ansicht des Greifers aus 5 zeigt, in einem vollständig montierten Zustand, und
- - 7 auf schematische Weise eine schematische perspektivische Teilschnittansicht des Greifers aus 5 zeigt, in vollständig montiertem Zustand.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die 1-4 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Greifers für industrielle Manipulatoren, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist.
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Der Greifer 1 umfasst einen Greiferkörper 10 und ein Paar von Greifbacken, oder Grifffingern, G1, G2.
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Die Greifbacken G1, G2 sind beide relativ zu dem Greiferkörper 10 voneinander fort oder zueinander hin bewegbar, so dass sie jeweils das Öffnen und das Schließen des Greifers 1 bewirken.
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Insbesondere ist in der in den 1-4 gezeigten Ausführungsform der Greifer 1 als Greifer mit Lineargriff ausgebildet, mit parallelen Greifbacken. Die Greifbacken G1, G2 vollführen daher Bewegungen in linearer Translation parallel zueinander.
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Der Greiferkörper 10 weist in diesem Fall eine allgemeine Quaderform auf und umfasst zwei Teile 11, 12, die lösbar miteinander montiert werden können. Ein erster Teil 11 ist in erster Linie ausgebildet, um eine Aktuatorvorrichtung 2 des Greifers 1 aufzunehmen, die im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, und um die Kupplung des Greifers 1 mit einem jeweiligen Manipulator (nicht gezeigt, da nicht Teil der Erfindung) zu gestatten, während ein zweiter Teil 12 in erster Linie ausgebildet ist, um auf bewegbare Weise die zwei Greifbacken G1, G2 zu haltern.
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Insbesondere ist der erste Teil 11 des Greiferkörpers 10, der allgemein quaderförmig und vorzugsweise monolithisch ist, mit einem Aufnahmesitz 113 für die Aktuatorvorrichtung 2 versehen. Der Aufnahmesitz 113 ist im Bereich einer Fläche des ersten Teils 11 nach außen geöffnet, die für die Kupplung mit dem zweiten Teil 12 des Greiferkörpers 10 bestimmt ist.
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Der zweite Teil 12 des Greiferkörpers 10, der ebenso allgemein quaderförmig und vorzugsweise monolithisch ist, ist mit einer Führungsschiene 120 versehen, in der auf verschiebbare Weise mit Formschlüssigkeit jeweilige Führungsteile G11, G21 der Greifbacken G1 und G2 aufgenommen sind. Eine Fläche des zweiten Teils 12 des Greiferkörpers 10, die derjenigen gegenüber liegt, die mit der Führungsschiene 120 versehen ist, ist für die Kupplung mit dem ersten Teil 11 des Greiferkörpers 10 bestimmt. Diese Kupplungsfläche weist eine Vertiefung 121 auf, die in den Ansichten der 2 und 4 nur teilweise sichtbar ist und die ausgebildet und dimensioniert ist, um eine Getriebegruppe 3 aufzunehmen, die operativ zwischen der Aktuatorvorrichtung 2 und den Greifbacken G1, G2 angeordnet ist und im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Die Vertiefung 121 weist eine Bodenwand mit mindestens einer Öffnung auf, welche die Teile G11, G12 der Greifbacken G1, G2 so exponiert, dass sie die Wirkverbindung dieser letzten mit der Getriebegruppe 3 gestattet.
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Wie insbesondere in den 1 und 2 zu sehen ist, sind, um eine stabile Festlegung des ersten und des zweiten Teils 11, 12 des Greiferkörpers 10, in einem montierten Zustand, zu gestatten, auf der Kupplungsfläche des ersten Teils 11 zwei Paare von Rippen 111 bzw. 112 gebildet, die über die Kupplungsfläche überstehen und jede mit einer Durchgangsbohrung A1 oder A2 versehen sind. Die Durchgangsbohrungen A1 des Paares von Rippen 111 sind miteinander in Flucht, das heißt, weisen eine gemeinsame Mittenachse XA1 auf; analog sind die Durchgangsbohrungen A2 des Paares von Rippen 112 miteinander in Flucht, das heißt, weisen eine gemeinsame Mittenachse XA2 auf. Die Mittenachsen XA1 und XA2 der Paare von Durchgangsbohrungen A1, A2 sind zueinander und zu der Oberfläche der Kupplungsfläche 110 parallel sowie zu der Erstreckungsrichtung der Führungsschiene 120 in dem zweiten Teil 12 des Greiferkörpers 10 senkrecht.
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Entsprechend sind in dem zweiten Teil 12 des Greiferkörpers 10 zwei Durchgangsbohrungen B1, B2 mit jeweiligen Mittenachsen XB1, XB2 gebildet, die zueinander parallel und zu der Erstreckungsrichtung der Führungsschiene 120 senkrecht sind.
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Wenn der Greifer 1 montiert wird (siehe 3 und 4), kuppeln sich der erste und der zweite Teil 11, 12 des Greiferkörpers 10 so aneinander, dass die Paare von Rippen 111, 112 des ersten Teils 11 in der Vertiefung 121 des zweiten Teils 12 aufgenommen sind, und die Paare von Durchgangsbohrungen A1, A2 des ersten Teils 11 sind jeweils mit den Durchgangsbohrungen B1, B2 des zweiten Teils 12 in Flucht oder in Flucht bringbar, das heißt, die Mittenachsen XA1, XA2 fallen jeweils mit den Mittenachsen XB1, XB2 zusammen oder können dazu gebracht werden, dass sie mit ihnen zusammenfallen. Dies gestattet das Einsetzen von jeweiligen zwei Zapfenelementen P1, P2 in den oben genannten Bohrungen, um den ersten und den zweiten Teil 11, 12 des Greiferkörpers 10 zueinander stabil festzulegen.
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Wie oben erwähnt, ist im Inneren des Greiferkörpers 10 die Aktuatorvorrichtung 2 aufgenommen, die in den hier veranschaulichten bevorzugten Ausführungsformen des Greifers 1 von einem einfach wirkenden Pneumatikzylinder 20, mit Rückstellfeder 21, gebildet ist.
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Der Kolben 20 ist auf axial bewegbare Weise in dem zugehörigen Aufnahmesitz 113 aufgenommen, der in dem ersten Teil 11 des Greiferkörpers 10 vorgesehen ist, und umfasst einen Kopf 201 und einen Schaft 202. Die Rückstellfeder 21 ist koaxial um den Schaft 202 herum, zwischen dem Kopf 201 des Kolbens 20 und der Getriebegruppe 3, gelagert. Eine Versorgungsleitung 114, die in dem ersten Teil 11 des Greiferkörpers 10 gebildet ist, gestattet die Einleitung von Druckluft in den Aufnahmesitz 113, in die Zone zwischen einer geschlossenen Bodenwand dieses letzten und dem Kopf 201 des Kolbens 20.
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Mit einer derartigen Ausgestaltung bewirkt der aktive Hub des Kolbens 20, in Folge der Zuführung von Druckluft in den Aufnahmesitz 113, eine Bewegung der Greifbacken G1, G2 voneinander fort, das heißt, das Öffnen des Greifers 1, während der Rückhub des Kolbens 20, bedingt durch die Wirkung der Rückstellfeder 21, wenn diese die Druckluftversorgung beendet, eine Bewegung der Greifbacken G1, G2 zueinander hin bewirkt, das heißt, das Schließen des Greifers 1. Bei Fehlen von Druckluft hält die Rückstellfeder 21 des Kolbens 20 den Greifer 1 daher in einem geschlossenen Zustand, das heißt, Greifzustand.
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Wie oben erwähnt, umfasst der Greifer 1 in der in den 1-4 gezeigten Ausführungsform auch eine Getriebeeinheit 3, die operativ zwischen der Aktuatorvorrichtung 2 und den Greifbacken G1, G2 angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst die Getriebeeinheit 3 ein Paar von Schwinghebeln F1, F2, die schwenkbar auf einem gemeinsamen Trägerelement 30 gehaltert sind.
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Jeder Schwinghebel F1, F2 weist einen ersten Arm auf, der dazu bestimmt ist, mit der Aktuatorvorrichtung 2 in Eingriff zu kommen, und einen zweiten Arm auf, der dazu bestimmt ist, mit einer der Greifbacken G1, G2 in Eingriff zu kommen. Insbesondere kommen die ersten Arme der Schwinghebel F1, F2 frei in entsprechenden Querrillen 203 in Eingriff, die in dem Schaft 202 des Kolbens 20 im Bereich eines seiner Enden, das demjenigen gegenüberliegt, das den Kopf 201 trägt (siehe 2 und 4), vorgesehen sind. Die zweiten Arme der Schwinghebel F1, F2 kommen frei in entsprechenden Sitzen (in den in den Figuren gezeigten Ansichten nicht sichtbar) in Eingriff, die in den Führungsteilen G11, G21, der Greifbacken G1, G2 gebildet sind, die durch die mindestens eine Öffnung hindurch zugänglich sind, die in der Bodenwand 121 des zweiten Teils 12 des Greiferkörpers 10 ausgebildet ist.
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Die Schwinghebel F1, F2 weisen jeder eine Durchgangsbohrung C1, C2 für das Einsetzen eines Zapfenelements P1, P2 auf, das eine Drehzapfenachse XF1, XF2 des jeweiligen Schwinghebels F1, F2 bildet (siehe 1 und 2).
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Der Greifer 1 der vorliegenden Erfindung ist vorteilhafterweise so ausgebildet, dass, im montierten Zustand, die Durchgangsbohrung C1 des Schwinghebels F1 mit dem Paar von Durchgangsbohrungen A1 in dem Paar von Rippen 111 des ersten Teils 11 des Greiferkörpers 10 und mit der Durchgangsbohrung B1 in dem zweiten Teil 12 des Greiferkörpers 10 in Flucht ist und dass die Durchgangsbohrung C2 des Schwinghebels F2 mit den Durchgangsbohrungen A2 in dem Paar von Rippen 112 des zweiten Teils 11 des Greiferkörpers 10 und mit der Durchgangsbohrung B2 in dem zweiten Teil 12 des Greiferkörpers 10 in Flucht ist. Mit anderen Worten fällt, im montierten Zustand, die Drehzapfenachse XF1 des Schwinghebels F1 mit den Mittenachsen XA1 und XB1, jeweils der Paare von Durchgangsbohrungen A1 bzw. der Durchgangsbohrung B1, zusammen, und die Drehzapfenachse XF2 des Schwinghebels F2 fällt mit den Mittenachsen XA2 und XB2, jeweils der Paare von Durchgangsbohrungen A2 bzw. der Durchgangsbohrung B2, zusammen. Dank dieser Ausgestaltung ist es möglich, dieselben Zapfenelemente P1, P2 sowohl als Drehzapfen für Schwinghebel F1, F2 als auch als Festlegungsbolzen für die zwei Teile 11, 12 des Greiferkörpers 10 zu verwenden und so die Bereitstellung und die Montage von zwei verschiedenen Sets von Zapfenelementen zu vermeiden, um diese Funktionen zu erfüllen.
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Wie sich insbesondere aus den 1 und 2 ergibt, umfasst das Trägerelement 30 der Schwinghebel F1, F2 einen ringförmigen Körper 33, der mit zwei quer gegenüberliegenden Paaren von Trägerflügeln 31, 32 versehen ist, die sich relativ zu einer Längsachse des mittleren Körpers 33 senkrecht erstrecken. Jeder Trägerflügel 31 oder 32 weist eine Ausnehmung 310 oder 320 auf, um frei drehbar die Zapfenelemente P1, P2 aufzunehmen.
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Im montierten Zustand ist das Trägerelement 30 koaxial zu dem Schaft 202 des Kolbens 20 relativ zu diesem axial bewegbar gelagert und ist zwischen der Rückstellfeder 21 des Kolbens 20 und dem zweiten Teil 12 des Greiferkörpers 10 angeordnet, mit dem es im Bereich der Bodenwand der Vertiefung 121 in Anschlag kommt.
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Dank dieser Anordnung ist es möglich, die Rückstellfeder 21 des Kolbens 20 auch als Vorspannfeder zu verwenden, die zwischen den zwei Teilen 11, 12 des Greiferkörpers 10 wirkt, und insbesondere zwischen dem Teil 11 und dem Trägerelement 30. Insbesondere kann der Greifer 1 so ausgebildet sein, dass, im montierten Zustand, die Rückstellfeder 21 teilweise komprimiert ist und somit auch statisch eine Vorspannfederkraft senkrecht zu den Drehzapfenachsen XF1, XF2 der Schwinghebel F1, F2 erzeugt, die das Trägerelement 30 der Getriebegruppe 3 beaufschlagt und, folglich, den zweiten Teil 12 des Greiferkörpers 10 von dem ersten Teil 11 des Greiferkörpers 10 fort bewegt.
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Diese Vorspannfederkraft kann vorteilhafterweise für eine hinterschneidende Kupplung zwischen den Zapfenelementen P1, P2 und des Greifers 1 genutzt werden. Diese hinterschneidende Kupplung legt die Zapfenelemente P1, P2 in ihren Sitzen, die jeweils von den Durchgangsbohrungen A1, B1, C1 und von den Durchgangsbohrungen A2, B2, C2 gebildet sind, in Position fest.
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Zu diesem Zweck umfassen die Zapfenelemente P1, P2 jeweils ein Paar von umlaufenden Rillen P11, P21, die dazu bestimmt sind, mit entsprechenden Kontakträndern in Eingriff zu kommen, die in dem Greiferkörper 10 oder in Bauteilen in dessen Innerem definiert sind, hier insbesondere mit den Ausnehmungen 310, 320 der Paare von Trägerflügeln 31, 32 des Trägerelements 30 der Schwinghebel F1, F2, um eine Hinterschneidung zu realisieren. Wenn die Zapfenelemente P1, P2 vollständig in den Greiferkörper 10 eingesetzt sind, befinden sich die jeweiligen Paare von umlaufenden Rillen P11, P12 axial im Bereich der Ausnehmungen 310, 320, und die Vorspannfederkraft, die von der Rückstellfeder 21 erzeugt wird, drückt Randteile dieser Ausnehmungen 310, 320 in die Rillen P11, P21 und hält sie stabil im Eingriff mit diesen Rillen P11, P21.
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Der Greifer 1 mit der oben beschriebenen Struktur kann auf besonders einfache und schnelle Weise und ohne Notwendigkeit von Montagewerkzeugen montiert werden.
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Als erstes werden sämtliche Bauteile des Greifers 1, mit Ausnahme der Zapfenelemente P1, P2 miteinander montiert, insbesondere übereinander gestapelt. Anschließend werden der erste und der zweite Teil 11, 12 des Greiferkörpers 10 händisch so zusammengedrückt, dass die jeweiligen Kupplungsflächen miteinander in Anschlag gebracht werden. In diesem Zustand sind die Durchgangsbohrungen A1, B1, C1 und A2, B2, C2 in Flucht. Ferner ist die Rückstellfeder 21 des Kolbens 20 teilweise komprimiert und erzeugt eine Vorspannkraft, die den ersten und den zweiten Teil 11, 12 des Greiferkörper 10 so beaufschlagt, dass sie voneinander fort bewegt werden und das Trägerelement 30 der Schwinghebel F1, F2 zu dem zweiten Teil 12 hin bewegt wird. An dieser Stelle werden die Zapfenelemente P1, P2 händisch jeweils in den Durchgangsbohrungen A1, B1, C1 und A2, B2, C2 eingesetzt, wodurch gleichzeitig die schwenkbare Halterung der Schwinghebel F1, F2 in dem Greiferkörper 10 und die Festlegung des ersten und des zweiten Teils 11, 12 des Greiferkörpers 10 zueinander erreicht wird. Wenn die Zapfenelemente P1, P2 vollständig in den Greiferkörper 10 eingesetzt sind, bewirkt die auf das Trägerelement 30 der Schwinghebel F1, F2 wirkende Vorspannkraft, dass die Paare von Ausnehmungen 310, 320 der Trägerflügel 31, 32 jeweils in den Paaren von umlaufenden Rillen P11, P21 der Zapfenelemente P1, P2 einschnappen, die so stabil in Position festgelegt werden.
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Die Demontage des Greifers kann durchgeführt werden, indem, mit einem Werkzeug, auf das Trägerelement 30 gedrückt wird, nachdem die Greifbacken geöffnet wurden, unter Überwindung des Drucks der Feder 21, so dass die Bohrungen 111-B1, 112-B2 in Flucht gebracht werden und die Zapfenelemente P1, P2 ausgedrückt werden.
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Die 5-7 zeigen eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Greifers 1' für industrielle Manipolatoren. In diesen Figuren sind Elemente, die von der Struktur oder der Funktion her mit Elementen der oben dargestellten ersten Ausführungsform gleichwertig sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und werden im Folgenden nur in dem Maße ausführlich beschrieben, wie sie sich von der Beschreibung in Bezug auf die erste Ausführungsform unterscheiden.
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Der in den 5-7 dargestellte Greifer 1' ist insbesondere als Greifer mit Winkelgriff ausgebildet, wobei die zwei bewegbaren Greifbacken G1, G2 relativ zu dem Greiferkörper 10 schwenkbar sind.
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Der Greiferkörper 10 umfasst auch in diesem Fall zwei Teile 11, 12, die lösbar miteinander montiert werden können, wobei ein erster Teil 11 in erster Linie ausgebildet ist, um die Aktuatorvorrichtung 2 des Greifers 1' aufzunehmen und um die Kupplung des Greifers 1' mit einem jeweiligen Manipulator (nicht gezeigt, da nicht Teil der Erfindung) zu gestatten, während ein zweiter Teil 12 in erster Linie ausgebildet ist, um die zwei Greifbacken G1, G2 zu haltern.
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Der erste Teil 11 des Greiferkörpers 10, mit vorzugsweise monolithischer Struktur, umfasst einen Körper 115 mit allgemein langgezogener und zylindrischer Form, der an einem Ende mit einem gabelförmigen Kopf 116 für die lösbare Kupplung mit dem zweiten Teil 12 des Greiferkörpers 10 versehen ist. Der gabelförmige Kopf 116 ist von zwei Schäften 116a, 116b mit allgemein abgeflachter Form gebildet, die zueinander parallel sind (siehe 5), zwischen denen mindestens zum Teil der zweite Teil 12 des Greiferkörpers 10 aufgenommen werden kann (siehe 6 und 7). Im Inneren des Körpers 115 ist ein Aufnahmesitz 113 für eine Aktuatorvorrichtung 2 des Greifers 1' ausgebildet, der im Bereich des oben genannten gabelförmigen Kopfs 116 nach außen geöffnet ist.
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Der zweite Teil 12 des Greiferkörpers 10 weist eine abgeflachte Struktur auf, mit einer derartigen Dicke, dass er frei, jedoch vorzugsweise ohne Spiel, zwischen den zwei Schäften 116a, 116b des gabelförmigen Kopfs 116 des ersten Teils 11 eingesetzt werden kann (siehe 5, 6). Vorzugsweise weist der zweite Teil 12, frontal gesehen, eine allgemeine Lanzen- oder Herzform auf, die den für die Schwenkbewegungen der Greifbacken G1, G2 notwendigen Raum sicherstellt und gleichzeitig den Platzbedarf des Greifers 1' in Querrichtung minimiert. Vorzugsweise ist der zweite Teil 12 ferner, um die Montage der Greifbacken G1, G2 zu vereinfachen, in diesem Fall von zwei Halbschalen 12a, 12b gebildet, die miteinander montiert werden können.
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Insbesondere weist der zweite Teil 12 zwei gegenüberliegende, im Wesentlichen ebene Stirnwände auf, wovon nur eine in den Ansichten der 5-7 zu sehen ist, die mindestens umfangsabschnittsweise durch eine Seitenwand verbunden sind. Wie insbesondere in 5 zu sehen ist, ist die Seitenwand von zwei Öffnungen 123, 124 unterbrochen, die jeweils vorgesehen sind, um auf der einen Seite die Greifbacken G1, G2 aus dem zweiten Teil 12 des Greiferkörpers 10 austreten zu lassen und um auf der anderen Seite die Wirkverbindung der Greifbacken G1, G2 mit der Aktuatorvorrichtung 2 zu gestatten, die in dem ersten Teil 11 des Greiferkörpers 10 aufgenommen ist.
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Die Greifbacken G1, G2 sind in dem zweiten Teil 12 des Greiferkörpers 10 mit Hilfe von Zapfenelementen P1, P2 schwenkbar gelagert, die jeweilige Drehzapfenachsen XG1, XG2 der Greifbacken G1, G2 bilden. Insbesondere ist jedes Zapfenelement P1, P2 in einer jeweiligen Durchgangsbohrung D1, D2, die in den Greifbacken G1, G2 gebildet ist, und in Paaren von Durchgangsbohrungen B1, B2, die entsprechend in den Stirnwänden des zweiten Teils 12 des Greiferkörpers 10 gebildet sind, frei einsetzbar.
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Der erste Teil 11 des Greiferkörpers 10 ist, im Bereich der Schäfte 116a, 116b des gabelförmigen Kopfs 116, mit Paaren von Durchgangsbohrungen A1, A2 mit jeweiligen Mittenachsen XA1, XA2 versehen.
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Auch in dieser Ausführungsform ist der Greifer 1' so ausgebildet ist, dass, im montierten Zustand, die Paare von Durchgangsbohrungen A1, A2 des ersten Teils 11 des Greiferkörpers 10 jeweils mit den Paaren von Durchgangsbohrungen B1, B2 des zweiten Teils 12 des Greiferkörpers 10, und, somit, mit den Durchgangsbohrungen D1, D2 der Greifbacken G1, G2, in Flucht sind oder in Flucht bringbar sind. Mit anderen Worten fallen, im montierten Zustand, die Drehzapfenachsen XG1, XG2 der Greifbacken G1, G2 mit den Mittenachsen XA1, XA2 der Paare von Durchgangsbohrungen A1, A2 zusammen oder können dazu gebracht werden, dass sie mit diesen zusammenfallen. Auch in diesem Fall ist es daher vorteilhafterweise möglich, dieselben Zapfenelemente P1, P2 sowohl als Drehzapfen, hier für die Greifbacken G1, G2, als auch als Festlegungsbolzen für die zwei Teile 11, 12 des Greiferkörpers 10 zu verwenden.
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Wie in der ersten Ausführungsform des Greifers 1, die oben beschrieben ist, ist die Aktuatorvorrichtung 2 von einem einfach wirkenden Pneumatikzylinder 20, mit Rückstellfeder 21 gebildet, der in dem zugehörigen Aufnahmesitz 113 des ersten Teils 11 des Greiferkörpers 10 bewegbar aufgenommen ist. Die Rückstellfeder 21 ist koaxial um den Schaft 202 des Kolbens 20 herum gelagert, ist jedoch in diesem Fall, da keine Getriebegruppe zwischen der Aktuatorvorrichtung 2 und den Greifbacken G1, G2 vorgesehen ist, zwischen dem Kopf 201 des Kolbens 20 und einem Anschlagteil 125 des zweiten Teils 12 des Greiferkörpers 10 angeordnet, hier definiert von einem Bund, der sich um die Öffnung 124 erstreckt, mit derartigen Abmessungen in Querrichtung, dass er in den Aufnahmesitz 113 des Kolbens 20 eingesetzt werden kann.
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In der Ausführungsform 1' der 5-7 wirkt die Aktuatorvorrichtung 2 auf die Greifbacken G1, G23 unmittelbar ein, ohne eine dazwischen angeordnete Getriebegruppe. Das Ende des Schafts 202 des Kolbens 20, das demjenigen, das den Kopf 201 trägt, gegenüberliegt, ist in diesem Fall als keilförmiges Antriebsende 204 ausgebildet, das von zwei ebenen, in entgegengesetzt geneigten Oberflächen, die sich diametral gegenüberliegen, gebildet ist, und ist dazu bestimmt, zwischen entsprechenden Kontaktteilen G12, G22, die sich gegenüberliegen und entsprechend ausgebildet sind, der Greifbacken G1, G2 so eingesetzt zu werden, dass ihre Schwenkung bewirkt wird (5).
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Das Funktionsprinzip des Greifers 1' ist analog zu dem oben unter Einbeziehung der Ausführungsform der 1-4 beschriebenen. Der aktive Hub des Kolbens 20, in Folge der Zuführung von Druckluft in den Aufnahmesitz 113, drückt das Antriebsende 204 des Schafts 202 zwischen die zwei Kontaktteile G12, G22 der Greifbacken G1, G2, wodurch deren Schwenkung voneinander fort bewirkt wird, das heißt, das Schließen des Greifers 1', zum Ergreifen des Werkstücks. Der Rückhub des Kolbens 20, bedingt durch die Wirkung der Rückstellfeder 21, wenn sie die Zuführung von Druckluft beendet, bringt das Antriebsende 204 des Schafts 202 außer Eingriff relativ zu den Greifbacken G1, G2. In diesem Zustand schwenken die Greifbacken G1, G2 zueinander hin, wodurch sie das Öffnen des Greifers 1' durch eine Rückstellfederkraft, die von einer Kompressionsfeder 5, oder von anderen gleichwertigen Federmitteln, erzeugt wird, die zwischen diesen Greifbacken G1, G2 angeordnet ist (5), bewirken. Wenn der Kolben 20 nicht angetrieben wird, hält die Kompressionsfeder 5 den Greifer 1' in einem geöffneten Zustand oder Zustand zum Freigeben des Werkstücks.
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Auch in dieser Ausführungsform kann die Rückstellfeder 21 des Kolbens 20 gleichzeitig als Vorspannfeder dienen, die zwischen den zwei Teilen 11, 12 des Greiferkörpers 10 wirkt. Insbesondere kann der Greifer 1' so ausgebildet sein, dass, im montierten Zustand, die Rückstellfeder 21 teilweise komprimiert ist und somit auch statisch eine Vorspannfederkraft senkrecht zu den Drehzapfenachsen XG1, XG2 der Greifbacken G1, G2 erzeugt. Diese Vorspannfederkraft kann auch in diesem Fall vorteilhafterweise dazu genutzt werden, um die Zapfenelemente P1, P2 in Position festzulegen, wenn sie vollständig in den Greiferkörper 10 eingesetzt sind. In diesem Zustand befinden sich die jeweiligen Paare von umlaufenden Rillen P11, P21 der Zapfenelemente P1, P2 axial im Bereich der Paare von Durchgangsbohrungen B1, B2 des zweiten Teils 12 des Greiferkörpers 10, und die Vorspannfederkraft, die von der Rückstellfeder 21 erzeugt wird, drückt Randteile dieser Durchgangsbohrungen B1, B2 automatisch in die Rillen P11, P21. Auf diese Weise wird eine Hinterschneidung realisiert, welche die Zapfenelemente P1, P2 axial in Position festlegt.
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Die Montage dieser zweiten Ausführungsform des Greifers 1' erfolgt im Wesentlichen analog zu der obigen unter Einbeziehung der ersten Ausführungsform 1 erfolgten Beschreibung.
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Insbesondere werden bei der Montage zunächst die Bauteile des Greifers 1' montiert. Anschließend werden der erste und der zweite Teil 11, 12 des Greiferkörpers 10 händisch so zusammengedrückt, dass die Seitenwand des zweiten Teils 12 des Greiferkörpers 10, der in den gabelförmigen Kopf 116 des ersten Teils 11 des Greiferkörpers 10 eingesetzt ist, mit einem Bodenteil dieses gabelförmigen Kopfs 116 in Anschlag gebracht wird. In diesem Zustand kommen die Paare von Durchgangsbohrungen A1, A2 des ersten Teils 11 des Greiferkörpers 10 jeweils mit den Paaren von Durchgangsbohrungen B1, B2 des zweiten Teils 12 des Greiferkörpers 10 in Flucht, die, ihrerseits jeweils mit den Durchgangsbohrungen D1, D2 der Greifbacken G1, G2 in Flucht sind, und die Rückstellfeder 21 des Kolbens 20 wird teilweise zusammengedrückt, wodurch die Vorspannkraft erzeugt wird, die den ersten Teil und den zweiten Teil 11, 12 des Greiferkörpers 10 so beaufschlagt, dass sie sich voneinander fort bewegen. An dieser Stelle werden die Zapfenelemente P1, P2 händisch jeweils in den Durchgangsbohrungen A1, B1, D1 und A2, B2, D2 eingesetzt, wodurch gleichzeitig die schwenkbare Halterung der Greifbacken G1, G2 in dem Greiferkörper 10 und die Festlegung des ersten und des zweiten Teils 11, 12 des Greiferkörpers 10 zueinander erreicht wird. Wenn die Zapfenelemente P1, P2 vollständig in den Greiferkörper 10 eingesetzt sind, bewirkt die zwischen den zwei Teilen 11, 12 des Greiferkörpers 10 wirkende Vorspannkraft, dass Randteile der Durchgangsbohrungen B1, B2 automatisch in den Rillen P11, P21 einschnappen, die so stabil in Position festgelegt werden.
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Um die versehentliche Außereingriffnahme zu verhindern, ist der Greifer 1', auf mindestens einer der zwei Halbschalen 12a, 12b des zweiten Teils 12, und vorzugsweise auf beiden, mit Vorsprüngen 300 versehen, die in entsprechenden Bohrungen 301 einschnappen, die auf dem gabelförmigen Kopf 116 des Körpers 115 vorhanden sind, wenn der Greifer 1' montiert ist. Insbesondere sind die Vorsprünge 300 auf flexiblen Teilen der jeweiligen Halbschalen 12a, 12b positioniert; während der Montage der verschiedenen Bauteile des Greifers 1' biegen sich insbesondere die mit den Vorsprüngen 300 versehenen Teile, wodurch das Einsetzen des Teils 12 in den Teil 11 gestattet wird, bis die Vorsprünge 300 die jeweiligen Bohrungen 301 sperren, in denen sie einschnappen und so die Kupplung vervollständigen. Um die Demontage zu bewirken, reicht es aus, mit einem Werkzeug einen ausreichenden Druck auf die flexiblen Teile auszuüben, um die Vorsprünge 300 aus den Bohrungen 301 herauszudrücken und wie oben beschrieben vorzugehen.
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Mit der Erfindung wird somit ein Greifer 1, 1' für industrielle Manipulatoren bereitgestellt, der von einer verringerten Anzahl an Bauteilen gebildet ist und sich auf einfache und schnelle Weise montieren lässt, und der daher zu günstigeren Kosten herstellbar ist.
