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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr.
2020-098561 , die am 5. Juni 2020 eingereicht wurde und hier durch Bezugnahme vollständig, einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche, der Zeichnungen und der Zusammenfassung, aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Greifvorrichtung, die hydraulisch oder pneumatisch betätigt wird.
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HINTERGRUND
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Herkömmlicherweise sind Greifvorrichtungen allgemein als Vorrichtungen zum Greifen eines Objekts bekannt. Eine Greifvorrichtung weist mehrere Greiferklauen auf, die sich einander nähern oder voneinander getrennt werden, um dadurch das Objekt zu greifen oder freizugeben. Eine solche Greifvorrichtung wird typischerweise beispielsweise als Endeffektor eines Roboters verwendet.
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Als eine der Greifvorrichtungen ist eine hydraulisch oder pneumatisch angetriebene Greifvorrichtung (siehe beispielsweise
JP H07-96484 A ) bekannt. Bei dieser Vorrichtung werden Greiferklauen mittels eines hydraulisch oder pneumatisch betätigten Zylinders vor- bzw. zurückgezogen.
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ENTGEGENHALTUNGSLISTE
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: JP H07-96484 A
- Patentdokument 2: JP 2019-76973 A
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Im Allgemeinen wird von den Greifvorrichtungen erwartet, dass sie Objekte halten, die schwer sind und unterschiedliche Größen aufweisen. Um dies zu erreichen, ist es erwünscht, dass sowohl die Greifkraft als auch der Hub der Greifvorrichtungen groß sind. Bei einer Greifvorrichtung, die als Antriebsquelle einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder aufweist, hängt der Hub der Greifvorrichtung von der Länge des Zylinders ab, während die Greifkraft der Greifvorrichtung von der Fläche einer Druckaufnahmefläche des Zylinders abhängt. Wenn hier das Volumen des Zylinders konstant ist, wird dann, wenn der Flächeninhalt der Druckaufnahmefläche vergrößert wird, der Hub entsprechend verringert. Mit anderen Worten, führt bei einem Zylinder mit unverändertem Volumen eine Erhöhung der Greifkraft der Greifvorrichtung zu einer Verringerung ihres Hubs, wohingegen eine Erhöhung des Hubs zu einer Verringerung der Greifkraft führt. Daher gab es einen Kompromiss zwischen dem Erhöhen der Greifkraft und dem Erhöhen des Hubs in der Greifvorrichtung. Sowohl die Greifkraft als auch der Hub können natürlich durch Vergrößerung des Zylindervolumens gleichzeitig erhöht werden. In diesem Fall wird steigen jedoch Größe und Gewicht der gesamten Greifvorrichtung.
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Angesichts der Umstände offenbart die vorliegende Offenbarung eine Greifvorrichtung, bei der sowohl eine Greifkraft als auch ein Hub erhöht werden können und gleichzeitig eine Vergrößerung der Greifvorrichtung vermieden werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Greifvorrichtung mehrere Greiferklauen, die so ausgelegt sind, dass sie ineinandergreifend relativ zueinander beweglich sind, mehrere Linearbewegungseinheiten, die auf den mehreren Greiferklauen derart angeordnet sind, dass jede der mehreren Linearbewegungseinheiten mit einer entsprechenden der mehreren Greiferklauen verbunden ist, einen Synchronisationsmechanismus, der dazu ausgelegt ist, die Bewegung der mehreren Linearbewegungseinheiten zu synchronisieren, einen ersten Zylinder, der durch Öldruck oder Luftdruck linear aus- und eingefahren wird, um eine Antriebskraft des ersten Zylinders auf die Linearbewegungseinheit oder den Synchronisationsmechanismus auszuüben, einen zweiten Zylinder, der durch Öldruck oder Luftdruck linear aus- und eingefahren wird und einen Hub, der kürzer als ein Hub des ersten Zylinders ist, und eine Antriebskraft, die größer als die Antriebskraft des ersten Zylinders ist, aufweist, und einen Übertragungsmechanismus, der eine Kupplung umfasst, die dazu ausgelegt ist, eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Zylinder und dem Synchronisationsmechanismus herzustellen und zu lösen.
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Bei der Greifvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann die Linearbewegungseinheit einen sich linear bewegenden Körper, der mechanisch mit einer entsprechenden der Greiferklauen gekoppelt ist, umfassen und der Synchronisationsmechanismus kann mindestens eine Klauenzahnstange, die an dem sich linear bewegenden Körper angeordnet ist, und mindestens ein Synchronisationszahnrad, das dazu ausgelegt ist, mit der mindestens einen Klauenzahnstange in Eingriff zu treten, umfassen.
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In einem weiteren Aspekt der Offenbarung können der Übertragungsmechanismus und der Synchronisationsmechanismus dazu ausgelegt sein, die Antriebskraft des zweiten Zylinders zu verstärken und die verstärkte Antriebskraft auf die Linearbewegungseinheit zu übertragen.
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In einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann die Kupplung eine Freilaufkupplung sein, die dazu ausgelegt ist, den zweiten Zylinder mit dem Synchronisationsmechanismus in Eingriff zu bringen, um die Antriebskraft des zweiten Zylinders auf den Synchronisationsmechanismus zu übertragen, wenn der zweite Zylinder betätigt wird, um sich linear entlang einer ersten Richtung zu bewegen, und den zweiten Zylinder aus dem Synchronisationsmechanismus auszurücken, wenn der zweite Zylinder betätigt wird, um sich linear entlang einer zweiten Richtung zu bewegen, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
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Bei der Greifvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann der Übertragungsmechanismus eine Freilaufkupplung vom Nockentyp umfassen, die umfasst: ein Außenrad, das immer mit dem zweiten Zylinder gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, durch eine Ausfahr- oder Einfahrbewegung des zweiten Zylinders gedreht zu werden, eine Tasche, die in einer axialen Endfläche des Außenrads definiert ist, wobei die Tasche eine Umfangsfläche aufweist, die als Nockenfläche dient, ein Innenrad, das immer mit dem Synchronisationsmechanismus gekoppelt ist und konzentrisch innerhalb des Außenrads in der Tasche angeordnet ist, eine Relaisrolle, die zwischen der Nockenoberfläche und dem Innenrad angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, in einen eingerückten Zustand, in dem die Relaisrolle in engen Kontakt sowohl mit der Nockenfläche als auch mit dem Innenrad gebracht wird, gebracht zu werden, wenn das Außenrad entlang einer ersten Drehrichtung gedreht wird, und in einen ausgerückten Zustand, in dem die Relaisrolle von der Nockenfläche und/oder dem Außenrad getrennt ist, gebracht zu werden, wenn das Außenrad entlang einer zweiten Drehrichtung gedreht wird, die der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, und ein drängendes Element, das dazu ausgelegt ist, die Relaisrolle in Richtung des eingerückten Zustands zu drängen.
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In einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann der Übertragungsmechanismus eine Freilaufkupplung vom Nockentyp umfassen, die umfasst: ein Innenrad, das immer mit dem zweiten Zylinder gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, durch eine Ausfahr- oder Einfahrbewegung des zweiten Zylinders gedreht zu werden, eine Tasche, die in einer axialen Endfläche des Innenrads definiert ist und eine Umfangsfläche aufweist, die als Nockenfläche dient, ein Außenrad, das immer mit dem Synchronisationsmechanismus verbunden ist und konzentrisch um das Innenrad herum angeordnet ist, eine Relaisrolle die zwischen der Nockenfläche und dem Außenrad angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, in einen eingerückten Zustand, in dem die Relaisrolle in engen Kontakt sowohl mit der Nockenfläche als auch mit dem Außenrad gebracht wird, gebracht zu werden, wenn das Innenrad entlang einer ersten Drehrichtung gedreht wird, und in einen ausgerückten Zustand, in dem die Relaisrolle von der Nockenfläche und/oder dem Außenrad getrennt ist, gebracht zu werden, wenn das Innenrad entlang einer zweiten Drehrichtung gedreht wird, die der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, und ein drängendes Element, das dazu ausgelegt ist, die Relaisrolle in Richtung des eingerückten Zustands zu drängen.
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In einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann der Übertragungsmechanismus eine Freilaufkupplung vom Sperrklinkentyp umfassen, die umfasst: einen Hebel, der immer mit dem zweiten Zylinder gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, durch eine Ausfahr- oder Einfahrbewegung des zweiten Zylinders geschwenkt zu werden, eine Sperrklinke, die mit dem Hebel gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, als Antwort auf eine Schwenkbewegung des Hebels zu schwenken, und ein Sperrzahnrad, das immer für eine verriegelte Bewegung mit dem Synchronisationsmechanismus mit dem Synchronisationsmechanismus gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, gedreht zu werden, wenn die Sperrklinke entlang einer ersten Schwenkrichtung geschwenkt wird, und nicht gedreht zu werden, wenn die Sperrklinke entlang einer zweiten Schwenkrichtung geschwenkt wird, die der ersten Schwenkrichtung entgegengesetzt ist.
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In einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann der Übertragungsmechanismus eine Klauenkupplung umfassen, die umfasst: ein Ausgangsrad, das immer für eine verriegelte Bewegung mit dem Synchronisationsmechanismus mit dem Synchronisationsmechanismus gekoppelt ist, ein Eingangsrad, das immer mit dem zweiten Zylinder gekoppelt ist und dazu ausgelegt, durch eine Ausfahr- oder Einfahrbewegung des zweiten Zylinders gedreht zu werden, wobei das Eingangsrad axial vorgeschoben wird, um mit mindestens einem Teil des Ausgangsrichtung in einer Umfangsrichtung davon in Eingriff zu treten, und einen Aktor, der dazu ausgelegt ist, das Eingangsrad axial vorzuschieben oder zurückzuziehen.
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In einem weiteren Aspekt der Offenbarung können die mehreren Greiferklauen N Greiferklauen umfassen, wobei N > 3 und die N Greiferklauen dazu ausgelegt sind, entlang voneinander verschiedener Seiten eines Polygons, das aus N Seiten besteht, aufeinander zu oder voneinander weg beweglich zu sein, wobei jede der Linearbewegungseinheiten einen sich linear bewegenden Körper umfassen kann, der mechanisch mit einer entsprechenden der N Greiferklauen gekoppelt ist, und der Synchronisationsmechanismus eine auf dem sich linear bewegenden Körper angeordnete Klauenzahnstange umfassen kann, wobei der Synchronisationsmechanismus N Klauenzahnstangen umfasst, und wobei ein erstes Synchronisationszahnrad in einer Mitte des Polygons angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, direkt oder indirekt mit allen der N Klauenzahnstangen gleichzeitig in Eingriff zu stehen.
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Bei der hier offenbarten Greifvorrichtung können sowohl die Greifkraft als auch der Hub erhöht werden, ohne die Greifvorrichtung zu vergrößern.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden Figuren beschrieben; es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Greifvorrichtung bei Betrachtung von vorne;
- 2 eine perspektivische Ansicht der Greifvorrichtung bei Betrachtung von hinten;
- 3 eine Konfiguration eines Antriebssystems für die Greifvorrichtung;
- 4 eine schematische Darstellung, die die Greifvorrichtung von 1 zeigt, von der eine vordere Abdeckung entfernt ist;
- 5 eine Zeichnung, die die Greifvorrichtung von 2 zeigt, von der eine hintere Abdeckung entfernt ist;
- 6 eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Übertragungsmechanismus zeigt;
- 7 eine Vorderansicht des Übertragungsmechanismus, bei dem ein zweiter Zylinder vollständig eingefahren ist;
- 8 eine Vorderansicht des Übertragungsmechanismus, bei dem der zweite Zylinder aus dem in 7 gezeigten Zustand ausgefahren ist;
- 9 eine Darstellung, die ein alternatives Beispiel einer Freilaufkupplung vom Nockentyp zeigt;
- 10 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Greifvorrichtung;
- 11 eine Konfiguration eines Synchronisationsmechanismus, der in der Greifvorrichtung von 10 installiert ist;
- 12 eine Vorderansicht eines Übertragungsmechanismus für den Synchronisationsmechanismus in 11, bei dem ein zweiter Zylinder vollständig eingefahren ist;
- 13 eine Vorderansicht des Übertragungsmechanismus, bei dem der zweite Zylinder aus dem in 12 gezeigten Zustand ausgefahren ist;
- 14 ein weiteres Beispiel des Übertragungsmechanismus;
- 15 eine perspektivische Ansicht einer Greifvorrichtung, die mit mehreren Greiferklauen ausgestattet ist; und
- 16 eine Konfiguration eines Synchronisationsmechanismus, der in der Greifvorrichtung von 15 installiert ist.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird eine Konfiguration einer Greifvorrichtung 10 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. ist1 eine perspektivische Ansicht der Greifvorrichtung 10 bei Betrachtung von vorne, und 2 ist eine perspektivische Ansicht der Greifvorrichtung 10 bei Betrachtung von hinten. 3 zeigt eine Konfiguration eines Antriebssystems der Greifvorrichtung 10. Die Greifvorrichtung 10 ist zur Verwendung als Endeffektor eines Roboters (nicht dargestellt) ausgelegt. Die Greifvorrichtung 10 umfasst ein Paar Greiferklauen 12. Die Greiferklauen 12 sind entlang von Richtungen des Annäherns aneinander oder des Trennens voneinander beweglich und können ein Objekt dazwischen halten, wenn sie nahe zueinander bewegt werden.
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Als Antriebsquellen für die Greiferklauen 12 sind ein erster Zylinder 14 (siehe 1) und ein zweiter Zylinder 16 (siehe 2) installiert. Sowohl der erste Zylinder 14 als auch der zweite Zylinder 16 sind Luftzylinder, die pneumatisch betätigt werden. Wenn die Greifvorrichtung 10 verwendet wird, sind der erste Zylinder 14 und der zweite Zylinder 16, wie es in 3 gezeigt ist, mit einer ersten Zylinderantriebseinheit 20 bzw. einer zweiten Zylinderantriebseinheit 22 verbunden. Die Zylinderantriebseinheiten 20 und 22 sind jeweils dazu ausgelegt, den entsprechenden der Zylinder 14 und 16 anzutreiben, und umfassen mindestens einen Luftkompressor und können ferner andere Komponenten wie beispielsweise ein Ventil und einen Lufttank umfassen. Die Betätigung der Zylinderantriebseinheit 20, 22 wird von einem Controller 18 gesteuert. Der Controller 18 ist ein Computer mit einem Prozessor und einem Speicher und kann beispielsweise durch einen Controller des Roboters, in dem die Greifvorrichtung 10 installiert ist, realisiert sein. Wie aus der in 3 gezeigten Konfiguration ersichtlich ist, können der erste Zylinder 14 und der zweite Zylinder 16 unabhängig voneinander betrieben werden.
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Ferner ist in diesem Beispiel der erste Zylinder 14 ein kompakter Zylinder, der einen langen Hub, aber eine kleine Antriebskraft hat. Andererseits hat der zweite Zylinder 16 eine größere Antriebskraft als der erste Zylinder 14, jedoch ist der Hub des zweiten Zylinders 16 kürzer als der des ersten Zylinders 14. In dieser Hinsicht ist der zweite Zylinder 16 auch ein kompakter Zylinder mit begrenztem Hub.
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Eine Bewegung des ersten Zylinders 14 wird über Linearbewegungseinheiten 30a und 30b und einen Synchronisationsmechanismus 32 auf jede der Greiferklauen 12 übertragen, was unter Bezugnahme auf 4 erläutert wird. 4 zeigt schematisch die Greifvorrichtung 10 von 1, von der eine vordere Abdeckung 40 entfernt ist. Wie es in 4 gezeigt ist, sind die Linearbewegungseinheiten 30a und 30b auf einer Eins-zu-Eins-Basis an den Greiferklauen 12 montiert. Es sollte beachtet werden, dass die Linearbewegungseinheiten 30a , 30b einfach als „Linearbewegungseinheiten 30“ bezeichnet werden, ohne einen Suffix-Buchstaben a oder b zu verwenden, wenn der Unterschied zwischen ihnen vernachlässigt werden kann. Das gleiche gilt für Außengehäuse 44 und sich linear bewegende Körper 42, die unten beschrieben werden.
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Jede der Linearbewegungseinheiten 30 weist das Außengehäuse 44 und den sich linear bewegenden Körper 42 auf. Der sich linear bewegende Körper 42 ist ein längliches zylindrisches Element, das sich entlang einer Bewegungsrichtung der Greiferklauen 12 erstreckt. Der sich linear bewegende Körper 42 ist mit der entsprechenden der Greiferklauen 12 gekoppelt ist und die Greiferklaue 12 bewegt sich linear vorwärts und rückwärts, wenn der sich linear bewegende Körper 42 linear vor- und zurückgezogen wird. Die zwei sich linear bewegenden Körper 42 sind an bei ungefähr 180 Grad rotationssymmetrischen Positionen um ein unten beschriebenes Synchronisationszahnrad 50 angeordnet, das sich zwischen den sich linear bewegenden Körpern 42 befindet. Der sich linear bewegende Körper 42 weist eine Umfangsfläche auf, auf der ein oder mehrere Keilschlitze 46 definiert sind, die sich entlang einer Vorzieh- und Rückziehrichtung erstrecken. Ein (nicht dargestellter) Führungsvorsprung in dem Außengehäuse 44, das nachstehend beschrieben wird, ist in den Keilschlitz 46 eingepasst, um eine Drehung des sich linear bewegenden Körpers 42 zu verhindern, wodurch eine Bewegungsrichtung des sich linear bewegenden Körpers 42 eingeschränkt wird.
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Die Umfangsfläche des sich linear bewegenden Körpers 42 weist zudem eine Klauenzahnstange 48 auf, die sich entlang der Vorzieh- und Rückziehrichtung erstreckt. Die Klauenzahnstange 48 bildet einen Teil des Synchronisationsmechanismus 32 und ist dazu ausgelegt, mit dem Synchronisationszahnrad 50 in Eingriff zu treten. Einer der beiden sich linear bewegenden Körper 42; d h. der sich linear bewegende Körper 42a, ist mechanisch mit einem Kolben 14a des ersten Zylinders 14 gekoppelt und kann daher vor- oder zurückfahren, wenn der erste Zylinder 14 angetrieben wird.
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Das Außengehäuse 44 ist an einem stationären Element (wie beispielsweise der vorderen Abdeckung 40) fixiert und wird unabhängig von Vorzieh- und Rückziehbewegungen der Greiferklauen 12 in einer festen Position gehalten. Irgendwo zwischen den axialen Enden des Außengehäuses 44 ist eine Öffnung definiert, um die Klauenzahnstange 48 des sich linear bewegenden Körpers 42 für das Synchronisationszahnrad 50 freizulegen. Eine Innenumfangsfläche des Außengehäuses 44 weist den Führungsvorsprung (nicht dargestellt) auf, der in den Keilschlitz 46 eingepasst ist.
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Der Synchronisationsmechanismus 32 ist dazu ausgelegt, die Bewegung der zwei sich linear bewegenden Körper 42 zu synchronisieren. Der Synchronisationsmechanismus 32 umfasst die Klauenzahnstangen 48, die an den zwei sich linear bewegenden Körpern 42 ausgebildet sind, und das Synchronisationszahnrad 50, das mit den Klauenzahnstangen 48 in Eingriff steht. Das Synchronisationszahnrad 50 steht, wie es in 4 gezeigt ist, gleichzeitig mit den beiden Klauenzahnstangen 48 in Eingriff, die jeweils an den beiden Linearbewegungseinheiten 30 ausgebildet sind. Bewegungen der zwei sich linear bewegenden Körpern 42 können durch Anordnen des Synchronisationszahnrads 50 synchronisiert werden.
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Das Verhalten der Greiferklauen 12 wird genauer erläutert. Wenn einer der sich linear bewegenden Körper 42; d.h. der sich linear bewegende Körper 42a, durch eine Ausfahraktion des ersten Zylinders 14 in 4 geradlinig nach unten bewegt wird, wird die auf dem linear beweglichen Körper 42a angeordnete Klauenzahnstange 48 dementsprechend in 4 geradlinig nach unten bewegt. Als Ergebnis wird das mit der Klauenzahnstange 48 in Eingriff stehende Synchronisationszahnrad 50 in 4 im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Die Drehung des Synchronisationszahnrads 50 im Gegenuhrzeigersinn bewirkt, dass der andere der sich linear bewegenden Körper 42; d.h. der sich linear bewegenden Körper 42b, sich in 4 geradlinig nach oben bewegt. Mit anderen Worten werde dann, wenn der erste Zylinder 14 ausgefahren wird, die beiden Greiferklauen 12 entlang der voneinander wegführenden Bewegungsrichtungen bewegt und dementsprechend geöffnet. Wenn der erste Zylinder 14 eingefahren wird, verhalten sich die beiden Greiferklauen 12 der oben beschriebenen Richtung entgegengesetzt. Das heißt, die beiden Greiferklauen 12 werden aufeinander zu bewegt und dementsprechend geschlossen.
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Hier sind in diesem Beispiel zwei bewegliche Einheiten bereitgestellt, von denen jede aus der Greiferklaue 12 und dem sich linear bewegenden Körper 42 besteht. Die zwei beweglichen Einheiten haben ungefähr die gleiche Masse, was es den beiden beweglichen Einheiten ermöglicht, als Gegengewichte füreinander zu fungieren. Aus diesem Grund können die beiden Greiferklauen 12 und die beiden sich linear bewegenden Körper 42 selbst mit der kleinen Antriebskraft des ersten Zylinders 14 bewegt werden. Während der Hub des ersten Zylinders 14 lang ist, ist dessen Antriebskraft wie oben beschrieben klein. Daher hätte die Greifvorrichtung 10, die nur den ersten Zylinder 14 aufweist, beispielsweise keine ausreichend starke Greifkraft zum Halten eines schweren Objekts. Angesichts dessen sind in diesem Beispiel der zweite Zylinder 16 und ein Übertragungsmechanismus 34 zum Übertragen einer Bewegung des zweiten Zylinders 16 installiert.
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Der zweite Zylinder 16 ist ein Luftzylinder mit einem Hub, der kürzer als der des ersten Zylinders 14 ist, und einer Antriebskraft, die größer als die des ersten Zylinders 14 ist. Der Übertragungsmechanismus 34 überträgt die Wirkung des zweiten Zylinders 16 auf das Synchronisationszahnrad 50. Der Übertragungsmechanismus 34 ist jedoch als Freilaufkupplung vom Nockentyp ausgebildet, die dazu dient, die Antriebskraft des zweiten Zylinders 16, der gerade ausgefahren wird, zu übertragen, aber nicht die Antriebskraft des zweiten Zylinders 16, der gerade eingefahren wird, zu übertragen. Komponenten des Übertragungsmechanismus 34 werden unter Bezugnahme auf 5 bis 8 erläutert. 5 ist eine Darstellung, die die Greifvorrichtung in 2 zeigt, von der eine hintere Abdeckung 54 entfernt ist, und 6 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil des Übertragungsmechanismus 34 zeigt. 7 ist eine Vorderansicht, die den Übertragungsmechanismus 34 in einem Zustand zeigt, in dem der zweite Zylinder 16 vollständig eingefahren ist, und 8 ist eine Vorderansicht, die den Übertragungsmechanismus 34 in einem Zustand zeigt, in dem der zweite Zylinder 16 aus dem eingefahrenen Zustand von 7 ausgefahren ist.
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Der Übertragungsmechanismus 34 umfasst einen beweglichen Block 55, ein Außenrad 58, ein Innenrad 60, Relaisrollen 62, einen Federstößel 70 (in 5 und 7 nicht dargestellt, aber in 6 und 8 gezeigt) und fixe Stifte 72. Der bewegliche Block 55 ist immer mit einem Kolben 16a des zweiten Zylinders 16 gekoppelt, um sich zusammen mit dem Kolben 16a geradlinig zu bewegen. Eine Umfangsfläche des beweglichen Blocks 55 ist mit einer Eingangszahnstange 56 ausgestattet, die sich entlang einer Bewegungsrichtung des beweglichen Blocks 55 erstreckt.
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Das Außenrad 58 ist ein Drehelement mit einem Zahnrad an der Außenumfangsfläche. Das Außenrad 58 ist immer über die Eingangszahnstange 56 mit dem zweiten Zylinder 16 mechanisch verbunden und wird somit durch eine Aus- oder Einfahrbewegung des zweiten Zylinders 16 gedreht. Hier in dem Beispiel von 5 wird das Außenrad 58 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wenn der zweite Zylinder 16 ausgefahren wird, und im Uhrzeigersinn gedreht, wenn der zweite Zylinder 16 eingefahren wird. Im Folgenden wird eine Drehrichtung des Außenrads 58, das durch die Ausfahrbewegung des zweiten Zylinders 16 gedreht wird, (d. h. die Richtung gegen den Uhrzeigersinn in 5), als „erste Drehrichtung R1“ bezeichnet, und eine Drehrichtung des Außenrads 58 , das durch die Einfahrbewegung des zweiten Zylinders 16 gedreht wird, (d. h. die Richtung im Uhrzeigersinn in 5) als „eine zweite Drehrichtung R2“ bezeichnet.
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Eine Tasche 64, die ein ausgesparter Bereich ist, ist an einer axialen Endfläche des Außenrads 58 definiert. Eine Umfangsfläche der Tasche 64 fungiert als eine Nockenfläche 66 zum Steuern der Position der Relaisrolle 62, die nachstehend beschrieben wird. Eine Kontur der Tasche 64 ist in axialer Ansicht im Wesentlichen kreuzförmig ausgebildet. Daher weist ein Raum, der von einer Außenumfangsfläche des Innenrads 60 und der Nockenfläche 66 begrenzt wird, eine Form auf, die aus vier angenäherten Rechtecken besteht, die in 90-Grad-Intervallen angeordnet sind. Im Folgenden wird ein Raum des angenäherten Rechtecks als „Taschenstück 64a“ bezeichnet und eine Breite des Raums zwischen der Nockenfläche 66 und der Außenumfangsfläche des Innenrads 60 wird als „Taschenbreite D2 bezeichnet. Die Nockenfläche 66 ist derart geneigt, dass die Taschenbreite D von dem Ende der ersten Drehrichtung R1 zu dem Ende der zweiten Drehrichtung R2 hin allmählich abnimmt.
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Innerhalb der Tasche 64 sind das Innenrad 60 und die Relaisrollen 62 angeordnet. Das Innenrad 60 ist ein konzentrisch innerhalb des Außenrades 58 angeordnetes Drehelement. Das Innenrad 60 ist immer mechanisch über eine Ausgangswelle 61 mit dem Synchronisationszahnrad 50 gekoppelt. Daher dreht sich das Innenrad 60 immer synchron mit dem Synchronisationszahnrad 50. Wie es unten erläutert wird, ist dann, wenn das Außenrad 58 entlang der ersten Drehrichtung R1 gedreht wird, das Innenrad 60 über die Relaisrollen 62 mit dem Außenrad 58 verbunden und wird in die gleiche Richtung wie das Außenrad 58 (d.h ist die erste Drehrichtung R1) gedreht. Wenn das Außenrad 58 und das Innenrad 60 in die erste Drehrichtung R1 gedreht werden, dreht sich das Synchronisationszahnrad 50 in eine Richtung, die die Greiferklauen 12 schließt (im Uhrzeigersinn von 4).
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Die Relaisrollen 62 sind zwischen der Außenumfangsfläche des Innenrads 60 und der Nockenfläche 66 angeordnet. Eine Relaisrolle 62 ist in einem Taschenstück 64a platziert und insgesamt sind vier Relaisrollen 62 angeordnet. Hier ist die Taschenbreite D des Taschenstücks 64a ausreichend größer als der Durchmesser der Relaisrolle 62 an einer Position nahe dem Ende der ersten Drehrichtung R1. Wenn sich die Relaisrolle 62 an dem Ende des Taschenstücks 64a in Richtung der ersten Drehrichtung R1 befindet, wie es in 7 gezeigt ist, befindet sich die Relaisrolle 62 in einem Zustand, in dem sie von der Nockenfläche 66 (und somit dem Außenrad 56) und/oder dem Innenrad 60 getrennt ist. Im Folgenden wird eine Position, in der die Relaisrolle 62 von der Außenrolle 58 und/oder der Innenrolle 60 getrennt ist, als „eine Ausrückposition“ bezeichnet.
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Andererseits wird die Taschenbreite D in der Nähe der Umfangsmitte des Taschenstücks 64a kleiner als der Durchmesser der Relaisrolle 62. Daher wird die Relaisrolle 62, die sich an einer Position nahe der Umfangsmitte des Taschenstücks 64a befindet, wie es in 8 gezeigt ist, in engen Kontakt mit sowohl der Nockenfläche 66 (und somit dem Außenrad 58) als auch dem Innenrad 60 gebracht. Nachfolgend wird die Position, an der die Relaisrolle 62 in engen Kontakt mit sowohl der Außenrolle 58 als auch der Innenrolle 60 gebracht wird, wird als „eine Einrückposition“ bezeichnet.
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Ein Federstößel 70 ist in dem Taschenstück 64a an seinem Ende in Richtung der ersten Drehrichtung R1 eingebettet. Der Federstößel 70 drängt die Relaisrolle 62 entlang der zweiten Drehrichtung R2; d. h. in Richtung der Einrückposition. Außerdem ist für jedes der Taschenstücke 64 in seiner Bodenfläche ein Nockenloch 68 definiert und der fixe Stift 72 ist durch das Nockenloch 68 eingesetzt. Der fixe Stift 72 ist an einem stationären Element (wie z. B. der hinteren Abdeckung 54) fixiert. Da der fixe Stift 72 stationär ist, ändert sich eine relative Positionsbeziehung zwischen dem fixen Stift 72 und der Relaisrolle 62, wenn das Außenrad 58 gedreht wird.
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Als Nächstes wird eine durch den Übertragungsmechanismus 34 erzielte Kraftübertragung unter Bezugnahme auf 7 und 8 erläutert. Wenn der zweite Zylinder 16 vollständig eingefahren ist, wie es in 7 gezeigt ist, drückt jeder der fixen Stifte 72 die entsprechende Relaisrolle 62 gegen die Druckkraft des Federstößels 70 entlang der ersten Drehrichtung R1. Dann wird die Relaisrolle 62 in die Ausrückposition gebracht und von der Nockenfläche 66 und/oder der Außenumfangsfläche des Innenrads 60 getrennt. Daher wird die Drehung des Außenrads 58 nicht auf das Innenrad 60 übertragen und umgekehrt. Im Ergebnis bewirkt in dem Zustand von 7 auch dann, wenn das Synchronisationszahnrad 50 als Antwort auf die Ausfahr- oder Einfahrbewegung des ersten Zylinders 14 gedreht wird, die Drehung des Synchronisationszahnrads 50 nur, dass sich das Innenrad 60 dreht, und hat keine Wirkung auf das Außenrad 58 oder den beweglichen Block 55.
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Andererseits wird dann, wenn der zweite Zylinder 16 ausgefahren wird, das Außenrad 58 entlang der ersten Drehrichtung R1 gedreht. Dies bewirkt, dass sich die Relaisrolle 62 in eine Richtung von dem fixen Stift 72 weg bewegt. Wenn der fixe Stift 72 und die Relaisrolle 62 voneinander getrennt werden, wird die Relaisrolle 62 durch das drängende Kraft des Federstößels 70 entlang der zweiten Drehrichtung R2 geschoben. In diesem Zustand beginnt sich die Relaisrolle 62 im Uhrzeigersinn um das Innenrad 60 zu drehen. Als Ergebnis dieser Umlaufbewegung wird die Relaisrolle 62 in die Einrückposition bewegt. Bei der Ankunft in der Einrückposition wird die Relaisrolle 62 aufgrund der Keilwirkung in festen, engen Kontakt mit sowohl dem Innenrad 60 als auch dem Außenrad 58 gebracht, was bewirkt, dass die Relaisrolle 62 aufhört, sich zu drehen. Folglich wird die Drehung des Außenrads 58 durch die Relaisrolle 62 auf das Innenrad 60 übertragen, so dass das Außenrad 58 und das Innenrad 60 zusammen entlang der ersten Drehrichtung R1 gedreht werden.
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Das heißt, wenn in diesem Beispiel der zweite Zylinder 16 ausgefahren wird, wird der Keileffekt erzeugt und die Drehung des Außenrads 58 wird über die Relaisrolle 62 auf das Innenrad 60 übertragen. Hier ist das Innenrad 60 immer mit dem Synchronisationszahnrad 50 gekoppelt. Aus diesem Grund wird die Antriebskraft des zweiten Zylinders 16 über das Innenrad 60, das Synchronisationszahnrad 50 und durch die sich linear bewegenden Körper 42 auf das Paar Greiferklauen 12 als Kraft zum Schließen der Greiferklauen 12 übertragen, wenn der zweite Zylinder 16 ausgefahren wird. Auf diese Weise kann die Greifkraft der Greiferklauen 12 erhöht werden.
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Andererseits wird dann, wenn der zweite Zylinder 16 aus dem in 8 gezeigten Zustand eingefahren wird, das Außenrad 58 entlang der zweiten Drehrichtung R2 gedreht, während sich die Relaisrollen 62 um das Innenrad 60 entlang der Richtung gegen den Uhrzeigersinn drehen, was die Richtung der Bewegung weg von der Einrückposition ist. Im Ergebnis wird die Drehung des Außenrads 58 nicht auf das Innenrad 60 übertragen, da der Reibungswiderstand der Relaisrollen 62 gegen die Nockenfläche 66 und das Außenrad 58 kleiner wird. Zusammengefasst wird gemäß der oben beschriebenen Konfiguration des vorliegenden Beispiels die Ausfahrbewegung des zweiten Zylinders 16 auf das Innenrad 60 und damit die Greiferklauen 12 übertragen, während die Einfahrbewegung des zweiten Zylinders 16 nicht auf die Greiferklauen 12 übertragen wird. Es ist zu beachten, dass in dem Zustand, in dem der zweite Zylinder 16 vollständig eingefahren ist, die Bewegung des ersten Zylinders 14 nicht auf das Außenrad 58 übertragen wird.
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Als Nächstes wird kurz die Antriebssteuerung der Greifvorrichtung 10 erläutert. Wenn die Greiferklauen 12 zum Halten eines Objekts verwendet werden, betreibt der Controller 18 vorher den zweiten Zylinder 16 so, dass er vollständig eingefahren wird, um den Eingriff zwischen dem zweiten Zylinder 16 und den Greiferklauen 12 zu lösen. In diesem Zustand betreibt der Controller 18 den ersten Zylinder 14 so, dass er ausgefahren wird, um die Greiferklauen 12 zu öffnen. Da der erste Zylinder 14 die kleine Antriebskraft aber den großen Hub hat, können die Greiferklauen 12 hier einen großen Hub haben.
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Wenn das zu greifende Objekt zwischen den Greiferklauen 12 positioniert ist, betreibt der Controller 18 den ersten Zylinder 14, so, dass er zum Schließen der Greiferklauen 12 eingefahren wird. Dann, wenn die Greiferklauen 12 physischen Kontakt mit dem Objekt herstellen, stoppt der Controller 18 den Betrieb des ersten Zylinders 14. Unmittelbar bevor oder unmittelbar nachdem die Greiferklauen 12 das Objekt berühren, betreibt der Controller 18 den zweiten Zylinder 16 so, dass er mit dem Ausfahren beginnt. Das Außenrad 58 wird durch die Ausfahrbewegung des zweiten Zylinders 16 entlang der ersten Drehrichtung R1 gedreht und die Relaisrollen 62 werden dementsprechend sowohl mit dem Außenrad 58 als auch mit dem Innenrad 60 in Kontakt und in Eingriff gebracht. Als Ergebnis des Eingriffs wird die Bewegung des Außenrades 58 über die Relaisrollen 62 auf das Innenrad 60 übertragen und die Bewegung des Innenrades 60 wird über das Synchronisationszahnrad 50 und andere Komponenten auf die Greiferklauen 12 übertragen. Da der zweite Zylinder 16 eine Antriebskraft hat, die größer als die des ersten Zylinders 14 ist, kann eine stärkere Greifkraft erhalten werden, indem die Kraft des zweiten Zylinders 16 auf die Greiferklauen 12 übertragen wird. Da ferner der Durchmesser des Außenrads 58 ausreichend größer ist als der Durchmesser eines Wälzkreises des Synchronisationszahnrads 50, um eine Drehkraft des Außenrads 58 und somit die Antriebskraft des zweiten Zylinders 16 zu verstärken, ist es möglich, die Antriebskraft des zweiten Zylinders 16 zu verstärken und die verstärkte Kraft auf das Synchronisationszahnrad 50 zu übertragen. Dadurch kann die Greifkraft der Greifvorrichtung 10 weiter erhöht werden.
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Wie aus der obigen Erläuterung ersichtlich ist, werden die Greiferklauen 12 in diesem Beispiel mittels des ersten Zylinders 14 mit dem langen Hub und der kleinen Antriebskraft geöffnet und geschlossen und die Kraft des zweiten Zylinders 16 mit dem kleinen Hub und der großen Antriebskraft wird nur dann auf die Greiferklauen 12 übertragen, wenn eine starke Greifkraft benötigt wird. Auf diese Weise kann die Greifvorrichtung 10 mit sowohl einem langen Hub als auch einer starken Greifkraft ohne Verwendung eines großen Luftzylinders erhalten werden. Da die starke Greifkraft außerdem eine starke Reibungskraft zwischen dem Objekt und jeder der Greiferklauen 12 erzeugen kann, ist die Greifvorrichtung 10 in der Lage, das Objekt ohne Verrutschen zu halten.
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Obwohl in der obigen Erläuterung das Außenrad 58 immer mit dem zweiten Zylinder 16 gekoppelt ist, während das Innenrad 60 immer mit dem Synchronisationsmechanismus 32 gekoppelt ist, kann eine solche Kopplungsbeziehung umgekehrt hergestellt werden. Wie es beispielsweise in 9 gezeigt ist, kann ein Eingangszahnrad 74, das sich axial aus dem Zeichnungsblatt nach oben erstreckt, in der Mitte des Innenrads 60 ausgebildet sein und kann mit der Eingangszahnstange 56 in Eingriff stehen. In diesem Fall kann die sich unter dem Zeichnungsblatt axial erstreckende Ausgangswelle 61 in der Mitte des Außenrades 58 angeordnet sein und an dem Synchronisationszahnrad 50 fixiert sein. Ferner können in diesem Fall Taschen 64 in dem Innenrad 60 definiert sein, wie es in 9 gezeigt ist, und der Federstößel 70 kann in die Nockenfläche 66 jeder der Taschen 64 eingebettet sein.
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Im Folgenden wird ein weiteres Konfigurationsbeispiel der Greifvorrichtung 10 erläutert. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer Greifvorrichtung 10 in diesem Beispiel. Bei der Greifvorrichtung 10 dieses Beispiels umfasst ein Synchronisationsmechanismus 32 zwei Synchronisationszahnräder 76 und 78 (siehe 11 für das Synchronisationszahnrad 76, das in 10 nicht angezeigt ist), während ein Übertragungsmechanismus 34 mittels einer Sperrklinke implementiert ist. Zuerst wird eine Konfiguration des Synchronisationsmechanismus 32 erklärt. 11 zeigt die Konfiguration des Synchronisationsmechanismus 32, der an der Greifvorrichtung 10 von 10 montiert ist. Die Greifvorrichtung 10 weist in diesem Beispiel wie in dem Fall der Greifvorrichtung 10, die in 1 und 2 gezeigt ist, zwei sich linear bewegende Körper 42a und 42b auf. Der sich linear bewegende Körper 42a, der direkt mit dem ersten Zylinder 14 gekoppelt ist, weist eine Klauenzahnstange 48 auf, während der andere sich linear bewegende Körper 42b zwei Klauenzahnstangen 48 aufweist, die symmetrisch in 180-Grad-Positionen um die Mittelachse des sich linear bewegenden Körpers 42b angeordnet sind.
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Der Synchronisationsmechanismus 32 umfasst die Klauenzahnstangen 48, die an den sich linear bewegenden Körpern 42 angeordnet sind, ein erstes Synchronisationszahnrad 76, das zwischen den beiden sich linear bewegenden Körpern 42a und 42b angeordnet ist, und ein zweites Synchronisationszahnrad 78, das auf der dem ersten Synchronisationszahnrad 76 gegenüberliegenden Seite des sich linear bewegenden Körpers 42b angeordnet ist. Das erste Synchronisationszahnrad 76 steht gleichzeitig mit zwei Klauenzahnstangen aus der Klauenzahnstange 48, die an dem sich linear bewegenden Körper 42a angeordnet ist, und einer der Klauenzahnstangen 48, die an dem sich linear bewegenden Körper 42b angeordnet ist, in Eingriff, um die Bewegung der beiden sich linear bewegenden Körper 42a und 42b zu synchronisieren. Indes steht das zweite Synchronisationszahnrad 78 mit der anderen der Klauenzahnstangen 48 an dem sich linear bewegenden Körper 42b in Eingriff. Das zweite Synchronisationszahnrad 78 ist an der Ausgangswelle 61 des Übertragungsmechanismus 34 fixiert, um sich zusammen mit der Ausgangswelle 61 zu drehen.
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Als Nächstes wird der Übertragungsmechanismus 34, der in dem Beispiel von 10 an der Greifvorrichtung 10 montiert ist, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. 12 und 13 zeigen eine Konfiguration des Übertragungsmechanismus 34. Der Übertragungsmechanismus 34 umfasst einen beweglichen Block 55, einen Schwinghebel 80, eine Sperrklinke 82 und ein Sperrzahnrad 84. Der bewegliche Block 55 ist direkt und mechanisch mit dem Kolben 16a des zweiten Zylinders 16 gekoppelt, um sich dadurch linear mit dem Kolben 16a zu bewegen. Ein beweglicher Stift 86 steht aus einer Umfangsfläche des beweglichen Blocks 55 hervor.
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Der Schwenkhebel 80 ist zwischen der Ausgangswelle 61 und dem beweglichen Stift 86 aufgehängt und ist um die Ausgangswelle 61 schwenkbar. In dem Schwenkhebel 80 ist ein erstes Nockenloch 90 definiert und der bewegliche Stift 86 ist durch das erste Nockenloch 90 eingesetzt. Wenn der bewegliche Stift 86 nach oben und unten angehoben wird, während der zweite Zylinder 16 betätigt wird, wird der Schwenkhebel 80 um die Ausgangswelle 61 geschwenkt, während er durch den beweglichen Stift 86 geschoben wird.
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Auf der Außenumfangsfläche des Sperrzahnrads 84 sind Sägezähne ausgebildet. Das Sperrzahnrad 84 ist an der Ausgangswelle 61 befestigt, um zusammen mit der Ausgangswelle 61 gedreht zu werden. Ferner ist das zweite Synchronisationszahnrad 78 auch an der Ausgangswelle 61 fixiert, wie es oben beschrieben ist. Daher wird dann, wenn das Sperrzahnrad 84 gedreht wird, das zweite Synchronisationszahnrad 78 entsprechend gedreht, was wiederum eine geradlinige Bewegung des Paars Greiferklauen 12 bewirkt. Hier werden im dargestellten Beispiel die Greiferklauen 12 durch Drehung des Sperrzahnrads 84 im Uhrzeigersinn in Richtung einer geschlossenen Position bewegt und durch Drehung des Sperrzahnrads 84 im Gegenuhrzeigersinn in Richtung einer geöffneten Position bewegt.
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Die Sperrklinke 82 ist an einem geeigneten Punkt des Schwenkhebels 80 angebracht. Ein Spitzenende der Sperrklinke 82 fungiert als ein Sperrelement 82a, das mit den Sägezähnen des Sperrzahnrads 84 in Eingriff gebracht werden kann. Die Sperrklinke 82 ist relativ zu dem Schwenkhebel 80 um die Drehwelle 88, die auf dem Schwenkhebel 80 angeordnet ist, schwenkbar. Ferner weist die Sperrklinke 82 auch ein zweites Nockenloch 92 auf, das an irgendeinem Mittelpunkt in der Sperrklinke 82 definiert ist. Ein fixer Stift 72, der an einem stationären Element (wie beispielsweise der hinteren Abdeckung 54) gesichert ist, ist durch das zweite Nockenloch 92 eingesetzt. Die Schwenkrichtung der Sperrklinke 82 ist durch eine Kontaktbeziehung zwischen dem zweiten Nockenloch 92 und dem fixen Stift 72 definiert.
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Insbesondere dann, wenn der zweite Zylinder 16 vollständig eingefahren ist, wie es in 12 gezeigt ist, nimmt die Sperrklinke 82 eine Position und eine Ausrichtung ein, in der das Sperrelement 82a von dem Sperrzahnrad 84 getrennt ist. Wenn der zweite Zylinder 16 beginnt, aus der vollständig eingefahrenen Position auszufahren, wird die Sperrklinke 82 in Richtung einer allmählichen Annäherung an das Sperrzahnrad 84 geschwenkt, bis das Sperrelement 82a mit dem Zahn des Sperrzahnrads 84 in Eingriff steht, wie es in 13 gezeigt ist. Ein weiterer Ausfahrvorgang des zweiten Zylinders 16 nach dem Eingriff zwischen dem Sperrelement 82a und dem Zahn bewirkt, dass die Sperrklinke 82 derart schwenkt, dass das Sperrelement 82a entlang der Umfangsrichtung des Sperrzahnrads 84 und auch entlang der Richtung im Uhrzeigersinn voranschreitet. Wenn andererseits der zweite Zylinder 16 aus dem vollständig ausgefahrenen Zustand eingefahren wird, wird die Sperrklinke 82 in eine Richtung entgegengesetzt der oben beschriebenen Richtung geschwenkt. Im Folgenden wird die Richtung, in die die Sperrklinke 82 durch den Ausfahrvorgang des zweiten Zylinders 16 geschwenkt wird, als „erste Schwenkrichtung S1“ bezeichnet, während die Richtung, in die die Sperrklinke 82 durch den Einfahrvorgang des der zweite Zylinders 16 geschwenkt wird, wird als „zweite Schwenkrichtung S2“ bezeichnet.
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Hier besteht, wie es aus 13 ersichtlich ist, jeder Zahn 98 des Sperrzahnrads 84 aus einer ersten Seite 98a und einer zweiten Seite 98b, die von der ersten Seite 98a gegen den Uhrzeigersinn verschoben ist. Die erste Seite 98a ist gegenüber der Umfangsrichtung leicht geneigt, während die zweite Seite 98b gegenüber der Umfangsrichtung stark geneigt ist. In diesem Fall wird das Sperrelement 82a, das mit dem Zahn 98 in Eingriff steht, im Uhrzeigersinn bewegt; d. h. wenn die Sperrklinke 82 entlang der ersten Schwenkrichtung S1 geschwenkt wird, drückt das Sperrelement 82a die erste Seite 98a, was eine Bewegung des Sperrzahnrads 84 zusammen mit dem Sperrelement 82a im Uhrzeigersinn bewirkt. Wenn andererseits das Sperrelement 82a, das mit dem Zahn 98 in Eingriff gekommen ist, entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt wird; d. h. wenn die Sperrklinke 82 entlang der zweiten Schwenkrichtung S2 geschwenkt wird, gleitet das Sperrelement 82a entlang der Oberfläche der leicht geneigten zweiten Seite 98b und klettert schließlich über den Zahn 98, um den Kontakt mit dem Zahn 98 damit zu unterbrechen. Im Ergebnis verursacht das Sperrelement 82a, das im Gegenuhrzeigersinn bewegt wird, keine Drehung des Sperrzahnrads 84 und ermöglicht, dass das Sperrzahnrad 84 in Ruhe bleibt. Das heißt, wenn in diesem Beispiel die Sperrklinke 82 entlang der ersten Schwenkrichtung S1 geschwenkt wird, kann eine Kraftübertragung von der Sperrklinke 82 auf das Sperrzahnrad 84 durch die Sperrklinke 82 erreicht werden, während die Kraftübertragung von der Sperrklinke 82 auf das Sperrzahnrad 84 unterbrochen wird, wenn die Sperrklinke 82 entlang der zweiten Schwenkrichtung S2 geschwenkt wird. Mit anderen Worten fungiert der Übertragungsmechanismus 34 gemäß diesem Beispiel als eine Freilaufkupplung vom Sperrklinkentyp, die dazu ausgelegt ist, die Antriebskraft des zweiten Zylinders 16 nur dann zu übertragen, wenn der zweite Zylinder 16 ausgefahren ist, und die Antriebskraft des zweiten Zylinders 16 nicht zu übertragen, wenn er eingefahren ist.
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Als Nächstes wird die durch den Übertragungsmechanismus 34 durchgeführte Kraftübertragung im Einzelnen erläutert. Wie es in 12 gezeigt ist, ist die Sperrklinke 82 dann, wenn der zweite Zylinder 16 vollständig eingefahren ist, von dem Sperrzahnrad 84 entfernt angeordnet. Daher wird in diesem Zustand die Drehung des zweiten Synchronisationszahnrads 78 nicht auf die Sperrklinke 82 übertragen. Im Ergebnis wird in dem in 12 gezeigten Zustand auch dann, wenn das zweite Synchronisationszahnrad 78 durch die Vorzieh- oder Rückziehbewegung des ersten Zylinders 14 gedreht wird, nur das Sperrzahnrad 84 gedreht, während die Sperrklinke 82 und der Schwenkhebel 80 durch die Drehung des zweiten Synchronisationszahnrads 78 nicht beeinflusst werden.
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Wenn hingegen der zweite Zylinder 16 ausgefahren wird, wird die Sperrklinke 82 entlang der ersten Schwenkrichtung S1 geschwenkt und dementsprechend mit dem Sperrzahnrad 84 in Eingriff gebracht. Wenn der zweite Zylinder 16 nach dem Eingriff weiter ausgefahren wird, wird das Sperrelement 82a der Sperrklinke 82 entlang der Umfangsrichtung des Sperrzahnrads 84 und auch im Uhrzeigersinn bewegt. Im Ergebnis wird die Antriebskraft des zweiten Zylinders 16 über die Sperrklinke 82 auf das Sperrzahnrad 84 übertragen und die Bewegung des Sperrzahnrads 84 wird über das zweite Synchronisationszahnrad 78 und andere Komponenten auf das Paar Greiferklauen 12 als Kraft zum Schließen der Greiferklauen 12 übertragen. Auf diese Weise kann die Greifkraft der Greiferklauen 12 erhöht werden. Außerdem ist der Schwenkradius des Schwenkhebels 80 ausreichend größer als der Durchmesser des Wälzkreises des zweiten Synchronisationszahnrads 78. Aus diesem Grund wird die Schwenkkraft des Schwenkhebels 80 und damit die Antriebskraft des zweiten Zylinders 16 verstärkt und die so verstärkte Kraft wird auf das zweite Synchronisationszahnrad 78 übertragen. Folglich kann die Greifkraft der Greifvorrichtung 10 weiter verbessert werden.
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Wenn der zweite Zylinder 16 aus dem in 13 gezeigten Zustand eingefahren wird, was bewirkt, dass die Sperrklinke 82 entlang der zweiten Schwenkrichtung S2 schwenkt, wird, da das Sperrelement 82a der Sperrklinke 82 wie oben beschrieben so bewegt wird, dass es von dem Zahn des Sperrzahnrads 84 rutscht, die Antriebskraft des zweiten Zylinders 16 nicht auf das Sperrzahnrad 84 übertragen. Das heißt, in der Konfiguration dieses Beispiels wird die Ausfahrbewegung des zweiten Zylinders 16 auf das Sperrzahnrad 84 und damit die Greiferklauen 12 übertragen, während die Einfahrbewegung des zweiten Zylinders 16 nicht auf die Greiferklauen 12 übertragen wird. Ferner wird im vollständig eingefahrenen Zustand des zweiten Zylinders 16 die Bewegung des ersten Zylinders 14 nicht auf die Sperrklinke 82 übertragen. Die Betriebssteuerung bei der derart ausgebildeten Greifvorrichtung 10 dieses Beispiel ist die gleiche wie die der Greifvorrichtung 10, die in 1 und 2 gezeigt ist, und die Beschreibung bezüglich der Steuerung wird nicht wiederholt.
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Wie es aus der obigen Erläuterung ersichtlich ist, wird auch bei der in 10 gezeigten Greifvorrichtung 10 der erste Zylinder 14 mit dem langen Hub und der kleinen Antriebskraft zum Öffnen und Schließen der Greiferklauen 12 verwendet und der zweite Zylinder 16 mit dem kurzen Hub und der starken Antriebskraft wird zum Übertragen der Kraft des zweiten Zylinders 16 auf die Greiferklauen 12 nur dann, wenn eine starke Greifkraft benötigt wird, verwendet. Im Ergebnis kann die Greifvorrichtung 10 mit sowohl einem langen Hub als auch einer starken Greifkraft implementiert werden, ohne dass ein Luftzylinder mit großen Abmessungen verwendet werden muss.
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Als Nächstes wird ein weiteres Konfigurationsbeispiel der Greifvorrichtung 10 beschrieben. 14 ist eine perspektivische Ansicht eines Übertragungsmechanismus 34, der in einer weiteren Greifvorrichtung 10 gemäß dem weiteren Beispiel verwendet wird. Obwohl der Übertragungsmechanismus 34 in der Greifvorrichtung 10 des vorherigen Beispiels die Freilaufkupplung umfasst, weist der Übertragungsmechanismus 34, der in 14 dargestellt ist, eine Klauenkupplung auf. Insbesondere umfasst der Übertragungsmechanismus 34 dieses Beispiels einen Aktor 100, ein Eingangsrad 102 und ein Ausgangsrad 104. Eine Ausgangswelle 61 erstreckt sich axial aus der Mitte des Ausgangsrads 104 und ist mechanisch mit dem Synchronisationsmechanismus 32 gekoppelt. Außerdem stehen zwei oder mehr Eingriffszähne 104a aus einer axialen Endfläche des Ausgangsrads 104 entlang dessen axialer Richtung vor. Die Eingriffszähne 104a sind voneinander entlang der Umfangsrichtung des Ausgangsrads 104 beabstandet, wie es in 14 gezeigt ist.
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Das Eingangsrad 102 liegt dem Ausgangsrad 104 in der axialen Richtung gegenüber. Eingriffszähne 102a, die den Eingriffszähnen 104a entsprechen, stehen aus einer axialen Endfläche des Eingangsrads 102 hervor. Die Eingriffszähne 102a greifen in die Eingriffszähne 104a ein, wenn sich das Eingangsrad 102 dem Ausgangsrad 104 nähert Mit anderen Worten wird das Eingangsrad 102 wird axial vorgeschoben, um in Umfangsrichtung mit einem Teil des Ausgangsrads 104 in Eingriff zu treten und sich zusammen mit dem Ausgangsrad 104 zu drehen.
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Ferner ist an einer Außenumfangsfläche des Eingangsrads 102 ein Zahnrad 102b ausgebildet. Das Zahnrad 102b steht mit der Eingangszahnstange 56 (siehe 5) in Eingriff, die mit dem zweiten Zylinder 16 vor- und zurückgezogen wird. Dann ermöglicht der Eingriff zwischen der Eingangszahnstange 56 und dem Zahnrad 102b, dass das Eingangsrad 12 als Antwort auf die Vorzieh- oder Rückziehbewegung des zweiten Zylinders 16 gedreht wird.
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Der Aktor 100 bewegt das Eingangsrad 102 vorwärts und rückwärts entlang der axialen Richtung. Der Aktor 100 ist nicht auf eine bestimmte Konfiguration beschränkt und kann ein Luftzylinder sein, der mit einem Kolben 100a ausgestattet ist, der axial ausfahren und einfahren kann, wie es in 14 dargestellt ist. Das Eingangsrad 102 ist über ein Lager und andere Komponenten drehbar an dem Kolben 100a montiert. Wenn der Aktor 100 bewirkt, dass sich das Eingangsrad 102 vorschiebt, kommt das Eingangsrad 102 mit dem Ausgangsrad 104 in der Umfangsrichtung in Eingriff. Durch den Eingriff wird die Vorzieh- oder Rückziehbewegung des zweiten Zylinders 16 über das Eingangsrad 102 und das Ausgangsrad 104 auf den Synchronisationsmechanismus 32 übertragen. Wenn andererseits der Aktor 100 bewirkt, dass das Eingangsrad 102 zurückgezogen wird, wird der Eingriff zwischen dem Eingangsrad 102 und dem Ausgangsrad 104 gelöst. Nachdem der Eingriff gelöst ist, wird die Vorzieh- oder Rückziehbewegung des zweiten Zylinders 16 nicht mehr auf den Synchronisationsmechanismus 32 übertragen. Es sollte beachtet werden, dass der Eingriff zwischen der Eingangszahnstange 56 und dem Zahnrad 102b nicht gelöst wird, obwohl das Eingangsrad 102 zum Vor- oder Zurückziehen bewegt wird.
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Im Betrieb der Greifvorrichtung 10 im Beispiel von 14 wird der erste Zylinder 14 in einem Zustand betätigt, in dem das Eingangsrad 102 von dem Ausgangsrad 104 gelöst ist, um die Greiferklauen 12 zum Halten des Objekts dazwischen zu schließen. Wenn dann beide Greiferklauen 12 das Objekt berühren, wird der erste Zylinder 14 gestoppt. Unmittelbar bevor oder nachdem die Greiferklauen 12 das Objekt berühren, betätigt der Controller 18 den Aktor 100 so, dass das Eingangsrad 102 vorwärts bewegt, und betätigt auch den zweiten Zylinder 16 so, dass er ausfährt, um das Eingangsrad 102 zu drehen. Auf diese Weise nähert sich das Eingangsrad 102 dem Ausgangsrad 104, während es sich dreht, so dass die Eingriffszähne 102a und 104a miteinander in Eingriff kommen. Dann wird beim Eingriff die Ausfahrbewegung des zweiten Zylinders 16 über das Eingangsrad 102, das Ausgangsrad 104 und den Synchronisationsmechanismus 32 auf die Greiferklauen 12 übertragen. Im Ergebnis wird eine starke Greifkraft an die Greiferklauen 12 gegeben, was sicherstellen kann, dass das Objekt von den Greiferklauen 12 fest gehalten wird.
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Um den Griff um das Objekt zu lösen, betätigt der Controller 18 den Aktor 100, um das Eingangsrad 102 zurückzuziehen. Dies löst den Eingriff zwischen dem Eingangsrad 102 und dem Ausgangsrad 104, was wiederum die Verbindung zwischen dem zweiten Zylinder 16 und dem Synchronisationsmechanismus 32 löst. In diesem Zustand kann der Controller 18 den ersten Zylinder 14 betätigen, um die Greiferklauen 12 zu öffnen.
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Wie es aus der obigen Erläuterung ersichtlich ist, werden auch bei dem in 14 dargestellten Übertragungsmechanismus 34 die Greiferklauen 12 mittels des ersten Zylinders 14 mit dem langen Hub und der kleinen Antriebskraft geöffnet und geschlossen und die Kraft des zweiten Zylinders 16 mit dem kurzen Hub und der starken Antriebskraft wird auf die Greiferklauen 12 nur dann übertragen, wenn die starke Greifkraft benötigt wird. Auf diese Weise kann die Greifvorrichtung 10 mit einem langen Hub und einer starken Greifkraft ohne Verwendung eines großen Luftzylinders erhalten werden.
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Die oben beschriebenen Konfigurationen sind zur Veranschaulichung bereitgestellt, während notwendige Konfigurationen darin bestehen, die Greiferklauen 12 unter Verwendung des ersten Zylinders 14 mit dem langen Hub und der kleinen Antriebskraft zu öffnen und zu schließen und die Kraft des zweiten Zylinders 16 mit dem kleinen Hub und der starken Antriebskraft auf die Greiferklauen 12 nur dann zu übertragen, wenn die starke Greifkraft benötigt wird. Die in dieser Offenbarung erläuterten Konfigurationen können abgesehen von den notwendigen Konfigurationen geändert werden. Beispielsweise kann der erste Zylinder 14, der in der obigen Beschreibung außerhalb des sich linear bewegenden Körpers 42 angeordnet ist, in das Innere des sich linear bewegenden Körpers 42 eingebaut sein. Mit dieser Konfiguration kann die Größe der Greifvorrichtung 10 weiter minimiert werden.
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Obwohl die Beispiele unter Bezugnahme auf die zwei Greiferklauen 12 erläutert wurden, ist die Anzahl der Greiferklauen 12 nicht auf zwei beschränkt und es können drei oder mehr Greiferklauen 12 installiert sein. 15 ist eine perspektivische Ansicht einer Greifvorrichtung 10, die mit mehreren Greiferklauen 12 (drei Greiferklauen 12 im dargestellten Beispiel) ausgestattet ist. 16 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Synchronisationsmechanismus 32 zeigt, der in der Greifvorrichtung 10 von 15 montiert ist. Wenn die Anzahl der Greiferklauen 12 als N angenommen wird, gehen die mehreren Greiferklauen 12 entlang voneinander verschiedener Seiten eines Polygons, das aus N Seiten besteht, linear aufeinander zu oder werden linear voneinander getrennt. Im Beispiel von 15, bei dem die Anzahl der Greiferklauen drei beträgt, gehend die drei Greiferklauen 12 entlang voneinander verschiedener Seiten eines gleichseitigen Polygons, das aus drei Seiten besteht, d. h. eines gleichseitigen Dreiecks, linear aufeinander zu und werden linear voneinander getrennt. Außerdem sind die Greiferklauen 12 jeweils mit den Linearbewegungseinheiten 30 gekoppelt und jede der Linearbewegungseinheiten 30 weist den sich linear bewegenden Körper 42 (siehe 16) auf, an dem die Klauenzahnstange 48, die einen Teil des Synchronisationsmechanismus 32 bildet, ausgebildet ist.
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Ferner umfasst der Synchronisationsmechanismus 32 ein erstes Synchronisationszahnrad 94, das in der Mitte des gleichseitigen Polygons angeordnet ist, und drei zweite Synchronisationszahnräder 96. Das erste Synchronisationszahnrad 94 ist an der Ausgangswelle 61 des Übertragungsmechanismus 34 fixiert, so dass es mit der Ausgangswelle 61 gedreht wird. Andererseits steht jedes der zweiten Synchronisationszahnräder 96 mit der entsprechenden Klauenzahnstange 48 und auch mit dem ersten Synchronisationszahnrad 94 in Eingriff. Das erste und das zweite Synchronisationszahnrad 94 und 96 wirken zusammen, um die Bewegung der Greiferklauen 12 zu synchronisieren.
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Indes ist der zweite Zylinder 16 in der obigen Beschreibung dazu ausgelegt, seine Antriebskraft auf die Greiferklauen 12 zu übertragen, während er ausgefahren ist, obwohl der zweite Zylinder 16 umgekehrt ausgelegt sein kann. Das heißt, der Übertragungsmechanismus 34 kann dazu ausgelegt sein, die durch die Einfahrbewegung des zweiten Zylinders 16 aufgebrachte Antriebskraft und nicht die durch die Ausfahrbewegung des zweiten Zylinders 16 aufgebrachte Antriebskraft zu übertragen. Außerdem kann der erste Zylinder 14 mit dem Synchronisationszahnrad 50 anstatt mit dem sich linear bewegenden Körper 42 gekoppelt sein. Zudem wurden der erste und der zweite Zylinder 14 und 16 durch pneumatisch betätigte Luftzylinder realisiert, obwohl mittels Öldruck betätigte Hydraulikzylinder auch sein als erster und zweiter Zylinder 14 und 16 verwendet werden können. Ferner muss der Übertragungsmechanismus 34 die Funktion des Unterbrechens der Kraftübertragung haben, während die Komponenten und Funktionen des Übertragungsmechanismus 34 mit Ausnahme der Übertragungsfunktion nach Bedarf abgewandelt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Greifvorrichtung,
- 12
- Greiferklaue,
- 14
- erster Zylinder,
- 16
- zweiter Zylinder,
- 18
- Controller,
- 20
- erster Zylinderantrieb,
- 22
- zweiter Zylinderantrieb,
- 30
- Linearbewegungseinheit,
- 32
- Synchronisationsmechanismus,
- 34
- Übertragungsmechanismus,
- 40
- vordere Abdeckung ,
- 42
- sich linear bewegender Körper,
- 44
- Außengehäuse,
- 46
- Keilschlitz,
- 48
- Klauenzahnstange,
- 50
- Synchronisationszahnrad,
- 54
- hintere Abdeckung,
- 55
- beweglicher Block,
- 56
- Eingangszahnstange,
- 58
- Außenrad,
- 60
- Innenrad,
- 61
- Ausgangswelle,
- 62
- Relaisrolle,
- 64
- Tasche,
- 66
- Nockenfläche,
- 68
- Nockenloch,
- 70
- Federstößel,
- 72
- fixer Stift,
- 76
- erstes Synchronisationszahnrad,
- 78
- zweites Synchronisationszahnrad,
- 80
- Schwenkhebel,
- 82
- Sperrklinke,
- 84
- Sperrzahnrad,
- 86
- beweglicher Stift,
- 88
- Drehwelle,
- 90
- erstes Nockenloch,
- 92
- zweites Nockenloch,
- 94
- erstes Synchronisationszahnrad,
- 96
- zweites Synchronisationszahnrad,
- 98
- Zähne,
- 100
- Aktor,
- 102
- Eingangsrad,
- 104
- Ausgangsrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2020098561 [0001]
- JP H0796484 A [0004]
- JP 201976973 A [0004]
