Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klemme, bei der drei Klemmbacken-
Elemente in radialer Richtung geöffnet und geschlossen werden, um ein
Werkstück zu greifen, und insbesondere eine dreidirektionale
Öffnungs-/Schließklemme, die im Ganzen dünn ist und deren Klemmbacken-Elemente eine hohe
Greifkraft aufweisen.
Stand der Technik
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Eine derartige Klemme, bei der drei Klemmbacken-Elemente ein Werkstück
greifen, ist bspw. aus den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 11-262885, Nr.
11-254370, Nr. 2001-105372 oder anderen bekannt. Diese Art Klemme weist
drei in radialer Richtung bewegte Klemmbacken-Elemente, drei
Zylindermechanismen zum einzelwirkenden Betätigen der Klemmbacken-Elemente und einen
rotierenden, scheibenartigen Synchronisierungsmechanismus auf, um die
Klemmbacken-Elemente synchronen zueinander zu betätigen. Die
Zylindermechanismen sind jeweils an den Klemmbacken-Elementen des Klemmenkörpers
entsprechenden Positionen angeordnet.
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Um bei einer solchen Klemme die Greifkraft der Klemmbacken-Elemente zu
erhöhen, sollte ein großer Zylindermechanismus mit einer großen Antriebskraft
verwendet werden. Im Fall eines großen Zylindermechanismus wird die Größe
des Klemmenkörpers in seiner axialen Richtung groß, weil die Durchmesser
eines aufgenommenen Zylinders und Kolbens groß sind. Somit vergrößert sich
die Größe der Klemme insgesamt.
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Daher werden bei den in den obigen Veröffentlichungen beschriebenen
Klemmen Paare kleiner Zylindermechanismen anstelle eines einzigen großen
Zylindermechanismus verwendet, die synchron miteinander arbeiten. Solche Paare
von kleinen Zylindermechanismen sind jeweils parallel an den den
Klemmbacken-Elementen entsprechenden Positionen angeordnet.
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Obwohl es gemäß dem Verfahren zum parallelen Verschieben der Paare der
schmalen Zylindermechanismen auf diese Weise möglich ist, die vertikale
Größe des Klemmenkörpers zu vermindern und den Klemmenkörper dünner
aufzubauen, wird die seitliche Größe des Klemmenkörpers an der Installationsposition
vergrößert, weil beide Zylindermechanismen mit Abstand zueinander
angeordnet werden müssen. Außerdem hat jeder einzelne Zylindermechanismus nur
eine kleine Größe, und seine Antriebskraft ist somit klein. Daher besteht, wenn
die gesamten Zylindermechanismen betrachtet werden, trotz der großen
seitlichen Ausdehnung der Nachteil, dass die Greifkraft der Klemmbacken-Elemente
klein ist.
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Wenn ein Werkstück gegriffen wird, wird in der Klemme eine Kolbenstange
jedes Zylindermechanismus und jedes Klemmbacken-Element in radialer
Richtung vor- und zurückbewegt. Da aber die den Synchronisierungsmechanismus
zum Synchronisieren der Bewegung der Klemmbacken bildende rotierende
Scheibe an einer zentralen Position der Klemmen angeordnet ist, ist der Hub
der Kolbenstange durch die rotierende Scheibe begrenzt, und die rotierende
Scheibe verhindert ein Vergrößern des Öffnungs- und Schließhubs der
Klemmbacken-Elemente.
Offenbarung der Erfindung
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Bei einer Klemme, die drei Klemmbacken-Elemente in radialer Richtung öffnet
und schließt, um ein Werkstück zu greifen, besteht die technische Aufgabe der
vorliegenden Erfindung darin, einen Zylindermechanismus vorzusehen, der
jedes Klemmbacken-Element mit einer speziellen Struktur antreibt, so dass die
Klemme in der Gesamtgröße dünn ist und eine große Greifkraft erreicht werden
kann.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dünne,
dreidirektionale Öffnungs-/Schließklemme mit einem großen Öffnungs- und Schließhub
der Klemmbacken-Elemente vorzusehen.
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Um diese Aufgaben zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung eine
dreidirektionale Öffnungs-/Schließklemme mit einem Klemmenkörper, der eine Mehrzahl
von Durchlassöffnungen aufweist, drei Klemmbacken-Elementen, die in radialer
Richtung um eine Mittelachse des Klemmenkörpers beweglich angeordnet sind,
drei Zylindermechanismen, um die Klemmbacken-Elemente einzelwirkend
anzutreiben, einem Synchronisationsmechanismus zum Synchronisieren der
Bewegungen der drei Klemmbacken-Elemente und einem Strömungspfad-Aufbau vor,
der die Durchlassöffnungen und die Zylindermechanismen verbindet, wobei
jeder der Zylindermechanismen eine Zylinderöffnung mit einem langgezogen
runden Querschnitt, einen Kolben, der in der Zylinderöffnung gleitet und einen
langgezogen runden Querschnitt hat, und eine Kolbenstange aufweist, die sich
von dem Kolben erstreckt. Der Zylindermechanismus ist an einer Position in
dem Klemmenkörper angeordnet, die zu den entsprechenden Klemmbacken-
Elementen in einer Lage benachbart ist, in der eine Achse der Zylinderöffnung
in einer parallelen Richtung zu der Bewegungsrichtung des Klemmbacken-
Elements und ein kurzer Durchmesser der Zylinderöffnung in axialer Richtung
des Klemmenkörpers ausgerichtet ist.
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In der Klemme gemäß der vorliegenden Erfindung mit der obigen Struktur weist
der Zylindermechanismus, der die Klemmbacken-Elemente antreibt, eine
Zylinderöffnung und einen Kolben auf, die beide einen langgezogenen runden
Querschnitt haben. Der Zylindermechanismus ist in einer Lage angeordnet, in der die
Achse der Zylinderöffnung parallel zu der Bewegungsrichtung der
Klemmbacken-Elemente und ein kurzer Durchmesser der Zylinderöffnung in axialer
Richtung des Klemmenkörpers ausgerichtet ist. Verglichen mit einem Fall, in dem die
Form des Querschnitts der Zylinderöffnung kreisförmig ist und dieselbe
Querschnittsfläche aufweist wie bei der vorliegenden Erfindung, ist es daher möglich,
die Länge des Klemmenkörpers in axialer Richtung zu reduzieren und den
Klemmenkörper in seiner Dicke zu verkleinern. Ferner benötigt die vorliegende
Erfindung verglichen mit dem Fall, in dem ein Paar von kleinen
Zylindermechanismen mit einem Abstand zwischen ihnen Seite an Seite angeordnet sind,
diesen Abstand nicht, und es ist daher möglich, die seitliche Größe des
Klemmenkörpers zu reduzieren und die Größe der Querschnittsfläche der Zylinderöffnung
und des Kolbens zu vergrößern. Dies hat den Vorteil, dass die Antriebskraft und
die Greifkraft der Klemmbacken-Elemente vergrößert wird.
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Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, dass die Querschnitte der
Zylinderöffnung und des Kolbens langgezogen runde Formen mit
halbkreisförmigen Abschnitten haben, die an entgegengesetzten Enden der langen axialen
Richtung angeordnet sind, und geradlinigen Abschnitten, die die
halbkreisförmigen Abschnitte verbinden, wobei eine Länge des geradlinigen Abschnitts das
1,5-fache oder mehr des Radius des halbkreisförmigen Abschnitts beträgt.
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Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung ferner vorteilhaft, dass der
Synchronisationsmechanismus ein zentrales Element, das auf der Mittelachse des
Klemmenkörpers drehbar angeordnet ist, und ein Verbindungsglied aufweist, um sich
in radialer Richtung von dem zentralen Element erstreckende drei
Verbindungsarme mit der Kolbenstange und dem Klemmbacken-Element des
Zylindermechanismus zu verbinden, wobei das zentrale Element einen ausgenommenen
fliehenden Abschnitt aufweist, in den ein Kopfende der Kolbenstange an dem
vorderen Hubende zwischen die benachbarten Verbindungsarme eingepasst ist.
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Wenn das zentrale Element einen fliehenden Abschnitt aufweist, kann auf diese
Weise das Kopfende der Kolbenstange in einer Position des vorderen
Hubendes in den fliehenden Abschnitt eingepasst werden. Weil der Hub der
Kolbenstange nicht durch das zentrale Element begrenzt wird, kann der Hub der
Kolbenstange, und damit der Öffnungs- und Schließhub der Klemmbacken-
Elemente, vergrößert werden.
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Gemäß einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind ein
Ende des Verbindungsglieds und die Kolbenstange und das Klemmbacken-
Element durch einen ersten Verbindungsbolzen drehbar miteinander verbunden,
der die Kolbenstange und das Klemmbacken-Element miteinander verbindet,
und das andere Ende des Verbindungsglieds und der Verbindungsarm des
zentralen Elements sind durch einen zweiten Verbindungsbolzen drehbar
aneinander befestigt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Strömungspfad-Aufbau zwei
zentrale Strömungspfade, die an einer äußeren Umfangsfläche eines
Drehauflageschafts in einer Mitte des zentralen Elements angeordnet ist, und eine Mehrzahl
von Verteilungsströmungspfaden auf, die sich von den zentralen
Strömungspfaden durch den Klemmenkörper zu dem Zylindermechanismus erstrecken und
die jeweils in Verbindung mit Druckkammern auf entgegengesetzten Seiten des
Kolbens stehen, wobei ein Abschnitt der Verteilungsströmungspfade in
Verbindung mit den Durchlassöffnungen steht.
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In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass ein Öffnungsdeckel vorgesehen ist,
welcher ein äußeres Ende der Zylinderöffnung schließt und einen elastischen
Körper aufweist, der als Dichtung der Druckkammer und als Dämpfer für den
Kolben dient, wobei der elastische Körper eine Nut aufweist, die ein Ende des
Verteilungsströmungspfads in die Druckkammer bringt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Durchgangsöffnung in einem
mittleren Abschnitt zwischen dem zentralen Element und dem Drehauflageschaft
vorgesehen sein, um eine Röhre oder andere Elemente einzuführen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der
dreidirektionalen Öffnungs-/Schließklemme gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 eine Bodenansicht von Fig. 1 in einem Zustand, in dem sich jedes
Klemmbacken-Element nach innen bewegt;
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Fig. 3 eine Bodenansicht gemäß Fig. 1 in einem Zustand, in dem sich
jedes Klemmbacken-Element nach außen bewegt;
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Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;
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Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4;
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Fig. 6 eine erläuternde Ansicht der Zylinderöffnung;
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Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 1;
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Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 1;
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Fig. 9 eine Bodenansicht einer zweiten Ausführungsform der
dreidirektionalen Öffnungs-/Schließklemme gemäß der Erfindung;
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Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9;
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Fig. 11 einen Querschnitt der in Fig. 9 gezeigten Klemme entlang
derselben Linie wie in Fig. 7 und
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Fig. 12 einen Querschnitt der in Fig. 9 gezeigten Klemme entlang
derselben Linie wie in Fig. 8.
Genaue Beschreibung
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Die Fig. 1 bis 8 zeigen eine erste Ausführungsform der dreidirektionalen
Öffnungs-/Schließklemme gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Klemme 1A
weist einen Klemmenkörper 2 mit an seiner Seitenfläche vorgesehenen zwei,
d. h. ersten und zweiten, Durchlassöffnungen P1 und P2 auf. Drei
Klemmbacken-Elemente 3 der Klemme 1A sind um eine Mittelachse L1 des
Klemmenkörpers 2 herum derart angeordnet, dass die Klemmbacken-Elemente 3 in radialer
Richtung bewegbar sind. Ferner weist die Klemme 1A drei
Zylindermechanismen 4, jeweils zum Antreiben der Klemmbacken-Elemente 3, und einen
Synchronisationsmechanismus 5 zur Synchronisierung der Operationen der drei
Klemmbacken-Elemente 3 auf.
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Der Klemmenkörper 2 hat eine im Wesentlichen dreigabelige, flache Form.
Daher weist der Klemmenkörper 2 drei sich ausdehnende Bereiche 2a auf, die sich
in radialer Richtung in gleichen Winkeln zueinander um die Mittelachse L1
erstrecken. Jeder der sich ausdehnenden Bereiche 2a ist mit je einem
Klemmbacken-Element 3 und einem Zylindermechanismus 4 versehen. Dabei hat
jedes Klemmbacken-Element 3 einen im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt,
und das Klemmbacken-Element 3 ist in einer entlang der radialen Achse L2 in
dem sich ausdehnenden Abschnitt 2a ausgebildeten Führungsnut mit im
Wesentlichen T-förmigen Querschnitt derart bewegbar angebracht, dass ein
Abschnitt des Klemmbacken-Elements 3 nach außen vorsteht. An jedem
Klemmbacken-Element 3 ist eine zum Greifen eines Werkstücks geeignete Halterung
angebracht, wobei das Werkstück zwischen den drei Klemmbacken-Elementen
3 durch die Halterungen gegriffen wird.
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Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, weist der Zylindermechanismus 4 eine
Zylinderöffnung 12 mit einem langgezogen runden Querschnitt, einen Kolben 13 mit
einem langgezogen runden Querschnitt, der in der Zylinderöffnung 12 in
abgedichteter Weise gleitet, und eine Kolbenstange 14 mit einem kreisförmigen
Querschnitt auf, die sich von dem Kolben 13 zu einer Mitte des Klemmenkörpers
2 erstreckt. Die Zylindermechanismen 4 sind in den sich ausdehnenden
Bereichen 2a an zu den Klemmbacken-Elementen 3 benachbarten Positionen
angeordnet, d. h. an einer Position, an der die Zylindermechanismen 4 in vertikaler
Richtung parallel zu den Klemmbacken-Elementen 3 in einer Lage liegen, in der
die Achsen der Zylinderöffnungen 12 in einer zu der Bewegungsrichtung der
Klemmbacken-Elemente 3 parallelen Richtung ausgerichtet sind, d. h. in
Richtung der radialen Achse L2, und in der ein kurzer Durchmesser der
Zylinderöffnung 12 zu der Achse L1 des Klemmenkörpers 2 hin gerichtet ist.
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Ein äußeres Ende der Zylinderöffnung 12 ist mit einem plattenartigen
Öffnungsdeckel 16 geschlossen. Der Öffnungsdeckel 16 ist an seiner inneren Oberfläche
mit einem elastischen Körper 17 aus Gummi oder Kunstharz versehen, der als
Dichtmittel und Dämpfer wirkt, der den Stoß absorbiert, wenn der Kolben 13
sein zurückgezogenes Hubende erreicht. Auf den gegenüberliegenden Seiten
des Kolbens 13 sind erste und zweite Druckkammern 18a und 18b ausgebildet.
Die Druckkammern 18a und 18b stehen mit den Durchlassöffnungen P1 und P2
mittels eines später beschriebenen Strömungspfad-Aufbaus 6 in Verbindung.
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Ein Kopfende der Kolbenstange 14 und ein inneres Ende des Klemmbacken-
Elements 3, d. h. ein näher zu der Mitte der Klemme liegendes Ende des
Klemmbacken-Elements 3, weisen jeweils Verbindungslöcher 20 auf Wenn ein
erster Verbindungsbolzen 21 in das Verbindungsloch 20 eingeführt ist, sind das
Klemmbacken-Element 3 und die Kolbenstange 14 miteinander verbunden.
Wenn sich der Kolben 13 und die Kolbenstange 14 angetrieben durch
Fluiddruck vor- und zurückbewegen, bewegt sich jedes Klemmbacken-Element 3 in
radialer Richtung hin und her.
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So weisen der Querschnitt der Zylinderöffnung 12 und des Kolbens 13 eine
langgezogen runde Form auf, und sie sind, wie oben beschrieben, angeordnet.
Im Vergleich zu der herkömmlichen Technik, bei der der Querschnitt der
Zylinderöffnung 12 kreisförmig und eine Querschnittsfläche gleich zu der der zuvor
beschriebenen Zylinderöffnung 12 ist, ist es daher möglich, den Klemmenkörper
2 in seiner axialen Richtung zu verkleinern und den Klemmenkörper 2 dünner zu
gestalten.
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Wie in Fig. 5 gezeigt, weist die Zylinderöffnung 12 in der dargestellten
Ausführungsform einen langgezogen runden Querschnitt mit halbkreisförmigen
Abschnitten 12a und 12a auf, die an gegenüberliegenden Enden in der langen
axialen Richtung angeordnet sind und einen bestimmten Kurvenradius haben, und
mit einem geradlinigen Abschnitt 12b, der die halbkreisförmigen Abschnitte 12a
und 12a jeweils verbindet. Dabei sind eine Länge m des geradlinigen Abschnitts
12b und ein Radius n des halbkreisförmigen Abschnitts 12a derart gewählt, dass
die Relation m > 2n gilt. Wie Fig. 6 zu entnehmen, ist ein durch die langgezogen
runde Zylinderöffnung 12 in den sich ausdehnenden Bereichen 2a belegter
seitlicher Bereich Z im Wesentlichen mit einem Fall vergleichbar, in dem zwei
kreisförmige Zylinderöffnungen H1 und H2 mit einem Durchmesser von 2n in einem
Abstand G voneinander angeordnet sind. Wenn man jedoch die
Querschnittsfläche der gesamten Zylinderöffnung betrachtet, hat eine langgezogen runde
Zylinderöffnung 12 einen größeren Querschnitt. Daher weist eine langgezogen
runde Zylinderöffnung 12 eine größere Antriebskraft des Zylindermechanismus
4 auf, d. h. eine größere Greifkraft für ein Werkstück durch die Klemmbacken-
Elemente 3.
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Die Zylinderöffnung 12 muss jedoch nicht immer die oben beschriebene
Relation in den Dimensionen haben. Um eine Greifkraft zu erreichen, die größer oder
gleich zu dem Fall ist, in dem zwei Zylinderöffnungen H1 und H2 mit einem
Durchmesser 2n nebeneinander angeordnet sind, kann die Länge m des
geradlinigen Abschnitts 12b und der Radius n des halbkreisförmigen Abschnitts 12a
auch so gewählt werden, dass die Relation m ≥ 1.5n erfüllt wird. Mit dieser
Anordnung ist es möglich, eine Klemme mit einer hohen Greifkraft zu erhalten,
ohne eine seitliche Ausdehnung W der sich ausdehnenden Bereiche 2a verglichen
mit dem Fall zu reduzieren oder gar zu vergrößern, in dem zwei kreisförmige
Zylinderöffnungen H1 und H2 seitlich nebeneinander angeordnet sind.
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Wie aus Fig. 2 bis 4 ersichtlich, weist der Synchronisations-Mechanismus 5 zum
Synchronisieren des Betriebs der drei Klemmbacken-Elementen 3 ein im
Wesentlichen dreigabeliges zentrales Element 25, das drehbar auf einer
Mittelachse L1 des Klemmenkörpers 2 angeordnet ist, und eine Mehrzahl von
Verbindungsgliedern 26 zum Verbinden des zentralen Elements 25, der Kolbenstange
14 des Zylindermechanismus 4 und der Klemmbacken-Elemente 3 miteinander
auf. Das zentrale Element 25 hat dabei drei sich in radialer Richtung
erstreckende Verbindungsarme 25a und einen in einem Zentrum der
Verbindungsarme 25a angeordneten Drehauflageschaft 27. Das zentrale Element 25 ist in
einer in dem Klemmenkörper 2 ausgebildeten runden Ausnehmung angeordnet,
indem der Drehauflageschaft 27 drehbar in eine in einem zentralen Abschnitt
der Bodenfläche ausgebildete Halteöffnung 28 eingefügt ist. Der
Verbindungsarm 25a, die Kolbenstange 14 des Zylindermechanismus 4 und das
Klemmbacken-Element 3 sind durch das Verbindungsglied 26 miteinander verbunden.
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Ein Ende des Verbindungsglieds 26 ist zwischen die Kolbenstange und das
Klemmbacken-Element 3 eingefügt und drehbar an einem Verbindungsbolzen
21 befestigt. Das andere Ende des Verbindungsglieds 26 ist in eine in dem
Verbindungsarm 25a des zentralen Elements 25 ausgebildete Ausnehmung 25b
eingefügt und an dem Verbindungsarm 25a mit einem zweiten
Verbindungsbolzen 22 drehbar befestigt. Daher dient der erste Verbindungsbolzen 21 als
Verbindungsmittel für die Kolbenstange 14 mit dem Klemmbacken-Element 3 und
als Verbindungsmittel für das Verbindungsglied 26 mit der Kolbenstange 14 und
dem Klemmbacken-Element 3. Wenn die Kolbenstange 14, das Klemmbacken-
Element 3 und das Verbindungsglied 26 durch denselben ersten
Verbindungsbolzen 21 verbunden sind, wird die Struktur im Vergleich zu dem Fall einfach, in
dem diese durch individuelle Verbindungsbolzen verbunden sind.
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Das Zentralelement 25 weist einen ausgenommenen fliehenden Abschnitt 29
zwischen den benachbarten Verbindungsarmen 25a durch Ausbildung einer
flachen Oberflächenform des zentralen Elements 25 in einer im Wesentlichen
dreigabeligen Form auf. Wie in Fig. 2 gezeigt, dient der ausgenommene
fliehende Abschnitt 29 dazu, dass der ausgenommene fliehende Abschnitt 29 das
Kopfende der Kolbenstange 14 davor bewahrt, anzustoßen und mit dem
zentralen Element 25 in Berührung zu kommen, wenn die Kolbenstange 14 das
vordere Hubende erreicht. Mit dieser Anordnung wird der Hub der Kolbenstange 14
nicht durch das zentrale Element 25 begrenzt und es ist möglich, den Hub der
Kolbenstange 14, d. h. den Öffnungs- und Schließhub des Klemmbacken-
Elements 3, zu vergrößern.
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Durch Verbindung der drei Klemmbacken-Elemente 3 und des
Zylindermechanismus 4 miteinander über den Synchronisationsmechanismus 5 werden die
Klemmbacken-Elemente 3 synchron zueinander geöffnet und geschlossen, d. h.,
wenn der Kolben 13, wie in Fig. 2 gezeigt, in einem Zustand, in dem sich der
Kolben 13 und die Kolbenstange 14 jedes Zylindermechanismus 4 an einem
vorderen Hubende befinden und jedes Klemmbacken-Element 3 in eine Position
näher zu der Innenseite des sich ausdehnenden Bereichs 2a, d. h. eine Position
näher zu der Mitte der Klemme, bewegt ist, von jedem Zylindermechanismus 4
durch Fluiddruck, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, zurückgezogen wird, wird auch die
Kolbenstange 14 zurückgezogen und das Klemmbacken-Element 3 bewegt sich
entlang der radialen Achse L2 in eine Position näher an dem äußeren Ende der
sich ausdehnenden Bereiche 2a. Zu dieser Zeit wird das zentrale Element durch
die Verbindungsglieder 26 gezogen und rotiert im Uhrzeigersinn. Die
Bewegungen der drei Klemmbacken-Elemente 3 werden dabei durch die
Verbindungsglieder 26 synchronisiert. Wenn der zweite Verbindungsbolzen 22, der die
Verbindungsglieder 26 und die Verbindungsarme 25a miteinander verbindet, eine
Position fast auf der Achse der Klemmbacken-Elemente 3 erreicht, d. h.
Positionen fast auf der radialen Achse L2, stoppt das zentrale Element 25. Dann sind
die Verbindungsglieder 26 leicht gegenüber der radialen Achse L2 versetzt.
Wenn das zentrale Element 25 in einer solchen Position stoppt, können die
Klemmbacken-Elemente leicht in die entgegengesetzte Richtung bewegt
werden.
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Wenn sich als Nächstes der Kolben 13 und die Kolbenstange 14 von jedem
Zylindermechanismus 4 aus einem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Zustand
vorwärts bewegen, bewegen sich die Klemmbacken-Elemente 3 vorwärts in eine
Position näher zur Klemmenmitte, wie in Fig. 2 dargestellt. Zu dieser Zeit wird
das zentrale Element 25 durch die Verbindungsglieder 26 gezogen und
entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Das zentrale Element 25 synchronisiert dabei
durch die Verbindungsglieder 26 die Bewegungen der drei Klemmbacken-
Elemente 3 und stoppt, wenn die Verbindungsarme 25a gerade eine mittlere
Position zwischen den benachbarten Klemmbacken-Elementen 3 erreicht. In
anderen Worten stoppt das zentrale Element 25 derart, dass die Kolbenstange
14 von jedem Zylindermechanismus 4 gerade an einer Zwischenposition der
benachbarten Verbindungsarme 25a des zentralen Elements 25 angeordnet
sind. Das zentrale Element 25 stoppt in einer Position, in der die Kopfenden der
Stangen in die fliehenden Abschnitte 29 eingepasst sind.
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Eine Oberseite der Ausnehmung 2b ist mit einer (nicht dargestellten runden
Abdeckung) geschlossen. Dabei sind an dieser Abdeckung in radialer Richtung
Schlitze an den den Klemmbacken-Elementen 3 entsprechenden Positionen
vorgesehen, so dass die runde Abdeckung die Bewegung der Klemmbacken-
Elemente 3 nicht behindert.
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Der Strömungspfad-Aufbau 6, der die Druckkammern 18a und 18b und die
Durchlassöffnungen P1 und P2 auf den entgegengesetzten Seiten des Kolbens
13 des Zylindermechanismus 4 verbindet, ist wie folgt aufgebaut. Wie in Fig. 4
gezeigt, ist eine Mehrzahl von ringförmigen Dichtelementen 30 vorgesehen und
am äußeren Umfang des Drehauflageschafts 27 angebracht, der in der Mitte
des zentralen Elements 25 derart angeordnet ist, dass der notwendige Abstand
zwischen den benachbarten Dichtelementen 30 in axialer Richtung des
Drehauflageschafts 27 beibehalten wird. Zwei, d. h. erste und zweite ringförmige
zentrale Strömungspfade 31a und 31b, die durch die Dichtelemente 30 definiert
sind, sind zwischen einer äußeren Umfläche des Drehauflageschafts 27 und
einer inneren Umfläche der Halteöffnung 28 ausgebildet.
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Wie in den Fig. 4, 7 und 8 gezeigt, sind erste und zweite
Verteilungsströmungspfade 32a und 32b in dem Klemmenkörper 2 an den drei Zylindermechanismen
4 entsprechenden Positionen ausgebildet, die jeweils die beiden zentralen
Strömungspfade 31a und 31b in Verbindung mit den Druckkammern 18a und
18b auf den entgegengesetzten Seiten des Kolbens 13 bringen. Die
Verteilungsströmungspfade 32a und 32b erstrecken sich jeweils von den zentralen
Strömungspfaden 31a und 31b zu dem Zylindermechanismus 4 auf zwei,
oberen und unteren flachen Oberflächen, die senkrecht zu der Mittelachse L1 des
Klemmenkörpers 2 angeordnet sind und jeweils den beiden zentralen
Strömungspfaden 31a und 31b entsprechen. Wie in Fig. 7 gezeigt, steht der erste
Verteilungsströmungspfad 32a, der mit dem ersten zentralen Strömungspfad
31a verbunden ist, in Verbindung mit der ersten Druckkammer 18a auf der Seite
der Stange. Wie Fig. 8 zu entnehmen, steht der zweite
Verteilungsströmungspfad 32b, der mit dem zweiten zentralen Strömungspfad 31b verbunden ist, mit
der zweiten Druckkammer 18b auf der Seite des Kolbens über die Nut 17a
(siehe Fig. 4) in Verbindung, die in dem elastischen Körper 17 auf der Innenseite
des Öffnungsdeckels 16 vorgesehen ist.
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Hierbei weisen jeder der ersten und zweiten Verteilungsströmungspfade 32a
und 32b einen Hauptströmungspfad 34a, welcher sich parallel zu der radialen
Achse L2 erstreckt und mit den Druckkammern 18a und 18b in Verbindung
steht, und Hilfsströmungspfade 34b auf, die sich von einer Seitenoberfläche des
Klemmenkörpers 2 in die Richtung der Mittelachse L1 erstrecken und in
Verbindung mit dem Hauptströmungspfad 34a und den zentralen Strömungspfaden
31a und 31b stehen. Da ein Strömungspfad, dessen mittlerer Abschnitt gebogen
ist, nicht durch Bohrungen erzeugt werden kann, werden der gerade
Hauptströmungspfad 34a und der Hilfsströmungspfad 34b, wie gezeigt, miteinander
kombiniert, um dabei die Verteilungsströmungspfade 32a und 32b zu bilden, die die
Druckkammern 18a und 18b und die zentralen Strömungspfade 31a und 31b
verbinden. In diesem Fall wird ein nicht notwendiges offenes Ende des
Hilfsströmungspfads 34b mit einem Stopfen verschlossen.
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Ein Abschnitt der drei den drei Zylindermechanismen 4 entsprechenden
Gruppen der Verteilungsströmungspfade 32a und 32b ist an die Durchlassöffnungen
P1 und P2 angeschlossen. In dem dargestellten Beispiel ist der
Hilfsströmungspfad 34b in dem ersten Verteilungsströmungspfad 32a der drei Gruppen der
Verteilungsströmungsgruppen 32a, 32a, 32a an die erste Durchlassöffnung P1
durch eine Verbindungsöffnung 35a angeschlossen. Der zweite
Hilfsströmungspfad 34b in dem Verteilungsströmungspfad 32b der drei Gruppen von zweiten
Verteilungsströmungspfaden 32b, 32b, 32b ist an die zweite Durchlassöffnung
P2 durch eine Verbindungsöffnung 35b angeschlossen.
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Durch Ausbildung des Strömungspfad-Aufbaus 6 mit einer Kombination von
zentralen Strömungspfaden 31a und 31b und Verteilungsströmungspfaden 32a
und 32b ist es möglich, die Druckkammern 18a und 18b und die
Durchlassöffnungen P1 und P2 von jedem der Zylindermechanismen 4 effektiv miteinander
zu verbinden, während eine dünne Höhe des Klemmenkörpers 2 beibehalten
werden kann.
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Wenn ein Druckfluid, wie bspw. Druckluft, in die bspw. ein Spannfutter bildende
Klemme 1A mit dem obigen Aufbau über die beiden Durchlassöffnungen P1 und
P2 zugeführt wird, fließt das Druckfluid von den zentralen Strömungspfaden 31a
und 31b durch die Verteilungsströmungspfade 32a und 32b und wird den
Druckkammern 18a und 18b des Zylindermechanismus 4 zugeführt. Der Kolben 13
und die Kolbenstange 14 bewegen sich vor und zurück, um die Klemmbacken-
Elemente 3 in radialer Richtung vor und zurück zu bewegen. Ein Werkstück wird
von den Klemmbacken-Elementen 3 durch (nicht dargestellte) Halterungen
gegriffen, die auf den Klemmbacken-Elementen 3 angebracht sind. Dabei wird
die Bewegung der Klemmbacken-Elemente 3 durch den
Synchronisationsmechanismus 5 mit einem zentralen Element 25 und den
Verbindungsgliedern 26 synchronisiert.
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Es ist möglich, die Klemme mit einer Detektionseinrichtung zu versehen, um die
Arbeitsstellungen der Klemmbacken-Elemente 3 zu detektieren. Die
Detektionseinrichtung kann elektrischer, magnetischer oder optischer Art sein, und die Art
der Detektion ist nicht begrenzt, wenn die Einrichtung die Bewegung der
Klemmbacken-Elemente 3, des Kolbens 13 oder der Kolbenstange 14
detektieren kann. In dem dargestellten Beispiel wird eine magnetische
Detektionseinrichtung mit einem Permanentmagneten und einem magnetischen Sensor
verwendet. Wie in den Fig. 1, 5 und 7 gezeigt, sind dazu der Permanentmagnet 38
an dem Kolben 13 einer oder jeder der Zylindermechanismen 4 und zwei
magnetische Sensoren 39, 39 jeweils in zwei Befestigungsnuten 40, 40 an der
Seitenfläche des Klemmenkörpers 2 angebracht. Die magnetischen Sensoren 39,
39 detektieren beide die Vorwärts- und Rückwärtspositionen des Kolbens 13.
Die Befestigungsnut 40 kann in einer oder beiden Seitenflächen der sich
ausdehnenden Bereiche 2a ausgebildet sein.
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Die Fig. 9 bis 12 zeigen eine zweite Ausführungsform. Eine Klemme 1 B gemäß
der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von einer Klemme 1A gemäß
der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass der Drehauflageschaft
27 des zentralen Elements 25, das den Synchronisationsmechanismus 5 bildet,
einen größeren Durchmesser hat als bei der ersten Ausführungsform, und dass
der Drehauflageschaft 27 hohl ist und seine Durchgangsöffnung 27a verwendet
werden kann, um eine Röhre oder andere mechanische oder elektrische
Elemente durch diese hindurchführen zu können.
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Da der Durchmesser des Drehauflageschafts 27 vergrößert ist, sind auch der
Durchmesser der Halteöffnung 28, in die der Drehauflageschaft 27 eingepasst
ist, und die Durchmesser der zentralen Strömungspfade 31a und 31b an dem
äußeren Umfang des Drehauflageschafts 27 ebenso vergrößert. Wenn die
zentralen Strömungspfade 31a und 31b und die Druckkammern 18a und 18b der
Zylindermechanismen 4 durch Verteilungsströmungspfade 32a und 32b
miteinander verbunden sind, können sie daher allein durch die Hauptströmungspfade
34a miteinander in Verbindung gebracht werden, und es ist nicht notwendig,
eine Verbindung durch Kombination des Hauptströmungspfads 34a und des
Hilfsströmungspfads 34b miteinander vorzusehen, wie dies bei der ersten
Ausführungsform notwendig war. Wenn die Verteilungsströmungspfade 32a und 32b
und die Durchlassöffnungen P1 und P2 miteinander in Verbindung gebracht
werden, ist ein Abschnitt der Verbindungsströmungspfade 32a und 32b mit dem
Hilfsströmungspfad 34b verbunden, um den Hilfsströmungspfad 34b in
Verbindung mit den Durchlassöffnungen P1 und P2 über die Verbindungsöffnungen
35a und 35b zu bringen, wie bei der ersten Ausführungsform.
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Der weitere Aufbau und die Effekte der zweiten Ausführungsform sind mit
Ausnahme des zuvor Beschriebenen im Wesentlichen dieselben wie bei der ersten
Ausführungsform. Daher sind dieselben wesentlichen Abschnitte der zweiten
Ausführungsform mit denselben Symbolen wie in der ersten Ausführungsform
bezeichnet, auf deren Erklärung nun verzichtet wird.
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In jeder dieser Ausführungsformen, die als Beispiel für einen langgezogen
runden Querschnitt der Zylinderöffnung 12 und des Kolbens 13 dienen, sind die
halbkreisförmigen Abschnitte 12a an den gegenüberliegenden Enden der
langen axialen Richtung angeordnet und haben einen bestimmten Kurvenradius,
und die geradlinigen Abschnitte 12b, die die halbkreisförmigen Abschnitte 12a
verbinden, sind angegeben. In der Konzeption dieser langgezogen runden Form
sind natürlich auch Ellipsen oder rechteckige Formen, deren Ecken als Bögen
abgerundet sind, inbegriffen.
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Wie im Detail beschrieben, ist gemäß der vorliegenden Erfindung bei der
dreidirektionalen Öffnungs-/Schließklemme zum Öffnen und Schließen von drei
Klemmbacken-Elementen zum Greifen eines Werkstücks der zum Antreiben
jedes Klemmbacken-Elements vorgesehene Zylindermechanismus in einer
speziellen Struktur ausgebildet, die es ermöglicht, eine im Ganzen dünne Klemme
zu erhalten, die eine große Greifkraft aufweist.
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Damit werden durch die Erfindung Zylindermechanismen 4 zum Antreiben von
Klemmbacken-Elementen 3 beschrieben, von denen jeder eine Zylinderöffnung
12 mit einem langgezogen runden Querschnitt, einen Kolben 13, der in der
Zylinderöffnung gleitet und einen langgezogen runden Querschnitt aufweist, und
eine sich von dem Kolben 13 erstreckende Kolbenstange 14 aufweist. Der
Zylindermechanismus 4 ist an einer Position in dem Klemmenkörper 2 angeordnet,
die in einer Art und Weise den entsprechenden Klemmbacken-Elementen 3
benachbart ist, in der eine Achse der Zylinderöffnung 12 in einer parallel zu einer
Bewegungsrichtung der Klemmbacken-Elemente 3 angeordneten Richtung liegt
und ein kurzer Durchmesser der Zylinderöffnung 12 in einer axialen Richtung
des Klemmenkörpers 2 ausgerichtet ist.