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Die
Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung für ein Bauteil, insbesondere
für einen
Sandkern in einer Gießerei
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
derartige Greifvorrichtung ist an sich bekannt. Mehrere an einer
gemeinsamen Trageinheit gehaltene Greiffinger liegen mit Abstand
zueinander und sind zum Eingriff in Grifflöcher eines Sandkerns ausgebildet.
Im Bereich des eingreifenden, freien Endes trägt jeder Greiffinger ein aufweitbares
Greifelement, das im aufgeweiteten Zustand im Greifloch verspannt
liegt, wodurch das Bauteil gehalten ist. Zur Betätigung des Greifelementes ist
zumindest eine Kolben/Zylindereinheit vorzusehen, die von Ventilen gesteuert
ist. Die Ventile werden von einem elektrischen Ansteuerungsmodul
geschaltet. Zur Betätigung
der Greiffinger sind die Kolben/Zylindereinheiten über Versorgungsschläuche mit
einem zentral auf der Trageinheit angeordneten Ventilblock verbunden, der
seinerseits – über einen
Bus – von
einer zentralen Maschinensteuerung angesteuert ist.
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Im
rauhen Betrieb einer Gießerei
führen
die offen verlegten Versorgungsschläuche der Kolben/Zylindereinheiten
sowie die elektrischen Kabel zu mechanischen Schäden, was zu Unterbrechungen
des Arbeitsprozesses führt.
Müssen
die Greiffinger ausgetauscht werden, ist eine Vielzahl von Anschlußleitungen
und Schläuchen
und dgl. abzuklemmen und – nach
Austausch der Greiffinger – wieder anzuschließen. Die
Rüstzeiten
zum Wechsel der Greiffinger sind daher sehr hoch.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greifvorrichtung für ein Bauteil,
insbesondere für
einen Sandkern in einer Gießerei
derart auszubilden, daß sie
auch im rauhen Betrieb ohne Beschädigungen Stand hält und die
Rüstzeiten
beim Werkzeugwechsel deutlich gesenkt sind.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
aus Kolben/Zylindereinheit und Ventilen gebildete Betätigungseinheit
wird mit dem elektrischen Ansteuerungsmodul zu einem gemeinsamen Bauteil
zusammengefaßt,
welches in einem an der Trageinheit festlegbaren, insbesondere Kräfte übertragenden
Gehäuse
angeordnet ist, wobei der Greiffinger selbst an dem gemeinsamen
Bauteil gehalten ist. Das gemeinsame Bauteil kann in einfacher Weise zusammen
mit dem Greiffinger montiert, demontiert und verstellt werden, wobei
jeweils nur ein Anschluß für das Antriebsmedium
der Kolben/Zylindereinheit und ein weiterer Anschluß zur Energiezuführung und Signalzuführung für das Ansteuerungsmodul
notwendig ist. Bei einem Austausch einer defekten Einheit müssen lediglich
zwei Leitungen abgeklemmt werden; die Dezentralisierung sowohl der
Ventile als auch des Ansteuerungsmoduls läßt eine einfache Kabel- und
Schlauchführung
der notwendigen Versorgungsleitungen zu.
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Bevorzugt
ist das Bauteil zusammen mit dem Greiffinger im Gehäuse schwimmend
gelagert, so daß beim
Einfahren in ein Greifloch ein radialer Achsversatz zwischen der
Längsachse
des Greiffingers und der Längsachse
des Greiflochs ohne weiteres ausgeglichen werden kann. Über einen
inneren, axial wirkenden Zentrierzylinder läßt sich das Bauteil zusammen
mit dem Greiffinger nach Einfahren in das Greifloch achsgleich ausrichten.
Der Zentrierzylinder ist dabei vorzugsweise zusammen mit seiner
Ansteuerung (Ventil, elektrische Ansteuerung) im gemeinsamen Bauteil
der Betätigungseinheit
des Greiffingers integriert.
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In
einfacher Weise wird ein vom Zentrierzylinder betätigter Zentrierstift
in einen gehäusefesten Zentrierkegel
eingeschoben, der bevorzugt am Deckel des Gehäuses vorgesehen ist.
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Das
Gehäuse
des gemeinsamen Bauteils ist längs
einer Tragschiene in vorgebbaren Positionen an der Tragschiene festlegbar,
wobei die Tragschiene an einem Tragarm gehalten ist, der vorteilhaft
quer zur Tragschiene verstellbar ist. Insbesondere sind zwei Tragarme
vorgesehen, die längs
je einer Verstellbahn verfahrbar sind, wobei die Verstellbahnen parallel
nebeneinander liegen und die Tragarme quer zur Verstellbahn mit
einem Abstand zueinander liegen.
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Dadurch
wird ein extrem großer
Verstellbereich erzielt, der von der einfachen Länge der Trageinheit bis zu
einer etwa dreifachen Länge
der Trageinheit reicht.
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Die
Tragarme werden in einer etwa gemeinsamen Verstellebene verfahren
und jeder Tragarm ist mit einem Führungsschlitten an mindestens
zwei Führungsstangen
geführt.
Die Führungsstangen
liegen mit unterschiedlichem Höhenabstand
zu einer Verstellebene sowie quer zur Verstellbahn mit seitlichem
Abstand zueinander. In einfacher Weise sind die Führungsschlitten
von einem gemeinsamen Antrieb, insbesondere einem Zahnriemenantrieb
zu verstellen.
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Nach
einer weiteren Erfindung ist der Greiffinger als selbständig montierbare
und demontierbare Baueinheit ausgebildet, so daß er mit nur wenigen Handgriffen
ausgetauscht werden kann. Der Greiffinger besteht im wesentlichen
aus einem Fingergehäuse
mit einer inneren Zugstange, die einen endseitigen Druckteller aufweist.
Das elastisch aufweitbare Greifelement ist zwischen dem Druckteller
und dem freien Ende des Fingergehäuses eingespannt, wobei an
dem dem Greifelement abgewandten Ende der Zugstange vorteilhaft
permanent eine Zugkraft wirkt. Die Zugkraft wird insbesondere von
einer Feder, insbesondere einer Schraubenfeder bereitgestellt, die sich
im Ende des Fingergehäuses
abstützt
und deren Federkraft als Zugkraft auf das Ende der Zugstange wirkt.
Dabei durchgreift die Zugstange die Feder vorteilhaft, so daß sich die
Feder an einem Federteller abstützt,
die auf dem Ende der Zugstange insbesondere mit Kontermuttern gesichert
ist.
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Zum
Verbinden des Greiffingers mit der Betätigungseinheit ist am Ende
des Fingergehäuses
ein Befestigungsteller vorgesehen, der über Befestigungsschrauben drehfest
an der inneren Baueinheit im Gehäuse
festgelegt ist. Da die Haltekraft des Greifelementes durch die Feder
an der Zugstange aufgebracht wird, muß zum Lösen des Greifelementes auf
die Zugstange lediglich eine Druckkraft ausgeübt werden, die durch einfaches
Anlegen des Zugstangenendes an eine Kolben/Zylindereinheit aufgebracht
werden kann. Formschlüssige
Verbindungen zwischen der Zugstange und der für ihre Betätigung vorgesehenen Kolben/Zylindereinheit
entfallen.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der
Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen
beschriebenes Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung mit drei
Greiffingern,
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2 eine
Seitenansicht der Greifvorrichtung nach 1 mit einem
gehaltenen Bauteil,
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3 eine
Stirnansicht auf die Greifvorrichtung nach 1,
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4 eine
Ansicht auf die Greifvorrichtung nach 1 von unten
in ausgefahrenem Zustand der Tragarme,
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5 eine
perspektivische Ansicht der Greifvorrichtung gemäß 1 mit eingefahrenen Tragarmen,
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6 eine
Ansicht von unten auf die Greifvorrichtung nach 5 mit
vollständig
eingefahrenen Tragarmen,
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7 eine
Explosionsdarstellung einer gemeinsamen Baueinheit aus Greiffinger
und Betätigungseinheit,
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8 eine
schematische Darstellung der Betätigungseinheit
innerhalb des Gehäuses
der Baueinheit,
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9 in
perspektivischer Darstellung einen Greiffinger als montierbare und
demontierbare Baueinheit,
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10 in
Explosionsdarstellung den Greiffinger nach 9,
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11 in
schematischer Darstellung eine Zentrieranordnung für die schwimmend
gelagerte Betätigungseinheit.
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Die
im Ausführungsbeispiel
gezeigte Greifvorrichtung 1 (1) dient
dem Anheben eines Bauteils 2 (2), z. B.
dem Anheben und Versetzen von Sandkernen für Gießformen, wie sie in einer Gießerei verwendet
werden. Die Greifvorrichtung 1 besteht aus mehreren an
einer gemeinsamen Trageinheit 3 gehaltenen Greiffingern 4,
die mit Abstand a bzw. b zueinander liegen. Die Abstände a und
b sind frei wählbar,
wobei der Abstand b zweier auf einer Stirnseite der Trageinheit 3 angeordneter
Greiffinger im Rastermaß längs einer
Tragschiene 6 verstellbar ist. Die Greiffinger 4 liegen – wie die 4 und 6 zeigen – in den
Eckpunkten eines Dreiecks 5, so daß das Bauteil 2 kippsicher
gehalten ist.
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Jeder
Greiffinger 4 fährt
in ein Greifloch 8 (2) des Bauteils 2 (z.
B. eines Sandkerns) ein, wobei das Greifloch 8 als Sackloch
ausgebildet ist. Im Bereich seines freien Endes ist an jedem Greiffinger 4 ein
elastisch aufweitbares Greifelement 7 angeordnet, das im
aufgeweiteten Zustand im Greifloch 8 verspannt liegt. Hierzu
ist – wie
aus 10 zu ersehen – das Greifelement 7 als
zylindrischer elastisch verformbarer Abschnitt ausgebildet, der
unter Wirkung einer axialen Spannkraft auf weitet und sich mit seinem
Umfang an der Innenwand 9 (2) des Sackloches 8 anlegt.
Da das zylindrische Greifelement 7 über seinen gesamten Umfang
im Greifloch 8 an der Innenwand 9 anliegt, ist
ein sicherer Halt des Bauteils 2 gewährleistet.
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Jeder
Greiffinger 4 besteht aus einem bevorzugt mehrfach abgestuften
Fingergehäuse 10 (9, 10),
welches zylindrisch ausgebildet ist und an seinem einen Ende 11 einen
Befestigungsteller 12 aufweist, der fest mit dem Fingergehäuse 10 verbunden
ist.
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In
das Fingergehäuse 10 ist
zentral eine Zugstange 13 eingeschoben, die an ihrem einen
Ende einen Druckteller 14 trägt. Das elastisch aufweitbare Greifelement 7 ist
zwischen dem Druckteller 14 und dem freien Ende 15 des
Fingergehäuses 10 eingespannt,
so daß sich
bei einer Kraft in Zugrichtung 16 auf die Zugstange 13 das
elastische Greifelement 7 im Durchmesser aufweitet und
sich – wie
vorstehend beschrieben – an
die Innenwandung 9 des Greiflochs 8 anlegt.
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An
dem dem Druckteller 14 abgewandten Ende 17 der
Zugstange 13 greift eine Feder 18 an, die sich
mit einem Ende 19 am Befestigungsteller 12 bzw.
im ersten Abschnitt 20 des Fingergehäuses 10 abstützt. Die
Feder 18 ist dabei im Abschnitt 20 aufgenommen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel durchgreift
das Ende 17 der Zugstange 13 die als Schraubenfeder
ausgebildete Feder 18, wobei an der Zugstange 13 ein
Federteller 21 mittels Kontermuttern 22 festgelegt
ist. Das Federgehäuse 10 mit
den in ihm eingebauten Teilen bildet den Greiffinger 4,
der eine selbständig
montierbare und demontierbare Baueinheit 24 darstellt.
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Der
kreisförmige
Befestigungsteller 12 ist dezentral am Ende 11 des
Fingergehäuses 10 festgelegt,
wobei der Teller 12 über
zwei Befestigungsschrauben 23 an einer Betätigungseinheit 25 insbesondere
drehfest montiert werden kann.
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Die
Betätigungseinheit 25 (7)
besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel
aus einer unteren Kolben/Zylindereinheit 26 und einer oberen
Kolben/Zylindereinheit 27, die im gezeigten Ausführungsbeispiel
als Arbeitsmedium mit Preßluft
gespeist sind.
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Jeder
Kolben/Zylindereinheit 26, 27 ist zur Steuerung
des Arbeitsmediums ein Steuerventil 28 und 29 zugeordnet,
die zusammen mit den Kolben/Zylindereinheiten 26 und 27 auf
einer gemeinsamen Tragplatte 30 montiert sind. Die Steuerventile 28 und 29 werden
elektrisch angesteuert, wozu ein Ansteuerungsmodul 31 vorgesehen
ist, welches zusammen mit der Betätigungseinheit 25 ein
gemeinsames Bauteil 32 bildet. Dieses gemeinsame Bauteil 32 wird – wie die 7 und 8 zeigen – in einem
Gehäuse 33 angeordnet,
welches Gehäuse 33 ein
kraftübertragendes
Bauteil zwischen dem Greiffinger 4 und einem Tragarm 34, 35 bildet.
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Die
gemeinsame Baueinheit 32 ist über eine Gleitplatte 36 am
Boden 37 des Gehäuses 33 abgestützt, wobei – wie mit
dem Pfeil 38 angedeutet – eine frei schwimmende Lagerung
erzielt ist. Die Baueinheit 32 kann sich quer zur Längsmittelachse 39 in Pfeilrichtung 38 – in allen
radialen Richtungen – bewegen.
Um ein Eindringen von Schmutz im Bereich der Gleitflächen zu
verhindern, ist eine Labyrinthdichtung 40 zwischen dem
Bauteil 32 und dem Boden 37 ausgebildet.
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Zum
zentrierten Festlegen der Baueinheit 32 mit dem daran befestigten
Greiffinger 4 ist die obere Kolben/Zylindereinheit 27 vorgesehen,
die einen Zentrierstift 41 in einen gehäusefesten, am Gehäusedeckel 45 angeordneten
Zentrierkegel 42 drückt (8).
In 11 ist die Zentrieranordnung schematisch und vergrößert dargestellt.
Der Zentrierkegel 42 ist am Deckel 43 (8)
des Gehäuses 33 festgelegt und
mit seiner Spitze 44 zur Längsmittelachse 39 des Greiffingers 4 ausgerichtet.
Der Zentrierstift 41 wird über die als Zentrierzylinder
wirkende obere Kolben/Zylindereinheit 27 in Richtung des
Doppelpfeils 45 verfahren. Ist der Zentrierstift 41 aus
der Spitze 44 ausgefahren, kann die Gesamtanordnung – wie in 11 strichliert
dargestellt – aufgrund
der schwimmenden Lagerung der gesamten Baueinheit 32 radial oder
auch axial leicht verschoben werden. Die hierbei vorgesehenen Spiele
können
im Bereich zwischen 2 mm bis 5 mm und auch größer ausgelegt sein. Aufgrund
der schwimmenden Lagerung kann der Greiffinger 4 auch bei
ungenauer Positionierung sicher in das Greifloch 8 einfahren,
wenn die Trageinheit 3 in Richtung auf das Bauteil 2 abgesenkt
wird. Der Greiffinger 4 findet seine Position im Greifloch 8.
In diesem Zustand ist der Zentrierstift 41 zurückgefahren.
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Vor
dem Aufweiten des Greifelementes 7 wird der Zentrierstift 41 ausgefahren,
wobei er sich innerhalb des Zentrierkegels 42 zentriert
bis er genau in der Spitze 44 liegt. Eine eventuelle Schrägstellung des
Greiffingers 4 wird dabei egalisiert; der Greiffinger wird
sich etwa lotrecht zu der durch die Trageinheit 3 gebildeten
Verstellebene 51 ausrichten.
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Das
kraftübertragende
Gehäuse 33 ist
durch lediglich zwei äußere Anschlüsse in Betrieb
zu nehmen. Dies ist einerseits der Anschluß 46 für die Zuführung des
Antriebsmediums – im
Ausführungsbeispiel
Druckluft – für die Kolben/Zylindereinheiten 26 und 27 und
andererseits ein Bus-Anschluß 47 zur Verbindung
des Ansteuerungsmoduls 31 mit einer übergeordneten Steuerung. Das
Anschlußmodul 31 setzt
die vom Bus erhaltenen Informationen in Ansteuerungsbefehle für die Steuerventile 28 und 29 um,
so daß diese – entsprechend
den elektrischen Befehlen – das
Antriebsmedium zu den Kolben/Zylindereinheiten 26 und 27 steuern.
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Fällt das
Antriebsmedium aus, bleibt das Bauteil 2 sicher gehalten,
da die Haltekraft durch die am Ende der Zugstange 13 angeordnete
Feder 18 bereitgestellt ist. Mittels der Feder 18 wird
die zum Aufweiten des Griffelements 7 notwendige Kraft
aufgebracht, die – durch
Einstellung von Kontermuttern 22 – bei demontiertem Greiffinger 4 vom
Benutzer voreingestellt werden kann. Wie 8 zeigt,
ist die Feder 18 vollständig
im Endabschnitt 20 des Griffgehäuses 10 aufgenommen;
lediglich die Kontermuttern 22 und das Ende 17 der
Zugstange 13 ragen über
den Befestigungsteller 12 hinaus.
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Die
Ausbildung als selbständige
Baueinheit 24 ist für
den Benutzer beim Austausch von defekten Greiffingern 4 von
Vorteil; es müssen
lediglich die beiden Befestigungsschrauben 23 gelöst werden,
die den Finger 4 mit der Betätigungseinheit 25 verbinden.
Da die untere Kolben/Zylindereinheit 26 zum Lösen der
Greiffinger 4 aus dem Sackloch 8 lediglich eine
Druckkraft in Pfeilrichtung 48 auf das freie Ende 17 der
Zugstange aufbringen muß,
liegt das freie Ende 17 in einfacher Weise lediglich an
der Kolben/Zylindereinheit 26 an. Nach Lösen der
Befestigungsschrauben 23 kann daher der Greiffinger 4 ohne
weiteres axial abgezogen werden. Eine mechanische, formschlüssige Verbindung
zwischen der Zugstange 13 und der Kolben/Zylindereinheit 26 besteht
nicht.
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Das
gemeinsame Bauteil 32 aus Betätigungseinheit 25,
Anschlußmodul 31 und
Greiffinger 4 ist in dem kraftübertragenden Gehäuse 33 gehalten, welches
vorteilhaft an der Tragschiene 6 einzuhängen und festzulegen ist. Zum
Einhängen
hat das Gehäuse 33 eine
massiv ausgebildete Halteschiene 49, die die Tragschiene 6 U-förmig übergreift.
Die Tragschiene 6 liegt quer am Ende eines Tragarms 34, 35 (1, 2, 4 und 6),
der seinerseits über
Führungsschlitten 50 an
der Trageinheit 3 gehalten ist. Mittels der Führungsschlitten 50 sind
die Tragarme 34, 35 in einer Verstellebene 51 (2, 3)
verstellbar. Dabei ist ein maximaler Abstand a (4)
sowie ein minimaler Abstand c (6) möglich. Verstellbereiche
von bis zum dreifachen minimalen Abstand c sind möglich. Der
Abstand a kann im Bereich von 600 mm bis 1800 mm liegen.
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Die
Führungsschlitten 50 werden
dabei von einem Zahnriementrieb 52 angetrieben, der mittig zwischen
den beiden Führungsschlitten 50 vorgesehen
ist (4 bis 6) und einen gleichzeitigen
Antrieb beider Führungsschlitten 50 bereitstellt.
Die den einzelnen gemeinsamen Bauteilen 32 zuzuführenden
Kabel sind in flexiblen Kabelkanälen 53 (4, 6)
aufgenommen, wodurch ein sicherer Schutz der Kabel, Leitungen und
Schläuche
gegen Beschädigungen
gegeben ist.
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Die
Verstellbahnen 54 der Führungsschlitten 50 liegen
mit derartigen Abstand nebeneinander, daß die Führungsschlitten 50 im vollständig eingefahrenen
Zustand gemäß 6 mit
geringfügigem
Abstand s (4) nebeneinander liegen. Dadurch
ist ein extrem kurzer Abstand c möglich, wodurch der Gesamtverstellbereich
größer wird.
Ferner kann diese eingefahrene Position auch als Parkposition bei Nichtverwendung
der Greifvorrichtung 1 verwendet werden, da die Greiffinger 4 und
ihre Betätigungseinheiten 32 geschützt innerhalb
des Rahmens der Trageinheit 3 liegen.
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Jeder
Führungsschlitten 50 ist
an mindestens zwei Führungsstangen 55, 56 geführt und
gehalten (4, 6), wobei
die Führungsstangen 55 und 56 mit
unterschiedlichem Höhenabstand 57 und 59 (3)
zur Verstellebene 51 liegen. Quer zur Verstellbahn 54 liegen
die Führungsstangen 55 und 56 mit
einem seitlichen Abstand 58 zueinander, wobei die Führungsstange 55 mit
einem kleineren Höhenabstand 57 zur
Verstellebene 51 liegt als die Führungsstange 56, die
einen größeren Höhenabstand 59 zur
Verstellebene 51 hat. Der Führungsschlitten 50 kann
auf ihn wirkende Torsionsmomente ohne Verwindungen aufnehmen. Eine
Tragfähigkeit
im Bereich bis zu 100 kg ist so gewährleistet.