DE19709353C1 - Spannfutter - Google Patents

Description

In der Handhabungstechnik sind verschiedenste Greif- und Hal­ teeinrichtungen zum Aufnehmen, Heben, Halten und Transportie­ ren von Gegenständen bekannt. Zum Umfassen von Gegenständen finden beispielsweise in der Regel zwingenartige Greifeinrich­ tungen Anwendung. Diese können Gegenstände verschiedenster Kontur und Ausbildung festhalten und heben. Zur Handhabung von Gegenständen, die keine oder unzureichende Angriffsmöglich­ keiten für Greifarme bieten, finden Vakuum- oder Magnethebe­ einrichtungen Anwendung. Beispielsweise kann mit Vakuumhebe­ einrichtungen plattenförmiges und glattflächiges Gut gehoben werden.

Bei zu handhabenden Gegenständen mit kratzempfindlichen po­ lierten Oberflächen bereitet der Einsatz von herkömmlichen Greifeinrichtungen Probleme, da diese die empfindlichen Ober­ flächen zerkratzen könnten. Auch die Handhabung von Sackware oder dergleichen unförmigen Gütern bereitet in der Handha­ bungstechnik Probleme. Beispielsweise besteht beim Anheben von Kunststoffsäcken mittels bekannter Greifeinrichtungen die Ge­ fahr, daß diese unmittelbar im Bereich ihrer Einschnürung durch die zumeist scharfkantige Greifeinrichtung zerstört werden. Schließlich bereitet auch die Positionierung der Greifeinrichtung über dem aufzunehmenden Sack Probleme.

Weiterhin wird bei den bekannten Greifeinrichtungen allgemein als unzureichend empfunden, daß diese einen nur begrenzten Verstellbereich aufweisen, so daß in den Abmessungen stark un­ terschiedliche Gegenstände nicht zuverlässig ergriffen werden können.

Aus der DE 28 16 458 C2 ist beispielsweise eine Greifeinrich­ tung für Flaschen bekannt, bei welcher gummielastische, je­ weils paarweise angeordnete Greifeinrichtungen bildende Greif­ leisten konzentrisch in einer Leistenhalterung angeordnet sind. Diese Leistenhalterung wird in Öffnungsstellung der Greifleisten auf einen Flaschenhals gestülpt, wobei die Leistenhalterung auf diesen aufsetzt, wodurch die Greifleisten gestaucht werden und wodurch es zur Einknickung der Greif­ leisten an Einknickstellen gegen den Hals der Flasche kommt. Mittels eines druckluftbetriebenen Hubantriebs können so die Flaschen mit den Greifleisten an ihrem Hals umgriffen und angehoben sowie wieder abgesetzt werden. Die gesamte Konstruk­ tion ist mechanisch recht aufwendig, darüber hinaus können mit dieser Anordnung nur Flaschen mit abgesetzten Flaschenköpfen gehoben werden. Um unterschiedliche Flaschengrößen heben zu können, müssen an der Greifeinrichtung Umbaumaßnahmen vor­ genommen werden. Sackgut oder dergleichen ist mit dieser Greifeinrichtung nicht anhebbar.

Eine Greifvorrichtung zum Aufnehmen, Transportieren und Able­ gen von Sackware, beispielsweise mittels Handhabungsautomaten, ist aus der DE 38 02 620 A1 bekannt. Die dort beschriebene Greifvorrichtung hält das Transportgut zwischen elastischen Bändern oder Gurten. Hierzu sind an der Greifeinrichtung klappbare Greiffinger vorgesehen, die zwischen sich und einer Spannvorrichtung elastische Bänder aufnehmen. Weiterhin ist an der Greifvorrichtung ein verfahrbarer Greifarm vorgesehen, mittels dessen Verschiebung die Greiferöffnung an die Größe des Stückguts, beispielsweise der Sackware, anpaßbar ist. Das zu transportierende Stückgut wird zwischen den elastischen Bändern der Greifereinrichtung gehalten, wobei beim Aufnehmen die Bänder über die vorstehenden Greiffinger leicht gespannt sind und sich beim Zusammenfahren des Greifarms an die Stück­ gutkontur anlegen. Anschließend werden die Bänder über jeweils eine Wickelrolle gespannt. Nach dem Ablegen des Stückguts ist zunächst die Band-Spannvorrichtung zu lösen, der Greifer kann dann senkrecht hochgezogen werden, wobei die Greiffinger nach unten wegklappen und das Stückgut freigeben.

Diese Greifvorrichtung eignet sich insbesondere zur Aufnahme von Sackware derart, daß der betreffende Sack über seine ge­ samte Kontur, vorzugsweise in liegender Anordnung, umgriffen wird. Ein Ergreifen und Anheben des Sacks an beliebiger Stelle beispielsweise im Bereich einer Einschnürung bei stehender Anordnung ist mit der in der DE 38 02 620 A1 beschriebenen Greifvorrichtung nicht möglich. Auch können mit dieser Greif­ vorrichtung keine kleineren Gegenstände gehoben werden, da die Greiferöffnung nicht beliebig klein ausbildbar oder ver­ kleinerbar ist.

Aus der DE-AS 11 03 229 ist ein Flaschengreifer bekannt, bei welchem gebogene Greiferstäbe mittels eines an ihrer gemein­ samen Anlenkung angreifenden Gestänges drehend bewegbar sind. Die kurbelähnlich ausgebildeten Enden der Greiferstäbe sind in radialen Schlitzen einer drehbar bewegbaren Scheibe angeord­ net. Bei Betätigung der Scheibe sind die Greiferstäbe derart in Drehung versetzbar, daß ihre zunächst in der Ausgangslage einwärts und aufeinanderzu gebogenen Enden radial auswärts gerichtet werden. Das Anheben einer Flasche erfolgt beispiels­ weise durch Einführung der Greiferstäbe in den Flaschenhals. Nach Betätigung der Scheibe werden die Greiferstäbe so ver­ dreht, daß die Enden radial nach außen hervortreten und beim Herausziehen des Greifers aus dem Flaschenhals an der inneren Flaschenschulter im Übergangsbereich zum Flaschenhals hängen bleiben. Bei einer weiteren Ausführungsform der dort beschrie­ benen Flaschengreifereinrichtung wird das Umgreifen eines Flaschenhalses von außen mit demselben kinematischen Prinzip durch eine andere Formgebung der unteren Enden der Greifer­ stäbe bewirkt. Mit diesen Greifereinrichtungen sind jedenfalls ausschließlich Flaschen ergreifbar und hebbar.

Schließlich sind aus Hesse, Stefan: Greifer-Praxis, erschienen im Vogel Buchverlag, Würzburg 1991, Seite 149, sogenannte "pneumatische Finger" bekannt, die aus in mehrere Kammern unterteilten elastischen Schläuchen bestehen, die einseitig einen nicht dehnbaren aber dafür biegbaren Teil besitzen. Bei der Beaufschlagung solcher Finger mit Druckluft dehnt sich der Schlauch aus und bewirkt eine Bewegung des nicht dehnbaren Teils. Mehrere dieser als Beugefinger bezeichneten Elemente bilden eine Greifereinheit, die in der Lage ist, beliebig geformte Elemente im Arbeitsraum einer Handhabungseinrichtung zu greifen. Die Anordnung solcher Finger erfordert eine be­ sonders präzise Steuerung und Führung der Handhabungseinrich­ tung. Darüber hinaus können beispielsweise Säcke oder der­ gleichen mit solchen Fingern nur schwer oder überhaupt nicht angehoben werden, da bei Anwendung des Greifprinzips mit Greiffingern oder Greifarmen nach wie vor die Gefahr der Zer­ störung des Sackguts beispielsweise durch Einreißen wegen punktförmiger Belastung besteht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine völlig neuartige Ein­ richtung zu schaffen, mittels derer Gegenstände greif- und/oder haltbar bzw. einspannbar sind, die mit den bisher be­ kannten Greif- oder Halteeinrichtungen überhaupt nicht oder nur unzureichend handhabbar waren. Insbesondere soll mit der Erfindung eine Einrichtung bereitgestellt werden, mit der bruchgefährdete Gegenstände oder Gegenstände mit empfindlichen Oberflächen oder aus anderen Gründen schwerergreifbare Gegen­ stände wie beispielsweise Säcke oder dergleichen handhabbar sind.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Spannfutter als Greif- und/oder Halteeinrichtung für zu handhabende Gegenstän­ de gelöst, mit wenigstens zwei koaxial zueinander angeordne­ ten, gegeneinander verdrehbaren, einen Aufnahmekanal für einen zu handhabenden Gegenstand bildenden Spannfutterkörpern und mit innerhalb des Aufnahmekanals angeordneten Spannelementen, die als elastische oder elastisch gelagerte Schnüre oder Bän­ der ausgebildet sind, die bei Verdrehung der Spannfutterkörper gegeneinander eine stufenlos durchmesserveränderbare Einschnü­ rung des Aufnahmekanals zur Einspannung eines Gegenstandes bilden.

Das erfindungsgemäße Spannfutter zeichnet sich vor allem durch eine verblüffend einfache Konstruktion und durch einen außer­ ordentlich großen Verstellbereich aus. Durch Verdrehung der Spannfutterkörper gegeneinander bilden die Schnüre und Bänder durch gegenseitiges Verdrillen eine in etwa ringförmige Ein­ schnürung oder Verengung, die sich nach Art einer Irisblende zuzieht und um den zu haltenden Gegenstand legt. Die maximale Öffnung und damit der maximale Durchmesser des zu ergreifenden Gegenstandes hängt einzig und alleine vom Durchmesser des Auf­ nahmekanals ab. Die kleinstmögliche durch die Einschnürung ge­ bildete Öffnung wird durch die Dicke des einzuspannenden Ge­ genstandes begrenzt. Es können beispielsweise längliche Gegen­ stände von Bleistiftdicke ebenso wie Säcke oder Wellen mit größerem Durchmesser gehalten werden. Die elastischen oder elastisch gelagerten Schnüre oder Bänder passen sich der Ober­ flächenkontur des einzuspannenden Gegenstandes an, ohne daß diese die Oberfläche verletzen. Starre Spannbacken herkömm­ licher Art und Weise können sich nur bedingt der Oberflächen­ kontur des einzuspannenden Gegenstandes anpassen, diese können unter Umständen abrutschen und den Gegenstand verkratzen, dies wird mit den erfindungsgemäßen Spannelementen zuverlässig ver­ hindert. Vor allen Dingen aber ist die erfindungsgemäße Kon­ struktion besonders einfach zu realisieren.

Insbesondere ist die Nachgiebigkeit bzw. Elastizität der Ein­ spannung von Vorteil, beispielsweise wenn bruchempfindliches Gut einzuspannen ist. Der Gegenstand wird in gewissen Grenzen elastisch eingespannt und trotzdem aufgrund seiner vollständi­ gen oder je nach Dicke nahezu vollständigen Umschlingung zu­ verlässig gehalten.

Die Elastizität der Einspannung kann sowohl durch eine elasti­ sche Lagerung der Bänder oder Schnüre als auch durch die Ver­ wendung an sich elastischer Bänder oder Schnüre bewerkstelligt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß die Spann­ futterkörper zueinander nachgiebig gelagert sind.

Vorzugsweise erstrecken sich die Schnüre oder Bänder in geöff­ neter Stellung des Spannfutters in etwa parallel zueinander in Längsrichtung des Aufnahmekanals an dessen Innenwandung und sind jeweils an beiden Spannfutterkörpern befestigt, so daß eine Verdrehung der Spannfutterkörper eine Verschiebung der Befestigungspunkte der Schnüre oder Bänder gegeneinander be­ wirkt. Dabei legen die Bänder oder Schnüre sich aneinander an und bilden eine in etwa kreislinienförmige Einschnürung. Die Bänder müssen nicht notwendigerweise an der Innenwandung des Aufnahmekanals anliegen, vielmehr kann dieser auch in Bezug auf die Aufhängungen der Bänder oder Schnüre zurückspringend angeordnet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vor­ gesehen, daß als Spannfutterkörper wenigstens zwei aneinander verdrehbar gelagerte, einen in etwa zylindrischen Aufnahme­ kanal bildende Elemente vorgesehen sind, von welchen wenig­ stens eines zur drehfesten Anordnung an einer Handhabungsein­ richtung oder dergleichen ausgebildet ist. Der andere Spann­ futterkörper ist dann vorzugsweise durch ein Maschinenelement in Bezug auf den drehfest angeordneten Spannfutterkörper an­ treibbar. Obwohl die Spannfutterkörper eine nahezu beliebige Innenkontur aufweisen können, hat sich die Ausbildung eines in etwa zylindrischen Aufnahmekanals als vorteilhaft erwiesen. Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß hierdurch die äußere Kontur der einzuspannenden Gegenstände keine Beschränkung er­ fährt.

Zweckmäßigerweise ist der Aufnahmekanal beiderseits stirnsei­ tig offen ausgebildet. Ein zu ergreifender Gegenstand, bei­ spielsweise ein zugezogener Sack, kann hierdurch beliebig weit in den Aufnahmekanal eingeführt werden. An geeigneter Stelle erfolgt dann das Schließen des Spannfutters durch die Ver­ drehung der Spannfutterkörper gegeneinander.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Spannelemente als gummielastische Schnüre oder Bänder ausgebildet. Diese besitzen die notwendige Elastizität, sind oberflächenschonend und haben vor allen Dingen hervorragende Haftreibungseigenschaften, so daß ein Herausrutschen eines schweren Gegenstandes aus dem Spannfutter gemäß der Erfindung nahezu ausgeschlossen ist.

Die Schnüre oder Bänder können jeweils endseitig im Bereich der Stirnseiten des Aufnahmekanals befestigt sein und sich über nahezu ihre gesamte Länge befestigungsmittelfrei und un­ geführt entlang der Innenwandung des Aufnahmekanals erstrec­ ken.

Als besonders zweckmäßig hat sich die Verwendung von endlosen Rundschnüren als Spannelemente erwiesen, die um an den Stirn­ seiten der Spannfutterkörper angeordnete Haltestifte herumge­ legt sind. Hier können beispielsweise handelsübliche O-Ringe Anwendung finden, die in einer Vielzahl von Durchmessern, ver­ schiedenen Stärken und mit verschiedenen Elastizitäten erhält­ lich sind.

Um die Einspannsicherheit zu erhöhen, können die Bänder oder Schnüre eine profilierte Oberfläche aufweisen.

Zweckmäßigerweise ist wenigstens einer der Spannfutterkörper mit einem umlaufenden Zahntrieb versehen, der mit einem Stell­ antrieb an einer Handhabungseinrichtung oder einem Industrie­ roboter zusammenwirken kann.

Wenn die als Schnüre oder Bänder ausgebildeten Spannelemente an der Innenwandung des Aufnahmekanals anliegen, kann zur Ver­ minderung der Reibung zwischen diesen und der Innenwandung des Aufnahmekanals letztere mit einer reibungsvermindernden Be­ schichtung versehen sein. Als reibungsvermindernde Beschich­ tung kommt beispielsweise eine PTFE-Beschichtung in Betracht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht der Spannfutterkörper gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Spannfutter in geöffnetem Zustand und

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf das erfindungsgemäße Spannfutter während der Schließbewegung bzw. bei voll­ zogener Schließbewegung.

Das Spannfutter 1 gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus zwei koaxial zueinander angeordneten und ineinander gela­ gerten Spannfutterkörpern 1a, 1b, die ineinander verdrehbar sind. Die Spannfutterkörper 1a, 1b, wobei 1a einen ersten Spannfutterkörper und 1b einen zweiten Spannfutterkörper be­ zeichnen, bilden einen hohlzylindrischen Aufnahmekanal 2 für einen einzuspannenden Gegenstand. Der Aufnahmekanal ist bei­ derseits stirnseitig offen und erlaubt von beiden Seiten das Einführen eines Gegenstands.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der erste Spannfutterkörper 1a als ringförmiges Element ausgebildet, das über ein Lager 3 von an sich bekannter Ausbildung auf einem Absatz 4 des als offenen Zylinder ausgebildeten zweiten Spann­ futterkörpers 1b drehbar gelagert ist. Das Lager 3 kann sowohl als Gleitlager als auch als Wälzlager oder dergleichen ausge­ führt sein.

Beide Spannfutterkörper bilden eine im wesentlichen ungestörte und glatte Innenwandung 5 des Aufnahmekanals 2 aus. Die Innen­ wandung 5 ist im beiderseitigen Mündungsbereich des Aufnahme­ kanals 2 abgerundet.

In die nach außen weisenden Stirnflächen 6 der Spannfutterkör­ per 1a, 1b sind in den Figuren nicht dargestellte Haltestifte eingelassen, diese Haltestifte sind an den Stirnflächen 6 um­ fänglich verteilt angeordnet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, welche eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Darstellung wiedergibt, sind um die Halte­ stifte sowohl des ersten Spannfutterkörpers 1a als auch des zweiten Spannfutterkörpers 1b endlose Rundschnüre 7 aus gum­ mielastischem Material derart herumgeführt, daß sie sich in etwa in Längsrichtung des Aufnahmekanals 2 entlang dessen In­ nenwandung 5 erstrecken. Die gegenüberliegend angeordneten Haltestifte des ersten Spannfutterkörpers 1a und des zweiten Spannfutterkörpers 1b bilden jeweils paarweise die endseitigen Aufhängungen einer Rundschnur 7, die sich in Längsrichtung des Aufnahmekanals 2 an dessen Innenwandung 5 erstreckenden Schnurabschnitte verlaufen in etwa parallel zueinander.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die äußere Stirnfläche 6 des zweiten Spannfutterkörpers 1b mittels eines mit Schrauben befestigten Abdeckrings 8 voll­ ständig zugedeckt. Der Abdeckring 8 dient sowohl dem Schutz als auch der Sicherung der um die Haltestifte herumgeschlunge­ nen Rundschnüre 7. Ein solcher Abdeckring kann ebenso mit der Stirnfläche 6 des ersten Spannfutterkörpers 1a verschraubt sein, dieser ist jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt.

Ferner ist vorzugsweise an dem ersten Spannfutterkörper 1a ein an seinem äußeren Umfang umlaufender Zahntrieb vorgesehen, der ebenfalls nicht dargestellt ist.

Über diesen Zahntrieb kann eine Verdrehung der Spannfutterkör­ per 1a, 1b gegeneinander bewirkt werden, war zur Folge hat, daß sich die gegenüberliegend angeordneten Haltestifte bzw. Aufhängungen der Rundschnüre 7 relativ zueinander verschieben, so daß sich die Rundschnüre 7 von der Innenwandung 5 des Auf­ nahmekanals abheben, sich gegeneinander verdrillen sowie an­ einanderlegen. Hierdurch wird eine in etwa irisblendenartige Einschnürung 9 erzeugt, die den einzuspannenden Gegenstand um­ schlingt und somit festhält. Der Grad der Einschnürung 9 ist über den Drehwinkel der Spannfutterkörper 1a, 1b stufenlos ein­ stellbar.

Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß anstelle von gummi­ elastischen endlosen Rundschnüren auch einzelne Schnüre oder Bänder aus anderem elastischen Material, beispielsweise aus Spiralfedern, vorgesehen sein können. Alternativ können fe­ dernd aufgehängte, nicht dehnbare Bänder vorgesehen sein. An­ stelle einer federnden Aufhängung können die Spannfutter ge­ geneinander federnd verstellbar sein. Die Rundschnüre 7 müssen sich nicht notwendigerweise parallel zueinander erstrecken. Diese können auch diagonal entlang der Innenwandung 5 des Auf­ nahmekanals 2 geführt sein.

Bezugszeichenliste

1

Spannfutter

1

a erster Spannfutterkörper

1

b zweiter Spannfutterkörper

2

Aufnahmekanal

3

Lager

4

Absatz

5

Innenwandung

6

Stirnflächen

7

Rundschnüre

8

Abdeckring

9

Einschnürung

Claims (10)

1. Spannfutter (1) als Greif- und/oder Halteeinrichtung für zu handhabende Gegenstände mit wenigstens zwei koaxial zu­ einander angeordneten, gegeneinander verdrehbaren, einen Aufnahmekanal (2) für einen zu handhabenden Gegenstand bildenden Spannfutterkörpern (1a, 1b) und mit innerhalb des Aufnahmekanals (2) angeordneten Spannelementen, die als elastische oder elastisch gelagerte Schnüre oder Bän­ der ausgebildet sind, die bei Verdrehung der Spannfutter­ körper (1a, 1b) gegeneinander eine stufenlos durchmesser­ veränderbare Einschnürung (9) des Aufnahmekanals (2) zur Einspannung eines Gegenstandes bilden.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schnüre oder Bänder sich in ge­ öffneter Stellung des Spannfutters (1) in etwa parallel zueinander in Längsrichtung des Aufnahmekanals (2) an dessen Innenwandung (5) erstrecken und jeweils an beiden Spannfutterkörpern (1a, 1b) befestigt sind.

3. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß als Spann­ futterkörper (1a, 1b) wenigstens zwei aneinander verdreh­ bar gelagerte, einen in etwa zylindrischen Aufnahmekanal (2) bildende Elemente vorgesehen sind, von welchen wenig­ stens eines zur drehfesten Anordnung an einer Handhabungs­ einrichtung oder dergleichen ausgebildet ist.

4. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Aufnahme­ kanal (2) beiderseits stirnseitig offen ausgebildet ist.

5. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß als Spann­ elemente gummielastische Schnüre oder Bänder vorgesehen sind.

6. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schnüre oder Bänder jeweils endseitig im Bereich der Stirnseiten des Aufnahmekanals (2) befestigt sind und sich über nahezu ihre gesamte Länge befestigungsmittelfrei und ungeführt entlang der Innenwandung (5) des Aufnahmekanals (2) er­ strecken.

7. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß als Spann­ elemente endlose Rundschnüre (7) vorgesehen sind, die um an den Stirnseiten der Spannfutterkörper (1a, 1b) angeord­ nete Haltestifte herumgelegt sind.

8. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schnüre oder Bänder eine profilierte Oberfläche aufweisen.

9. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Spannfutterkörper (1a, 1b) mit einem umlaufenden Zahntrieb versehen ist.

10. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spann­ futterkörper (1a, 1b) auf ihrer die Innenwandung (5) des Aufnahmekanals (2) bildenden Seite mit einer reibungsver­ mindernden Beschichtung versehen sind.