DE19802927C2 - Linear geführtes Druckluftspannfutter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Druckluftspann­ futter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Fig. 5 zeigt ein herkömmliches linear geführtes Druckluft­ spannfutter dieser Art, ähnlich einem in EP 0 293 153 B1 offenbarten Parallelgreifer. Dieses Druckluftspannfutter weist eine Stange 52 auf, die über einen nicht dargestellten, in einen Grundkörper 51 eingebauten Luftzylindermechanismus vertikal bewegt wird, ein Paar von Fingern 53, 53, die zum Greifen eines Werkstücks geöffnet und geschlossen werden können, und ein Paar von Hebeln 54, 54, das die vertikale Bewegung der Stange 52 in die Öffnungs- und Schließbewegung der Finger 53, 53 umsetzt.

Die Finger 53 sind zwischen einem Paar von Führungswänden 55, 55 (lediglich eine dieser Führungswände ist dargestellt, während die andere, die oberhalb der ersten Wand in einer senkrecht zu der Zeichnungsbene liegenden Richtung angeordnet ist, weggelassen wurde), die an dem unteren Ende des Grundkör­ pers 51 ausgebildet sind, angeordnet. Ein Führungsmechanismus 59 ist zwischen der Führungswand 55 und den Fingern 53 ausgebildet und weist rollende Walzen 58 zwischen einer Führungsnut 57 an der inneren Oberfläche der Führungswand 55 und einer Führungsnut 56 an der äußeren Oberfläche der Finger 53 auf, so daß die Finger 53, 53 linear entlang des Führungs­ mechanismus 59 geöffnet oder geschlossen werden.

Der Hebel 54 ist etwa L-förmig ausgebildet und sein mittlerer Abschnitt ist über eine Haltewelle 61 drehbar an dem Grundkör­ per 51 gelagert, wobei sein proximales Ende über eine Haltewelle 52 drehbar mit der Stange 52 gekoppelt ist, und wobei seine Spitze mit dem Finger 53 gekoppelt ist, indem eine U-förmige Kerbe 63 in eine Eingriffswelle 64 an dem oberen Ende des Fingers 53 eingesetzt ist.

Wenn die Stange 52 durch den Druckluftzylindermechanismus vertikal bewegt wird, wird das Paar von Hebeln 54, 54 um einen festgelegten Winkel um die Haltewelle 61 gedreht, um die Finger 53, 53 linear entlang des Führungsmechanismus 59 zu bewegen und zu öffnen oder zu schließen.

Bei einem derartigen herkömmlichen Druckluftspannfutter werden der Hebel 54 und die Finger 53 dadurch miteinander gekoppelt, daß die Eingriffswelle 64, die an dem Finger 53 vorgesehen ist, in die U-förmige Kerbe 63 an der Spitze des Hebels 54 eingesetzt wird. Zur Befestigung der Eingriffswelle 64 an dem Finger 53 muß jedoch ein Lagerabschnitt 53a an der oberen Fläche des Fingers 53 angebracht werden, um die Eingriffs­ welle 64 zu halten und eine Behinderung der an der äußeren Fläche vorgesehenen Führungsnut 56 und Walzen 58 zu vermeiden.

Daher liegt der Kopplungspunkt zwischen dem Hebel 54 und dem Finger 53 oberhalb des Führungsmechanismus 59, so daß die Klemmwirkung beim Öffnen oder Schließen der Finger 53, 53 durch den Hebel 54 auf die Finger wirkt und diese nicht sanft geöffnet oder geschlossen werden können. Außerdem stehen der Lagerabschnitt 53a und die Eingriffswelle 64 nach oben von der oberen Fläche der Finger 53 vor, so daß das Spannfutter nicht klein gebaut werden kann.

Aus der EP 0 170 103 A1 und der EP 0 208 827 A1 sind Greifvor­ richtungen mit einem pneumatisch betreibbaren Antriebsmecha­ nismus in Form eines zylindrischen Gehäuses und mit an der einen Seite des Antriebsmechanismus angeordneten Führungs­ leisten bekannt, an denen Greiferbacken mit ihren Fußteilen quer zur Symmetriemittellinie des Antriebsmechanismus verschiebbar geführt sind. Die Verschiebebewegung wird den Greiferbacken durch Winkelhebel erteilt, welche zwischen Paaren von seitlich am Gehäuse in dessen vertikaler Mitte angepassten Nasen schwenkbar gelagert sind. Die Winkelhebel greifen seitlich mit an ihrem einen freien Ende gebildeten Kugel- oder Zylinderköpfen in eine an dem Antriebsmechanismus vorgesehene Ringnut ein. Am anderen Ende der Winkelhebel sind ebenfalls Kugelköpfe gebildet, die in Aussparungen der Greiferbackenfüße eingreifen, wobei diese Aussparungen bezüglich ihrer Achse parallel zur Symmetriemittellinie der Greifvorrichtung angeordnet sind. Da die in die Aussparungen der Greiferbackenfüße eingreifenden Kugelköpfe der Winkelhebel über ihren gesamten Umfang an den Aussparungen anliegen, können beim Bewegen der Greifer erhebliche Reibungskräfte auftreten. Dies ist insbesondere nach einem längeren Betrieb der Greifer zu erwarten, wenn in den Aussparungen ggf. vorhandene Schmiermittel verbraucht oder erste Unebenheiten auf den Kugelköpfen ausgebildet sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, während des Öffnens oder Schließens eine Einwirkung der Klemmkraft auf die Finger zu verhindern und eine gleichmäßige Öffnungs- und Schließbewegung der Finger zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei einem derart aufgebauten Druckluftspannfutter bewegt bei einem Betrieb der Stange durch den Pneumatikzylindermecha­ nismus das Paar der Hebel die entsprechenden Finger linear entlang des Führungsmechanismus, um sie zu öffnen oder zu schließen.

In diesem Fall wirkt die Kraft des Eingriffselementes an beinahe derselben Position auf die Finger wie die Kraft des Führungsmechanismus, weil das an dem Hebel vorgesehene Eingriffselement in die in die obere Fläche des Fingers eingeschnittene Eingriffsöffnung derart eingesetzt ist, daß sie aneinander auf beinahe derselben Höhe anliegen, wie der Führungsmechanismus. Diese Ausgestaltung verhindert ein Aufbringen der mit der Öffnungs- und Schließverbindung verbundenen Klemmkraft auf die Finger, so daß diese sanft geöffnet und geschlossen werden können.

Außerdem kann die Richtung des Eingriffselementes einfach geändert werden, um eine Verdrehung oder Schiefstellung zuverlässig zu absorbieren, weil das Eingriffselement kugelig ausgebildet und in die kreisförmige Eingriffsöffnung einge­ setzt ist, so daß seine Richtung innerhalb der Eingriffsöff­ nung selbst dann frei geändert werden kann, wenn die Achse des Eingriffselements etwas verdreht oder schräg gestellt ist. Hierdurch kann verhindert werden, daß eine unerwünschte Kraft, wie die Klemmkraft oder das Drehmoment, auf den Kupplungs­ abschnitt wirkt und den Betrieb beeinflußt.

Außerdem kann die Höhe der Finger reduziert werden, um die Größe des gesamten Druckluftspannfutters zu minimieren, weil der Kopplungsmechanismus nicht nach oben von der oberen Fläche der Finger vorsteht.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines linear geführten Druckluft­ spannfutters gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die rechte und linke Hälfte unterschiedliche Betriebszustände darstellen,

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht des Druckluftspannfutters gemäß Fig. 1,

Fig. 3A eine Vorderansicht, die im Querschnitt einen wesentlichen Teil eines anderen Beispiels eines Kopplungsmechanismus zum Koppeln eines Hebels und eines Fingers darstellt,

Fig. 3B eine Draufsicht auf Fig. 3A,

Fig. 4A eine Vorderansicht, die im Querschnitt einen wesentlichen Teils eines weiteren Beispiels eines Kopplungsmechanismus zum Koppeln eines Hebels und eines Fingers darstellt,

Fig. 4B eine Draufsicht auf Fig. 4A und

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Vorderansicht durch ein herkömmliches linear geführtes Druckluftspann­ futter.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform eines linear geführten Druckluftspannfutters gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Druckluftspannfutter weist einen Pneumatik­ zylindermechanismus 1 auf, der betrieben wird, wenn unter Druck stehende Luft zugeführt und abgeführt wird, eine Stange 2, die durch den Pneumatikzylinder 1 betrieben wird, ein Paar von Fingern 3, 3, die zum Öffnen eines Werkstücks geöffnet und geschlossen werden können, einen Führungsmecha­ nismus 4, der die Finger 3, 3 linear bewegt, um sie zu öffnen oder zu schließen, und ein Paar von Hebeln 5, 5 zum Umsetzen der Bewegung der Stange 2 in die Öffnungs- und Schließbewegung der Finger 3, 3.

Der Pneumatikzylindermechanismus 1 weist eine Zylinderboh­ rung 11 auf, die in einen Grundkörper 10 von dem in Fig. 1 oberen Ende des Grundkörpers 10 nach unten bis zu einer festgelegten Tiefe eingeschnitten ist, eine Kappe 12, die das obere Ende der Zylinderbohrung 11 gasdicht verschließt, einen Kolben 13, der gleitend in die Zylinderbohrung 11 eingesetzt ist, und Öffnungen 14a, 14b für die Zufuhr und Abfuhr von unter Druck stehender Luft, wobei die Öffnungen 14a, 14b mit einer Kopfkammer 11a bzw. einer Stangenkammer 11b auf jeder Seite des Kolbens 13 verbunden sind und wobei der Kolben 13 einstückig mit der Stange 2 ausgebildet ist. Außerdem öffnen sich die Anschlußöffnungen 14a, 14b auf eine Seite des Grundkörpers 10.

Somit bewegen sich bei einer Zufuhr bzw. Abfuhr von unter Druck stehender Luft zu bzw. von der Kopfkammer 11a und der Stangenkammer 11b durch die Anschlußöffnungen 14a, 14b der Kolben 13 und die Stange 2 zwischen der in der rechten Hälfte von Fig. 1 gezeigten Position und der in der linken Hälfte von Fig. 1 gezeigten Position hin und her.

In den Figuren ist mit dem Bezugszeichen 16 ein Dichtungs­ element und mit dem Bezugszeichen 17 ein Magnet bezeichnet, der an dem Kolben 13 angebracht ist, um es einem nicht dargestellten Magnetsensor, der in einer Befestigungsnut 18 in der äußeren Fläche des Grundkörpers 10 angebracht ist, zu ermöglichen, die Betriebsposition des Kolbens 13 fest­ zustellen.

Ein ausgesparter Abschnitt 20 ist in dem unteren Teil des Grundkörpers 10 derart ausgebildet, daß er den Grundkörper 10 in Fig. 1 seitlich kreuzt, wobei die Spitze der Stange 2 und das Paar der Hebel 5, 5 in dem ausgesparten Abschnitt 20 angeordnet sind.

Der Hebel 5 ist etwa L-förmig ausgebildet, wobei sein mittlerer Abschnitt über eine Haltewelle 22 drehbar an dem Grundkörper 10 gelagert ist. Eine U-förmige Kerbe 23 ist an dem der Stange 2 zugewandten Ende des Hebels 5 vorgesehen. Die Kerbe 23 steht in Eingriff mit einer Eingriffswelle 24 an dem unteren Ende der Stange 2, so daß der Hebel 5 um einen festgelegten Winkel um die Haltewelle 22 gedreht wird, wenn die Stange 2 nach oben oder unten bewegt wird.

Ein Führungsblock 26 ist an dem unteren Ende des Grundkör­ pers 10 befestigt, so daß er den ausgesparten Abschnitt 20 verschließt. Eine ausgesparte Nut 27 ist in der Bodenfläche des Führungsblocks 26 so ausgebildet, daß sie quer zu dem Block verläuft. Das Paar von Fingern 3, 3 ist in der ausge­ sparten Nut 27 angeordnet, und der Führungsmechanismus 4 ist zwischen beiden Nutenwänden der ausgesparten Nut 27 und der oberen Fläche jedes Fingers 3, 3 ausgebildet.

Der Führungsmechanismus 4 besteht aus einer ersten Führungs­ nut 28 die in den entsprechenden Nutenwänden der ausgesparten Nut 27 entlang der Nut 27 ausgebildet sind, einer zweiten Führungsnut 29, die in der äußeren Fläche des Fingers 3 gegenüberliegend der Führungsnut 28 ausgebildet ist, und einem Wälzelement 30, beispielsweise einer Kugel oder Rolle, die zwischen den ersten und zweiten Führungsnuten 28 und 29 angeordnet ist, wobei das Wälzelement 30 gedreht wird, um beide Finger 3, 3 linear entlang des Führungsmechanismus 4 hin und her zu bewegen. Eine Platte 31, die das Ende der Führungs­ nuten 28, 29 abdeckt, ist an den entsprechenden Seiten des Fingers 3 angebracht, um ein Herausfallen des Wälzelementes 30 aus den Führungsnuten 28, 29 zu verhindern.

Eine Durchgangsöffnung 32 ist in dem Führungsblock 26 an den Hebeln 5, 5 entsprechenden Positionen ausgebildet, und das Ende des Hebels 5 steht durch die Durchgangsöffnung 32 in die ausgesparte Nut 27 vor und ist mit dem Finger 3 über einen Kopplungsmechanismus 6 gekoppelt, der aus einem Eingriffs­ element 34 und einer Eingriffsöffnung 35 besteht. D. h., daß das kugelige Eingriffselement 34 an dem Ende des Hebels 5 ausgebildet ist, während die kreisförmige Eingriffsöffnung 35, in welche das Eingriffselement 34 fest eingesetzt ist, in die obere Fläche des Fingers 3 eingeschnitten ist, um die Position des Führungsmechanismus 4 zu erreichen. Das Eingriffs­ element 34 ist in die Eingriffsöffnung 35 eingesetzt, so daß die Betriebskraft des Hebels 5 auf beinahe derselben Höhe auf die Finger 3 übertragen werden kann wie diejenige des Führungsmechanismus 4. Somit ist der Durchmesser der Ein­ griffsöffnung 35 beinahe derselbe wie der der Kugel in dem Eingriffselement 34.

In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 37 eine Befestigungs­ öffnung bezeichnet, die dazu verwendet wird, einen Adapter zum Ergreifen eines Werkstücks an dem Finger 3 zu befestigen.

Bei dem Druckluftspannfutter gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform bewegen sich der Kolben 13 und die Stange 2 zwischen den in der rechten bzw. linken Hälfte von Fig. 1 gezeigten Positionen hin und her, um das Paar von Hebeln 5, 5 in gegenüberliegenden Richtungen um einen festgelegten Winkel um die Haltewelle 22 zu drehen, wenn unter Druck stehende Luft durch die Anschlußöffnungen 14a, 14b dem Pneumatikzylindermechanismus 1 zugeführt oder von diesem abgeführt wird. Wenn die Hebel 5, 5 gedreht werden, werden die Eingriffselemente 34 an dem Ende der entsprechenden Hebel 5 pendelähnlich um die jeweiligen Haltewellen 22 verschwenkt, um das Paar von Fingern 3, 3 linear entlang des Führungsmecha­ nismus 4 in gegenüberliegenden Richtungen zu bewegen, wodurch die Finger 3, 3 geöffnet oder geschlossen werden.

In diesem Fall wirkt die Kraft des Eingriffselements 34 an beinahe derselben Position auf die Finger 3 wie die Kraft des Führungsmechanismus 4, weil das Eingriffselement 34 in die in der oberen Fläche des Fingers 3 eingeschnittene Eingriffsöff­ nung 35 derart eingesetzt ist, daß sie aneinander in etwa auf der Höhe des Führungsmechanismus 4 anliegen. Diese Ausgestal­ tung verhindert, daß die Finger während der Öffnungs- und Schließbewegung klemmen, so daß diese sanft geöffnet und geschlossen werden können.

Da das Eingriffselement 34 kugelig ausgebildet und so in die kreisförmige Eingriffsöffnung 35 eingesetzt ist, daß seine Richtung innerhalb der Eingriffsöffnung 35 selbst dann frei geändert werden kann, wenn die Achse des Eingriffselementes 34 verdreht oder schräg gestellt ist, kann außerdem die Richtung des Eingriffselementes 34 geändert werden, um die Verdrehung oder Schrägstellung zuverlässig aufzunehmen, wodurch verhin­ dert wird, daß eine unerwünschte Kraft, wie ein Klemmen oder ein Drehmoment auf den Kupplungsabschnitt wirkt und den Betrieb beeinflußt.

Außerdem kann die Höhe der Finger 3 reduziert werden, um die Größe des gesamten Druckluftspannfutters zu minimieren, weil der Kopplungsmechanismus nicht von der oberen Fläche der Finger 3 vorsteht.

Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform das an dem Hebel 5 vorgesehene Eingriffselement 34 bis auf den mit dem Hebel 5 gekoppelten Abschnitt nahezu kugelig ausgebildet ist, muß das Eingriffselement 34 nicht unbedingt eine perfekte Kugelform aufweisen, sondern es reicht aus, daß es teilweise kugelig ist. Der kugelige Abschnitt kann in die kreisförmige Eingriffsöffnung eingesetzt werden, so daß seine Richtung wie in den Fig. 3 oder 4 dargestellt, geändert werden kann.

Bei einem Kopplungsmechanismus 6A, wie er in Fig. 3A und 3B dargestellt ist, ist ein Eingriffselement 34A an dem Ende des Hebels 5 so ausgebildet, daß es bis auf einen ebenen Abschnitt 41, der durch Abschneiden der rechten und linken Seiten und des Bodens der Kugel erhalten wird, sphärisch (ein sphärischer Abschnitt 40) ist, und das Eingriffselement 34A ist in die kreisförmige Eingriffsöffnung 35, die in die obere Fläche des Fingers 3 eingeschnitten ist, eingesetzt.

Bei einem Kopplungsmechanismus 6B, wie er in den Fig. 4A und 4B dargestellt ist, ist ein Eingriffselement 34B an dem Ende des Hebels 5 teilweise sphärisch (ein sphärischer Ab­ schnitt 43) ausgebildet, indem die rechten und linken Seiten und der Boden der Kugel abgeschnitten sind, um einen ebenen Abschnitt 44 zu bilden, und indem der mittlere Abschnitt 45 des verbleibenden kugeligen Abschnitts abgeflacht wird. Das Eingriffselement 34B wird in die kreisförmige Eingriffsöff­ nung 35, die in die obere Fläche des Fingers 3 eingeschnitten ist, eingesetzt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden der Hebel und der Finger miteinander durch Einsetzen des kugeligen Eingriffs­ elements an dem Hebel in die kreisförmige Eingriffsöffnung, die in die obere Fläche des Fingers eingeschnitten ist, gekoppelt, und das Eingriffselement wird etwa auf der Höhe des Führungsmechanismus eingesetzt, so daß die Kraft des Ein­ griffselements an nahezu derselben Position auf den Finger wirkt, wie die Kraft des Führungsmechanismus. Dadurch kann verhindert werden, daß eine Klemmkraft auf die Finger ausgeübt wird, wenn die Finger durch die Hebel geöffnet oder ge­ schlossen werden, so daß sie sanft geöffnet und geschlossen werden können.

Außerdem kann die Höhe des Fingers reduziert werden, um die Größe des gesamten Druckluftspannfutters zu minimieren, weil der Kopplungsmechanismus nicht von der oberen Fläche des Fingers vorsteht.

Claims (4)

1. Linear geführtes Druckluftspannfutter mit einem Pneuma­ tikzylindermechanismus (1), einer in Axialrichtung des Pneumatikzylindermechanismus (1) verlaufenden, von diesem angetriebenen Stange (2), einem Paar von durch einen Führungs­ mechanismus (4) geführten, linear senkrecht zu der Achse der Stange (2) bewegbaren Fingern (3) zum Greifen oder Freigeben eines Werkstücks und einem Paar von Hebeln (5), die zwischen der Stange (2) und beiden Fingern (3) vorgesehen sind, um die Bewegung der Stange (2) in eine Öffnungs- und Schließbewegung der Finger (3) umzusetzen, wobei jedes Hebel/Finger-Paar (5, 3) einen Kopplungsmechanismus (6) mit einem teilweise kugeligen Eingriffselement (34) an dem den Fingern (3) zugewandten Ende des Hebels (5) und mit einer kreisförmigen Eingriffsöffnung (35) in der dem Hebel (5) zugewandten Fläche des Fingers (3), in die das Eingriffselement (34) eingesetzt ist, aufweist, so daß die Kraft des Hebels (5) etwa auf der Höhe des Führungsmechanismus (4) auf die Finger (3) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffselemente (34) einander gegenüberliegende ebene Abschnitte (41, 44) auf­ weisen.

2. Druckluftspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckluftspannfutter einen Grundkörper (10), in dem der Pneumatikzylindermechanismus (1), die Stange (2) und die Hebel (5) angeordnet sind, und einen Führungsblock (26), in dem der Führungsmechanismus (4) und die Finger (3) aufgenommen sind, aufweist, daß der Führungsblock (26) an dem Ende des Grundkörpers (10) in einer Position angebracht ist, in welcher er eine Nut (20), in der der Hebel (5) aufgenommen ist, abdeckt, und daß eine Durchgangsöffnung (32) in dem Führungsblock (26) in einer der Eingriffsöffnung (35) in der oberen Fläche des Fingers (3) entsprechenden Position ausgebildet ist, so daß das Eingriffselement (34) durch die Durchgangsöffnung (32) in die Eingriffsöffnung (35) eingesetzt ist.

3. Druckluftspannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsmechanismus (4) eine ausge­ sparte Nut (27), in welche die Finger (3) beweglich eingesetzt sind, eine erste Führungsnut (28), die in den entsprechenden Nutenwänden der ausgesparten Nut (27) ausgebildet ist, und eine zweite Führungsnut (29), die in den entsprechenden äußeren Flächen des Fingers (3) gegenüberliegend der ersten Führungsnut (28) ausgebildet ist, aufweist, daß ein Wälzel­ ement (30) zwischen den ersten und zweiten Führungsnuten (28, 29) eingesetzt ist und daß die Eingriffsöffnung (35) in dem Finger (3) so eingeschnitten ist, daß sie wenigstens die Position der Führungsnut (27) erreicht, so daß das Eingriffs­ element (34) die Eingriffsöffnung (35) etwa an der Position der Führungsnut (27) berührt.

4. Druckluftspannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelige Abschnitt des Eingriffselements (34, 34A, 34B) die Wand der Eingriffsöffnung (35) berührt.