DE19903660A1

DE19903660A1 - Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen von Körpern mit unterschiedlichen Durchmessern und unterschiedlicher Länge

Info

Publication number: DE19903660A1
Application number: DE1999103660
Authority: DE
Inventors: Hubert Drohmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-08-10

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen von Körpern mit unterschiedlichen Durchmessern und unterschiedlicher Länge vorgeschlagen mit einem Greifmechanismus (50) und mit zwei schwenkbaren Armen (10, 20), wobei ein erster Greifarm (10) in eine Richtung eine konkave Angriffsfläche (14) und eine konvexe Angriffsfläche (16) aufweist und der zweite Greifarm (20) in eine Richtung einen im wesentlichen festen Angriffspunkt (22) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen von Körpern mit unterschiedlichen Durchmessern und unterschiedlicher Länge gemäß des Oberbegriffs nach Anspruch 1.

Bei der automatisierten Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere von länglichen Werkstücken, gibt es im wesentlichen zwei Vorgänge, die eine besondere Vorrichtung notwendig machen, nämlich das Greifen bzw. Festhalten des Werkstückes beim Transport, insbesondere bei der Zuführung zum und beim Abführen aus der Bearbeitungsmaschine, die z. B. eine Bohrmaschine, eine Drehbank, eine Fräsmaschine oder eine Maschine zur kombinierten Bearbeitung der genannten oder weiterer Vorgänge, sowie weiterhin das Spannen bzw. Festhalten des Werkstückes während der Bearbeitung in einer dieser Maschinen selbst. Für die genannten Arbeitsvorgänge werden üblicherweise Greifzangen bzw. Spanner eingesetzt, die im nachfolgenden vereinfachend Greifer genannt werden.

Bei der Auswahl eines solchen Greifers tritt das Problem auf, daß es bei der Bearbeitung bzw. beim Zu- und Abführen von Werkstücken verschiedenen Formates wünschenswert oder notwendig ist, diese Werkstücke - zumal wenn es sich um zumindest in eine Richtung runde Werkstücke wie Stangen oder Kugeln handelt - bezüglich des Greifers stets zentriert gehalten werden sollen. Dieses Problem ist natürlich grundsätzlich dadurch zu lösen, daß für jedes Werkstück ein eigener Greiferbeckensatz vorgehalten wird. Bei einer - heute zumeist eingesetzten - universellen Bearbeitungsmaschine ist diese Lösung aber schnell zu verwerfen.

In der DE 31 23 897 A1 wird eine Zange zum Greifen runder Körper vorgeschlagen, die aus zwei gleichen Zangenarmen besteht, wobei jeder Zangenarm ein konkav und eine konvex gekrümmte Angriffsfläche aufweist. Damit soll erreicht werden, daß die Zange ein rundes Werkgut in gewissen Toleranzen zentriert greifen bzw. halten kann. Aber schon in der DE 31 23 897 A1 wird die beschränkte Einsatzfähigkeit einer solchen Zange erkannt. Als weiterer Verbesserungsvorschlag wird die Möglichkeit vorgestellt, die Angriffsflächen aus einer Vielzahl von geraden Einzelflächen zusammenzusetzen, ohne dabei zu offenbaren, wie diese Flächen gewählt werden sollen.

Wenn die DE 31 23 897 A1 auch schon einen gedanklichen Ansatz zu einer brauchbaren Lösung aufzeigt, so sind die in der Schrift aufgezeigten Ausführungen doch noch mit Nachteilen behaftet. Der Bereich, in der eine solche Zange eingesetzt werden kann, ist nämlich dadurch begrenzt, daß sich die Zangenarme bei kleinerem Werkgut - dort zuerst an den Zangenspitzen - berühren und so der Einsatzbereich nach unten begrenzt ist. Eine Lösung, bei der sich die Zangenarme überlappen oder rechenförmig ineinandergreifen, zwar durchaus denkbar, aber nachteilig, wenn z. B. Spiralbohrer bearbeitet werden sollen, die sich dann an den nicht gegenüberliegenden Angriffsflächen verdrehen können.

Kugelförmiges Werkgut wäre mit einer einer solchen Lösung folgenden Zange beim Bearbeiten nicht zentriert halten.

Es ist also Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen von Körpern mit unterschiedlichen Durchmessern und unterschiedlicher Länge vorzuschlagen, die die Nachteile der aus der DE 31 23 897 A1 bekannten Zange nicht aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Dabei haben die Maßnahmen der Erfindung zunächst einmal zur Folge, daß ein kugelförmiges Werkstück nur in drei Angriffspunkte berührt wird, wodurch ein festes und insbesondere definiertes Halten ermöglicht wird. Rundes, stangenförmiges Werkgut wird an drei, im Raum parallelen Angriffslinien gehalten. Da die Greifarme der Vorrichtung entsprechend der Erfindung beliebig lang sein können, besteht hinsichtlich der Länge des Werkgutes keine grundsätzliches Beschränkung. Aber auch hinsichtlich des Durchmessers z. B. der Stange ist beim Einsatz einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung die Beschränkung der Zange nach DE 31 23 897 A1 nicht mehr vorhanden, da sich die Greifarme - bei einer entsprechenden Auslegung - nicht überlappen müssen.

Wenn die Toleranz bezüglich der Zentrierung des Werkstückes oder Werkgutes es zuläßt, können beide Angriffsflächen des ersten Greifarmes als Kurvenfläche mit einem festen Radius ausgebildet sein. Im allgemeinen wird aber eine Angriffsfläche aus verschiedenen Kurvenflächen zusammengesetzt sein, wobei innerhalb eines Kurvenstückes mit festem Radius eine bestimmte Ungenauigkeit bezüglich der Zentrierung hingenommen wird. Mit der Zahl der Kurvenflächen, die jeweils einen unterschiedlichen Kurvenradius aufweisen, wächst demgemäß die Genauigkeit der Zentrierung. Es bleibt also dem Fachmann überlassen, bei vorgegebener maximaler Toleranz jeweils mit einer aus einer Kurvenfläche mit festem Radius die andere Kurvenfläche stückweise so zu entwerfen, daß keine Toleranzüberschreitung im Bereich der gewünschten Werkstückradien auftritt. Vorzugsweise werden die Kurvenflächen glatt aneinandergesetzt.

Vorzugsweise werden die Greifarme zum Halten von stangenförmigem Werkgut so ausgebildet, daß sie feste, parallele Angriffslinien ausbilden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, z. B. bei dem Greifarm mit zwei Angriffspunkten in Längsrichtung geringfügig unterschiedliche Angriffspunkte vorzusehen oder auf einer Linie Angriffspunkte auszulassen, um so bestimmte Unregelmäßigkeiten im Werkgut (z. B. Dorne oder Stifte etc.) berücksichtigen zu können.

In seiner Idealform kann der zweite Greifarm soweit in die Öffnung des ersten Greifarmes eingeführt werden, daß die Spitze des zweiten Greifarmes über das Greifzentrum für unterschiedliches Werkgut hinaus bewegbar ist, so daß praktisch unendlich dünnes Werkgut greifbar wäre. In der Praxis sind aber auch Lösungen denkbar, bei denen, aus welchen Gründen auch immer, auf diese Idealform verzichtet wird und Werkgut nur bis zu einer bestimmten Mindestdicke gehalten werden kann, ohne daß sich die Greifarme berühren. Die Idealform wird z. B. so erreicht, daß der zweite Greifarm als rechtwinkliger Keil ausgebildet und die Öffnung des ersten Greifarmes größer als 90° ist.

Vorteilhafterweise wird die Vorrichtung durch einen gemeinsamen Kolben und einen Hebelmechanismus angetrieben, wobei dann die beiden Greifarme mit jeweils einem unterschiedlichen Hebelmechanismus verbunden sind. Die Hebelmechanismen zu konstruieren, kann dem Fachmann nach den jeweils vorgegebenen weiteren Bedingungen und Wünschen überlassen werden, wobei vorteilhafterweise zunächst der Hebelmechanismus für einen Greifarm an Hand von der Antriebskraft und der gewünschten Spann- bzw Greifkraft festgelegt wird und der zweite Hebelmechanismus entsprechend der Bewegung des ersten Hebelmechanismus und der sich aus den jeweiligen Berührpunkten für die unterschiedlichen Werkstückdicken ergebenden Kurve der Berührpunkte konstruiert wird.

Vorteilhafterweise werden die Hebelmechanismen durch solche Kniehebel mechanisiert, die es erlauben, die Greifarme über die Linie, die durch das dickste vorgesehene Werkstück definiert ist, hinaus nach hinten zu bewegen, um zu gewährleisten, daß auch ein solches Werkstück bei geöffneten Greifarmen zu beiden Seiten oder nach vorne - und natürlich in jede Richtung dazwischen - frei bewegt werden kann. Die Lagerung der - unterschiedlich ausgelegten - Kniehebel kann grundsätzlich in einem Punkt positioniert sein. Vorteilhaft erscheint es aber, diese Punkte seitlich zueinander anzuordnen, um einen großen Öffnungsbereich zu erleichtern und um die Angriffslinien der beiden Greifhebel auf dem Umfang des Werkstückes in ein günstiges Verhältnis zueinander zu bringen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den nachfolgenden Ausführungsbeispiel beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Elemente unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung und technischen Konzeptionen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der dazugehörenden Zeichnungen, in denen - beispielhaft - eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen von Körpern mit unterschiedlichen Durchmessern und unterschiedlicher Länge dargestellt ist.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Ausführung der Erfindung in geöffnetem Zustand;

Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 mit einem sehr kleinen, runden Werkstück;

Fig. 3 die Vorrichtung aus Fig. 1 mit einem mittelgroßen, runden Werkstück; und

Fig. 4 die Vorrichtung aus Fig. 1 mit einem sehr großen, runden Werkstück.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit geöffneten Greifarmen 10 und 20 dargestellte Vorrichtung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Der rechte Greifarm ist so aufgebaut, daß er ein rundes Werkstück, daß auf einem Punkt in der Ebene der Zeichnung zentriert ist, dann unabhängig von der Dicke des Werkstückes greifen, halten oder spannen kann, solange das Werkstück mit jeweils einem Punkt auf den Angriffsflächen 14, 22 und 16 berührt wird. Sollen noch größere Werkstücke als in der Zeichnung vorgesehen gehalten werden, so sind die Berührflächen 14 und 16 entsprechend zu verlängern und gegebenenfalls der Maßstab der gesamten Vorrichtung zu vergrößern.

Die äußere Angriffsfläche 14 ist im Ausführungsbeispiel als kreissegmentförmige Kurvenfläche ausgebildet, während die innere Angriffsfläche 16 als stückweise aneinandergesetzte Vielzahl von einzelnen Kreissegmenten ausgeführt ist. Die Form der inneren Angriffsfläche läßt sich dadurch wählen, indem - bei festgelegtem Drehpunkt des Greifarmes 10 eine Schar von Berührpunkten mit der Angriffsfläche für verschiedene Werkstückdicken festgestellt werden und dann die Berührpunkte der inneren Angriffsfläche 16 abgelesen werden. Dieser Vorgang kann rechnerisch, zeichnerisch (durch entsprechende Abbildung) oder aber mit Hilfe eines Computers mit entsprechender Designsoftware durchgeführt werden.

Der Öffnungswinkel zwischen den Angriffsflächen 14 und 16 beträgt im Ausführungsbeispiel mehr als 90° (gemessen zwischen der Tangente der inneren Angriffsfläche, innen, und der Sehne zum äußeren Punkt der äußeren Angriffsfläche).

Der linke Greifarm 20 ist als in etwa rechtwinkliger Keil ausgebildet und hat an einem Ende eine als Radius ausgebildete Angriffsfläche 22.

Beide Greifarme werden durch einen Greifmechanismus 50 mit gemeinsamen Antrieb 60 bewegt. Als Antrieb 60 kommt eine herkömmliche Kolben-Zylinderanordnung mit pneumatischer oder hydraulischer Kraftanwendung oder aber ein elektrischer Linearantrieb in Betracht, die der Fachmann nach seinen Wünschen bzw. an Hand von der gewünschten Spannkraft auswählen und gestalten kann. Der Greifmechanismus 50 besteht aus zwei Kniehebeln 18 und 28, um zu gewährleisten, daß die Greifarme 10 und 20 weit geöffnet werden können. Die Greifarme 10 und 20 sind in zwei verschiedenen Punkten gelagert, die in etwa seitlich versetzt nebeneinander liegen.

Der Hebelmechanismus für die beiden Greifarme ist - gemäß der Asymmetrie der Greifarme - unterschiedlich ausgelegt. Im Ausführungsbeispiel wurde zunächst der Hebelmechanismus für den rechten Greifarm festgelegt und der zweite Hebelmechanismus entsprechend der Bewegung des ersten Hebelmechanismus und der sich aus den jeweiligen Berührpunkten für die unterschiedlichen Werkstückdicken ergebenden Kurve der Berührpunkte konstruiert.

Wenn der Fachmann sich die Konstruktion im einzelnen ersparen will, so kann selbstverständlich die abgebildete Mechanisierung für die Greifarme und die Angriffsflächen den Zeichnungen im entsprechenden Maßstab entnommen werden.

An Stelle der vorgesehenen Mechanisierung des Antriebs für die Greifarme können aber auch zwei völlig voneinander getrennte Antriebe gewählt werden, wobei dann z. B. der erste Greifarm an das Werkstück heran geführt wird, während die Zentrierung des Werkstückes durch eine z. B. optische Messung sichergestellt wird und dann der zweite Greifarm bis zur Berührung des Werkstückes nachgeführt wird.

Claims

1. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen von Körpern mit unterschiedlichen Durchmessern und unterschiedlicher Länge,

- einem Greifmechanismus (50) und
- mit zwei schwenkbaren Armen (10, 20),
- dadurch gekennzeichnet, daß
- ein erster Greifarm (10) in eine Richtung eine konkave Angriffsfläche (14) und eine konvexe Angriffsfläche: 16) aufweisen und
- der zweite Greifarm (20) in eine Richtung einen im wesentlichen festen Angriffspunkt (22) aufweist.

2. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Angriffsflächen (14, 16) des ersten Greifarmes (10) einen festen Radius aufweist.

3. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Angriffsflächen (16, 14) des ersten Greifarmes (10) als stückweise aneinander gesetzte Kurvenflächen mit unterschiedlichem Radius ausgebildet ist.

4. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenflächen glatt aneinander gesetzt sind.

5. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Greifarm (10) in eine zweite Richtung zwei feste Angriffslinien und der zweite Greifarm (20) in diese Richtung eine feste Angriffslinie aufweist, um für stangenförmiges Greifgut drei parallele Greiflinien auszubilden.

6. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Greifarm (20) bei einem dünnen Greifgut ungestört vom ersten Greifarm (10) bis zu diesem hingeführt werden kann.

7. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Greifarm (20) als in etwa rechtwinkeliger Keil ausgebildet ist und daß die Angriffsflächen des ersten Greifarmes (10) einen Öffnungswinkel über 90° aufweisen.

8. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifmechanismus (50) durch eine gemeinsame Antriebseinrichtung (60) angetrieben wird.

9. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (60) als Kolben- und Zylinderanordnung ausgebildet ist.

10. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Greifarme (10, 20) jeweils durch Kniehebel (18, 28) mit unterschiedlichem Hebelarm geführt sind.

11. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniehebel (18, 28) in demselben Punkt gelagert sind.

12. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniehebelgelenke (18, 28) an unterschiedlichen Punkten gelagert sind.

13. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkte, an denen die Kniehebelgelenke gelagert sind, eine im wesentlichen zur Antriebsrichtung senkrechte Linie bilden.

14. Vorrichtung zum zentrischen Greifen und/oder Spannen nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifarme (10, 20) soweit geöffnet werden können, daß bei geöffneten Greifarmen (10, 20) das in seiner Richtung zur Antriebseinrichtung (50) größtmögliche Greifgut quer dazu bewegt werden kann.