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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Nadelgreifer nach Anspruch 1.
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Bei der industriellen Herstellung von Matratzen werden sogenannte Nadelgreifer eingesetzt, die die erforderlichen Textil- und Schaumstoffplatten der Matratzen während eines automatisierten Herstellungsprozesses greifen und transportieren.
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Es haben sich Nadelgreifer bewährt, die mit mindestens einem Paar unter einem Winkel zu einer Senkrechten und zueinander angeordneten, verfahrbaren Nadeln versehen sind, wobei eine Schrägstellung von Verfahrachsen der Nadeln zueinander vorgesehen ist, und wobei die Nadeln auch zueinander unter einem Winkel angeordnet sind. Diese Greifer erfordern einen teuren Hubzylinder und sind bisher nur für Fertigungsanlagen geeignet, die für eine automatisierte Fertigung vorgesehen sind.
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Handelsübliche Nadelgreifer werden stets pneumatisch betätigt. Die Erfindung betrifft jedoch eine manuell betätigbare Mechanik bzw. einen manuell betätigbaren Nadelgreifer bzw. einen Handgreifer. Diese Mechanik kann dabei identsich zu einer pneumatisch betätigten Variante ausgebildet sein.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 38 29 580 A1 ist ein Nadelgreifer zum Greifen und Transportieren ebener Textil- und Schaumstoffplatten bekannt. Dieser hat ein Paar in einem Gehäuse befindliche, schräg zur Senkrechten verfahrbar angeordnete Nadelleisten. Die Schrägstellung der Verfahrachsen beider Nadelleisten zueinander ist gegensinnig angeordnet. Die Nadeln sind zur Verfahrachse schräg angeordnet. Durch einen Hubzylinder je Nadelleiste bzw. durch zwei Hubzylinder werden die Nadeln bewegt. Weiterhin sind Führungs- und Anschlagelemente vorhanden.
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Aus der
DE 20 2012 100 849 U1 ist ein Nadelgreifer bekannt, bei dem ein einziger Hubzylinder bzw. Kolben zum Verfahren der Nadeln vorhanden ist, wobei die Nadeln durch eine Antriebsmechanik mit dem für beide Nadeln gemeinsamen Kolben gekoppelt sind.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung unter Verwendung von Nadelgreifern zu finden, mit der eine manuelle Handhabung von Textil- und Schaumstoffplatten, CFK-Gewebe und dergleichen möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Nadelgreifer mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Durch die Erfindung wird erstmals eine manuell betätigbare Mechanik geschaffen. Die Mechanik bzw. das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in vorteilhafter Weise identisch zu sogenannten IBG/ISA-Nadelgreifern sein. Erst durch die erfindungsgemäße Bauweise bzw. Konstruktion ist es möglich den gewünschten Nadelgreifer zu schaffen. Bei anderen, bekannten Konstruktionen wäre ein solcher Nadelgreifer gar nicht möglich.
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Ein bevorzugter Einsatz der Erfindung findet beim Greifen von ein- oder mehrlagigem CFK-Gewebe für eine industrielle Verwendung, beispielsweise in der Automobil- und Luftfahrtindustrie statt.
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Der erfindungsgemäße Nadelgreifer hat den Vorteil, dass beispielsweise ein ein- oder mehrlagiges CFK-Gewebe leicht und schnell von oben durch eine Handbewegung gegriffen werden kann. Hierbei kann das Anheben auch mitten auf der Gewebefläche erfolgen, um die einzelnen Lagen voneinander zu trennen.
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Durch die Kopplung der Antriebsmechanik mit dem Handgriff ist eine kompakte Bauform möglich und ein handliches Greifgerät geschaffen, mit der eine Einhand-Bedienung möglich ist.
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Auch kann eine Synchronisation der Nadeln auf sehr einfache Art und Weise realisiert werden. Durch die mit der Antriebsmechanik mögliche Synchronisation ist außerdem stets ein sicheres Greifen und Loslassen der Schaumstoff- und Textilabschnitte bzw. des Gewebes sichergestellt.
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Die Erfindung erlaubt Ausführungsformen, die eine geringere Kontaktfläche zum Produkt aufweisen. Durch die geringe Kontaktfläche zum Produkt kann eine sichere Anlage und gezielte Komprimierung im Bereich der Nadeln gewährleistet werden. Es können auch unebene Textil- und Schaumstoffplatten gegriffen werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Nadelgreifers ist vorgesehen, dass eine einzige Betätigungsstange zum Verfahren der Nadeln vorhanden ist, wobei die Nadeln durch die Antriebsmechanik mit der für beide Nadeln gemeinsamen Betätigungsstange gekoppelt sind. Die Betätigungsstange übernimmt die Funktion eines Hubzylinders zum Verfahren der Nadeln.
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Von Vorteil ist es, wenn die Betätigungsstange als eine unter Federwirkung stehende Zugstange ausgeführt ist, so dass beim Loslassen des Bedienelementes die Nadeln automatisch eingefahren werden, wobei ein Rückhub durch eine Feder, die als Sicherheitsfeder wirkt, vorhanden ist. Hiermit wird eine Verletzungsgefahr vermieden. Die Nadeln werden automatisch eingefahren, wenn der Greifer losgelassen wird, so dass die Nadeln keine Verletzung verursachen können. Beim Greifen wird die Federkraft überwunden, so dass die Nadeln nach dem Auflegen des Greifers auf ein Gewebe oder dergleichen dieses greifen können.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bedienelement als Bedienhebel ausgeführt ist, wobei der Bedienhebel L-förmig ausgeführt und mit einem ersten Schenkel versehen ist, der außerhalb des Handgriffes angeordnet ist sowie mit einem zweiten Schenkel versehen ist, der innerhalb des Handgriffes angeordnet ist und mit der Betätigungsstange verbunden ist, wobei ein Lagerpunkt zwischen beiden Schenkeln vorhanden ist. Durch die Hebelwirkung und einen durch die Hand bzw. die Finger betätigbaren ersten Schenkel kann die Federkraft leicht überwunden werden, wobei der Greifer in der Greifposition bequem gehalten werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Nadelgreifers ist vorgesehen, dass Koppelelemente, insbesondere Zahnräder, verwendet werden. Die Koppelemente bzw. die Zahnräder sind symmetrisch zu einem mit der Betätigungsstange verbundenen linearen Antriebselement angeordnet. Das Antriebselement führt einen Hub aus. Die Zahnräder sind etwa beidseitig des Antriebselementes angeordnet. Die Koppelelemente sind mit linear zu den Verfahrachsen verschiebbaren Halteelementen wirkverbunden. An jedem Ende eines Halteelementes ist mindestens eine Nadel angeordnet. Durch diese Koppelelemente können die Nadeln in einfacher Weise mechanisch synchronisiert werden. Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform vorgesehen, dass das lineare Antriebselement an jeder dem Zahnrad zugewandten Seite mit einer Verzahnung versehen ist. Die linear angeordneten Zähne greifen das entsprechende Zahnrad und treiben dieses an. Jedes Halteelement ist als länglicher Körper bzw. Formkörper ausgeführt. Diese Teile, an den die Nadeln befestigt sind, sind an einer dem Zahnrad zugewandten Seite ebenfalls mit einer Verzahnung versehen. Dadurch können beide Nadeln des Nadelpaares durch eine Hubbewegung der Betätigungsstange zueinander oder voneinander weg bewegt werden, wobei eine exakte Synchronisation der Nadeln erreicht wird. Die Hubbewegung wird dadurch an beiden Seiten ohne eine Übersetzung, d. h. 1:1, in eine lineare Nadelbewegung umgesetzt, wobei aber die Nadelrichtung schräg zur Hubrichtung verläuft, was das sichere Greifen bewirkt. Grundsätzlich sind auch Getriebelösungen mit weiteren Zahnrädern denkbar, mit denen ein Übersetzungsverhältnis möglich wäre. Außerdem ist es hierbei vorgesehen, dass beide Zahnräder mit jeweils einer Lagerachse im Gehäuse der Antriebsmechanik gelagert sind. Jedes Halteelement weist einen etwa rechteckförmigen Querschnitt auf und wird in einer länglichen Führungskammer des Gehäuses gehalten. In der Führungskammer kann das entsprechende Nadel-Halteelement auf und ab bewegt werden. Durch diese sehr robuste Lagerung können hohe Kräfte auf die Nadeln wirken, ohne dass die Hubmechanik beschädigt wird.
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Mit der Erfindung können gleichermaßen nur ein einziges Nadelpaar oder ganze Nadelreihen miteinander synchronisiert werden. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Anordnung von insgesamt vier Nadeln herausgestellt. Die Betätigungsstange ist mit einem Gehäuse der Antriebsmechanik verbunden, an dem also zwei Nadelpaare vorhanden sind.
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Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
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Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung und Vorteile derselben beschrieben sind. Es zeigen in rein schematischer Darstellung:
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1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Nadelgreifers,
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2 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Nadelgreifers von einer ersten Seite aus gesehen,
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3 eine weitere Darstellung des Nadelgreifers von der ersten Seite aus gesehen,
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4 eine Darstellung des Nadelgreifers von einer zweiten Seite aus gesehen,
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5 eine Darstellung des Nadelgreifers von einer dritten Seite aus gesehen,
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6 einen senkrechten Schnitt eines erfindungsgemäßen Nadelgreifers, wobei die Nadeln ausgefahren sind,
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7 einen Schnitt des Nadelgreifers, wobei die Nadeln eingefahren sind,
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8 eine Seitenansicht des Nadelgreifers, und
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9 eine perspektivische Darstellung des Nadelgreifers,
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In den Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 5 zeigen einen Nadelgreifer 100 zum manuellen Greifen und Transportieren von Textil- und Schaumstoffplatten. Der Greifer 100 umfasst einem Handgriff 110, der mit einer Antriebsmechanik 15 verbunden ist. Die Antriebsmechanik 15 ist zum Bewegen von Nadeln ausgeführt und wird anhand der 6 bis 9 erläutert.
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Wie 1 zeigt, ist eine in einem Handgriff eingebettete Betätigungsstange 20 vorhanden, die die Funktion einer Kolbenstange für automatisch betätigbare Greifer übernimmt.
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Die Betätigungsstange 20 ist an einem den Nadeln 11–13 nahen, ersten Ende 111 (2) mit der Antriebsmechanik 15 zum Verfahren der Nadeln 11–13 verbunden. Die Nadeln 10–13 sind in 8 dargestellt und sind durch die Antriebsmechanik 15 mit der Betätigungsstange 20 gekoppelt. Die Betätigungsstange 20 ist an einem zweiten Ende 112 mit einem Bedienelement 113 zum Bewegen der Betätigungsstange 20 derart gekoppelt, dass die Nadeln 11–13 beim Bedienen des Bedienelementes 113 durch die Antriebsmechanik 15 über die Betätigungsstange 20 bewegt werden.
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Es wird, wie 2 zeigt, eine einzige Betätigungsstange 20 zum Verfahren der Nadeln 11–13 eingesetzt. Die Nadeln 10–13 sind durch die Antriebsmechanik 15 mit der für beide Nadeln 11, 13 bzw. 10, 12 gemeinsamen Betätigungsstange 20 gekoppelt.
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3 zeigt eine Feder 114, die auf die Betätigungsstange 20 einwirkt. Die Betätigungsstange 20 ist nämlich als eine unter Federwirkung stehende Zugstange ausgeführt, so dass beim Loslassen des Bedienelementes die Nadeln 11–13 automatisch eingefahren werden. Die Feder 114, die als Zugfeder wirkt, ist an einem Federende mit einem Gehäuse 23 der Antriebsmechanik verbunden und mit dem anderen Ende mit der Stange 20 über einen Querstift (2) verbunden.
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Die 1 bis 3 veranschaulichen auch, dass das Bedienelement 113 als Bedienhebel 120 ausgeführt ist. Der Bedienhebel 120 ist L-förmig ausgeführt und mit einem ersten Schenkel 118 versehen, der außerhalb des Handgriffes 110 angeordnet ist. Der Bedienhebel 120 ist weiterhin mit einem zweiten Schenkel 119 versehen, der innerhalb des Handgriffes 110 angeordnet ist und mit der Betätigungsstange 20 verbunden ist. Ein Lagerpunkt 121 (Lagerachse des Hebels) ist zwischen beiden Schenkeln 118, 119 vorhanden. An dem freien Ende des zweiten Schenkels 119 des Hebels 20 ist dieser über eine Schraube 122 mit der Stange 20 so verbunden, dass eine Zugkraft auf die Stange durch Drücken des ersten Schenkels 118 gegen den Handgriff 110 ausgeübt werden kann.
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Wie die 6 bis 9 zeigen, hat der Greifer 100 zwei Nadel-Paare mit schräg zu einer Senkrechten zueinander angeordneten, verfahrbaren Nadeln 10, 11, 12, 13, die in 8 besser zu sehen sind. In 6 sind nur die Nadeln 11 und 13 zu sehen. Die Nadeln, z. B. 11 und 13, sind auch zueinander unter einem Winkel W von 100° bis 140° (punktierte Linie) angeordnet. Ein Nadelpaar hat zwei entgegengesetzt gerichtete Nadeln 11 und 13 bzw. 10 und 12. Zumindest müssen zwei entgegengesetzt gerichtete Nadeln vorhanden sein. Eine Ausführung mit einer ungeraden Anzahl von Nadeln ist grundsätzlich möglich, z. B. mit einem Nadelpaar und einer einzigen zusätzlichen Nadel.
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In 6 ist eine Schrägstellung von Verfahrachsen beider Nadeln zu erkennen. Die Verfahrachsen bzw. die Ausrichtung der Nadeln, z. B. 11 und 13, ist zueinander gegensinnig. Die Abmessung H bei vollständig ausgefahrenen Nadeln in 6 beträgt z. B. 3 bis 6 mm. Größere oder kleinere Hübe sind auch möglich.
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Zum Verfahren der Nadeln 10–13 ist eine einzige Stange 20 vorhanden. In 6 ist zu sehen, dass die Nadeln 10 bis 13 durch eine synchronisierende Antriebsmechanik 15 an dem für beide Nadeln 11, 13 bzw. 10, 12 gemeinsamen Stange gekoppelt sind.
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Die Antriebsmechanik 15 umfasst ein Antriebselement 50, zwei Koppelelemente 17, 18 und zwei Halteelemente 19a, 19b für die Nadeln 10 bis 13.
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Das Antriebselement 50 ist mit der Stange 20 verbunden und mit zwei Zahnreihen Z1, Z2 versehen.
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Die Koppelelemente 17 und 18 sind Zahnräder Z1, Z2 (7), die um eine Drehachse D drehbar in einem Gehäuse 23 der Antriebsmechanik 15 gelagert sind. Der Handgriff 110 ist mit dem Gehäuse 23 der Antriebsmechanik 15 verbunden, an dem die zwei Nadelpaare angeordnet sind. Insgesamt sind also genau zwei Halteelemente 19a, 19b vorhanden, wobei jedes Halteelement 19a, 19b mit zwei Nadeln 10, 11 bzw. 12, 13 versehen ist.
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Die Halteelemente 19a, 19b sind Formteile mit einer länglichen Form und rechteckigem Querschnitt. Jedes Halteelement 19a, 19b ist an einer Seite mit Zähnen versehen, die an den Zahnrädern Z1 bzw. Z2 greifen.
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Diese bevorzugte Ausführung hat symmetrisch zu der Stange 20 bzw. dem linearen Antriebselement 50 angeordnete Koppelelemente bzw. Zahnräder Z1, Z2.
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Die Zahnräder Z1, Z2 sind mit den linear zu den Verfahrachsen verschiebbaren Halteelementen 19a, 19b wirkverbunden, wobei an einem Ende des Halteelements 19a die Nadeln 10 und 11 und an einem Ende des Halteelementes 19b die Nadeln 12 und 13 angeordnet sind.
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Das lineare Antriebselement 50 ist an jeder dem Zahnrad Z1, Z2 zugewandten Seite mit einer Verzahnung versehen, die das Zahnrad Z1 bzw. Z2 antreibt, wobei jedes Halteelement 19a, 19b als länglicher Körper und an einer dem Zahnrad Z1 bzw. Z2 zugewandten Seite ebenfalls mit einer Verzahnung 39 versehen ist, so dass beide Nadeln z. B. 11 und 13 des entsprechenden Nadelpaares sich durch eine Hubbewegung der Stange 20 synchron zueinander oder voneinander weg bewegen.
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In 7 hat die Stange 20 eine Abwärtsbewegung in Pfeilrichtung A durchgeführt, was einem Loslassen des Hebels 120 entspricht. Das nach unten bewegte Antriebselement 50 hat die Zahnräder Z1 und Z2 so gedreht, dass die Halteelemente 19a, 19b in Pfeilrichtung B schräg nach oben bewegt worden sind. Die Nadeln 10 bis 13 tauchen dann vollständig in das Gehäuse 23 ein.
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7 veranschaulicht auch, dass beide Zahnräder Z1, Z2 jeweils an einer Lagerachse D gelagert sind. Jedes Halteelement 19a, 19b weist einen etwa rechteckförmigen Querschnitt auf. Die Halteelemente 19a, 19b sind außerdem in einer länglichen Führungskammer 24 des Gehäuses 23 gehalten.
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Der flache Handgriff 110 ist mit dem ebenfalls flachen Gehäuse 23 der Antriebsmechanik 15 verbunden, so dass eine flache Einheit vorhanden ist. Das Gehäuse 23 der Antriebsmechanik 15 besteht aus zwei Gehäuseschalen 27, 28, in den die Zahnräder Z1 und Z2 und die übrigen Komponenten der Antriebsmechanik 15 integriert sind. Die Gehäuseschalen 27, 28, die auch in 6 gut zu sehen sind, können z. B. miteinander durch Schraubverbindungen verschraubt werden. 4 zeigt, dass die Nadeln 10 bis 13 aus den Öffnungen 31 an einer Gehäuseunterseite herausragen können, wobei jede Gehäuseschale zwei solcher Öffnungen 30 hat.
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In 9 ist auch zu erkennen, dass der untere, mittlere Bereich des Gehäuses 23, in dem die Nadeln 10–13 herausragen, als Erhebung herausgeformt ist, so dass nur eine Teilfläche des Gehäuses 23 mit dem zu greifenden Erzeugnis in Berührung kommt. Dieser Bereich ist trapezförmig herausgeformt. Dies verbessert die Anlage. Auch unebene Erzeugnisse können gegriffen werden. Das Gehäuse 23 weist an dieser Stelle eine geringe Kontaktfläche zum Produkt, wie ein Gewebe, Schaumstoff und dergleichen auf. Dies ist auch günstig, um andere Produkte zu greifen. Diese Fläche ist auch vorteilhaft, um bei nachgiebigen Materialien das Material im Kontaktbereich zu komprimieren, um eine größere Haftkraft sicherzustellen.
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Der Einsatz einer Einstellschraube als Einstellelement ist ebenfalls möglich. Der Hub der Stange 20 kann so durch einen einstellbaren Anschlag begrenzt werden. Der Anschlag wird durch das für beide Nadeln z. B. 11, 13 des Nadelpaares gemeinsame Einstellelement eingestellt. Die Einstellschraube ist von unten durch eine weitere Öffnung 40 (6) im Gehäuse 23 zugänglich.
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Die Breite des Handgriffes 110 ist an die Breite des Gehäuses 23 angepasst. Der Handgriff 110 hat einen etwa rechteckförmigen Querschnitt.
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Die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, so können anstatt nur vier Nadeln auch Nadelleisten mit einer Vielzahl von Nadeln verwendet werden. Der Greifer ist auch für andere Erzeugnisse mit einer automatisierten Fertigung geeignet.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Nadelgreifer
- 10–13
- Nadeln
- 14
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- 15
- Antriebsmechanik
- 16
- Einstellschraube
- 17, 18
- Koppelelemente
- 19a, 19b
- Halteelemente
- 20
- Betätigungsstange
- 21, 22
- Zahnreihen
- 23
- Gehäuse
- 24
- Führungskammer
- 25
-
- 26
-
- 27, 28
- Gehäuseschalen
- 31
- Öffnungen
- 32
-
- 33
-
- 34
-
- 35
-
- 37
-
- 38
- Zähne
- 39
- Verzahnung
- 40
- Öffnung
- 41
-
- 50
- Antriebselement
- 110
- Handgriff
- 111
- Erstes Ende
- 112
- Zweites Ende
- 113
- Bedienelement
- 114
- Feder
- 115
- Erstes Federende
- 116
- Zweites Federende
- 117
- Querstift
- 118
- Erster Schenkel
- 119
- Zweiter Schenkel
- 120
- Bedienhebel
- 121
- Lagerpunkt
- 122
- Schraube
- Z1, Z2
- Zahnräder
- D
- Drehachse
- A, B
- Pfeilrichtungen
- W
- Winkel
- H
- Abmessung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3829580 A1 [0005]
- DE 202012100849 U1 [0006]
