DE202014011125U1

DE202014011125U1 - Innengreifer

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Publication number: DE202014011125U1
Application number: DE202014011125.1U
Authority: DE
Original assignee: FIPA GmbH
Current assignee: FIPA GmbH
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2024-05-27
Also published as: US20150336277A1; DE102014210011A1

Abstract

Innengreifer (100), welcher Folgendes aufweist: – einen Betätigungszylinder (10) mit einem insbesondere pneumatisch oder hydraulisch in Axialrichtung (A) des Innengreifers (100) zumindest bereichsweise aus- und einfahrbaren Betätigungselement (11), und – einen Greiferaufsatz (50) mit einer Mehrzahl von Greifbacken (51a, ..., 51f), die derart angeordnet und ausgebildet sind, dass von ihnen eine buchsenförmige Aufnahme (55) gebildet wird, wobei der Greiferaufsatz (50) derart mit dem Betätigungszylinder (10) lösbar verbunden ist, dass das Betätigungselement (11) zumindest in seinem ausgefahrenen Zustand wenigstens bereichsweise in der buchsenförmigen Aufnahme (55) aufgenommen ist und dadurch die Greifbacken (51a, ..., 51f) in Radialrichtung (R) nach außen drückt, wobei die von den Greifbacken (51a, ..., 51f) gebildete buchsenförmige Aufnahme (55) im Längsschnitt zumindest bereichsweise eine kegelstumpfförmige Kontur (56) mit Schrägflächen aufweist, wobei die Schrägflächen bei Betätigung des Betätigungszylinders (10) dafür sorgen, dass die Greifbacken (51a, ..., 51f) radial nach außen expandieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Innengreifer mit einem Betätigungszylinder zur insbesondere pneumatischen oder hydraulischen Betätigung von an dem Innengreifer ausgebildeten Greifbacken.
Pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Innengreifer mit einem Betätigungszylinder und zumindest bereichsweise in Radialrichtung senkrecht zur Zylinderhauptachse ausfahrbaren Greifbacken sind im Allgemeinen bekannt. Beispielsweise ist aus der DE 100 60 405 A1 ein Innengreifer mit einem pneumatisch betätigbaren Betätigungszylinder bekannt, bei welchem am Umfang des Greifers Greifbacken angeordnet sind, welche von einem Druckstück bei Druckluftbeaufschlagung eines Betätigungskolbens mittels schräg zur Zylinderhauptachse verlaufender Verschiebungsflächen radial nach außen verfahrbar ausgebildet sind.
Zum Greifen eines Hohlkörpers, beispielsweise eines Rohres oder dergleichen, wird ein derartiger Innengreifer mit seinem vorderen Ende, in welchem die Backen verfahrbar ausgebildet sind, in das Innere dieses Hohlkörpers eingeführt, und die Backen werden durch eine entsprechende druckluftgesteuerte Betätigung ausgefahren, so dass sie auf die Innenwände des Hohlkörpers eine radial nach außen gerichtete Kraft ausüben. Bei genügend großen Reibkräften ist so eine Manipulation, beispielsweise ein Anheben oder dergleichen, des Hohlkörpers bei gleichzeitig einfacher Ansteuerbarkeit des Innengreifers gegeben.
Derartige bekannte Innengreifer weisen nun den Nachteil auf, dass der Hubweg der radial nach außen verfahrbaren Backen und damit die erzielbare Andruckkraft am Hohlkörper eines bestimmten Volumens bzw. bestimmten Innenumfangs im Wesentlichen durch den radialen Hub der Backen festgelegt ist. Wird der radiale Hub der Backen großzügig dimensioniert, so ist insbesondere bei empfindlichen zu manipulierenden Hohlkörpern eine Regelung der maximalen Anpresskraft der Backen an die Innenwände des Hohlkörpers vonnöten, beispielsweise mittels einer Druckregelung des mit Druckluft oder auch hydraulisch beaufschlagbaren Kolbens. Mit anderen Worten: Die herkömmlichen Innengreifer weisen im Hinblick auf die Vielfalt zu handhabender Hohlkörper, die sich durch deren Öffnungs-Innendurchmesser, deren Masse und dergleichen bestimmt, eine geringe Flexibilität auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen eingangs genannten Innengreifer derart weiterzubilden, dass die Anwendungsflexibilität, insbesondere die geometrische Flexibilität des Innengreifers verbessert wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Innengreifer mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1.
Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch einen Innengreifer, welcher einen Betätigungszylinder mit einem insbesondere pneumatisch oder hydraulisch in Axialrichtung des Innengreifers zumindest bereichsweise aus- und einfahrbaren Betätigungselement und einen Greiferaufsatz mit einer Mehrzahl von Greifbacken aufweist, die derart angeordnet und ausgebildet sind, dass von ihnen eine buchsenförmige Aufnahme gebildet wird, wobei der Greiferaufsatz derart mit dem Betätigungszylinder lösbar verbunden ist, dass das Betätigungselement zumindest in seinem ausgefahrenen Zustand wenigstens bereichsweise in der buchsenförmigen Aufnahme aufgenommen ist und dadurch die Greifbacken in Radialrichtung nach außen drückt.
Gegenüber den herkömmlichen Lösungen weist der erfindungsgemäße Innengreifer eine Reihe von Vorteilen auf. So ergibt sich der besondere technische Vorteil, dass durch die Modularität, d. h. durch die lösbare Verbindung des Greiferaufsatzes mit dem Betätigungszylinder, der Betätigungszylinder standardisiert ausgebildet werden kann, wohingegen die als Kranz angeordneten Backen als wechselbarer Aufsatz gestaltet sind. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, dass die Geometrie des Innengreifers bzw. der Hub- und Anpressdruck der Greifbacken an die Abmessungen des zu greifenden Gegenstandes anpassbar ist. Hierdurch ist es wiederum auf eine leicht zu realisierende Weise möglich, die Geometrie des Innengreifers unterschiedlichen zu greifenden Gegenständen in Bezug auf deren Hohlraum anzupassen, und zwar auf eine kostengünstige und materialsparende Weise.
Dadurch, dass lediglich der Greiferaufsatz mit der Mehrzahl von Greifbacken und seiner buchsenförmigen Aufnahme an die Geometrie des zu greifenden Gegenstandes angepasst werden muss, kann der Betätigungszylinder mit seinem zumindest bereichsweise aus- und einfahrbaren Betätigungselement mit einer Vielzahl von unterschiedlich gestalteten Greiferaufsätzen verwendet werden, was die Variabilität und die Anpassbarkeit insgesamt vereinfacht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.
So ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Greifbacken relativ zueinander kreisförmig angeordnet sind, d. h. zueinander im Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Innengreifers einen Kreis bzw. Kranz bilden. Sie sind hierbei über eine ringförmige Basis miteinander verbunden. Hierdurch ergeben sich eine besonders einfache geometrische Gestaltung des Greiferaufsatzes und eine besonders einfache Austauschbarkeit, da durch die Verbindung der Greifbacken mittels der ringförmigen Basis ein Auseinanderfallen des tauschbar ausgebildeten Greiferaufsatzes in dessen Einzelteile verhindert wird. Hierdurch wird die Handhabbarkeit insgesamt verbessert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Innengreifer ferner ein als Überwurfmutter ausgebildetes Greifergehäuse aufweist. Dieses dient zum lösbaren Verbinden des Greiferaufsatzes mit dem Betätigungszylinder. In vorteilhafter Weiterbildung weist diese Überwurfmutter neben einem Gewinde, welches komplementär zu einem an dem Betätigungszylinder ausgebildeten Gewinde gestaltet ist, eine Stirnseite auf, welche mit einem Andrückbereich der ringförmigen Basis des Greiferaufsatzes derart zusammenwirkt, dass sie den Greiferaufsatz beim Herstellen der Verbindung mit dem Betätigungszylinder fest gegen den Betätigungszylinder drückt, so dass das ein- bzw. ausfahrbare Betätigungselement sicher und im Wesentlichen spielfrei in die von den Greifbacken gebildete buchsenförmige Aufnahme einführbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Innengreifer mindestens eine Ringfeder und insbesondere eine aus einem Elastomer gebildete Ringfeder aufweist, mit welcher die Greifbacken auf ihrem Umfang umspannt werden. Bei einem – ggf. ebenfalls mittels einer Federeinrichtung oder dergleichen erfolgenden – Einfahren des Betätigungselementes zum Beenden eines Greif- bzw. Spreizvorganges der Backen, sorgt eine derartige Ringfeder durch ihre Spannkraft dafür, dass die Greifbacken zum Beenden des Greifvorganges wieder in ihre ungespreizte Stellung zurückkehren. Insbesondere dann, wenn die Ringfeder aus einem Elastomer gebildet ist, ist ein derartiger Rückführvorgang der Spannbacken auf besonders einfache Weise möglich.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass die von den Greifbacken gebildete buchsenförmige Aufnahme im Längsschnitt zumindest bereichsweise eine kegelstumpfförmige Kontur aufweist. Hierbei beträgt der Kegelwinkel vorzugsweise zwischen 5 und 25°, und noch bevorzugter zwischen 10 und 15°. Eine derartige kegelstumpfförmige Kontur dient zum Führen des Betätigungselementes entlang der Backen und sorgt dafür, dass diese radial nach außen expandieren. Durch die Wahl des Kegelwinkels ist es durch den modularen Aufbau des Innengreifers möglich, einen entsprechenden Greiferaufsatz des Innengreifers durch Variation des Kegelwinkels auf einfache Weise einem zu handhabenden Hohlkörper anzupassen, beispielsweise im Hinblick auf den nötigen Radialhub der Backen oder deren Anpresskraft auf die Innenwände des Hohlkörpers.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist bei einem derartigen Innengreifer vorgesehen, dass die von den Greifbacken gebildete buchsenförmige Aufnahme im Längsschnitt ferner einen Bereich mit zylinderförmiger Kontur aufweist. Dieser verläuft in Axialrichtung des Innengreifers gesehen im Wesentlichen geradlinig. Durch das Vorschalten eines derartigen im Wesentlichen geradlinig verlaufenden Bereiches, bevor die buchsenförmige Aufnahme eine entsprechende Schrägung aufweist, ist sichergestellt, dass das Betätigungselement auch dann, wenn ein geringfügiges mechanisches Spiel zwischen Betätigungszylinder und Greiferaufsatz im zusammengebauten Zustand besteht, die Betätigung, d. h. die radiale Expansion der Greifbacken, gleichmäßig und somit handhabungssicher erfolgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Betätigungselement in Betätigungsrichtung bezogen auf den Zylinder geradlinig ausgebildet ist. Mit anderen Worten: Das Betätigungselement weist in Betätigungsrichtung, d. h. entlang seines Verfahrweges, selbst im Wesentlichen keine Schrägflächen auf, im Gegensatz zu den Schrägflächen der kegelstumpfförmigen Kontur der von den Greifbacken gebildeten buchsenförmigen Aufnahme.
Ein derartiges Betätigungselement ist also im einfachsten Fall gemäß dieser vorteilhaften Weiterbildung im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Hierdurch kann das Betätigungselement als einfacher Stift ausgebildet sein und beispielsweise durch den vorderen Teil eines Hubkolbens gebildet sein. Dadurch, dass hier keine eigenen Schrägflächen oder eine vergleichbare komplizierte Geometrie vonnöten sind, lässt sich dieses Betätigungselement vergleichsweise einfach herstellen, wodurch der Material- und Kostenaufwand gegenüber den herkömmlichen Lösungen weiter reduziert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt die Betätigungsbewegung des Betätigungselementes zum Aus- und Einfahren linear. Vorzugsweise erfolgt die Betätigungsbewegung in Richtung der Zylinderhauptachse. Durch ein derartiges geradliniges Verfahren mit einer im Wesentlichen linearen Betätigungsbewegung des Betätigungselements ist ein einfacher Aufbau des Betätigungszylinders möglich, wobei die Betätigung selbst mit einer glatten und gleichmäßigen Bewegung erfolgen kann. Der Spannvorgang der Greifbacken im Inneren des Hohlraums des zu greifenden Gegenstandes erfolgt bei einer derartigen Betätigungsbewegung ebenfalls gleichmäßig.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Innengreifers anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Innengreifers in einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine technische Schnittzeichnung des zusammengebauten Innengreifers gemäß der Ausführungsform aus 1; und
3 in perspektivischer Ansicht den zusammengefügten Innengreifer gemäß der Ausführungsform.
1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Innengreifers 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Der Innengreifer 100 weist einen Betätigungszylinder 10 auf, welcher seinerseits an dessen einem stirnseitigen Ende ein stiftförmiges ein- und ausfahrbares Betätigungselement 11 aufweist. Diesem nachgelagert ist bei dem modularen Innengreifer an dem Betätigungszylinder 10 ein Verbindungsgewinde 13 vorgesehen, dessen Funktion später noch näher erläutert wird. An der anderen Stirnseite des Betätigungszylinders 10 ist ein Beaufschlagungsanschluss 20 zum Zuführen von Flüssigkeit oder Druckluft vorgesehen, welche dem Ansteuern des Betätigungselementes 11 dient.
Bei einer entsprechenden Druckbeaufschlagung ist das Betätigungselement 11 des Betätigungszylinders 10 in der mit A bezeichneten Axialrichtung des Innengreifers 100 in Richtung eines Greiferaufsatzes verschiebbar, welcher insgesamt mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet ist.
Der Greiferaufsatz 50 weist eine Mehrzahl von Greifbacken auf, im Ausführungsbeispiel insgesamt sechs Greifbacken 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f. Diese sind in einer Schnittebene senkrecht zur Axialrichtung, d. h. in einer Schnittebene in Radialrichtung R gesehen, kranzförmig ausgebildet und werden an dem dem Betätigungszylinder 10 zugewandten Ende des Greiferaufsatzes 50 von einer ringförmigen Basis 52 zusammengehalten.
Durch das Zusammenhalten mittels der ringförmigen Basis 52 ist eine einfache Austauschbarkeit des Greiferaufsatzes 50 bei gleichzeitig standardisiertem Betätigungszylinder 10 gewährleistet, um so eine entsprechende Anpassbarkeit des Innengreifers 100 insgesamt an die Hohlraumgeometrien bzw. an die weiteren Materialbeschaffenheiten und andere Größen wie beispielsweise die Masse des zu handhabenden Hohlkörpers, anpassbar sind.
Die Greifbacken 51a, ..., 51f bilden ihrerseits eine buchsenförmige Aufnahme 55 für das ein- und ausfahrbare Betätigungselement 11. Der Betätigungsvorgang wird untenstehend unter Bezugnahme auf 2 noch näher erläutert.
Bei dem modular ausgebildeten Innengreifer 100 ist zum Fixieren des Greiferaufsatzes 50 an dem Betätigungszylinder 10 gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Überwurfmutter 80 vorgesehen, welche ihrerseits mit einem zu dem Verbindungsgewinde 13 des Betätigungszylinders 10 komplementär ausgebildeten Innengewinde (nicht dargestellt) versehen ist. Bei einem entsprechenden Aufschraubvorgang der Überwurfmutter 80 drückt eine am vorderen Ende der Überwurfmutter 80 vorgesehene Stirnseite 81 gegen einen in Radialrichtung aufgeweiteten Andrückbereich 53 des Greiferaufsatzes 50, um den Greiferaufsatz 50 fest und weitestgehend spielfrei an dem Betätigungszylinder 10 zu fixieren. Infolge der Lösbarkeit der Verbindung ist ein späterer Austausch des Greiferaufsatzes 50, beispielsweise zum Anpassen der Expansionslänge der Greifbacken 51a, ..., 51f oder dergleichen, auf einfache Weise möglich.
Aus der Darstellung gemäß 2 ist die prinzipielle Funktionsweise bei einem Betätigungsvorgang des zusammengefügten erfindungsgemäßen Innengreifers 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel ersichtlich. Wie aus der in 2 dargestellten Schnittansicht hervorgeht, weist der Greiferaufsatz 50 im Bereich von dessen Greifbacken, von welchen in der Schnittansicht die Greifbacken 51a sowie 51d ersichtlich sind, an dem vorderen Ende V des Innengreifers 100 einen kegelstumpfförmigen Bereich 56 auf. Dieser kegelstumpfförmige Bereich, welcher von dem vorderen Ende V aus gesehen mit einem Kegelwinkel von ungefähr 15° in Richtung der ringförmigen Basis 52 des Greiferaufsatzes 50 verläuft, mündet vor dem Erreichen der ringförmigen Basis 52 in einen zylinderförmigen Bereich 57, innerhalb dessen die Wandungen der Greifbacken 51a, ..., 51f im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung A des Innengreifers 100 verlaufen.
In der Darstellung in 2 ist derjenige Zustand des zusammengefügten Innengreifers 100 gezeigt, in welchem das ein- und ausfahrbare Betätigungselement 11 gerade mit dem hinten liegenden Ende des kegelstumpfförmigen Bereiches 56 in Anlage kommt, so dass bei einem weiteren Ausfahrvorgang des Betätigungselementes 11 in Richtung des vorderen Endes V mittels einer Druckbeaufschlagung des Betätigungszylinders 10 ein Aufspreizen der Greifbacken 51a, ..., 51f in Radialrichtung R beginnt.
Bei einem Wiederzurückfahren (Einfahren) des Betätigungselements 11 aus dem kegelstumpfförmigen Bereich 56 hinaus sorgt eine (nicht dargestellte) elastomere Ringfeder für ein Zurückpressen der Greifbacken 51a, ..., 51f in die in 2 dargestellte Ausgangsstellung, d. h. in die nichtexpandierte Stellung. Bei einem derartigen Zurückfahren wird ein Greifvorgang eines zu handhabenden Hohlkörpers beendet.
Der zylinderförmige Bereich 57 dient hierbei der sicheren Führung des Betätigungselementes 11, welches seinerseits ohne eigene Schrägflächen ausgebildet ist, was dessen Herstellung vereinfacht. Durch ein entsprechendes Anpassen des Kegelwinkels α und ein entsprechendes Verkürzen oder Verlängern des zylinderförmigen Bereiches 57 ist eine gute Anpassbarkeit des Greiferaufsatzes an die Handhabungsbedingungen möglich.
3 zeigt abschließend in perspektivischer Darstellung den zusammengefügten Innengreifer 100 gemäß der Ausführungsform der Erfindung im nicht betätigten, d. h. nicht expandierten Zustand der Greifbacken.
Bezugszeichenliste

10: Betätigungszylinder
11: Betätigungselement
12: Kolbenstange
13: Verbindungsgewinde
20: Beaufschlagungsanschluss
50: Greiferaufsatz
51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f: Greifbacke
52: Ringförmige Basis
53: Andrückbereich
55: Buchsenförmige Aufnahme
56: Kegelstumpfförmiger Bereich
57: Zylinderförmiger Bereich
80: Überwurfmutter
81: Stirnseite der Überwurfmutter
100: Innengreifer
A: Axialrichtung
V: Vorderes Ende
R: Radialrichtung
α: Kegelwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10060405 A1 [0002]

Claims

Innengreifer (100), welcher Folgendes aufweist: – einen Betätigungszylinder (10) mit einem insbesondere pneumatisch oder hydraulisch in Axialrichtung (A) des Innengreifers (100) zumindest bereichsweise aus- und einfahrbaren Betätigungselement (11), und – einen Greiferaufsatz (50) mit einer Mehrzahl von Greifbacken (51a, ..., 51f), die derart angeordnet und ausgebildet sind, dass von ihnen eine buchsenförmige Aufnahme (55) gebildet wird, wobei der Greiferaufsatz (50) derart mit dem Betätigungszylinder (10) lösbar verbunden ist, dass das Betätigungselement (11) zumindest in seinem ausgefahrenen Zustand wenigstens bereichsweise in der buchsenförmigen Aufnahme (55) aufgenommen ist und dadurch die Greifbacken (51a, ..., 51f) in Radialrichtung (R) nach außen drückt, wobei die von den Greifbacken (51a, ..., 51f) gebildete buchsenförmige Aufnahme (55) im Längsschnitt zumindest bereichsweise eine kegelstumpfförmige Kontur (56) mit Schrägflächen aufweist, wobei die Schrägflächen bei Betätigung des Betätigungszylinders (10) dafür sorgen, dass die Greifbacken (51a, ..., 51f) radial nach außen expandieren.
Innengreifer nach Anspruch 1, wobei die Greifbacken (51a, ..., 51f) relativ zueinander im Schnitt senkrecht zur Axialrichtung (A) des Innengreifers (100) kreisförmig angeordnet und über eine ringförmige Basis (52) miteinander verbunden sind.
Innengreifer nach Anspruch 1 oder 2, welcher ferner ein als Überwurfmutter (80) ausgebildetes Greifergehäuse zum lösbaren Verbinden des Greiferaufsatzes (50) mit dem Betätigungszylinder (10) aufweist.
Innengreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Ringfeder, insbesondere eine aus einem Elastomer gebildete Ringfeder vorgesehen ist, mit welcher die Greifbacken (51a, ..., 51f) auf ihrem Umfang umspannt werden.
Innengreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kegelwinkel (α) der kegelstumpfförmigen Kontur (56) in einem Bereich zwischen 5 und 25° und noch bevorzugter in einem Bereich zwischen 10 und 15° liegt.
Innengreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von den Greifbacken gebildete buchsenförmige Aufnahme im Längsschnitt ferner einen Bereich (57) mit zylinderförmiger Kontur aufweist, welcher in Axialrichtung (A) des Innengreifers (100) gesehen im Wesentlichen geradlinig verläuft.
Innengreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement (11) in Betätigungsrichtung bezogen auf den Zylinder geradlinig ausgebildet ist.
Innengreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betätigungsbewegung des Betätigungselements (11) zum Ausund Einfahren linear und vorzugsweise in Richtung der Zylinderhauptachse verlaufend erfolgt.