DE202017100995U1

DE202017100995U1 - Gripping device with centric effect

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Publication number: DE202017100995U1
Application number: DE202017100995.5U
Authority: DE
Original assignee: Desconpro Eng GmbH; DESCONPRO ENGINEERING GmbH
Current assignee: Desconpro Eng GmbH; DESCONPRO ENGINEERING GmbH
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2027-02-24

Abstract

Greifvorrichtung zum Aufnehmen und Bewegen eines Werkstückes, umfassend – mindestens drei Greiffinger (11, 21, 31) mit Greifflächen (12, 22, 32) zum Fassen des Werkstückes an jeweils einem Haltepunkt wobei die Greifflächen (12, 22, 32) zum Fassen und Loslassen des Werkstückes jeweils auf einer Kreisbahn um eine Drehachse (1, 2, 3) der Greiffinger (11, 21, 31) auf einen gemeinsamen Mittelpunkt (M) zu oder von diesem wegbewegbar sind dadurch gekennzeichnet, die Drehachsen (1, 2, 3) um den Mittelpunkt (M) unter von Null verschiedenen, bestimmten Winkelabständen von einander angeordnet sind.Gripping device for receiving and moving a workpiece, comprising - at least three gripping fingers (11, 21, 31) with gripping surfaces (12, 22, 32) for gripping the workpiece at a respective stopping point, wherein the gripping surfaces (12, 22, 32) for grasping and Letting go of the workpiece in each case on a circular path about an axis of rotation (1, 2, 3) of the gripper fingers (11, 21, 31) to a common center (M) to or away from this wegbewegbar are characterized, the axes of rotation (1, 2, 3 ) are arranged around the midpoint (M) at non-zero, certain angular distances from each other.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum Aufnehmen und Bewegen eines Werkstückes. Insbesondere in der metallverarbeitenden Industrie wird der mechanische Transport eines Werkstückes zur Weiterleitung an den nächsten Bearbeitungsprozess benötigt. Dabei müssen mit einer geeigneten Mechanik oft komplexe Aufgaben durchgeführt werden, wie beispielsweise das sichere Aufnehmen und Greifen eines Werkstückes und das anschließende Einspannen auf eine Drehwelle. The invention relates to a gripping device for receiving and moving a workpiece. In particular, in the metalworking industry, the mechanical transport of a workpiece for forwarding to the next processing process is needed. Complex tasks often have to be carried out with a suitable mechanism, for example the secure picking up and gripping of a workpiece and the subsequent clamping onto a rotary shaft.

Die dafür nötige Greifvorrichtung muss insbesondere eine sichere mechanische Fixierung für verschiedene Werkstückgrößen, als auch eine werkstückschonende Einspannung aufweisen. Dadurch wird zum einen vermieden, dass das Werkstück während des Transportes aus der Greifvorrichtung fällt und der Bearbeitungsprozess gestört wird. Ebenso sind bei der Einspannung ungewollte Spannungen und Momente im Werkstück, welche dieses beschädigen, verformen oder schlimmstenfalls zerstören könnten, zu vermeiden.The necessary gripping device must in particular have a secure mechanical fixation for different workpiece sizes, as well as a workpiece-friendly clamping. This avoids, on the one hand, that the workpiece falls out of the gripping device during transport and that the machining process is disturbed. Likewise, when clamping unintentional stresses and torques in the workpiece, which could damage this, deform or destroy it in the worst case to avoid.

Die europäische Patentanmeldung EP0303000A2 beschreibt eine Vorrichtung zum Zentrieren und Spannen von Werkstücken, die im Wesentlichen darauf beruht, dass das Werkstück über zwei Spannhebel, welche auf einer gemeinsamen Achse liegen, in der Art einer Zange eingespannt wird und von einem dritten Spannhebel an einem dritten Haltepunkt zusätzlich fixiert wird. Durch die Anordnung der Spannhebel als Zange wirken vermehrt laterale Kräfte auf das Werkstück, wodurch zum einen die Kräfte nicht in radialer Richtung zum Mittelpunkt des Werkstückes führen, was eine verminderte Fixierung des Werkstückes mit sich bringt und ungewollte Spannungen und Momente innerhalb des Werkstückes bewirkt. Problematisch ist bei der Zangenkonstruktion der Spannhebel, dass auf einer Achse zwei Drehrichtungen durchgeführt werden müssen, wodurch ein höherer Anspruch an die Komplexität der Kinematik gegeben ist. Daneben verursachen die vermehrt auftretenden lateralen Kräfte eine hohe Beanspruchung der Außenfläche des Werkstückes wodurch Risiken der Beschädigung bestehen und sich deshalb derartige Lösungen nicht immer realisieren lassen.The European patent application EP0303000A2 describes a device for centering and clamping of workpieces, which is based essentially on the fact that the workpiece is clamped by two clamping levers, which lie on a common axis, in the manner of a pair of pliers and is additionally fixed by a third clamping lever at a third holding point. The arrangement of the clamping lever as a forceps act more lateral forces on the workpiece, which on the one hand do not lead the forces in the radial direction to the center of the workpiece, which brings a reduced fixation of the workpiece with it and causes unwanted stresses and moments within the workpiece. The problem with the pliers construction of the clamping lever, that on one axis two directions of rotation must be performed, which is given a higher claim to the complexity of the kinematics. In addition, the increasingly occurring lateral forces cause high stress on the outer surface of the workpiece whereby risks of damage exist and therefore such solutions can not always be realized.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber dem genannten Stand der Technik verbesserte Greifvorrichtung zum Aufnehmen und Bewegen eines Werkstückes zu schaffen. Object of the present invention is to provide a comparison with the cited prior art improved gripping device for receiving and moving a workpiece.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.This object is achieved by a device having the features of independent claim 1. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.

Die erfindungsgemäße Greifvorrichtung zum Aufnehmen und Bewegen eines Werkstückes umfasst mindestens drei Greiffinger mit Greifflächen zum Fassen des Werkstückes an einem Haltepunkt. Unter dem Haltepunkt ist diejenige Position zu verstehen, an welchem der Greiffinger mit dem Werkstück in mechanischen Kontakt tritt. Dabei kann der Haltepunkt auch als endliches Flächenelement ausgebildet sein. Angestrebt ist, dass die Greifflächen der Greiffinger annähernd mit demselben Winkelabstand zueinander auf das Werkstück treffen, wodurch eine zuverlässige und werkstückschonende Einspannung ermöglicht wird, insbesondere auch bei kleinere Spanndurchmessern und damit kleineren Werkstücken. Die Greifflächen sind jeweils auf einer Kreisbahn beziehungsweise auf einem Abschnitt der Kreisbahn um eine Drehachse der Greiffinger auf einen gemeinsamen Mittelpunkt zu oder von diesem weg bewegbar. Der gemeinsame Mittelpunkt kann dabei insbesondere auf der Mittelachse eines rotationssymmetrischen Werkstückes liegen, das in die Greifvorrichtung aufgenommen wird.The gripping device according to the invention for picking up and moving a workpiece comprises at least three gripping fingers with gripping surfaces for gripping the workpiece at a holding point. The holding point is to be understood as the position at which the gripping finger comes into mechanical contact with the workpiece. In this case, the breakpoint may also be formed as a finite surface element. The aim is that the gripping surfaces of the gripper fingers meet with approximately the same angular distance from each other on the workpiece, whereby a reliable and workpiece gentle clamping is possible, especially for smaller clamping diameters and thus smaller workpieces. The gripping surfaces are each movable on a circular path or on a portion of the circular path about an axis of rotation of the gripper fingers to a common center to or away from this. The common center may lie in particular on the central axis of a rotationally symmetrical workpiece which is received in the gripping device.

Erfindungsgemäß sind die Drehachsen der Greiffinger um den gemeinsamen Mittelpunkt unter bestimmten, von Null verschiedenen Winkelabständen von einander angeordnet. Dadurch kann bei einer geeigneten Auslegung der Vorrichtung erreicht werden, dass der Kräfteverlauf im Werkstück an den jeweiligen Haltepunkten bezogen auf den gemeinsamen Mittelpunkt vergleichbar ist. Ferner kann – je nach gewünschtem maximalen Spanndurchmesser – durch eine geeignete Wahl insbesondere des jeweiligen Abstandes der Drehachsen von dem gemeinsamen Mittelpunkt, der Länge der Greiffinger und damit des Radius der Kreisbahn, auf welcher sich die Greiffinger bewegen und des Winkelabstandes der Drehachsen erreicht werden, dass die Haltepunkte im Falle eines zylindrischen oder hohlzylindrischen Werkstückes um einen Winkel von 110°–130°, bevorzugt von ca. 120° voneinander beabstandet auf einem Kreisbogen um dem gemeinsamem Mittelpunkt angeordnet sind.According to the invention, the axes of rotation of the gripper fingers are arranged around the common center point at certain angular intervals, different from zero. This can be achieved with a suitable design of the device, that the force distribution in the workpiece at the respective breakpoints based on the common center is comparable. Furthermore, depending on the desired maximum clamping diameter - by a suitable choice in particular of the respective distance of the axes of rotation of the common center, the length of the gripper fingers and thus the radius of the circular path on which move the gripping fingers and the angular distance of the axes of rotation are achieved the breakpoints in the case of a cylindrical or hollow cylindrical workpiece at an angle of 110 ° -130 °, preferably spaced from each other by about 120 ° on a circular arc around the common center are arranged.

Ein besonders gleichmäßiges Greifen kann erreicht werden, wenn die Drehachsen der Greiffinger um den gemeinsamen Mittelpunkt auf einem Kreisbogenabschnitt um dem gemeinsamen Mittelpunkt angeordnet sind.A particularly uniform gripping can be achieved if the axes of rotation of the gripping fingers are arranged around the common center on a circular arc section around the common center.

Der Vektor der Spannkraft, also derjenigen Kraft, welche der Greiffinger am Haltepunkt auf das Werkstück ausübt, verläuft dabei entlang einer Tangente an die Kreisbahn um die Drehachse der Greiffinger an dem Haltepunkt. Im Falle einer Außenspannung, also beispielsweise des Greifens eines zylindrischen Werkstückes von der Zylindermantelfläche her, zeigt zumindest eine Vektorkomponente in Richtung des gemeinsamen Mittelpunktes, im Falle einer Innenspannung (wie zum Beispiel im Falle eines hohlzylindrischen Werkstückes von der Innenseite des Hohlzylinders her) zeigt zumindest eine Vektorkomponente der Spannkraft von dem gemeinsamen Mittelpunkt weg. Für bestimmte geometrische Bedingungen kann die Situation einer exakt zentrischen Spannung erreicht werden; dies hängt unter anderem von der Länge der Greiffinger ab, welche hierzu insbesondere wechselbar gestaltet werden können. Unter einer exakt zentrischen Spannung wird dabei derjenige Fall verstanden, in dem der Vektor der Spannkraft vollständig radial in Richtung des gemeinsamen Mittelpunktes oder von diesem weg verläuft.The vector of the clamping force, that is, the force which the gripper finger exerts on the workpiece at the holding point, runs along a tangent to the circular path around the axis of rotation of the gripper fingers at the holding point. In the case of an external stress, that is, for example, the gripping of a cylindrical workpiece from the cylinder jacket surface forth, shows at least one vector component in the direction of the common center, in the case of an internal stress (such as in the case of hollow cylindrical workpiece from the inside of the hollow cylinder ago) shows at least one vector component of the clamping force of the common center away. For certain geometric conditions, the situation of an exactly centric tension can be achieved; This depends, inter alia, on the length of the gripping fingers, which can be made interchangeable in particular for this purpose. An exactly centric stress is understood to mean that case in which the vector of the clamping force runs completely radially in the direction of the common center or away from it.

Es ist jedoch in den meisten Anwendungsfällen durchaus tolerabel, wenn wie bereits oben erwähnt bezogen auf den gemeinsamen Mittelpunkt lediglich ähnliche beziehungsweise identische Kräfteverläufe an den Haltepunkten geschaffen werden. In diesem Fall kann der Vektor der Spannkraft mit der Geraden durch den gemeinsamen Mittelpunkt und den Haltepunkt (sie repräsentiert die Richtung einer exakt zentrischen Spannung) insbesondere einen Winkel von bis zu 30°, insbesondere von bis zu 20°, besonders bevorzugt von bis zu 15° einschließen.However, it is tolerable in most cases, if, as already mentioned above, based on the common center, only similar or identical courses of forces are created at the breakpoints. In this case, the vector of the clamping force with the straight line through the common center point and the holding point (it represents the direction of an exactly centric tension) can in particular be an angle of up to 30 °, in particular of up to 20 °, particularly preferably of up to 15 ° include.

Dadurch ist gegeben, dass die Kraft, welche am Haltepunkt wirkt, vorwiegend radial zum Mittelpunkt des Werkstückes führt, wodurch eine optimale Fixierung in der Greifvorrichtung gegeben ist, als auch laterale Kräfte für verschiedene Werkstückgrößen vermieden werden. Es werden somit parasitäre Spannungen und Momente im Werkstück verhindert, welche dieses beschädigen könnten. Das Werkstück kann wie bereits erwähnt über die erfindungsgemäße Vorrichtung in Außenspannung, als auch in Innenspannung eingespannt werden. Dabei ist denkbar, dass im Falle der Innenspannung die Greifflächen eine mindestens teilweise zylindermantelförmige Geometrie aufweisen, um innerhalb eines Durchmessers das Werkstück zu greifen. Hierzu können die Greifflächen auf zylinderförmigen Greifstiften am Ende der Greiffinger angeordnet sein, wie später noch näher erläutert werden wird. This ensures that the force acting at the breakpoint, mainly leads radially to the center of the workpiece, whereby an optimal fixation in the gripping device is given, and lateral forces are avoided for different workpiece sizes. Thus, parasitic stresses and moments in the workpiece are prevented, which could damage this. As already mentioned, the workpiece can be clamped by the device according to the invention in external tension as well as in internal tension. It is conceivable that in the case of the internal stress, the gripping surfaces have an at least partially cylindrical jacket-shaped geometry to grip the workpiece within a diameter. For this purpose, the gripping surfaces can be arranged on cylindrical gripping pins at the end of the gripper fingers, as will be explained in more detail later.

Für das Greifen zylindrischer Werkstücke ist es vorteilhaft, wenn die Greifflächen in gespannten Zustand (also wenn ein Werkstück von der Greifvorrichtung gehalten wird) im Wesentlichen auf einem Kreis um den gemeinsamen Mittelpunkt angeordnet sind.For gripping cylindrical workpieces, it is advantageous if the gripping surfaces in the clamped state (that is, when a workpiece is held by the gripping device) are arranged essentially on a circle around the common center.

Bei der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung können zwei der Greiffinger derart kinematisch verbunden sein, dass sie sich beim Öffnen bzw. Schließen der Greifvorrichtung gegensinnig bewegen. So kann sich beispielsweise ein erster Greiffinger im Uhrzeigersinn bewegen, wohingegen ein zweiter Greiffinger im Gegenuhrzeigersinn bewegt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich in geöffneter Stellung der Greifvorrichtung ein großer freier Bereich zum seitlichen, linearen Bewegen oder Verschwenken eines Werkstückes in die Greifvorrichtung beziehungsweise zu dessen Entnahme aus der Greifvorrichtung ergibt. In the gripping device according to the invention, two of the gripping fingers can be kinematically connected in such a way that they move in opposite directions when opening or closing the gripping device. Thus, for example, a first gripper finger can move in a clockwise direction, whereas a second gripper finger is moved in a counterclockwise direction. In this way it can be achieved that results in the open position of the gripping device, a large free area for lateral, linear movement or pivoting of a workpiece in the gripping device or to its removal from the gripping device.

Insbesondere kann auf diese Weise erreicht werden, dass bei geöffneter Greifvorrichtung ein freier Bereich zwischen zwei Greiffingern geschaffen wird, der eine lichte Weite aufweist, welche größer ist als beispielsweise der Durchmesser eines zylindrischen Werkstücks. In particular, can be achieved in this way that when open gripping device, a free area between two gripping fingers is created, which has a clear width, which is greater than, for example, the diameter of a cylindrical workpiece.

Dies kann insbesondere auch dadurch unterstützt werden, dass die Drehachsen innerhalb eines zusammenhängenden Winkelbereiches von maximal 180° bezogen auf den gemeinsamen Mittelpunkt angeordnet sind. Mit anderen Worten können sich alle Drehachsen vom gemeinsamen Mittelpunkt aus gesehen innerhalb eines Azimutwinkelsegmentes von maximal 180° befinden. In diesem Fall sind die ortsfesten Drehachsen in einem begrenzten Winkelbereich konzentriert, so dass die Greiffinger bei entsprechender Bewegung einen vergleichsweise großen Winkelbereich freigeben können.This can in particular also be supported by the fact that the axes of rotation are arranged within a contiguous angular range of a maximum of 180 ° relative to the common center. In other words, all axes of rotation can be seen from the common center point within an azimuth angle segment of a maximum of 180 °. In this case, the fixed axes of rotation are concentrated in a limited angular range, so that the gripping fingers can release a comparatively large angular range with appropriate movement.

Dies ist insbesondere beim Einspannen von größeren Werkstücken vorteilhaft, da in diesem Fall keine Verwendung von Formschlussbacken erforderlich ist. Ebenso kann das Werkstück vor dem Greifprozess leichter angefahren werden, da der Toleranzbereich zur Positionierung des Werkstückes in den Mittelpunkt der Greifvorrichtung aufgrund des freien Winkelbereiches erweitert ist, wodurch der Greifprozess schneller durchgeführt werden kann. Daneben kann durch diese Maßnahme auch sichergestellt werden, dass bei Werkstücken, welche unter Verwendung einer Zentrierspitze beispielsweise in einer Werkstückaufnahme einer Drehbank zur weiteren Bearbeitung aufgenommen werden sollen, das Werkstück zwischen Backenfutter und Zentrierspitze der Drehbank eingesetzt werden kann, solange es von der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung gehalten wird. Nach der Aufnahme des Werkstückes kann sich dann die Greifvorrichtung öffnen und das Werkstück durch radiales Wegbewegen oder Ausschwenken zur Bearbeitung freigeben.This is particularly advantageous when clamping larger workpieces, as in this case no use of positive-locking jaws is required. Likewise, the workpiece can be approached easier before the gripping process, since the tolerance range for positioning the workpiece is extended to the center of the gripping device due to the free angle range, whereby the gripping process can be performed faster. In addition, it can also be ensured by this measure that for workpieces which are to be recorded using a centering, for example, in a workpiece holder of a lathe for further processing, the workpiece between the jaw chuck and centering of the lathe can be used as long as it is held by the gripping device according to the invention becomes. After the workpiece has been picked up, the gripping device can then open and release the workpiece for processing by radially moving away or swiveling out.

Es versteht sich von selbst, dass sich die vorliegend beschriebenen charakteristischen Wirkungen der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung bei geeigneter Wahl der geometrischen Parameter für einen weiten Bereich von Spanndurchmessern erzielen lassen.It goes without saying that the present invention described characteristic effects of the gripping device according to the invention can be achieved with a suitable choice of the geometric parameters for a wide range of clamping diameters.

Vorteilhaft ist es, wenn der Abstand der Greifflächen zu den Drehachsen größer ist als der Abstand der Drehachsen zum dem gemeinsamen Mittelpunkt. In diesem Fall können auch Werkstücke mit ausgesprochen kleinen Dimensionen sicher gehalten werden.It is advantageous if the distance between the gripping surfaces to the axes of rotation is greater than the distance of the axes of rotation to the common center. In this case, also workpieces with extremely small dimensions can be kept safe.

Typischerweise wird der gemeinsame Mittelpunkt im Fall eines rotationssymmetrischen Werkstückes auf der Rotationssymmetrieachse des Werkstückes liegen, wodurch sich ebenfalls ein vorteilhafter Kräfteverlauf in dem gehaltenen Werkstück ergibt.Typically, in the case of a rotationally symmetrical workpiece, the common center will lie on the axis of rotational symmetry of the workpiece, which also results in an advantageous distribution of forces in the held workpiece.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Greiffinger drehfest mit Achsenzahnrädern verbunden und verschwenken somit bei einer Drehung der Achsenzahnräder.In an advantageous embodiment of the invention, the gripping fingers are rotatably connected with axle gears and thus pivot upon rotation of the axle gears.

Dabei wird vorteilhafterweise

– ein erstes Achsenzahnrad von einem zweiten Achsenzahnrad angetrieben
– ein drittes Achsenzahnrad von einem Zwischenzahnrad angetrieben
– sowohl das zweite Achsenzahnrad als auch das Zwischenzahnrad von einem Kopplungszahnrad angetrieben.

It is advantageously

- A first Achsenzahnrad driven by a second Achsenzahnrad
- A third axle gear driven by an intermediate gear
- Both the second axis gear and the intermediate gear driven by a coupling gear.

Insbesondere kann diese Ausführungsform der Erfindung eines unter als Präzisionszahnradgetriebe realisiert sein; auch andere Kinematiken sind jedoch denkbar.In particular, this embodiment of the invention may be implemented as a precision gear under; however, other kinematics are also conceivable.

In einer bevorzugten Variante der Erfindung weisen die Achsenzahnräder und das Zwischenzahnrad die gleiche Anzahl von Zähnen auf. Damit wird gewährleistet, dass sich die Greiferfinger bei jeder Betätigung der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung um denselben Winkelbetrag bewegen. Das Kopplungszahnrad kann zur Wahl einer gewünschten Übersetzung geeignet dimensioniert werden. Prinzipiell kann auf das Kopplungszahnrad und in diesem Fall auch auf das Zwischenzahnrad verzichtet werden; in diesem Fall kann eine Bewegung über eines der Achsenzahnräder eingekoppelt werden, allerdings um den Preis einer wegfallenden Wählbarkeit der Übersetzung.In a preferred variant of the invention, the axle gears and the intermediate gear have the same number of teeth. This ensures that the gripper fingers move with each actuation of the gripping device according to the invention by the same angular amount. The coupling gear can be suitably dimensioned to select a desired translation. In principle, the coupling gear and in this case also the intermediate gear can be dispensed with; In this case, a movement can be coupled via one of the axle gears, but at the cost of a dropping selectability of the translation.

Zum Antrieb der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung kann das Kopplungszahnrad drehfest mit einem Schwenkhebel verbunden sein. Der Schwenkhebel kann beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sein.To drive the gripping device according to the invention, the coupling gear can be rotatably connected to a pivot lever. The pivot lever can be actuated, for example, pneumatically or hydraulically.

Insbesondere, wenn die Greifflächen auf Greifstiften angeordnet sind, wobei die Greifstifte an den den Drehachsen gegenüberliegenden Enden der Greiffinger angeordnet sind und die Längsachsen der Greifstifte eine zu den Drehachsen parallele Vektorkomponente aufweisen, kann auch ein Innengreifen ermöglich werden. Unter einem Innengreifen wird dabei ein Greifen eines Werkstückes verstanden, bei welchem die Greifflächen in einer Ausnehmung, beispielsweise einer Bohrung des Werkstückes von dem gemeinsamen Mittelpunkt weg eine Kraft nach außen ausüben. Auch in diesem Fall wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ein schonendes und gleichmäßiges Greifen des Werkstückes ermöglicht, was insbesondere durch eine zylindrische Gestaltung der Greifstifte weiter unterstützt wird.In particular, when the gripping surfaces are arranged on gripping pins, wherein the gripping pins are arranged on the opposite ends of the axes of rotation of the gripper fingers and the longitudinal axes of the gripping pins have a parallel to the axes of rotation vector component, also an internal gripping can be made possible. Under an internal gripping a gripping a workpiece is understood, in which the gripping surfaces in a recess, such as a bore of the workpiece away from the common center exert a force to the outside. Also in this case, a gentle and uniform gripping of the workpiece is made possible by the measures according to the invention, which is further supported in particular by a cylindrical design of the gripping pins.

Auch zu einem Außengreifen sind die oben beschriebenen Greifstifte insbesondere in einer zylindrischen Form von Vorteil. Sie bewirken auch bei einem Außengreifen ein schonendes und gleichmäßiges Greifen von Werkstücken und unterstützt die oben bereits beschriebene möglichst zentrische Ausrichtung der Spannkraft.Also to an outside gripping the gripping pins described above, in particular in a cylindrical shape of advantage. They also effect an external gripping a gentle and uniform gripping of workpieces and supports the already described as centric alignment of the clamping force.

Mit anderen Worten unterstützen die oben beschriebenen zylindrischen Greifstifte ein stufenloses konzentrisches Spannen eines Werkstückes über einen weiten Bereich von Werkstückdurchmessern.In other words, the cylindrical gripping pins described above assist stepless concentric clamping of a workpiece over a wide range of workpiece diameters.

Dabei können in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Längsachsen der Greifstifte parallel zu den Drehachsen verlaufen.In this case, in an advantageous embodiment of the invention, the longitudinal axes of the gripper pins extend parallel to the axes of rotation.

Nachfolgend werden das Wirkprinzip der Erfindung und ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe principle of the invention and an embodiment will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it

1 eine schematische Darstellung der geometrischen Verhältnisse für zwei Werkstückgrößen, und 1 a schematic representation of the geometric relationships for two workpiece sizes, and

2 eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in geöffneter Stellung. 2 an exemplary embodiment of the invention in the open position.

In der schematischen Darstellung der 1 sind drei Greiffinger 11, 21, 31 der Greifvorrichtung in geöffneter Stellung gezeigt, welche jeweils auf einer Drehachse 1, 2, 3 um einen gemeinsamen Mittelpunkt M angeordnet sind. Der Mittelpunkt M entspricht dem Mittelpunkt des zu greifenden Werkstückes. Die Drehachsen 1, 2, 3 haben jeweils den gleichen Abstand vom Mittelpunkt M, wobei die Greiffinger 11, 21, 31 eine Länge aufweisen, die etwas größer ist als dieser Abstand. Die Greiffinger 11, 21, 31 besitzen jeweils Greifflächen 12, 22, 32, welche auf einer Kreisbahn auf den gemeinsamen Mittelpunkt M zu oder wegbewegbar sind. Die Greifflächen 12, 22, 32 sind geometrisch radial, z.B. halbzylindermantelförmig, ausgebildet, um punktuell beziehungsweise linienförmig auf das zu greifende Werkstück wirken zu können. Es sind beispielhaft zwei Größen für ein zu greifendes Werkstück dargestellt, zum einen ein kleines Werkstück 4 mit geringem Radius und ein großes Werkstück 5 mit größerem Radius. Die Kreisbahnen der Greifflächen 12, 22, 32 sind derart angeordnet, dass die Haltepunkte sowohl der Einspannung für das kleine Werkstück 4 als auch für das große Werkstück 5 annähernd in einem Winkelabstand von 120° zueinander stehen, wodurch eine zuverlässige und werkstückschonende Einspannung ermöglicht wird. Ebenso ist aufgrund der Gestaltung der Kreisbahnen der Greifflächen 12, 22, 32 gewährleistet, dass in beiden Fällen die auf dem Werkstück angreifende Kraft annähernd radial sowohl zum Mittelpunkt des kleinen Werkstückes 4 als auch des großen Werkstückes 5 zeigt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Tangente t am Haltepunkt und die Gerade g vom Mittelpunkt M zum Haltepunkt aufgrund der erfindungsgemäßen Ausrichtung der Kreisbahnen der Greifflächen 12, 22, 32 nur geringfügig voneinander abweichen. Dadurch wird das Werkstück in diesem Fall optimal an drei Haltepunkten gegriffen, unter Vermeidung von parasitär wirkenden lateralen Kräften, welche das Werkstück beschädigen könnten.In the schematic representation of 1 are three gripper fingers 11 . 21 . 31 the gripping device shown in the open position, each on a rotation axis 1 . 2 . 3 are arranged around a common center M. The center M corresponds to the center of the workpiece to be gripped. The axes of rotation 1 . 2 . 3 each have the same distance from the center M, with the gripper fingers 11 . 21 . 31 have a length that is slightly larger than this distance. The gripping fingers 11 . 21 . 31 each have gripping surfaces 12 . 22 . 32 which are on a circular path to the common center M to move or away. The gripping surfaces 12 . 22 . 32 are geometrically radially, for example, halbzylindermantelelförmig, designed to be able to act selectively or linearly on the workpiece to be gripped. By way of example, two sizes are shown for a workpiece to be gripped, on the one hand a small workpiece 4 with a small radius and a large workpiece 5 with a larger radius. The circular paths of the gripping surfaces 12 . 22 . 32 are arranged such that the holding points both the clamping for the small workpiece 4 as well as for the large workpiece 5 approximately at an angular distance of 120 ° to each other, whereby a Reliable and workpiece-friendly clamping is possible. Likewise, due to the design of the circular paths of the gripping surfaces 12 . 22 . 32 ensures that in both cases, the force acting on the workpiece approximately radially to both the center of the small workpiece 4 as well as the large workpiece 5 shows. This is due to the fact that the tangent t at the breakpoint and the straight line g from the midpoint M to the breakpoint due to the inventive alignment of the circular paths of the gripping surfaces 12 . 22 . 32 only slightly different from each other. As a result, the workpiece is optimally grasped at three breakpoints in this case, avoiding parasitic lateral forces that could damage the workpiece.

Zur Verdeutlichung weiterhin dargestellt in 1 ist neben der Gerade g durch den gemeinsamen Mittelpunkt M und den Haltepunkt und der Tangente t an die gestrichelt dargestellte Kreisbahn an dem Haltepunkt der Winkel α zwischen der Geraden g und der Tangenten t.For clarity, further shown in FIG 1 is next to the straight line g through the common center M and the breakpoint and the tangent t to the circular path shown at dashed lines at the breakpoint of the angle α between the line g and the tangents t.

In 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in geöffneter Stellung dargestellt. Insbesondere ist die Kinematik der Drehachsen 1, 2, 3 und der Greiffinger 11, 21, 31 zu erkennen. Diese weise insbesondere einen beispielsweise pneumatisch angetriebenen Schwenkhebel 6 und ein Präzisionszahnradgetriebe auf, welches aus dem Kopplungszahnrad 7, dem Zwischenzahnrad 8 und den Achsenzahnrädern 91, 92, 93 der jeweiligen Drehachsen 1, 2, 3 der Greiffinger 11, 21, 31 aufgebaut ist. Die Drehbewegung wird über den Schwenkhebel 6 in das Kopplungszahnrad 7 eingekoppelt. Anschließend wird die Rotation des Kopplungszahnrades 7 zu den Achsenzahnrädern 91 und 92 und über das Zwischenzahnrad 8 zum Achsenzahnrad 93 geleitet. Das Zwischenzahnrad 8 ändert in Bezug auf das Kopplungszahnrad 7 die Drehrichtung, wodurch sich das Achsenzahnrad 93 in dieselbe Richtung dreht wie das Kopplungszahnrad 7. Die Greiffinger 11 und 21 laufen an einander vorbei, wobei aufgrund des Zahnradgetriebes die Drehrichtung des Achsenzahnrades 91 der Drehrichtung des Kopplungszahnrades 7 entspricht und die Drehbewegung des Achsenzahnrades 92 gegensinnig zum Kopplungszahnrad 7 ist. Die Zahnräder 8, 91, 92, 93 verfügen über die gleiche Anzahl an Zähnen, damit bei allen Greiffingern 11, 21, 31 die gleichen Schwenkwinkel auftreten. Die Zahnanzahl des Kopplungszahnrades 7 kann zur Einstellung eines gewünschten Übersetzungsverhältnisses passend gewählt werden. Es müssen nicht zwingend Zahnräder verwendet werden, auch andere Kinematiken sind denkbar, insbesondere Ketten oder Zahnriemen. Der freie Bereich zwischen Greiffinger 21 und Greiffinger 31 in der geöffneten Stellung der Greifvorrichtung ermöglicht ein leichtes Positionieren verschiedener Werkstückgrößen in den Mittelpunkt der Vorrichtung vor dem eigentlichen Greifprozess. Denkbar ist, dass das Werkstück zum einen in die Greifvorrichtung eingeführt wird oder die Greifvorrichtung räumlich verfahrbar ist und das zu greifende Werkstück anfährt, es anschließend in den Mittelpunkt positioniert und dann greift. Diese Funktionalität ist insbesondere beim Einspannen von Drehteilen in das Spannfutter einer Drehmaschine insbesondere bei zusätzlicher Verwendung einer Zentrierspitze oder auch bei deren Entnahme von Vorteil.In 2 an exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the open position. In particular, the kinematics of the axes of rotation 1 . 2 . 3 and the gripper finger 11 . 21 . 31 to recognize. This example, in particular a pneumatically driven pivot lever, for example 6 and a Präzisionszahnradgetriebe, which from the coupling gear 7 , the intermediate gear 8th and the axle gears 91 . 92 . 93 the respective axes of rotation 1 . 2 . 3 the gripping finger 11 . 21 . 31 is constructed. The rotational movement is via the pivot lever 6 in the coupling gear 7 coupled. Subsequently, the rotation of the coupling gear 7 to the axle gears 91 and 92 and via the intermediate gear 8th to the axis gear 93 directed. The intermediate gear 8th changes with respect to the coupling gear 7 the direction of rotation, causing the axis gear 93 in the same direction as the coupling gear 7 , The gripping fingers 11 and 21 run past each other, wherein due to the gear transmission, the direction of rotation of the axis gear 91 the direction of rotation of the coupling gear 7 corresponds and the rotational movement of the axis gear 92 in the opposite direction to the coupling gear 7 is. The gears 8th . 91 . 92 . 93 have the same number of teeth, so that all gripping fingers 11 . 21 . 31 the same tilt angles occur. The number of teeth of the coupling gear 7 can be chosen to suit a desired gear ratio suitable. It does not necessarily gears are used, other kinematics are conceivable, especially chains or timing belt. The free area between gripper fingers 21 and Greiffinger 31 in the open position of the gripping device allows easy positioning of different workpiece sizes in the center of the device before the actual gripping process. It is conceivable that the workpiece is firstly introduced into the gripping device or the gripping device is spatially movable and anfährt the workpiece to be gripped, then positioned it in the center and then attacks. This functionality is particularly advantageous when clamping turned parts in the chuck of a lathe, in particular with the additional use of a centering tip or in their removal.

Ebenfalls erkennbar in der 2 sind die Greifstifte 13, 23, 33, auf welchen die Greifflächen 12, 22, 32 angeordnet sind. In der gezeigten Darstellung sind die Greifstifte jeweils als zylindrische Stifte ausgebildet, deren Längsachsen parallel zu den Drehachsen 1, 2 und 3 der Greiffinger 11, 21 und 31 verlaufen. Diese Ausbildung und Anordnung der Greifstifte in Kombination mit der gezeigten Geometrie und Kinematik der Greifvorrichtung ermöglicht ein gleichmäßiges, weitgehend zentrisches Greifen von Werkstücken sowohl von außen als auch von innen. Dadurch, dass die Greifstifte 13, 23, 33 nur an einem kurzen Abschnitt gehalten werden und ansonsten frei aus der Zeichenebene herausragen, steht ihr gesamter Umfang zum Greifen eines Werkstückes von außen wie von innen zur Verfügung. Mit anderen Worten können sich die Greifflächen 12, 22, 32 an praktisch jedem Punkt der Zylindermantelfläche des Greifstiftes 13, 23, 33 befinden.Also recognizable in the 2 are the gripping pins 13 . 23 . 33 on which the gripping surfaces 12 . 22 . 32 are arranged. In the illustration shown, the gripping pins are each formed as cylindrical pins whose longitudinal axes parallel to the axes of rotation 1 . 2 and 3 the gripping finger 11 . 21 and 31 run. This design and arrangement of the gripping pins in combination with the geometry and kinematics of the gripping device shown enables a uniform, largely centric gripping of workpieces both from the outside and from the inside. Because of the gripping pins 13 . 23 . 33 only be held on a short section and otherwise protrude freely from the plane, their entire scope is available for gripping a workpiece from the outside as from the inside. In other words, the gripping surfaces can 12 . 22 . 32 at virtually every point of the cylindrical surface of the gripping pin 13 . 23 . 33 are located.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 2, 31, 2, 3: Drehachsen rotational axes
11, 21, 3111, 21, 31: Greiffinger gripping fingers
12, 22, 3212, 22, 32: Greifflächen gripping surfaces
44: Kleines Werkstück Small workpiece
55: Großes Werkstück Large workpiece
66: Schwenkhebel pivoting lever
77: Kopplungszahnrad coupling gear
88th: Zwischenzahnrad intermediate gear
91, 92, 9391, 92, 93: Achsenzahnräder Axle gears
MM: Gemeinsamer Mittelpunkt Common center
tt: Tangente tangent
gG: Gerade Just
αα: Winkel angle
13, 23, 3313, 23, 33: Greifstifte gripping pins

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0303000 A2 [0003]

Claims

Gripping device for picking up and moving a workpiece, comprising - at least three gripping fingers ( 11 . 21 . 31 ) with gripping surfaces ( 12 . 22 . 32 ) for gripping the workpiece at a respective breakpoint, wherein the gripping surfaces ( 12 . 22 . 32 ) for grasping and releasing the workpiece in each case on a circular path about an axis of rotation ( 1 . 2 . 3 ) of the gripper fingers ( 11 . 21 . 31 ) are moved towards or away from a common center (M), characterized 1 . 2 . 3 ) are arranged around the center (M) at non-zero, certain angular distances from each other.

The grasping device of claim 1, characterized in that the rotation axes are arranged on a circular arc portion around the center (M).

Gripping device according to claim 1 or 2, characterized in that the angle (α), which includes the vector of the clamping force with a straight line (g) through the common center and the breakpoint, less than 30 °, in particular less than 20 °, preferably less than 15 °.

Gripping device according to one of the preceding claims, characterized in that that the holding points are arranged at an angle of approximately 110 ° -130 ° apart from each other on a circular arc around the common center.

Gripping device according to one of the preceding claims, characterized in that two of the gripping fingers ( 11 . 21 . 31 ) are kinematically connected such that they move in opposite directions when opening or closing the gripping device.

Gripping device according to one of the preceding claims, characterized in that the axes of rotation ( 1 . 2 . 3 ) within a continuous angular range of a maximum of 180 ° with respect to the common center (M) are arranged.

Gripping device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance of the gripping surfaces ( 12 . 22 . 32 ) to the axes of rotation ( 1 . 2 . 3 ) is greater than the distance of the axes of rotation ( 1 . 2 . 3 ) to the common center (M).

Gripping device according to one of the preceding claims, characterized in that the common center (M) is in the case of a rotationally symmetrical workpiece on the axis of rotational symmetry of the workpiece.

Gripping device according to one of the preceding claims, characterized in that the gripping fingers ( 11 . 21 . 31 ) rotatably with axle gears ( 91 . 92 . 93 ), wherein - a first axis gear ( 91 ) from a second axle gear ( 92 ) - a third axis gear from an intermediate gear ( 8th ) is driven.

Gripping device according to claim 7, characterized in that the axle gears ( 91 . 92 . 93 ) and the intermediate gear ( 8th ) have the same number of teeth.

Gripping device according to one of claims 9 or 10, characterized in that both the second Achsenzahnrad ( 92 ) as well as the intermediate gear ( 8th ) of a coupling gear ( 7 ), which rotatably with a pivoting lever ( 6 ) connected is.

Gripping device according to one of the preceding claims, characterized in that the gripping surfaces ( 12 . 22 . 32 ) on gripping pins ( 13 . 23 . 33 ) are arranged, wherein the gripping pins ( 13 . 23 . 33 ) at the axes of rotation ( 1 . 2 . 3 ) opposite ends of the gripper fingers ( 11 . 21 . 31 ) are arranged and wherein the longitudinal axes of the gripping pins ( 13 . 23 . 33 ) one to the axes of rotation ( 1 . 2 . 3 ) have parallel vector component.

Gripping device according to claim 12, characterized in that the longitudinal axes of the gripping pins ( 13 . 23 . 33 ) parallel to the axes of rotation ( 1 . 2 . 3 ).