DE3504100C2 - Druckmittelbetätigter Lochgreifer - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Lochgreifer mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Ein solcher Lochgreifer ist aus dem DE-GM 81 26 888 bekannt.

Es ist ferner ein Lochgreifer bekannt, welcher aus einem massiven, überwiegend zylindrischen Kern besteht, welcher auf einem Teil seiner Länge von einer Gummimembran dicht umgeben ist. Die Membran kann durch Einblasen von Druckluft gedehnt werden, und zu diesem Zweck ist im Kern eine Zuleitung für die Druckluft vorgesehen, welche in den Zwischenraum zwischen dem Kern und der Membran mündet. Die Membrane ihrerseits ist von einer im wesentlichen zylindrischen Spannzange umgeben, welche von ihrem einen Ende her zur Bildung mehrerer Finger geschlitzt ist und aus Federstahl besteht. Mit ihrem ungeschlitzten Ende ist die Spannzange am Kern befestigt.

Führt man diesen Lochgreifer in ein Werkstück mit einem passenden Loch ein und bläst dann die Gummimembran auf, dann werden die Finger der Spannzange durch die Gummimembrane gespreizt und legen sich an die Lochwandung im Werkstück an, so daß dieses durch den Lochgreifer gehandhabt werden kann. Die Freigabe des Werkstückes erfolgt durch Entspannen der Gummimembran, worauf sich die Finger der Spannzange selbsttätig infolge der Eigenfederung in ihre Ausgangslage zurückbewegen.

Der bekannte Lochgreifer hat eine Reihe von Nachteilen. Ein erster Nachteil liegt darin, daß die Spannzange einteilig ausgebildet ist und deshalb aus einem Federwerkstoff wie Federstahl bestehen muß, damit sie überhaupt gespreizt werden kann. Die Verwendung eines Federwerkstoffes wie Federstahl hat den weiteren Nachteil, daß die zum Spreizen der Spannzange aufzubringende Kraft mit dem Spreizwinkel progressiv anwächst, so daß letzten Endes verhältnismäßig hohe Spreizkräfte benötigt werden, zu denen das Gewicht der zu greifenden Gegenstände ohnehin noch hinzukommt. Ein weiterer Nachteil des bekannten Lochgreifers liegt darin, daß die Finger seiner Spannzange beim Spreizen gebogen werden, so daß der Eingriff der Spannzange in das Loch eines Werkstückes in der Praxis nicht vollflächig mit der Außenfläche der Spannzange erfolgt, sondern nur mit dem vorderen äußeren Rand der Spannzange, welcher am weitesten gespreizt wird und am tiefsten in das Loch des Werkstückes eintaucht.

Der aus dem DE-GM 81 26 888 bekannte Greifer hat als Greiffinger zweischenklige Hebel, welche durch insgesamt vier Membranen betätigt werden. Zwei Membranen liegen auf der einen Seite der Schwenkachsen der Finger und dienen dazu, die Finger einander anzunähern, die beiden anderen Membranen liegen auf der anderen Seite der Schwenkachsen und dienen dazu, die Finger zu spreizen. Jede der Membranen muß montiert werden, im Betrieb dicht bleiben und jeder Finger muß auf körperlich vorhandenen Achsen schwenkbar gelagert werden. Daraus ergibt sich ein erheblicher Montageaufwand und ein beträchtliches Risiko einer Fehlfunktion im Betrieb.

Aus der GB-Z. Machine Design, November 1982, Seiten 69/70 ist ein Lochgreifer bekannt, welcher die Werkstücke von innen her nicht mit gespreizten Fingern, sondern unmittelbar mit einer gespreizten Membran greift. Aus der FR-PS 1 266 658 ist ein Lochgreifer bekannt, welcher zwar spreizbare Finger hat, diese Finger werden aber nicht durch eine druckmittelbetätigte Membran gespreizt, sondern durch Keilwirkung mittels eines verschiebbaren Kegelstumpfes, und das Rückstellen der Finger geschieht allein durch Schwerkraft.

Aus der DE 25 17 997 A1 ist ein hydraulisch betätigter Innenspanndorn bekannt, welcher anstelle von Greiffingern eine längsgeschlitzte Hülse hat, welche gegen ihre eigene Federkraft durch eine darunterliegende Membran aufgeweitet wird. Ein solcher Innenspanndorn ermöglicht nur geringste Spannwege.

Die DE 30 11 837 A1 offenbart einen Greifer, dessen Finger nicht schwenkbar gelagert, sondern an ihren Enden fest eingespannt und als Blattfedern ausgebildet sind, deren Spreizung nicht durch eine innenliegende Membran, sondern durch einen über sie hinweggleitenden Ring veränderbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Lochgreifer zu schaffen, dessen Spannzange mit geringerem Kraftaufwand gespreizt werden kann und beim Eingreifen in das Loch eines Werkstückes eine großflächige Berührung zwischen der Außenseite der Spannzange und der Wandung des Loches im Werkstück ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Lochgreifer mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem neuen Lochgreifer ist die Spannzange mehrteilig ausgebildet, und zwar in der Weise, daß die starren Finger der Spannzange getrennt voneinander um Achsen, welche in einer gemeinsamen Ebene liegen, die hier auch als die Schwenkebene bezeichnet wird, verschwenkbar am Kern gelagert sind. Zum Spreizen der Spannzange werden die Finger nach außen verschwenkt, so daß zum Spreizen keine Biegekraft aufgewendet werden muß.

Die Finger der Spannzange können beim Greifen eine großflächige Berührung zwischen der Außenseite der Spannzange und der Lochwandung des zu greifenden Werkstückes herstellen; dazu ist es lediglich erforderlich, die äußere Kontur der Spannzange an die Kontur des Loches der zu greifenden Werkstücke anzupassen. Da solche Greifer üblicherweise dort eingesetzt werden, wo große Anzahlen untereinander gleicher Werkstücke zu handhaben sind, ist eine solche Anpassung mit keinem unvertretbaren Aufwand verbunden.

Wie im Stand der Technik an sich bekannt, verwendet man als Spreizelement auch beim neuen Lochgreifer zweckmäßigerweise eine den Kern umschließende gummielastische Membrane.

Die schwenkbare Lagerung der Finger am Kern geschieht dadurch, daß man im Kern eine den Kern umgebende Nut vorsieht, in welcher auch die gemeinsame Schwenkebene der Finger liegt, und daß man an den Fingern nach innen gerichtete Vorsprünge vorsieht, mit welchen diese schwenkbar in der Nut gelagert sind. Die Halterung und Befestigung der Finger erfolgt dabei durch einen Ring, welcher die Finger im Bereich der Nut gemeinsam umschließt. Die Vorsprünge der Finger sind am hinteren Ende der Finger angeordnet, wo keinerlei Spreizung mehr stattfindet.

Damit die gespreizten Finger der Spannzange in ihre Ausgangslage zurückkehren, sieht man eine die Finger gemeinsam umschließende ringförmige Wendelfeder oder einen gummielastischen Ring vor, welcher in einigem Abstand von der gemeinsamen Schwenkebene angeordnet ist. Deren Federkraft muß beim Spreizen der Spannzange natürlich überwunden werden, jedoch kann die Federkraft sehr klein gehalten werden, da sie nur das Zurückschwenken der Finger in drucklosem Zustand des Lochgreifers sicherstellen soll.

Um die Umgebung des Lochgreifers und sein Spreizelement, insbesondere, wenn es sich dabei um eine gummielastische Membran handelt, vor Schaden zu bewahren, wenn die Spreizung einmal außerhalb des Loches eines zu ergreifenden Werkstückes erfolgen sollte, ist vorzugsweise eine die Finger gemeinsam umgebende, die Spreizung begrenzende Hülse vorgesehen, welche zweckmäßigerweise zwischen dem Ring, durch den die Finger gehalten werden, und dem Ring, durch den die Finger zurückgestellt werden, angeordnet ist.

Um eine ungehinderte Verengung des aus den Fingern gebildeten Kranzes zu ermöglichen, werden die Finger zweckmäßigerweise in einem gewissen Abstand nebeneinander angeordnet und dieser Abstand durch Einsetzen von Distanzstiften in den Kern, insbesondere im Bereich der Nut, in welcher die Finger schwenkbar gelagert sind, gesichert.

Ein Ausführungsbeispiel des neuen Lochgreifers ist schematisch in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Lochgreifer in ungespanntem Zustand,

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch diesen Lochgreifer längs der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie II-II, und

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Lochgreifer entsprechend Fig. 1, jedoch in gespanntem Zustand.

In Fig. 2 ist die Schnittlinie I-I eingezeichnet, entlang welcher der in Fig. 1 dargestellte Schnitt gelegt ist.

Der Lochgreifer besitzt einen massiven, zylindrischen Kern 1, welcher an seiner Rückseite einen koaxial angeordneten Zapfen 2 besitzt, der zur Montage des Lochgreifers z. B. am Arm eines Manipulators dient. Im hinteren Bereich besitzt der Kern 1 einen etwas größeren Durchmesser als im vorderen Bereich, und am Übergang dieser beiden Bereiche befindet sich eine Ringnut 3, in welche der radial einwärts vorspringende Rand 4 einer zu einem Beutel geformten gummielastischen Membran 5 eingefügt ist, welche den Bereich des Kerns 1 mit dem geringeren Durchmesser dicht umschließt. Im Innern des Kerns 1 verläuft eine Druckmittelzuleitung 6, welche einerseits in den Zwischenraum zwischen dem Kern 1 und der Membran 5 mündet und andererseits in der Nähe des hinteren Endes des Kerns 1 eine Einlaßöffnung 6a hat, an welche eine Druckmittelquelle, insbesondere eine Druckluftquelle anschließbar ist.

In dem Bereich des Kerns 1 mit dem größeren Durchmesser befindet sich zwischen der Einlaßöffnung 6a und der Membran 5 eine im rechten Winkel zur Längsachse verlaufende Ringnut 7 mit halbrundem Querschnitt, in welche drei untereinander gleich ausgebildete Finger mit einem radial einwärts gerichteten Vorsprung 9 am hinteren Ende der Finger 8 eingefügt sind. Die drei Finger umschließen den Kern 1 kranzförmig und sind zu diesem Zweck als Zylindersegmente ausgebildet.

Die Vorsprünge 9, welche den Kern 1 als Ringsegmente umschließen, sind mit einer zur Rundung der Ringnut 7 passenden Rundung versehen und mit soviel Spielraum in die Ringnut 7 eingesetzt, daß die Finger 8 in der Ringnut 7 begrenzt verschwenkbar gelagert sind.

Damit die Finger 8 in der Ringnut 7 gehalten werden, sind die Finger im Bereich der Vorsprünge 9 auf der Außenseite mit einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nut 10 versehen, in welche ein Seegering 11 eingesetzt ist.

Der Schwenkbereich der Finger 8 wird einerseits dadurch begrenzt, daß sie an einem Haltering 12 anschlagen, welcher zwischen den Fingern und der Membrane 5 angeordnet ist und den Vorsprung 4 der Membrane in der Ringnut 3 des Kerns fixiert, oder indem die vorderen Enden 8a der Finger, welche über den Kern 1 vorstehen und dessen Vorderseite abschirmen, aneinanderstoßen. Andererseits wird die Verschwenkbarkeit der Finger 8 beim Spreizen begrenzt durch eine Hülse 13, welche zwischen dem Segering 11 und einer weiter vorn liegenden Stufe 14 der Finger diese umgebend angeordnet ist. Unmittelbar an die Stufe 14 angrenzend sind die Finger 8 auf ihrer Außenseite umlaufend mit einer Nut 15 versehen, in welche ein Gummiring 16 eingesetzt ist.

Um die Finger in der Ringnut 7 auf Abstand zu halten, sind dort radial verlaufende Stifte 17 in den Kern 1 eingesetzt.

Der Lochgreifer arbeitet folgendermaßen:
Zum Ergreifen eines Werkstückes 18 mit einer zylindrischen Bohrung 19 wird der Lochgreifer in diese Bohrung 19 in ungespanntem Zustand (Fig. 1) eingeführt. Dann wird die Membran 5 durch Einführen eines Druckmittels, vorzugsweise von Druckluft, durch die Zuleitung 6 hindurch aufgeblasen, wodurch die drei Finger 8 gespreizt werden und sich an die Wandung der zylindrischen Bohrung 19 im Werkstück 18 anlegen. Die eine Spannzange bildenden Finger 8 sind auf der Außenseite mit einem Radius versehen, welcher mit dem Radius der Werkstückbohrung 19 übereinstimmt, so daß sich die Finger großflächig an die Wandung der Bohrung 19 anlegen, wodurch ein hervorragender Reibungsschluß möglich wird. Der Durchmesser der Hülse 13 ist so bemessen, daß eine etwas größere Spreizung der Finger 8 ermöglicht wird, als sie zum Ergreifen der Werkstücke 18 erforderlich ist.

Zum Lösen des Werkstückes 18 vom Greifer wird die Membran 5 entspannt, worauf der Gummiring 16 die Finger 8 zusammenzieht. Dies ist möglich, weil die Finger mit einem gewissen Abstand zueinander angeordnet sind und dieser Abstand am hinteren Ende der Finger durch die Stifte 17 aufrechterhalten wird.

Natürlich kann ein erfindungsgemäßer Lochgreifer auch mehr als drei Finger aufweisen, welche den Kern 1 kranzförmig umgeben. Mindestens sollen zwei Finger vorgesehen sein.

Ein zylindrischer Aufbau des Lochgreifers, wie er in der Zeichnung dargestellt ist, ist nicht zwingend. Es sind durchaus andere Querschnittsformen möglich, z. B. eine dreieckige, viereckige oder fünfeckige Querschnittsform. Welche Querschnittsform im Einzelfall gewählt wird, wird in erster Linie davon bestimmt, welche Gestalt das Loch in den zu ergreifenden Werkstücken hat.

Claims (4)

1. Lochgreifer mit einer einen starren Kern umgebenden und an diesem befestigten mehrfingrigen Spannzange, deren starre und getrennt voneinander um in einer gemeinsamen Ebene liegende Achsen verschenkbar am Kern gelagerte Finger sich mittels einer gummielastischen Membrane spreizen lassen, welche zwischen dem Kern und der Spannzange angeordnet ist und durch eine im Kern verlaufende Zuleitung mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Membrane (5) den Kern (1) umschließt,
daß jene gemeinsame Schwenkebene (20) in einer den Kern (1) umgebenden Nut (7) liegt, in welcher die Finger (8) mit zur Längsachse des Lochgreifers gerichteten Vorsprüngen (9) schwenkbar gelagert und darin durch einen Ring (11) gehalten sind, der sie gemeinsam umschließt,
daß die Vorsprünge (9) am hinteren Ende der Finger ( 8) angeordnet sind und
daß in einem Abstand von dem in der Schwenkebene (20) liegenden Ring (11) ein die Finger (8) gemeinsam umschließender gummielastischer Ring (16) oder eine ringförmige Wendelfeder angeordnet ist, welche die Finger (8) zu schließen sucht.

2. Lochgreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Finger (8) gemeinsam umgebende, die Spreizung begrenzende Hülse (13) vorgesehen ist.

3. Lochgreifer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (13) zwischen den beiden Ringen (11, 16) angeordnet ist.

4. Lochgreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Fingern (8) in der Nut (7) des Kerns (1) Distanzstifte (17) vorgesehen sind, welche zur Längsachse des Lochgreifers weisend im Kern stecken.