DE3941800C2 - Vorrichtung zum Greifen von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Greifen von Werkstücken mittels an Spannbacken vorgesehenen Spann­ fingern, welche in einer Längsachse bewegbar sind, wobei zumindest eine Spannbacke eine Führungsrinne aufweist, welche eine in einem Winkel zu einer Querachse geneigte Mittelachse besitzt und ein Mitnehmer in diese Führungsrinne eingreift, welcher achsparallel zu der Querachse geführt und mit einem Kolben verbunden ist, der in einer Querbohrung quer zur Längsachse gleitet, wobei beidseits des Kolbens in der Querbohrung Arbeitsräume ausgebildet und mit einem Druckmedium beaufschlagbar sind.

Derartige Greifer finden heute insbesondere bei Hand­ linggeräten Anwendung. Beispielsweise werden durch diese Greifer bestimmte Werkstücke erfaßt und einer Bearbeitungsstation zugeführt. Wesentlich ist dabei, daß solche Greifer ganz präzise arbeiten, da die Bear­ beitung in den Bearbeitungsstationen ebenfalls an ganz bestimmten Positionen des Werkstückes erfolgt.

Bei den bislang bekannten Greifern werden die Spann­ backen von entsprechenden Antriebsorganen, wie beispielsweise Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ange­ griffen und zueinander oder voneinander weg bewegt. Hierbei tauchen sowohl an den Spannbacken selbst Fehler in den einzelnen Abständen der Spannbacken oder auch der Einstellung der Spannbacken zu einem bestimmten Werkstück auf, die eine komplizierte Justierung zur Folge haben.

Auch bei der Verbindung zwischen Greifer und Antrieb treten Versetzungen auf, so daß sich diese Fehler mit den Fehleinstellungen der Spannbacken summieren.

Aus der DE-PS 33 06 526 ist eine Greifvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff bekannt, wobei in einem Ausführungsbeispiel eine keilförmige Kolbenstange mit dem Arbeitskolben innerhalb eines Arbeitsraumes verbunden ist, die mit entsprechend schräg verlaufenden stirnseitigen Anschlagflächen von Bolzen zusammenzu­ wirken vermag, um diese je nach Druckmittelbeaufschla­ gung des Kolbens synchron nach außen oder nach innen zu bewegen. In einer zweiten Ausführungsform wirkt mit Spannbacken ein Ringvorsprung zusammen, welcher teil­ weise in schrägverlaufenden Schlitzen der Spannbacken geführt ist. Hierdurch entsteht eine Art Kulissenführung.

Durch den Umstand, daß die Bolzen in ihren Bohrungen Gleitreibung aufweisen, was ebenfalls für die schräg angeordneten Kulissenführungen zutrifft, wird der Rei­ bungsverlust beim Spannen eines Werkstückes mit langen Fingern sehr groß bzw. die zur Verfügung stehende Spannkraft sehr klein. Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß beim Schließen der Greifvorrichtung die Bolzen vom pneumatischen Druck eine zusätzliche Kraft auf die Kulissen ausüben. Abgesehen von der schlechten Kräftebilanz haben die höheren Reibkräfte auch die unangenehme Eigenschaft, zu höherem Verschleiß zu führen und damit zu einer verminderten Lebensdauer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der gattungsgemäßen zu entwickeln, welche äußerst präzise Einlege- und Entnahmeoperationen bei sehr hohen Taktsequenzen durchführen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß zwischen den bei­ den Arbeitsräumen zumindest einseitig ein in Richtung der Längsachse verlaufender Querschlitten mit dem Kolben verbunden ist, welcher den Mitnehmer hält.

Diese Anordnung für nur eine Spannbacke dürfte der Aus­ nahmefall sein, sie soll jedoch von der vorliegenden Erfindung ebenfalls umfaßt werden. Bevorzugt werden jedoch beide Spannbacken mit einer entsprechenden Führungsrinne versehen, in welche dann jeweils ein Mit­ nehmer eingreift.

Durch die Neigung der Führungsrinne werden hohe zu­ lässige Klemm-Momente erzielt. Ferner bleibt die Klemm­ kraft über den gesamten Spannweg gleich. Der Weg, den die Mitnehmer durchführen müssen, ist im Verhältnis zu dem Verstellweg der Spannbacke gering.

Da bei der vorliegenden Erfindung die wirksamen Kolbenflächen sowohl beim Öffnen wie auch beim Schließen der Spannbacken gleich sind, ergeben sich auch gleiche Öffnungs- und Schließkräfte. Dies ist ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung. Für die gesamte Anordnung bietet sich hier ein Gehäuseblock an, in welchen für das Gleiten der Spannbacken ein Kanal und für das Gleiten des Kolbens eine Querbohrung eingeformt ist. Der Kanal besitzt dann die oben genannte Längsachse, die Querbohrung die entsprechende Querachse. Als Winkel zwischen Längs- und Querachse dürfte sich ein rechter Winkel anbieten.

In der Querbohrung sind beidseits des Kolbens die Arbeitsräume ausgebildet, welche von einem Druckmedium beaufschlagt werden können. Je nach Beaufschlagung der Arbeitsräume verschiebt sich der Kolben in die eine oder andere Richtung, so daß es über die Mitnehmer zu einem Öffnen bzw. Schließen der Spannbacken kommt.

Als Druckmedium bietet sich Druckluft an, da diese kostengünstig und wartungsfrei ist. Allerdings soll die Verwendung von anderen Druckmedien ebenfalls von der Erfindung umfaßt sein.

Der Mitnehmer ist, wie oben erwähnt, über den Querschlitten mit dem Kolben verbunden. Bevorzugt soll dieser Querschlitten verschiebbar sein, wozu er in einer Aufnahme in dem Kolben ruht und dort über einen entsprechenden Schraubenbolzen festgelegt ist. Durch ein Lösen des Schraubenbolzens kann dann der Querschlitten verschoben werden.

Da die Mitnehmer immer den gleichen Abstand voneinander aufweisen, erfolgt ihre Verschiebung durch Lösen des Schraubenbolzens absolut synchron, wodurch Mittigkeitsfehler, welche durch Summierung von Fertigungstoleranzen entstehen, beseitigt werden können. Deshalb ist ein einfaches Zentrieren der Spannbacken bezüglich eines Werkstückes in Richtung der Längsachse erleichtert.

Ein Zentrieren von Spannfingern entlang der Querachse erfolgt dagegen durch ein Verschieben in entsprechenden Aufnahmerinnen bzw. Quernuten in den Spannbacken selbst.

Die Mitnehmer sind bevorzugt so ausgebildet, daß ein Drehbolzen in den Querschlitten eingesetzt ist, um dessen Schaft herum eine Hülse dreht, wobei sich die Hülse über Rollenlager gegen den Schaft abstützt. Diese Hülse rollt dann in Gebrauchslage eine Innenwand der Führungsrinne der Spannbacken ab. Durch den Einsatz von Wälzlagern sowohl in der Kulissenführung, wie auch in den Längsführungen der Spannbacken, wird ein mechanischer Wirkungsgrad erzielt, der bei der vorliegenden Greifeinrichtung bei ca. 0,90 liegt.

Zur Führung der Spannbacken in dem Kanal sind bevorzugt Rollenkäfigführungen vorgesehen. Diese Rollenkäfig­ führungen sitzen in Stützstreifen und können von ent­ sprechenden seitlichen Gewindestücken vorgespannt werden, so daß hierdurch ein möglicherweise vorhandenes Lagerspiel aufgehoben wird.

Es entstehen äußerst geringe Reibungsverluste, wobei die Spannbacken nicht selbsthemmend laufen.

Des weiteren sollen den Spannbacken Induktivgeber zuge­ ordnet sein, über welche eine Offen- bzw. Schließlage des Greifers ermittelt wird.

Ferner sind seitlich der Spannbacken Aufnahmen für Niederhalter vorgesehen, welche verhindern, daß eine Zange zu tief geführt wird.

Diese erfindungsgemäße Greifvorrichtung ist klein, leicht, besitzt jedoch relativ große Klemmkräfte. Die Lager sind stabil und präzise und besitzen hohe zu­ lässige Momente. Mit Ausnahme des Kolbens sind überall rollende Teile vorhanden, so daß der Greifer nicht zur Selbsthemmung neigt. Hierdurch wird eine sehr hohe Lebensdauer gewährleistet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben; dieses zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsge­ mäßen Parallel-Greifer;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Parallel-Greifer gemäß Fig. 1.

Ein erfindungsgemäßer Parallel-Greifer R weist gemäß Fig. 1 einen Gehäuseblock 1 auf, welcher einer Platte 2 aufgesetzt ist. In den Gehäuseblock 1 ist entlang der Längsachse A (siehe Fig. 2) ein Kanal 3 eingeformt, in welchem zwei Spannbacken 4 und 5 laufen. Die Spann­ backen 4 und 5 werden in entsprechenden seitlichen Rollenführungen 6 geführt und stützen sich über diese Rollenführungen 6 gegen einen Stützstreifen 7 ab, der in eine Ecksicke 8 des Gehäuseblockes 1 eingebettet ist. Dabei wird der Stützstreifen 7 über entsprechende Schraubenbolzen 9 gehalten.

Von einer Seite aus greifen den Stützstreifen 7 Gewin­ destücke 10 an, deren Eindringtiefe in den Gehäuseblock 1 durch eine Mutter 11 gekontert wird. Über diese Gewindestücke 10 kann das Lagerspiel zwischen Spannbacken 4 bzw. 5 und Rollenführung 6 eingestellt werden.

Der Lauf des Kanals 3 wird etwa mittig von einer Quer­ bohrung 12 gekreuzt, welche eine Querachse B besitzt, die etwa rechtwinklig zu der Längsachse A angeordnet ist.

In die Querbohrung 12 ist ein Kolben 13 eingesetzt, welcher in der Querbohrung 12 in Richtung x gleitet. Dieses Gleiten wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel pneumatisch erfolgen, wobei entsprechende Druckluft über beidseitige Anschlußnippel 14 herbeigeführt werden kann. Die Anschlußnippel 14 durchbrechen jeweils eine Einsatzplatte 15, welche die Querbohrung 12 beidseits abdecken. Zur besseren Abdichtung der Querbohrung 12 sind zwischen Einsatzplatte 15 und Gehäuseblock 1 ent­ sprechende Dichtringe 16 eingelegt.

Auf diese Weise sind zwischen Kolben 13 und der jeweiligen Einsatzplatte 15 jeweils ein Arbeitsraum 17 bzw. 18 ausgebildet, die wechselweise unter Druckluft gesetzt werden können.

Zur Trennung von Arbeitsraum 17 und 18 besitzt der Kolben 13 entsprechende Ringdichtungen 19, welche in Ringkanäle 20 des Kolbens 13 eingelegt sind.

Stirnwärtig ist in den Kolben 13 eine Blindbohrung 21 eingeformt, welche der Aufnahme einer Schraubenfeder 22 dient, die sich andererseits in einem Ringkanal 23 gegen die Einsatzplatte 15 abstützt.

Diese Schraubenfeder 22 kann bewirken, daß bei Aufhe­ bung einer Luftzufuhr der Kolben 13 in eine bestimmte Ausgangslage selbsttätig zurückgeführt wird.

Eine weitere Blindbohrung 21 ist auch andererseits im Kolben 13 gestrichelt angedeutet, so daß je nach Wunsch, in welche Ausgangslage der Kolben 13 zurückgeführt werden soll, eine Schraubenfeder links- oder rechtsseitig eingesetzt wird.

Für die Arbeitsräume 17 bzw. 18 ist noch eine zweite Möglichkeit der Speisung mit Druckluft vorgesehen. Hierzu befindet sich zur Platte 2 hin beidseits des Arbeitsraumes 17 bzw. 18 eine Anschlußbohrung 24, welcher wiederum eine Dichtung 25 zugeordnet ist. Die Platte 2 weist, wie bekannt, eine zentrale Ausnehmung 26 auf, in welche beispielsweise eine nicht näher gezeigte Welle zum Drehen des gesamten Parallel-Grei­ fers R eingesetzt werden kann. Über diese Welle sowie nicht näher gezeigte Verbindungsleitungen in der Platte 2 kann ein Anschluß der Anschlußbohrung 24 an Druckluft auch über die Welle selbst hergestellt werden. Dadurch entfallen störende Schläuche.

Die Übertragung der Bewegung des Kolbens 13 auf die Spannbacken 4 und 5 geschieht über Mitnehmer 27, welche an einem Querschlitten 28 angeordnet sind. Dieser Quer­ schlitten 28 ist über einen Schraubenbolzen 29 mit dem Kolben 13 verbunden und folgt diesem bei dessen Bewegung in Richtung x.

Dabei greifen die Mitnehmer 27 in eine Führungsrinne 30 ein, welche in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist. Diese Führungsrinne 30 besitzt eine Mittelachse C, welche in einem Winkel w geneigt zu der Querachse B verläuft.

Der Mitnehmer 27 selbst weist einen Drehbolzen 31 auf, welcher von einem Rollenlager 32 umgeben ist, um das eine Hülse 33 dreht, wobei sich diese Hülse 33 in der Führungsrinne 30 abrollt.

Wird der Kolben 13 in Richtung x bewegt, so bewegen sich die Mitnehmer 27 achsparallel zur Querachse B. Dabei treffen sie auf die Wände der jeweiligen Führungsrinne 30, da deren Mittelachse C geneigt zur Querachse B angeordnet ist. Dies bewirkt ein kraft­ schlüssiges und gegenläufig synchrones Verstellen der Spannbacken 4 bzw. 5 nach außen oder nach innen.

Die Bewegung der Spannbacken 4 bzw. 5 ist insbesondere deswegen vollkommen synchron, da sie von der alleinigen Bewegung des Kolbens 13 abhängt. Da der Abstand der beiden Mitnehmer ebenfalls konstant ist, können beide Spannbacken wesentlich leichter justiert werden. Eine Justage in Richtung der Längsachse A geschieht durch ein Lösen des Schraubenbolzens 29, wodurch der Querschlitten 28 in seiner Aufnahme 34 in dem Kolben 13 parallel zur Längsachse A verschoben werden kann.

Da entsprechende, nicht gezeigte Spannfinger in Auf­ nahmerinnen 35 der Spannbacken 4 bzw. 5 eingesetzt sind, welche achsparallel zur Querachse B verlaufen, kann eine Justierung dieser Spannfinger in Richtung der Querachse B ebenfalls leicht erfolgen.

Nicht näher gezeigt sind Anschlagschrauben, welche in den Gehäuseblock 1 zur Begrenzung der Bewegung der Spannbacken 4 bzw. 5 eingesetzt sind.

Ferner sind in Fig. 1 gestrichelt Induktivgeber 36 angedeutet, welche die Lage der Spannbacken erfassen. Über Leitungen 37 wird so ein Steuersignal an eine ent­ sprechende Steuereinheit abgegeben, wobei das Steuer­ signal angibt, ob beispielsweise die Zange offen oder geschlossen ist.

In Bohrungen 38 seitlich der Spannbacken 4 bzw. 5 können Niederhalter eingesetzt werden, welche verhin­ dern, daß die Zange zu tief geführt wird, so daß es möglicherweise zu einer Beschädigung der Zangenfinger kommen kann.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Greifen von Werkstücken mittels an Spannbacken (4, 5) vorgesehenen Spannfingern, welche in einer Längsachse (A) bewegbar sind, wobei zumindest eine Spannbacke (4, 5) eine Führungsrinne (30) aufweist, welche eine in einem Winkel (w) zu einer Querachse (B) geneigte Mittelachse (C) besitzt, und ein Mitnehmer (27) in diese Führungs­ rinne (30) eingreift, welcher achsparallel zu der Querachse (B) geführt und mit einem Kolben (13) ver­ bunden ist, der in einer Querbohrung (12) quer zur Längsachse (A) gleitet, wobei beidseits des Kolbens (13) in der Querbohrung (12) Arbeitsräume (17, 18) ausgebildet und mit einem Druckmedium beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Arbeitsräumen (17, 18) zumindest einseitig ein in Richtung der Längsachse (A) verlaufender Querschlitten (28) mit dem Kolben (13) verbunden ist, welcher den Mitnehmer (27) hält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschlitten (28) in Richtung der Längs­ achse (A) verschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Querschlitten (28) ein Drehbolzen (31) aufgesetzt ist, um welchen eine Hülse (33) dreht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (4,5) in einem Kanal (3) in einem Gehäuseblock (1) geführt sind, wobei sie sich über Rollenlagerführungen (6) gegen den Gehäuseblock (1) abstützen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenlagerführungen (6) in Stützstreifen (7) lagern, welche von Gewindestücken (10) seitlich angegriffen werden.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Spannbacken (4, 5) Induktivgeber (36) zugeordnet sind.

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich der Spannbacken (4, 5) Aufnahmen (38) für Niederhalter vorgesehen sind.