DE4039167C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Greifer zum Erfassen, Bewegen und/oder Transportieren von Gegenständen, mit mehreren radial angeordneten Greiferelementen, die in Greifrichtung gleichzeitig bewegbar sind.

Ein Greifer der gattungsgemäßen Art ist aus der DE-PS 36 27 918 bekannt. Bei dieser bekannten Greiferanordnung sind drei Greiferelemente sternförmig in einer Ebene liegend innerhalb eines gemeinsamen Grundkörpers angeordnet. Die Greiferelemente sind dabei linear geführt und über Zahnräder, die innerhalb des Grundkörpers integriert sind, gekoppelt, wobei so der Antrieb von einem Greiferelement zum anderen übertragen wird. Die Übertragung der Antriebskraft von einem Greiferelement zum anderen ist durch die Verwendung von Zahnradanordnungen nicht ohne Lagerspiele möglich. Dies führt teilweise zu ungenauen Greifbewegungen der anzutreibenden Greiferelemente. Des weiteren wird die Kraft, die auf ein Greiferelement übertragen werden kann, begrenzt durch die Kraftübertragungsfähigkeit der Zahnräder bzw. der auf den Greiferelementen angeordneten Verzahnungen, denn bei zu großer Kraftübertragung können diese brechen. Außerdem ergibt sich bei häufigem Betrieb im Grenzlastbereich nach einer gewissen Betriebszeit eine entsprechende Abnutzung, die zu einer Erhöhung der durch diesen Antrieb gegebenen Spiele im Übertragungsbereich der Kräfte führt. Das heißt, nach einer gewissen Betriebszeit arbeitet diese Greiferanordnung nicht mehr exakt genug.

Ein weiterer Greifer ist aus der DE 29 51 094 A1 bekannt. Der bekannte Greifer besteht im wesentlichen aus mehreren Greiferelementen, die über je einen äußeren Hebel mit je einem Lagerzapfen an einem ringförmigen Grundrahmen drehbeweglich gelagert sind. Die Lagerzapfen und damit die äußeren Hebel sind jeweils mit einem inneren Hebel drehfest verbunden. Die inneren Hebel sind dabei miteinander derart gekoppelt, daß sämtliche Greiferelemente gleichzeitig bewegbar sind. Dabei wird die Kopplung der inneren Hebel, die die Gleichzeitigkeit der Bewegung der Greiferelemente bewirkt, über Koppelstangen bewerkstelligt. Die inneren Hebel sind untereinander mit diesen Koppelstangen verbunden, und nur einer der inneren Hebel ist über ein Stellglied angelenkt. Die Bewegung des Stellgliedes und somit des damit verbundenen inneren Hebels setzt sich über die Kopplung sukzessive von einem zum anderen Hebel fort; d. h. nur ein innerer Hebel ist direkt und die anderen sind indirekt angetrieben.

Dies bewirkt, daß das zwischen den Koppelstangen und den inneren Hebeln vorhandene Lagerspiel sich sukzessive von Hebel zu Hebel fortsetzt, vergrößert und somit nachteiligerweise bei Belastung mit hoher Greifkraft zu einer ungleichmäßigen Bewegung der Greiferelemente in Greifrichtung führt. Mit diesem bekannten Greifer ist zwar ein Ergreifen eines Gegenstandes möglich, jedoch ist nicht gewährleistet, daß der Gegenstand zentrisch gegriffen werden kann. Dies führt in nachteiliger Weise zu einer Einschränkung der Anwendbarkeit des bekannten Greifers, da es in vielen Anwendungsfällen, wie z. B. das Greifen und Halten von Werkstücken in Bearbeitungsmaschinen, auf ein zentrisches Greifen ankommt. Der direkte Antrieb nur eines der Hebel bewirkt außerdem, daß nur relativ kleine Greifkräfte aufgebracht werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Greifer der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der ein besseres Zentrischgreifen ermöglicht und außerdem höhere Greifkräfte aufbringen kann.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Greifer der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß durch den direkte Antrieb eines jeden einzelnen Greiferelementes hohe Greifkräfte aufgebracht werden können. Die lineare Verschiebbarkeit der Greiferelemente und deren in einer gemeinsamen Ebene sternförmige Anordnung in einem gemeinsamen Grundkörper gewährleistet eine einfach handhabbare Greiffunktion. Die Kopplung der Greiferelemente über ein im Zentrum der Greiferanordnung angeordnetes Synchronmittel bewirkt, daß die Greiferelemente präzise synchronisierte Greifbewegungen ausführen können, was zu einer exakten Zentrischgreifung führt. Dies alles ist besonders dann vorteilhaft, wenn der erfindungsgemäße Greifer beispielsweise als Spanneinrichtung in Bearbeitungsmaschinen, beispielsweise in Drehbänken, Verwendung findet, in denen es auf eine exakt zentrische Greifung des zu bearbeitenden Gegenstandes ankommt. Die Ausbildung des Synchronelementes als im Zentrum der Greiferelementenanordnung drehbar gelagerte Scheibe ermöglicht die einfache aber wirkungsvolle Synchron-Kopplung der einzelnen Greiferelemente. Diese über Pleuel erreichte Kopplung, die mit einem Ende über Lagerzapfen mit dem jeweiligen Greiferelement drehbar verbunden sind und mit dem anderen Ende an den dortigen Lagerpunkten jeweils im randnahen Bereich des Synchronelementes mit demselben drehbar verbunden sind, ist konstruktiv einfach und wirkungsvoll. Die Linearführung der Greiferelemente in den sich in dem Grundkörper in Greifrichtung erstreckenden profilierten Vertiefungen, wobei die Greiferelemente mit entsprechend komplementären Profilierungen versehen sind, gewährleistet eine exakte und gerichtete Führung der Greiferelemente in Greifrichtung. Daß in den Greiferelementen jeweils zwei mit Druckmittel beaufschlagbare Arbeitszylinder integriert angeordnet sind, hat den Vorteil, daß so der Direktantrieb eines jeden einzelnen Greiferelementes auf einfache Weise bewerkstelligt ist und außerdem sehr hohe Kräfte verfügbar sind. In Verbindung mit der Verwendung der Synchronscheibe sind somit alle Einzelantriebe, d. h. alle Greiferelemente so miteinander gekoppelt, daß eine kraftvolle, gleichsinnige synchrone Zentrisch-Greifbewegung auf sehr zuverlässige und wiederholbare Weise ermöglicht ist. Die beiden Zylinderräume der pro Greiferelement integrierten Arbeitszylinder miteinander kommunizierend auszugestalten, und jeweils eine der Kolbenstangen pro Greiferelement durch den Kolben hindurch zur Belüftung der kolbenseitigen Zylinderräume axial zu durchbohren, hat den Vorteil, daß beide Arbeitszylinder pro Greiferelement gleichzeitig wirken. Die jeweils andere Kolbenstange mit einem darin verlaufenden Kanal zur Belüftung der kolbenstangenseitigen Zylinderräume zu versehen hat den Vorteil, daß in beiden Hubrichtungen die Kräfte von beiden Arbeitszylindern pro Greiferelement wirken. In dieser Kombination bewirken die Überströmöffnungen, daß immer gleichzeitig beide kolbenseitigen und beide kolbenstangenseitigen Zylinderräume belüftbar bzw. beaufschlagbar sind. Daß die Längsachsen der Langlöcher in den Vertiefungen des Grundkörpers und der darin geführten Lagerzapfen der Pleuel exzentrisch bezüglich des Drehpunktes des Synchronelementes verlaufen, hat den Vorteil, daß somit der Drehsinn beim Schließen in Greifrichtung bei jedem Greifvorgang gleich ist und das Öffnen der Greiferelemente dementsprechend in entgegengesetztem Drehsinn erfolgt. Die sternförmige Anordnung von drei Greiferelementen genügt den Anforderungen eines sicheren zentrischen Greifens voll und ermöglicht so eine einfache Konstruktion.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Konstruktion erlaubt in vorteilhafter Weise kleine Außenabmessungen, große Spannkraft, großen Spannhub und einen unkomplizierten Aufbau aus wenigen Einzelteilen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 Draufsicht auf die gesamte Greiferanordnung,

Fig. 2 Seitenansicht zu Fig. 1 (Ansicht A aus Fig. 1),

Fig. 3 Bodenansicht mit Pleuel und Synchronscheibe (geöffneter Zustand),

Fig. 4 wie Fig. 3 (geschlossener Zustand),

Fig. 5 Teilschnitt in Draufsicht eines Greiferelementes,

Fig. 6 Frontansicht eines Greiferelementes.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht die Anordnung der drei Greiferelemente 1, 1′, 1′′ in einem entsprechend sternförmig ausgebildeten Grundkörper 2. In den Greiferelementen sind Arbeitszylinder, bestehend aus Zylinder, Kolben und Kolbenstangen integriert angeordnet, wobei in jedem Greiferelement zwei Arbeitskolben angeordnet sind. Die aus den Greiferelementen 1, 1′ 1′′ herausragenden Enden der Kolbenstangen 6 und 6′ sind zur Mitte der Anordnung hinweisend mit dem Grundkörper 2 fest verbunden, wobei die Greiferelemente 1, 1′ 1′′ selbst verschiebbar und in den entsprechenden profilierten Vertiefungen 10, 10′, 10′′ im Grundkörper 2 linear geführt sind.

Fig. 2 zeigt den Greifer in Seitenansicht aus der in Fig. 1 dargestellten Richtung A. In dieser Ansicht ist zu erkennen, daß der Grundkörper 2 mit einer das Greiferelement 1 teilweise umfassenden profilierten Vertiefung 10 versehen ist. Das dargestellte Greiferelement 1 ist so wie alle anderen Greiferelemente entsprechend der Profilierung der entsprechenden Vertiefung ebenfalls, d. h. komplementär profiliert, so daß durch ein Ineinandergreifen der Profilierungen eine sichere und leichtgängige Linearführung der Greiferelemente im Grundkörper 2 möglich ist. Die Greiferelemente können jeweils an den geeigneten Stellen noch zusätzlich mit beispielsweise Winkeln versehen sein, die einen geeigneten Eingriff auf das zu ergreifende, transportierende oder zu bewegende Werkstück ermöglichen.

Fig. 3 zeigt den Greifer in einer Ansicht von unten, d. h. bodenseitig, wo das als Scheibe ausgebildete Synchronelement 3 und die Pleuel 4, 4′, 4′′ angeordnet sind. Die Pleuel 4, 4′, 4′′ sind jeweils an den Lagerzapfen 14, 14′, 14′′ mit dem jeweiligen Greiferelement 1, 1′, 1′′ und an den Lagerpunkten 15, 15′, 15′′ mit der Synchronscheibe 3 drehbeweglich verbunden. In diesem dargestellten geöffneten Zustand des Greifers sind die Greiferelemente 1, 1′, 1′′ allesamt vom Zentrum des Grundkörpers 2 weggefahren, so daß die Pleuel 4, 4′, 4′′ die entsprechend dargestellte Position einnehmen. In den Langlöchern sind die mit den Greiferelementen verbundenen Lagerzapfen 14, 14′, 14′′ der Pleuel 4, 4′, 4′′ durch die Bewegung der Greiferelemente verschiebbar.

Fig. 4 zeigt die gleiche Ansicht des Greifers wie in Fig. 3, jedoch im geschlossenen Zustand des Greifers. Die Greiferelemente 1, 1′, 1′′ sind allesamt zum Zentrum des Grundkörpers 2 hingefahren und es ergibt sich die dargestellte Lage der Pleuel 4, 4′ 4′′ und der Synchronscheibe 3. In dieser Darstellung wird deutlich, daß die Längsachsen 9, 9′, 9′′ der Langlöcher 8, 8′, 8′′ exzentrisch zum Drehpunkt der Synchronscheibe 3 angeordnet sind, und zwar derart, daß sich entlang des gegebenen Drehsinns an allen Pleueln der gleiche Drehsinn der wirkenden Drehmomente ergibt. Dadurch ist ein geführtes Bewegen der Greiferelemente 1, 1′, 1′′ mit größtmöglicher Synchronität gewährleistet. Jedes Greiferelement 1, 1′, 1′′ ist direkt angetrieben, wobei aber jede Bewegung eines Greiferelementes auf die Bewegung der anderen Greiferelemente abgestimmt ist. Der Antrieb erfolgt damit nicht über die Synchronscheibe 3 selbst, sondern wie bereits dargestellt, über die Greiferelemente 1, 1′, 1′′ und die darin integriert angeordneten Arbeitszylinder direkt. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Synchronscheibe 3 keinen allzu großen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, sondern nur der Kopplung bzw. Synchronführung der Greiferelemente dient.

Fig. 5 zeigt das Greiferelement 1, 1′, 1′′ im Längsschnitt in Draufsicht. Die beiden Zylinderräume 7 und 7′ liegen nebeneinander und sind über die Überströmöffnungen 11 gasschlüssig miteinander kommunizierend verbunden. Jeder Zylinder 7 und 7′ beinhaltet einen Kolben 5 bzw. 5′ mit Kolbenstange 6 bzw. 6′. Die Kolbenstange 6 ist durch den Kolben 5 hindurch durchbohrt. Die Kolbenstange 6′ ist nur bis an den Kolben 5′ heran sacklochartig durchbohrt. Diese Bohrung ist als Kanal 12 bezeichnet und mündet in eine dazu senkrechte Bohrung 13, die die gasschlüssige Verbindung zum kolbenstangenseitigen Zylinderraum herstellt. Die Druckmittel werden an den aus dem Greiferelement herausragenden Enden der Kolbenstangen angeschlossen.

Wird nun die Kolbenstange 6 mit Druckmittel beaufschlagt, dann strömt das Druckmittel durch diese Kolbenstange und den damit verbundenen Kolben 5 hindurch in den kolbenseitigen Zylinderraum. Die am kolbenseitigen axialen Ende der beiden Zylinder angeordnete Überströmöffnung stellt den Gasschluß zu beiden kolbenseitigen Zylinderräumen her, und es bewegen sich somit beide Kolben 5, 5′ gleichzeitig, so daß sich beide Kolbenstangen 6, 6′ aus dem Greiferelement herausbewegen.

Wird die Kolbenstange 6′ mit Druckmittel beaufschlagt, so strömt das Druckmittel durch den Kanal 12 und über die Bohrung 13 in den entsprechenden kolbenstangenseitigen Zylinderraum und über die am kolbenstangenseitigen axialen Ende der Zylinderräume angeordnete Überströmöffnung auch in den anderen kolbenstangenseitigen Zylinderraum. Dabei bewegen sich beide Kolben 5, 5′ und damit auch beide Kolbenstangen 6, 6′ gleichzeitig wieder in das Greiferelement hinein.

Fig. 6 zeigt die Frontansicht bezüglich der Fig. 5. Hierbei ist zu erkennen, daß die Zylinderräume 7 und 7′ in unterschiedlichen Höhen nebeneinander angeordnet sind, wodurch eine optimale Nutzung der Abmessungen des Greiferelementes für die Zylinderräume gegeben ist.

Die Anwendungsmöglichkeiten eines solchen Greifers sind umfangreich. Besonders vorteilhaft ist dieser Greifer immer dann, wenn es auf ein geführtes Zentrischgreifen des zu erfassenden, zu bewegenden oder zu positionierenden Gegenstandes ankommt. Somit findet der Greifer sowohl Anwendung bei Werkzeugmaschinen als Spannfutter als auch beim Bewegen und Positionieren von beispielsweise Rohren in Weiterverarbeitungsanlagen.

Claims (9)

1. Greifer zum Erfassen, Bewegen und/oder Transportieren von Gegenständen, mit mehreren radial angeordneten, linear geführten Greiferelementen, die in Greifrichtung gleichzeitig bewegbar sind, wobei die Greiferelemente in einer gemeinsamen Ebene sternförmig in einem gemeinsamen Grundkörper angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Greiferelemente (1, 1′, . . .) direkt angetrieben ist, daß die Greiferelemente über ein im Zentrum der Greiferelementenanordnung angeordnetes Synchronelement (3) koppelbar sind und daß das Synchronelement (3) als Scheibe ausgebildet ist, die im Zentrum der Greiferelementanordnung drehbar gelagert ist.

2. Greifer zum Erfassen, Bewegen und/oder Transportieren von Gegenständen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung der Greiferelemente (1, 1′, . . .) mit dem Synchronelement (3) über Pleuel (4, 4′, . . .) erfolgt, die mit einem Ende über Lagerzapfen (14, 14′, . . .) mit dem jeweiligen Greiferelement drehbar verbunden sind und mit dem anderen Ende an Lagerpunkten (15, 15′, . . .) jeweils im randnahen Bereich des Synchronelementes (3) mit demselben drehbar verbunden sind.

3. Greifer zum Erfassen, Bewegen und/oder Transportieren von Gegenständen nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Grundkörper (2) sich in Greifrichtung erstreckende profilierte Vertiefungen (10, 10′, . . .) angeordnet sind, in denen die Greiferelemente (1, 1′, . . .), mit entsprechend komplementären Profilierungen versehen, linear geführt sind.

4. Greifer zum Erfassen, Bewegen und/oder Transportieren von Gegenständen nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Greiferelementen (1, 1′, . . .) jeweils zwei mit Druckmittel beaufschlagbare, aus Zylinder (7, 7′), Kolben (5, 5′) und Kolbenstange (6, 6′) bestehende Arbeitszylinder integriert angeordnet sind.

5. Greifer zum Erfassen, Bewegen und/oder Transportieren von Gegenständen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume (7, 7′) über an beiden axialen Enden angeordnete Überströmöffnungen (11) miteinander kommunizierend sind.

6. Greifer zum Erfassen, Bewegen und/oder Transportieren von Gegenständen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine der Kolbenstangen (6) pro Greiferelement durch den Kolben (5) hindurch in axialer Richtung zur Belüftung der kolbenseitigen Zylinderräume durchbohrt ist und daß die jeweils andere Kolbenstange (6′) mit einem durch die Kolbenstange verlaufenden Kanal (12) zur Belüftung der kolbenstangenseitigen Zylinderräume versehen ist.

7. Greifer zum Erfassen, Bewegen und/oder Transportieren von Gegenständen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferelemente (1, 1′, . . .) so angeordnet sind, daß die aus den Zylinderräumen (7, 7′) herausgeführten Kolbenstangen (6, 6′) in Richtung des Zentrums der Greiferelementenanordnung hinweisen und ortsfest mit dem Grundkörper (2) verbunden sind.

8. Greifer zum Erfassen, Bewegen und/oder Transportieren von Gegenständen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) sternförmig ausgebildet und in den Vertiefungen (10, 10′, . . .) in Verschieberichtung der Greiferelemente (1, 1′, . . .) mit Langlöchern (8, 8′, . . .) versehen ist, in denen die mit den Greiferelementen verbundenen Lagerzapfen (14, 14′, . . .) der Pleuel (4, 4′, . . .) verschiebbar sind.

9. Greifer zum Erfassen, Bewegen und/oder Transportieren von Gegenständen nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen (9, 9′, . . .) der Langlöcher (8, 8′, . . .) exzentrisch bezüglich des Drehpunktes des Synchronelementes (3) verlaufen.