DE4415320C2 - Gripping device for a work machine - Google Patents
Gripping device for a work machineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung für eine Arbeitsmaschine, insbesondere für den Umschlag schwer zu greifender Materialien, wie Steine oder Schrott, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to a gripping device for a work machine, in particular for the handling of difficult-to-grip materials such as stones or scrap the features of the preamble of claim 1.
Eine dahingehende gattungsgemäße Greifvorrichtung ist durch die DE-PS 8 05 067 bekannt. Bei dieser bekannten Greifvorrichtung ist der jeweilige sichelförmige Grei ferarm mittels einer Lagerstelle in der Art eines Kugelgelenkes schwenkbar mit dem Greiferarmträger verbunden. Der jeweilige Greiferarm ist zwischen zwei Lagerwan gen des Greiferarmträgers geführt, die jeweils eine von der sonstigen Ausrichtung der Außenfläche der Lagerschale abweichende Neigungsfläche aufweisen, die aus einer Abschrägung gebildet ist, an der eine hiervon abweichende, zugeordnete Anschlagfläche der Lagerschale des Greiferarmes sich abstützen kann, sofern der Greiferarm quer zu seiner Schwenkachse um eine Drehachse beim Betrieb der Greifvorrichtung gekippt wird. Hierdurch ist eine Versagensmöglichkeit der bekann ten Greifvorrichtung vermieden, die durch an den angesprochenen Lagerstellen an greifende Momente bedingt ist, die durch die auf die Greiferarme einwirkenden großen Querkräfte beim Betrieb der Greifvorrichtung entstehen. Die langen sichel förmigen Greiferarme wirken im Betrieb wie Hebel und belasten die jeweilige La gerstelle, was beispielsweise zum Abbrechen der Lagerwangen führen kann, sofern nicht der jeweilige Greiferarm über seine Lagerstelle in vorgegebenen Bereichen bewegbar gelagert ist und gleichzeitig in Richtung der Bewegung eine definierte Abstützung erfährt, um die in ihm aufgenommenen Querkräfte sicher in die zuge ordnete Lagerstelle versagensfrei einleiten zu können. Bei der bekannten Greifvor richtung ist eine dahingehende Abstützmöglichkeit nur in einer Drehachse des je weiligen Greiferarmes gewährleistet, die senkrecht auf der eigentlichen Schwenk achse des Greiferarmes steht. Treten nun Querkräfte und damit verbundene Mo mente in einer weiteren, hierzu im wesentlichen senkrecht angeordneten Neigungs achse in den Greifarm, um die dieser kippbar ist, und mithin in die Lagerstelle ein, fehlt eine weitere Abstützmöglichkeit mit der Folge, daß die Greifvorrichtung ent sprechend belastet bei längerem Betrieb versagen kann.Such a generic gripping device is through DE-PS 8 05 067 known. In this known gripping device, the respective sickle-shaped gri is ferarm pivotable with a bearing in the manner of a ball joint Gripper arm carrier connected. The respective gripper arm is between two storage walls out of the gripper arm carrier, each one of the other orientation of the outer surface of the bearing shell have a different inclination surface a bevel is formed, on which a different, assigned Stop surface of the bearing shell of the gripper arm can be supported, provided that Gripper arm transverse to its pivot axis about an axis of rotation when operating the Gripping device is tilted. This is a known possibility of failure ten gripping device avoided by at the mentioned bearing points gripping moments is caused by those acting on the gripper arms large transverse forces arise during operation of the gripping device. The long sickle shaped gripper arms act like levers during operation and load the respective load gerstelle, which can lead to breaking of the bearing cheeks, if provided not the respective gripper arm via its storage location in specified areas is movably mounted and at the same time a defined in the direction of movement Support is experienced in order to safely absorb the transverse forces absorbed into it to be able to initiate an orderly deposit without failure. With the well-known gripping device Direction is a possible support only in one axis of rotation of each ensures gripper arm that is perpendicular to the actual swivel axis of the gripper arm is. Now lateral forces occur and the associated mo elements in a further inclination, which is arranged essentially perpendicular to this axis into the gripper arm, about which it can be tilted, and thus into the bearing point, Another support option is missing, with the result that the gripping device ent speaking stress can fail during extended operation.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun de, eine Greifvorrichtung für eine Arbeitsmaschine zu schaffen, die auch bei länge rem Betrieb versagensfrei arbeitet und sicher die an den Greiferarmen beim Betrieb auftretenden Querkräfte und die damit verbundenen Momente in die zugeordneten Lagerstellen ableitet. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Greifvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.Starting from this prior art, the invention is based on the object de to create a gripping device for a work machine, even at length The operation works failure-free and safely on the gripper arms during operation occurring transverse forces and the associated moments in the assigned Derives bearings. A gripping device with the Features of claim 1.
Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 bei der Kipp bewegung des Greiferarmes um die Neigungsachse die Lagerschale sich an der Neigungsfläche der jeweils zugeordneten Lagerwange abstützt, daß die jeweilige Anschlagfläche der Lagerschale aus einer Abschrägung oder Wölbung an der der je weiligen Lagerwange zugekehrten Seite der Lagerschale gebildet ist und daß der Lagerbolzen mit einem vorgebbaren Spiel innerhalb der eine Lagerbuchse bilden den Lagerschale des Greiferarmes geführt ist, ist eine weitere Abstützung des Greiferarmes für eine weitere Kippmöglichkeit um die Neigungsachse senkrecht zu der Schwenkachse sowie der Drehachse gegeben, so daß in allen Richtungen einer möglichen Dreh- oder Kippbewegung der Greiferarme der jeweiligen Bewegungs ebene zugeordnet eine Abstützmöglichkeit vorhanden ist. Mithin wird bei der erfin dungsgemäßen Lösung die eigentliche Lagerstelle entlastet mit der Folge, daß alle Arten auftretender Querkräfte und Momente an den Greiferarmen sicher und versa gensfrei auch bei einem längeren Betrieb der Greifvorrichtung aufgenommen wer den. Characterized in that according to the characterizing part of claim 1 in the tilt movement of the gripper arm around the inclination axis the bearing shell on the Inclination surface of the respectively assigned cheek supports that the respective Bearing surface of the bearing shell from a bevel or curvature on each because of the side facing the bearing shell is formed and that the Form bearing bolts with a definable play within a bearing bush the bearing shell of the gripper arm is guided, is a further support of the Gripper arms for another tilting possibility about the inclination axis perpendicular to given the pivot axis and the axis of rotation, so that one in all directions possible rotation or tilting movement of the gripper arms of the respective movement A support option is assigned to the level. Therefore, the inventor solution according to the actual bearing relieved with the result that all Types of transverse forces and moments occurring on the gripper arms safely and versa free of charge even if the gripping device is used for a long time the.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs gemäßen Greifvorrichtung weist die jeweilige Lagerschale vier Anschlagflächen auf, die paarweise zusammenwirkend diametral zu der Drehachse angeordnet sind. Auf diese Art und Weise lassen sich die wirksamen Abstützflächen erhöhen und die über die Abstützung eingeleiteten Kräfte und Momente auf zwei Lagerwangen verteilen, die die Aufnahme für den jeweiligen Greiferarm bilden. In a further preferred embodiment of the Invention according to the gripping device, the respective bearing shell has four Contact surfaces on which interact in pairs diametrically are arranged to the axis of rotation. That way the effective support surfaces can be increased and the over the support initiated forces and moments on two Distribute the bearing cheeks that accommodate the particular Form the gripper arm.
Die jeweilige Neigungsfläche bildet in Verbindung mit der jeweiligen Anschlagfläche ein derartiges Flächenprofil aus, daß auch bei einer gleichzeitigen Überlagerung von Längs- und Querkräften für einen Greiferarm die hieraus entstehende Kräfteresultierende sicher in dem Greiferarmträger aufgenommen wird. Vorzugsweise ist hierbei die jeweilige Neigungsfläche vergleichbar der Anschlagfläche aus einer Abschrägung oder Wölbung an der der jeweiligen Lagerschale zugekehrten Seite der Lagerwange gebildet.The respective inclination surface forms in connection with the such a surface profile, that even with a simultaneous superposition of longitudinal and transverse forces for a gripper arm The resultant force is safely accommodated in the gripper arm carrier becomes. The respective inclination surface is preferred here comparable to the stop surface from a bevel or Curvature on the side facing the respective bearing shell the cheek.
Auch hier lassen sich die nutzbaren Flächen zur Kraft- und Momenteneinleitung erhöhen, wenn vorzugsweise die paarweise einander zugekehrten Lagerwangen an ihren einander zugewandten Seiten vier Neigungsflächen aufweisen, die paarweise zusammen wirkend diametral zu der Neigungsachse angeordnet sind.Here, too, the usable areas for power and Increase torque initiation, if possible in pairs facing bearing cheeks on their facing each other Sides have four inclined surfaces that are paired together are arranged diametrically to the axis of inclination.
Im folgenden ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.In the following, the device according to the invention is based on the Drawing explained in more detail.
Es zeigen, in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstel lung, dieThey show in a basic and not to scale representation lung, the
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Greifvor richtung; Fig. 1 is a perspective view of the Greifvor direction;
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Greiferarmträger mit einem eingesetzten, teilweise dargestellten Greiferarm; Figure 2 is a plan view of the gripper arm carrier with an inserted, partially shown gripper arm.
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2. Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 2.
Die in der Fig. 1 dargestellte Greifvorrichtung ist über einen Aufnahmeschäkel 10 in üblicher Weise an den Ausleger einer Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) anbringbar. Die Greifvor richtung weist fünf einzelne, sichelförmige Greiferarme 12 auf, die dem Umschlag schwer zu greifender Materialien, wie Schrott, Steine oder Schotter, dienen. Die sichelförmigen Greiferarme 12 sind über eine übliche Guß- oder Schweißkon struktion erstellt, wobei zur Vergrößerung der nutzbaren Arbeitsfläche der jeweilige Greiferarm 12 an seiner Unterseite mit einer verbreiterten Grundplatte 14 versehen ist. Um einen guten Eingriff des jeweiligen Greiferarmes 12 in das schwer zu greifende Material zu erreichen, ist dieser an seinem freien Ende spitz zulaufend ausgebildet.The gripping device shown in Fig. 1 (not shown) via a receiving shackle 10 in a conventional manner to the boom of a working machine mounted. The Greifvor direction has five individual, crescent-shaped gripper arms 12 , which serve the handling of difficult-to-grip materials such as scrap, stones or crushed stone. The crescent-shaped gripper arms 12 are constructed using a conventional cast or welded construction, the respective gripper arm 12 being provided on its underside with a widened base plate 14 in order to enlarge the usable working area. In order to achieve a good engagement of the respective gripper arm 12 in the material which is difficult to grasp, the gripper arm is tapered at its free end.
An seinem anderen Ende weist der jeweilige Greiferarm 12 eine Lagerschale 16 in der Art einer zylindrischen Lagerbuchse (s. Fig. 2) auf. Mittels dieser Lagerschale 16 ist der jeweilige Greiferarm 12 zwischen zwei Lagerwangen 18 eines Greiferarm trägers 19 schwenkbar gelagert. Die als Ganzes mit 20 bezeich nete Lagerstelle umfaßt neben den beiden Lagerwangen 18 auch die Lagerschale 16 und weist ferner einen Lagerbolzen 22 auf, der sowohl die Lagerwangen 18 als auch die Lagerschale 16 radial durchgreift. Jede Lagerwange 18 weist für den Durch griff des Lagerbolzens 22 ebenso wie die Lagerschale 16 selbst eine dem Bolzen 22 angepaßte Mittenbohrung 24 auf. In der Fig. 2 ist der einfacheren Darstellung wegen nur ein zwischen den beiden Lagerwangen 18 eingesetzter Greiferarm 12 darge stellt. Die dahingehend gezeigte Ausgestaltung gilt aber auch für die nicht besetzten Lagerwangen 18.At its other end, the respective gripper arm 12 has a bearing shell 16 in the manner of a cylindrical bearing bush (see FIG. 2). By means of this bearing shell 16 of the respective gripper is a gripper arm carrier between two bearing cheeks 18 12 19 pivotally mounted. The bearing designated as a whole with 20 includes, in addition to the two bearing cheeks 18 , the bearing shell 16 and also has a bearing pin 22 which extends radially through both the bearing cheeks 18 and the bearing shell 16 . Each bearing cheek 18 has for the passage of the bearing pin 22 as well as the bearing shell 16 on the pin 22 itself a central bore adapted 24th In Fig. 2 is the simpler representation because only one inserted between the two cheeks 18 gripper arm 12 represents Darge. However, the configuration shown in this regard also applies to the bearing cheeks 18 which are not occupied.
Zum Antrieb des jeweiligen Greiferarmes 12 sind Hydraulikzy linder 26 vorgesehen, die mit ihren Enden jeweils an dem Greiferarmträger 19 sowie über Lagerzargen 28 (Fig. 1) an der Oberseite des Greiferarmes 12 angelenkt sind. Der besseren Darstellung wegen ist in der Fig. 2 der Hydraulikzylinder 26 weggelassen und nur die untere Anlenkstelle 30 in der zuorden baren Lagerzarge 28 dargestellt. To drive the respective gripper arm 12 Hydraulikzy cylinder 26 are provided, the ends of which are articulated on the gripper arm support 19 and on bearing frames 28 ( FIG. 1) on the top of the gripper arm 12 . For better illustration, the hydraulic cylinder 26 is omitted in FIG. 2 and only the lower articulation point 30 is shown in the associated bearing frame 28 .
Wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, weist die jeweilige Lager schale 16 des Greiferarmes 12 an ihrer der jeweiligen Lager wange 18 des Greiferarmträgers 19 zugekehrten und unmittelbar gegenüberliegenden Seite vier von der Ausrichtung der Außen fläche 32 der Lagerwange 18 abweichende Anschlagflächen 34 derart auf, daß vor dem Abstützen der jeweiligen Anschlagflä che 34 an der jeweils zugeordneten Lagerwange 18 der Greifer arm 12 quer zu seiner Schwenkachse 36 um eine Drehachse 38 kippbar ist, die im wesentlichen eine vertikale Ausrichtung hat. Die Ausrichtung der Außenfläche 32 der Lagerwange 18 folgt in der Draufsicht nach der Fig. 2 im wesentlichen einem ebenen Verlauf und weist insbesondere die in der Fig. 3 näher dargestellte Ausgestaltung auf. Wie sich aus der Draufsicht nach der Fig. 2 ergibt, ist die Querschnittsform der Lagerscha le 16 im wesentlichen rechteckförmig, wobei der Mittenbereich an der Stelle des Eingriffs des Lagerbolzens 22 im wesentli chen eben ausgebildet ist und nach außen hin vier Abschrägun gen aufweist, die die Anschlagflächen 34 bilden.Referring particularly to FIG. 2 shows, the respective bearing cup 16 of the gripper arm 12 wange at its the respective bearings 18 of the Greiferarmträgers 19 facing and directly opposite side of four of the orientation of the outer surface 32 of the bearing beam 18 different stop surfaces 34 so to that before the support of the respective stop surface 34 on the respectively assigned bearing cheek 18 of the gripper arm 12 can be tilted transversely to its pivot axis 36 about an axis of rotation 38 , which essentially has a vertical orientation. The orientation of the outer surface 32 of the bearing cheek 18 essentially follows a flat course in the plan view according to FIG. 2 and in particular has the configuration shown in more detail in FIG. 3. As is apparent from the plan view of FIG. 2, the cross-sectional shape of the bearing saddle is le 16 is substantially rectangular in shape, wherein the central region at the location of the engagement surfaces of the bearing bolt 22 in the wesentli planar and has gen outwardly four Abschrägun that form the stop surfaces 34 .
Der Lagerbolzen 22 selbst ist mit einem vorgebbaren Spiel innerhalb der eine Lagerbuchse bildenden Lagerschale 16 ge führt, was mit einem vorgebbaren Betrag die Kippbewegung um die Drehachse 38 erlaubt. Anstelle der in der Fig. 2 gezeigten Abschrägung kann jedoch die jeweilige Anschlagfläche 34 auch aus einer Wölbung bestehen oder Teil einer Wölbung sein, die der jeweiligen Lagerwange 18 unmittelbar zugekehrt ist. Wirkt auf den Greiferarm 12 eine Querkraftkomponente ein, wie sie andeutungsweise in der Fig. 1 mit der Angabe "F quer" wiederge geben ist, wirken zwei einander diametral gegenüberliegende Anschlagflächen 34 zusammen, so daß an zwei gegenüberliegenden Bereichen mit zwei Anschlagflächen 34 die Abstützung erfolgt, was die eigentliche Lagerstelle 20 mit dem Lagerbolzen 22 weitestgehend entlastet.The bearing pin 22 itself is with a predetermined play within the bearing shell forming a bearing bush 16 leads GE, which allows the tilting movement about the axis of rotation 38 with a predetermined amount. Instead of the bevel shown in FIG. 2, however, the respective stop surface 34 can also consist of a curvature or be part of a curvature that faces the respective bearing cheek 18 directly. A shear force component acts on the gripper arm 12 , as is indicated in FIG. 1 with the indication “F transverse”, two diametrically opposite stop surfaces 34 act together, so that support is provided on two opposite regions with two stop surfaces 34 what largely relieves the actual bearing 20 with the bearing pin 22 .
Die zargenartig, von dem an sich zylindrischen Greiferarmträ ger 19 vorstehenden Lagerwangen 18 weisen in einer vorteilhaf ten weiteren Ausgestaltung der Erfindung die in der Fig. 3 näher dargestellte Querschnittsform auf. Bei dieser weiteren Ausgestaltung weist die jeweilige Lagerwange 18 des Greifer armträgers 19 an ihrer der jeweiligen Lagerschale 16 zugekehr ten Seite von der Ausrichtung der Außenfläche 40 der Lager schale 16 abweichende Neigungsflächen 42 derart auf, daß vor dem Abstützen der Lagerschale 16 an der jeweils zugeordneten Neigungsfläche 42 der Greiferarm 12 quer zu seiner Schwenkach se 36 und seiner Drehachse 38 um eine Neigungsachse 44 kippbar ist, die im wesentlichen senkrecht auf den beiden anderen Achsen steht.The frame-like, from the cylindrical gripper arm carrier 19 protruding bearing cheeks 18 have in an advantageous embodiment of the invention the cross-sectional shape shown in FIG. 3 in more detail. In this further embodiment, the respective bearing cheek 18 of the gripper arm carrier 19 on their respective bearing shell 16 facing side from the orientation of the outer surface 40 of the bearing shell 16 deviating inclination surfaces 42 such that before the bearing shell 16 is supported on the respectively assigned inclination surface 42 of the gripper arm 12 can be tilted transversely to its pivot axis 36 and its axis of rotation 38 about an inclination axis 44 which is essentially perpendicular to the other two axes.
Die Neigungsflächen 42 weisen gegenüber der Vertikalen eine Neigung von etwa 1 : 40 auf, vorzugsweise nehmen diese jedoch einen Winkel von größer als 7° ein, wobei die breiteste Stelle im Bereich der Mittenbohrung 24 vorhanden ist. Hierdurch ist erreicht, daß keine Späne oder sonstige Materialien sich verklemmen können, so daß eine Art Selbstreinigungseffekt an der Lagerstelle verwirklicht ist, mit der Folge, daß Still standszeiten des Greifers für einen Reinigungsvorgang vermie den sind. Ferner werden Verspannungen in diesem Bereich ver mieden, die wiederum eine unnötige Lagerbelastung mit Ver schleiß ergeben können. Anstelle der geradlinig verlaufenden Neigungsflächen 42 in einer Ebene können diese auch gewölbt oder ballig ausgebildet sowie Teil einer durchgehenden Wölbung sein, die beide Neigungsflächen einer Lagerwange 18 mit ein schließt. Da der Greiferarmträger 19 mit seinen Lagerwangen 18 vorzugsweise einstückig aus einem Gußteil gebildet ist, wird aus Gründen der Anforderungen an die Gußform zweckmäßigerweise auch die Außenseite der jeweiligen Lagerwange 18, die der Lagerschale 16 abgewandt ist, mit entsprechend ausgebildeten Neigungsflächen, wie die Neigungsflächen 42, versehen.The inclination surfaces 42 have an inclination of approximately 1:40 with respect to the vertical, but these preferably take an angle of greater than 7 °, the widest point being present in the region of the center bore 24 . This ensures that no chips or other materials can jam, so that a kind of self-cleaning effect is realized at the bearing point, with the result that downtimes of the gripper for a cleaning process are avoided. Furthermore, tension in this area is avoided, which in turn can result in unnecessary bearing load with wear. Instead of the straight-line inclination surfaces 42 in one plane, these can also be curved or spherical and be part of a continuous curvature that includes both inclination surfaces of a bearing cheek 18 . Since the gripper arm support 19 with its bearing cheeks 18 is preferably formed in one piece from a cast part, the outside of the respective bearing cheek 18 , which faces away from the bearing shell 16, is expediently also made with appropriately designed inclination surfaces, such as the inclination surfaces 42 , for reasons of the requirements for the casting mold. Mistake.
Auch im vorliegenden Fall weisen die paarweise einander zuge ordneten Lagerwangen 18 an ihren einander zugewandten Seiten vier Neigungsflächen 42 auf, die paarweise zusammenwirkend diametral zu der Neigungsachse 44 angeordnet sind. Dies hat wiederum den Vorteil, daß bei einer Längskrafteinleitung, wie sie beispielhaft in der Fig. 1 mit dem mit "F längs" bezeichne ten Kräftepfeil wiedergegeben ist, was zu einem Verkippen des Greiferarmes 12 um seine Neigungsachse 44 führt, zwei Abstütz flächen 42 zusammenwirkend vorhanden sind, die die Lagerstelle 20 entlasten. Aufgrund der in zwei Ebenen zueinander geneigten Anschlagflächen 34 und Neigungsflächen 42 sind Zwischenstel lungen für die Abstützung der Greiferarme 12 möglich, wenn diese gleichzeitig Quer- und Längskräften ausgesetzt sind. Es ergibt sich dann eine Art abgestütztes Kugelgelenk für die Lagerstelle 20 mit Abstützmöglichkeiten in allen Ebenen, um die der jeweilige Greiferarm 12 kippbar ist.Also in the present case, the pair of mutually associated bearing cheeks 18 on their mutually facing sides have four inclination surfaces 42 , which are arranged in pairs interacting diametrically to the axis of inclination 44 . This in turn has the advantage that at a longitudinal introduction of force, as exemplified in Fig. 1 with the "F longitudinal" designated th arrow, which leads to a tilting of the gripper arm 12 about its inclination axis 44 , two support surfaces 42 cooperating are present that relieve the bearing 20 . Due to the inclined stop surfaces 34 and inclined surfaces 42 in two planes, intermediate positions for supporting the gripper arms 12 are possible if these are simultaneously exposed to transverse and longitudinal forces. This then results in a type of supported ball-and-socket joint for the bearing point 20 with support options in all planes by which the respective gripper arm 12 can be tilted.
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