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Greifer Die Erfindung bezieht sich auf Greifklauen, Greifzangen zum
Bewegen von Lasten und für Drahtziehereien oder ähnliche Greif- oder Ziehvorrichtungen
der Art, bei welcher die Greif- oder Klemmkraft durch das Eigengewicht der Last
oder den Ziehwiderstand erzeugt wird und bei der die Greif- oder Ziehklauen von
dem Lastarm von Hebeln gebildet bzw. an solchen angeordnet sind, die um einen gemeinsamen,
frei im Raum liegenden Lagerzapfen oder um frei im Raum liegende, miteinander verbundene
getrennte Lagerzapfen schwenkbar sind.
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Als Beispiel für eine Einrichtung dieser Art seien die bekannten Greifer
erwähnt, die ein Paar miteinander gelenkig verbundene hebelartige Greifklauen besitzen,
an deren einem Ende Gelenklaschen, Seile oder Ketten schwenkbar angreifen, deren
entgegengesetzte Enden miteinander durch einen Lagerzapfen verbunden sind, auf den
eine Zug- oder Druckkraft in der Längsrichtung des Greifers ausgeübt werden kann.
Andere Beispiele sind die bekannten Drahtziehzangen, die Klauen-oder Muldengreifer
zum Befördern von transportablen Gegenständen u. dgl.
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Die Erfindung, deren Aufgabe es ist, die genannten Greifervorrichtungen
u. d@gl. zu verbessern, beruht darauf, daß eine überraschende progressive Vergrößerung
der Greif- oder Klemmkraft .dadurch erreicht werden kann, daß die Lastarme der erwähnten
hebelartigen Glieder, anstatt sie wie bei den bekannten Einrichtungen miteinander
durch ein einzelnes Paar schwenkbarer Laschen od. dgl. zu verbinden, mit den Gelenklaschen
eines Scherenhebelsystems, das nach dem Prinzip der Nürnberger
Schere
aufgebaut ist, an Stellen außerhalb der zentralen Gelenkstellen des Scherenhebelsystems
verbunden werden, wobei dieses System derart ausgeführt ist, daß auf es in seiner
Längsrichtung eine Zug- oder Druckkraft zur Einwirkung gebracht werden kann.
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Der Erfindungsgegenstand wird im nachfolgenden an Hand der Zeichnungen
näher erläutert, in denen verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind, wobei
ferner der Beweis für die Richtigkeit des Erfindungsgedankens erbracht wird. In
der Zeichnung zeigen .
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Fig. i, 2 und 3 einige..Beispiele von bekannten Einrichtungen derjenigen
Art, auf welche sich die Erfindung bezieht, wobei Fig. i einen Greifer oder Zange
zum Heben und- Transportieren von Lasten, wie Balken, Stämme, Platten, od. dgl.,
wiedergibt, während Fig. 2 und 3 Einrichtungen zum Greifen, Heben und Transportieren
hohler Gegenstände, wie Röhren, darstellt, Fig. q. eine erste Ausführungsform eines
Greifers gemäß der Erfindung, Fig.5 und 6 schematisch zwei Längsschnitte durch Innengreifer
gemäß der Erfindung, Fig.7 und 8 Ausführungsbeispiele für andere Greifer gemäß der
Erfindung, Fig. 9 und io Ausführungsformen von Greifern mit hebelartigen, in besonderer
Weise ausgebildeten Greiferklauen, Fig. ii und 12 eine Darstellung des prinzipiellen
Erfindungsgegenstandes und Fig. 13 in vier verschiedenen Beispielen, daß die Bauart
gemäß der, Erfindung zur Abnahme von Paaren entgegengesetzt in Richtung der Greiferachse
gerichteter Kräfte an in verschiedener Entfernung von dem einen Ende -des Scherenhebelsystems
liegenden Stellen dienen kann, Fig. 14 bis 18 verschiedene Ausführungsformen des
Scherenhebelsystems zur Anwendung bei der Erfindung, Fig. i9 ein Beispiel für die
Ausführung der Einrichtung als Muldengreifer zum Transport von Kohle, Erz u. ä.
Schüttgut, Fig. 2o und 21 die Anwendung der Erfindung bei einem Mehrklauengreifer.
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Der in, Fig. i dargestellte bekannte Greifer besitzt zwei Hebel 2,
die bei i gelenkig miteinander verbunden und deren Lastarm in der Form von Klauen
oder Backen gebogen sind. Die Antriebsarme der Hebel .2 sind gelenkig mit
je einer Gelenklasche 3 verbunden. Die freien Enden der beiden Laschen sind
miteinander durch einen Gelenkzapfen q. verbunden, an welchem bei der Benutzung
der Greifereinrichtung eine Zugkraft P in der Achse der Einrichtung. angreift.
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Die bekannte, in Fig. 2 dargestellte Einrichtung ist bestimmt, um
hohle Lasten, wie ein Rohr 5, von innen zu fassen. Sie umfaßt zwei Backen oder Schuhe
6, die bei 7 gelenkig an zwei Hebeln 8 angebracht sind, die ihrerseits um einen
gemeinsamen Lagerzapfen 9 schwenkbar sind. Die freien Enden dieser Hebel sind durch
je eine Lasche io mit einem gemeinsamen Gelenk i i verbunden, von welchem aus eine
Kraft P in der Längsrichtung der Greifer einrichtung ausgeübt werden kann, wodurch
diE Schuhe 6 gegen die Innenwand des Rohres 5 zui Anlage gebracht werden, und zwar
mit einer .Kraft; die unmittelbar abhängig vom Gewicht der Last ist, In diesem Falle
werden dis Laschen io durch die entsprechenden Komponenten der Kraft P aui Druck
beansprucht.
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Eine andere Ausführungsform eines Innengreifers ist in Fig.3 dargestellt,
in welcher entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Bei
dieser Ausführungsform werden indessen die Laschen io einer Zugkraft ausgesetzt
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Fig. q. zeigt einen Greifer, der grundsätzlich mit demjenigen nach
Fig. i übereinstimmt, jedoch gemäß der Erfindung.ausgeführt ist, d: h., es ist dabei
das Hebelsystem nach dem Prinzip eines Scherenhebelgetriebes (Nürnberger Schere)
ausgebildet, :indem zwischen den Hebeln 2, und den Gelenklaschen 3 ein zusätzliches
Hebelpaar 12 vorgesehen ist, welches einen gemeinsamen mittleren Schwenkpunkt 13
besitzt. Es mag in diesem Zusammenhang bemerkt sein, daß bei dem Entwurf einer Greifereinrichtung
dieser Art, die zum Greifen und Heben von Balken und anderen langgestreckten Lasten
dient, die Gelenkverbindung der Backenhebel2 mit dem benachbarten Ende der Hebel
12 vorteilhaft als Ring; Universalverbindung od. dgl. ausgebildet sein kann, um
zu verhindern, daß unzulässige Biegungsbeanspruchungen in dem ScherE:nhebelsystem
auftreten, wenn die Last nicht in ihrer Mitte gefaßt wird und dadurch die Neigung
hat, die Backenhebel aus der Ebene ,des Scherenhebelsystems abzubiegen.
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In Fig. 5 ist das @ Erfindungsprinzip wiedergegeben in der Anwendung
auf Innengreifer der in Fig.2 und 3 dargestellten Gattung. In diesem Falle wird
die erhöhte Haft- oder Greifkraft der Schuhe6 durch Einfügung von zwei Paar zusätzlichen
Hebeln 12 zwischen den Laschen io und den die Schuhe tragenden Hebeln 8 erhalten.
Jedes Hebelpaar 12 hat dabei. einen gemeinsamen mittleren Gelenkpunkt 13. Die Kraft
P greift am Gelenkpunkt i i der Laschen io an und wirkt in der Längsrichtung des
Systems.
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Fig.6 zeigt eine ähnliche Anordnung, die sich nur dadurch von derjenigen
gemäß Fig. 5 unterscheidet; daß die Schuhe 6' an beiden Seiten des Scherenhebelsystems
verlängert.sind, um eine Verteilung der von den Schuhen ausgeübten Greifkraft auf
eine größere Oberfläche zu erreichen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 besteht das Scherenhebelsystem
aus einer Mehrzahl von Hebelpaaren 12, während gemäß Fig. 8 die Hebel 2 nicht um
einen gemeinsamen Lagerzapfen schwenkbar, sondern gelenkig bei 2' bzw. 2" mit einer
Brücke 1q. verbunden sind. Die Pfeile in den beiden Figuren geben die Primärkräfte
P an, die im Gleichgewicht zueinander sind und auf entgegengesetzte Enden des Hebelsystems
in dessen Längsrichtung ausgeübt werden, und die sekundären Reaktionskräfte S, die
infolge der Kräfte P auf die Hebel 2
an Stellen außerhalb des mittleren
Gelenkpunktes i oder der Punkte 2', 2" der Hebel einwirken und ebenfalls im Gleichgewicht
miteinander sind.
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Bei den Ausführungsformen nach Fig. 9 und io sind die Backenhebel
:2 so ausgebildet, daß die entgegengesetzt gerichteten, Kräftepaare nicht wie bei
der zunächst beschriebenen Ausführungsform im rechten Winkel zu der Achse des Scherenhebelsystems
wirken, sondern in einem Winkel von weniger als 9o° bzw. in der Längsrichtung des
Scherenhebelsystems wirksam werden.
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Zur näheren Erläuterung der durch die Erfindung erreichten Wirkungen
seien nunmehr die Fig. i i und 12 betrachtet.
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Fig. i i stellt einen Greifer od. dgl. gemäß der Erfindung dar, der
drei Paar Hebel 12 besitzt, wobei jedes Paar mit einem mittleren Gelenkpunkt versehen
ist, während die freien Enden des oberen Paares gelenkig mit einem Zapfen q, durch
Laschen 3 verwunden sind, die halb so lang wie die Hebel 12 sind. Zur Vereinfachung
der Darstellung ist die Form der Backengliederhebel nicht im einzelnen dargestellt,
sondern die Backenglieder sind nur angedeutet durch die freien Arme des unteren
Hebelpaares, wobei die Pfeile S die Reaktionskräfte anzeigen, die an denjenigen
Stellen dieser Arme wirksam: werden, an, denen bei den übrigen Hebeln die unteren
Gelenkpunkte liegen. In der nachfolgenden Beschreibung sind das Eigengewicht des
Scherenhebelsystems und die Reibungskräfte an den Gelenkstellen vernachlässigt.
Die aufe,inanderfolgenden mittleren Gelenkpunkte sind mit O, N, M, L
bezeichnet,
während die Gelenkpunkte an den Enden der Hebel mit den Bezugszeichen
A bis H einschließlich versehen sind.
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Fig. 12 gibt die graphische Bestimmung der an deri Laschen 3 und den
Hebeln 12 auftretenden Kräfte wieder, betrachtet von oben. nach unten und unter
der Annahme einer längs gerichteten Kraft P, die auf den Gelenkzapfen q. der Laschen
3 ausgeübt wird. In dieser Figur entspricht ca dem Wert 1/2 P cotga, wobei a der
Winkel zwischen, den Hebeln und einer Geraden darstellt, die rechtwinklig zur Mittellinie
des Scherenhebelsystems verläuft, wie in Fig. i i für den mittleren Gelenkpunkt
L angedeutet. Der Wert 1/2 P entspricht b
in Fig. 12.
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Aus der graphischen Darstellung geht hervor, daß die horizontale Kraftkomponente
an den Punkten H und D, C und G, F und B und
A und E in Übereinstimmung mit der Progression a, 3a, 5a, 7a wächst
und daß daher die jeweils an den Punkten A und E ausgeübte Greifkraft den Wert 3,5
P cotga annimmt.
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Dies ist eine bedeutend größere Greifkraft als diejenige, die erzeugt
würde, wenn die Last zwischen den Punkten C und G festgehalten würde, in welchem
Fall man eine Greifkraft 3a = 1,5 P cotga findet.
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Wenn der Greifer aus einem Scherenhebelsystem besteht, dessen Hebel
Vierecke in , der Form von Rauten bilden, und wenn die Klauenglieder die in Fi.g.
i i dargestellte Form besitzen, nimmt die Greifkraft in Abhängigkeit von der angewandten
Zahl der Hebelpaare einen Wert an, welcher direkt proportional der Anzahl Halbrauten
ist, welche zwischen den Angriffspunkten der in der Längsrichtung wirkenden Kräfte
P liegen.
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In bezug auf Fig. 12 ist noch zu bemerken, daß in dem linken Teil
dieser Figur die Belastung an den mittleren Gelenkpunkten nicht dargestellt ist,
weil dieses die Darstellung auf der rechten Seite der Fig. 12 stören würde. Diese
Las.t,ist symmetrisch zu derjenigen, die in der rechten Hälfte der Fig. 1.2 angedeutet
ist. Man könnte in den Diagrammen der Fig. i i und r2 auch das Eigengewicht des
Scherenhebelsystems und die Reibungskräfte an den Gelenkstellen berücksichtigen.
In diesem Falle ist jedoch das Ergebnis nur geringfügig verschieden von den oben
angegebenen.
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Die Möglichkeit zur Erzeugung großer Kräfte S durch Anwendung der
Erfindung kann auch auf andere Weise erklärt werden, nämlich durch den Ausgleich
der geleisteten Arbeit. Hierzu sei vorweg bemerkt, daß die nachfolgende Erklärung
sich in ihrer Anwendung auf Greifer, auf imaginäre Leistung bezieht, was indessen
die Richtigkeit der Erklärung nicht beeinträchtigt.
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Wenn angenommen wird, daß bei einem Greifer gemäß Fig. i i die Kräfte
P, die in Längsrichtung des Scherenhebelsystems wirken und miteinander im Gleichgewicht
sind, einen konstanten Wert haben und daß während der Bewegung des Scherenhebelsystems
die Angriffspunkte der Kräfte P sich relativ um die Entfernung a cm verschieben,
während der Weg, auf welchem die Kräfte S wirken, b cm ist, ergibt sich mit der
gleichen Vernachlässigung wie erwähnt:
oder:
Es ergibt sich also, daß bei einem konstanten Wert für P und b S"ittt direkt
proportional dem Wert a ist.
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Hieraus kann gefolgert werden, daß, wenn P und b an bestimmte Werte
gebunden sind, man durch Wahl des Wertes a einem. überraschenden Wert Smttit erhält.
Die Entfernung a kann auf zweierlei Weise bestimmt werden, nämlich durch Wahl der
Anzahl der Hebelpaare und durch Wahl der Längsabmessungen der betreffenden Hebel.
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Die Fig. 13 bis 21 geben weitere Ausführungsformen und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung wieder.
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Fig. 13 zeigt in vier Beispielen, daß ein Scherenhebelsystem, welches
inLängsrichtung belastet istmit Kräften, die an entgegen@gesetztenEnden des Systems
angreifen und die identisch in allen Beispielen sind, im Gleichgewicht gehalten
werden kann durch Paare von Druck- und Zugkräften in entgegengesetzten Punkten,
,in verschiedenen Entfernungen
von dem- einen Ende des Scherenhebelsystems
-und daß dann für jedes der dargestellten vier Beispiele solche Druck- und Zugkräfte
gleich sind, was graphisch nachweisbar ist.
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Es ergibt sich daraus, daß die beabsichtigte höhere Krafteinwirkung
von beliebigen Paaren der entsprechenden Endgelenkpunkte abgeleitet werden kann.
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Die Fig. 14 bis 18 zeigen verschiedene Formen von Scherenhebelsystemen,
die zur Ausführung .des Erfindungsgedankens geeignet sind.
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Nach Fig. 1q. und 15 hat jeder der Hebel 15 vier Gelenkpunkte. Der
Unterschied zwischen Fig. 14 und 15 ist der, daß die Teile 16 gemäß .Fig.
14 in der Art von Laschen sind; während die Teile 17 gemäß Fig. 15 durchgehend ausgebildet
sind.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 16, 17 und r8 besteht die Einrichtung
jeweils aus zwei nebeneinander in , der gleichen Ebene angeordneten Scherenhebelsystemen,
wobei die benachbarten Gelenkpunkte paarweise miteinander unmittelbar (Fig. 18)
oder durch je eine Lasche 18 verbunden sind. Aus Fig: r8 ist ferner zu entnehmen,
daß die Teile der- beiden in den Gelenkpunkten miteinander vereinigten Scherenhehelsysteme
als durchgehende Glieder ausgeführt werden können. In Fig. 16 sind die Teile 16
als Laschen ausgeführt, während die Teile 17 in. Fig. 17 durchgehend sind.
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Fig. z9 zeigt ein Beispiel für einen Kohlengreifer, der gemäß der
Erfindung ausgebildet ist und in dem zwei Scherenhebelsysteme vorgesehen sind, die
hintereinander in parallelen Ebenen mit den Mulden r9 zwischen ihnen angeordnet
sind.
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Die Hebel 12, des unteren Paares sind gelenkig durch Laschen 2o mit
den Greifermulden r9 verbunden, während die Arme 2 1 gelenkig an mittleren Stellen
der genannten Hebel angreifen und auch gelenkig mit den Mulden r9 in Verbindung
stehen. Diese Arme 2z sind ferner mit Zahnrädern 22 versehen, um eine symmetrische
Bewegung der Greifermulden zu sichern.
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In dieser Beziehung ist zu bemerken, daß bei diesem Kohlengreifer
und im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen das obere Ende des Greifers sich
beim Schließen aufwärts in bezug auf dem Untergestell bewegt statt abwärts. Die
Bauart der üblichen Kohlengreifer erfordert, um eine ausreichende Schließkraft zu
erzeugen, zusätzliche Mittel zum Schließen der Mulden, z. B. einen Flaschenzug oder
einen hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigten Servomotor. Bei einem
Kohlengreifer gemäß der Erfindung ist dies nicht notwendig.
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Fig. 2o und 21 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Mehrklauengreifer.
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Dieser Greifer besteht aus zwei oder mehr Hauptscherenhebelsystemen,
wie in Fig. 2o dargestellt, die radial um eine ;gemeinsame Achse angeordnet sind,
und aus einer Mehrzahl von Hilfsscherenhebelsyst.emen, wie in Fig.2r dargestellt,
die ebenfalls radial um die gemeinsame mittlere Achse liegen.
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Die benachbarten Gelenkpunkte von zwei neb:eneinanderliegenden Scherenhebeln
in jedem System sind gelenkig miteinander durch eine brücken-, ring- oder scheibenförmige
Lasche 23 verbunden.
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Wenn Hilfsscherenhebelsysteme vorgesehen sind, erhalten diese ihre
Bewegung von der Relativbewegung der beiden unteren Verbindungslaschen 23. Die Hauptscherenhe:belsysteme
endigen in Klauen 24 und ähnlich die etwa vorgesehenen Hilfshebelsysteme in Klauen
25.
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Die radiale Anordnung der Haupthebelsysteme um eine gemeinsame mittlere
Achse kann derart sein, daß diese Systeme paarweise in derselben Ebene liegen, z.
B. wie dargestellt in Fig. 16. Die Haupthebelsysteme können aber auch in Ebenen,
die einen Winkel zueinander bilden, liegen. Wenn z. B. drei Hauptsysteme vorgesehen
werden, mag dieser Winkel z2o° sein. Sind Hilfshebelsysteme vorgesehen, so kann
die Anordnung derselben derart sein, daß sie entweder paarweise in derselben Ebene
oder in verschiedenen, in einem Winkel zueinander stehenden Ebenen liegen.
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Die geringste Anzahl der anzuwendenden Haupthebelsysteme ist zwei
(ein Satz), angeordnet in einer einzigen Ebene in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 2o, wobei die Zahl der Hilfshebelsysteme beliebig gewählt werden kann.
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In Fig.2o sind die Hauptheb.elsysteme im allgemeinen mit den Bezugszeichen26
und 27 gekennzeichnet. Die Hilfshebelsysteme nach Fig. 21 sind entsprechend mit
28 und 29 bezeichnet.
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Es mag bemerkt sein, daß bei den als Beispiel dargestellten Ausführungsformen
die Mittellinien der beiden Systeme, die ein Hauptscherenhebelsystem 26, 27 (Fing.
2o), und die Mittellinien der Systeme, die ein Hilfsscherenhebelsystem 28, 29 (Fig.2z)
bilden, nach oben und einwärts konvergieren, so daß der Schnittpunkt dieser Mittellinien
auf der mittleren Achse der Konstruktion liegt. Die geneigte Läge der einzelnen
Mittellinien bewirkt bei geöffnetem Greifer eine günstige Stellung der Greiferklauen.
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Ähnlich wie der im vorstehenden beschriebene Muldengreifer arbeitet
der Mehrklauengreifer gemäß der Erfindung anders als die üblichen Bauarten dieser
Greifergattung, insoweit die relative Bewegung des oberen Punktes in bezug auf die
darunterliegende Konstruktion beim Öffnen und Schließen des Greifers in Betracht
kommt. Es ergibt sich dadurch bei dem Mehrklauengreifer gemäß der Erfindung der
gleiche Vorteil wie im Falle des neuen Müldengreifers, nämlich d@aß der Greifer,
falls gewünscht, ohne Servoeinrichtung arbeiten kann, was bei den bisherigen Bauarten
überhaupt nicht möglich ist.
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Die Anordnung gemäß Fig. 2o kann auch bei einem Muldengreifer angewandt
werden, in welchem Fall jedoch zwei doppelte Hebelsysteme der in Fig.2o dargestellten
Art in parallelen Ebenen an jeder Seite der Mulden vorzusehen sind.
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Die im vorstehenden beschriebene Greiferbauart kann nach Bedarf als
Greifer mit einem Seil oder zwei bzw. vier Seilerz ausgeführt werden. Die Schließkabel
werden jeweils am oberen Gelenkpunkt der Konstruktion befestigt. Bei einem mit
zwei
Seilen oder mehr Seilen ausgestatteten Greifer werden die Öffnungskabel an dem unteren
Teil der Konstruktion befestigt oder an einem Punkt, der nahe dem unteren mittleren
Gelenkzapfen liegt.
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Die Erfindung kann angewandt werden zu verschiedenen Zwecken, z. B.
zum Anheben oder Heben von Lasten, zum Befördern von losem bzw. schüttbarem Gut,
in der Drahtzieherei usw.