CN1028507C - 用于抓住、移动和/或旋转轴对称物体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于抓住、移动和/或旋转轴对称物体，特别是圆形和/或管状物体的装置，这装置能对中地抓住物体并能附加地使这物体转动，提出了将卡爪元件(18-20，41)固定在具有至少两上行星齿轮，及一恒星齿轮(10)的行星齿轮传动机构中的、行星齿轮(11-13)的外边缘区域，并将行星齿轮(11-13)及恒星齿轮(10)还有框架装在一短轴(16)上，这短轴(16)与驱动装置(6)连接。

Description

本发明涉及一种用手抓住、移动和/或旋转轴对称物体、特别是圆形和/或管状物体的装置。该装置由一对台装置及多个与这驱动装置连在一起的卡爪元件组成，这些卡爪元件每一个被装在一可回转的部件上，这些可回转的部件连同那些卡爪元件一起作环形同方向，同时与中央同心的运动，或者也应是这些卡爪向外移动。

由德国专利DE2951094已知一种用于抓住、移动和/或传送物体、特别是圆形和/或管状物体的夹钳。这些夹钳具有多个卡爪元件，这些卡爪元件从里面和/或外面抓住物体，以及这些卡爪元件经外部的杠杆可旋转地支承在一个框架上。外部杠杆的支承轴与一内部杠杆不能转动地连接在一起，这个内部杠杆与一个和驱动装置连接的控制装置可传动地连接在一起，使得所有卡爪元件或者作与环形同方向、同时与夹钳中心同心的移动，或者也就是向外移动。例如，借助这种夹钳，能够在更多的位置上，从内部或外部抓住并传送被加热到锻造温度的环。然而，考虑到抓住工件的变形强度，重要的是卡爪元件的数量要尽可能的多。

这种装置的缺点是，该装置的夹紧位置与要抓住的物体偏心，致使不能保障所有卡爪元件同时牢靠地抓住该物体，因为不能排除所述装置的可能的倾斜。此外，用这种夹钳不能使被抓住装置的物体转动。

本发明的任务是给出一种用来牢靠地抓住并移动轴对称物体，特别是圆形和/或管状物体的装置，这装置在对正中心地抓住物体的同时还能附加 地使被爪住的物体转动。

本发明的上述目的由下述技术解决方案予以解决，即各卡爪元件分别固定在一具有至少两个行星齿轮及一个恒星齿轮的行星齿轮传动机构中的一个行星齿轮的外边缘区域，并且行星齿轮及恒星齿轮可旋转地设置在一个框架中，而恒星齿轮及框架被装在一短轴上，这短轴与驱动装置连接。从属权利要求部分是有益的进一步发展。

所提出的装置与已有技术相比的优点是被对正中心地抓住的物体，同时还能转动。根据本发明，上述各个卡爪元件被固定在一具有至少两个行星齿轮及一个恒星齿轮的行星齿轮传动机构中的一个行星齿轮的外边缘区域。在所述卡爪元件紧贴于要运动的物体的表面上后，通过继续转动恒星齿轮使抓住的物体转动。借助于各行星齿轮的转动，所述那些卡爪元件将同心地运动，这使得一方面保障了物体与那些卡爪元件之间的动力啮合及形状啮合，另一方面保障了卡爪元件之间有较大跨距。在短轴上的、带有恒星齿轮及那些行星齿轮的框架的对中部件，可使所述装置能精确平行于轴向位移，短轴与驱动装置一起固定在一固定支架上。因此，避免了所述装置相对于要抓住的物体的轴的倾斜。卡爪元件之间跨距的大小取决于行星齿轮的直径和从卡爪元件的支承销到行星齿轮旋转中心的间距，以及卡爪元件的回转范围。当上述框架面向卡爪元件的部分为弯臂而不是直臂时，可增大上述回转范围。当弯臂是这样选定的，弯臂所限定支承销回转范围，也就是卡爪元件的回转范围的定程面相对于行星齿轮的转动中心和恒星齿轮的转动中心之间连线的距离为支承销直径的一半时，上述回转范围最大可达180度。

所提出的装置是作闭合运动的，因此，卡爪元件的夹紧方向与恒星齿轮及要转动的物体的转动方向相反。就所述装置的跨距来说，在要转动的物体具有一某一尺寸时，当所提出的装置作闭合运动后，卡爪元件在被抓住的物体表面上产生滑动，以至于这被抓住的物体转不了。这首先取决于与所述闭合运动的方向有关的摩擦力矩的方向。当满足下述条件时，即要抓住的物体的外直径大于恒星齿轮转动中心到行星齿轮转动中心距离的两倍时，那么摩擦力距有益于卡爪元件的夹紧作用。当物体的外直径小于上述距离时，摩擦力矩的方向改变，结果是这方向与上述夹紧作用相反。这种考虑对于向外夹紧或对于向内夹紧都是有效的，而且不依赖于恒星齿轮的转动方向。结果是要产生有益于夹紧作用的摩擦力矩，则跨距的范围变得很小。因为仅仅是从行星齿轮的转动中心到处于卡爪元件直径方向上内侧的表面点的距离可供使用。那么，当恒星齿轮的直径很小时，这段距离就变得特别大，当转动中心之间的距离不变时，则行星齿轮的直径变得很大，而支承销尽可能置于行星齿轮外边缘，并且卡爪元件的直径是很小的。

为了使本发明的装置也能最佳适于其它直径范围，进一步提出在恒星齿轮与带卡爪元件的行星齿轮之间都安装一个改变行星齿轮转动方向的中间齿轮。在这种情况下，驱动恒星齿轮的转动方向与那些行星齿轮的转动方向相同，因此也与卡爪元件的闭合运动方向相同。在这种装置中，当满足要转动的物体的外直径小于从恒星齿轮转动中心到行星齿轮转动中心的距离的条件时，则有益于夹紧作用的摩擦力矩的方向与闭合运动一致。这种考虑，对于从外部夹紧还是从内部夹紧同样适合的，并且与恒星齿轮的转动方向无关。

当卡爪元件在支承销上是偏心且可旋转地支承时，有助于夹紧作用，这与装置的实施方式无关，也就是说与有没有那些中间齿轮无关。在这样的装置中，通过增加旋转中心与啮合点之间的距离，将压力旋加到要转动的物体上，而且夹紧作用相应地得到提高。

要使所说明的两种结构形式的应用尽可能地普遍，承载那些行星齿轮的框架臂就必须是直的，这是为了卡爪元件能右转或左转。但应用范围因此受到一些限制，因为卡爪元件的最大回转范围就小于180度。假使要充分利用这个回转范围，上述臂必须为一弯臂，为了支承销能回转进入弯臂所形成的凹槽。但是，卡爪元件的回转方向被设定了，而且只能通过这框架部分的更换才有可能改变设定的回转方向。

最好用一液压马达作为驱动装置，这液压马达很易调节，而且较容易进行超载保护。为了更好地补偿行星齿轮轴及旋转物体的轴之间的角度误差，在驱动装置及行星齿轮传动机构之间安装一个柔性的联轴节。

本发明的装置能用于各种目的，例如，在存放 处，旋转物体，使其位于合适的加工位置，翻转要冷却的物体，或者将物体端部所锁紧或包封的部分拧上或松开，例如在实际中，对于螺纹管通常将一保护帽拧在该管的螺纹区域，为了在进一步运送时不损坏螺纹区域。通常用手将保护帽拧上，根据节拍时间，需要相应的人员，这些人员的手腕由于一直不断地重复运动而承受很大的负担。由于配置了从内部或外部抓住物体的装置，还能将相应的保护用零件从内螺纹内拧入或拧出。为了在拧入保护用零件后，限制恒星齿轮的转动，将液压马达调整到一预定的载荷终值。当达到这个终值时，该马达自动停机。当采用电动机及相应的信号输出时，虽然也能作到这一点。还可提出另外的替代方式，给驱动装置接上一定时开关，在一预定时间周期后，使这驱动装置停机。然后用最简单的方式松开卡爪元件，这是通过液压马达的反转使卡爪元件再到达最初位置。还能有这样的替代方式，将一个在转动方向上可张紧的弹簧的末端与那些行星齿轮之一连接，使得在马达停机后，被张紧的弹簧松开致使反向转动，因此卡爪元件退离物体。

但在说明本发明装置的可能应用范围时到目前为止所谈到的始终只是用于圆横截面的物体。且能同样好地抓住并转动横截面为正方形或矩形的物体，只要满足轴对称条件，而且卡爪元件的总数合适。例如，对于一正方形的横截面建议用两个或四个卡爪元件。卡爪元件的总数太多并不认为是优点，因为行星齿轮传动太昂贵，而且所述装置的体积会增大。

全部装置能传送到不同的工作区域，因为驱动马达及行星齿轮传动机构，包括带联轴节的固定框架在内，设计得能在一基板上轴向移动。借助相应的导轨，使得卡爪元件的移动严格平行于物体的轴进行。此外，提出了进一步的发展，将上述固定框架装在一工作台上，这工作台的高度可进行调整，使得能将所述装置对于物体作轴平行调整。

上述装置的轴向移动被限制为这样一种方式，将面向卡爪元件的框架部分，位于物体一方的那一侧作为定位面。由于这定位面在圆周上对称分布，因此防止了倾斜，也防止了不均匀地抓住物体。此外，所述定位面是必要的，为了借助作用在物体端面的法向力，克服行星齿轮传动机构的内摩擦，使恒星齿轮开始转动，以及卡爪元件在夹紧方向上移动。

附图将更进一步说明本发明，附图所示：

图1为本发明装置的纵剖面图。

图2为沿着图3中的A-B线、比例放大了的装置本身的剖面图。

图3为图2中Z方向上的前视图。

图4为在图5中Z方向上另一种结构形式的前视图。

图5为沿着图4中A-B线的剖面图。

图6为卡爪元件的另一种结构形式的剖面图。

本发明的装置由装在一个底板2上的固定支架1构成，这支架1借助一活塞汽缸部件3能沿一基板4移动。用箭头5.1表示这个轴向移动，而用箭头5.2表示垂直移动的可能性。固定支架1的背面封闭的端部用法兰盘连接一驱动装置6，在这个实施例中是一个可调节的液压马达。经过一柔性联轴节8将驱动装置6与夹紧装置7本身连接起来，是为了能补偿夹紧装置7与旋转物体之间的轴位置可能存在的角度偏差。

图2显示了比例放大了的沿图3中A-B线的剖面的夹紧装置7的详图。夹紧装置7设有一恒星齿轮10及三个行星齿轮11、12、13构成的行星齿轮传动机构，这行星齿轮传动机构被支承在两个框架部分14、15之间。框架部分14、15及行星齿轮传动机构一起支承在一个多凸台的短轴16上，这短轴16用它的螺纹端17可快速地固定在柔性联轴节8上（见图1）。在行星齿轮11-13的外部区域，每个都有一卡爪元件18-20牢固地安装在一支承销21-23上。例如，可用胶将卡爪元件18-20粘接在支承销21-23上。图2和图3所示是卡爪元件18-20完全向外时的情况，而图2中用点划线表示一卡爪部件19′是回转180度后的最终位置。

一框架部分14面向要旋转的物体的那一侧构成定位面24。这一点是必要的，由此利用一作用在要抓住并旋转的物体的端面上的适当的力，来达到摩擦啮合，这摩擦大于行星齿轮传动机构的内摩擦。

在抓住物体翻转或旋转后，为了使卡爪元件18-20能再向外移动，在面向物体的框架部分的背面15上安置一个在张紧方向上能张紧的弹簧25。这弹簧的一端26固定在短轴16上，而另一端27 固定在那些行星齿轮的其中之一13上。替代弹簧25的方式还可以是改变驱动装置6的转向，为了能使卡爪元件18-20再次向外移动。

图3为图2中在Z方向上的夹紧装置7的一幅前视图。在这图中，人们能很好地看出上述框架面向卡爪元件18-20的部分14的构成。这部分14具有一中间部分及由此伸出的弯臂28-30，借助销轴31-33支承行星齿轮11-13。箭头34表示了恒星齿轮10可能的旋转方向，而这时箭头35，35′35″表示各行星齿轮11-13的旋转方向。卡爪元件18-20也在相同方向随之进行闭合运动。卡爪元件19在回转180度后的最终位置19′用点划线来表示。

图4所示为夹紧装置7的另外一种结构形式，与图3同样为前视图。这里同样的零件用同样的标号。这种结构形式也具有一恒性齿轮10及三个行星齿轮11-13，卡爪元件18-20安装在行星齿轮11-13的外边缘区域。但与图3不同的是，为了改变旋转方向，在恒星齿轮10及行星齿轮11-13之间安装了中间齿轮36-38。为了支承这些中间齿36-38，与图3的结构形式相比，面向要抓住的物体的框架部分39也改变了设计。但这里保持了卡爪元件最大回转为180度的可能性，就象人们能从用点划线所示的卡爪元件19′所见到的那样。其次，与图3所示的不重要的区别在于，弹簧25的端部27固定在另外一个行星齿轮11上。所标绘的箭头34、35、35′35″说明，在这种结构形式中，恒星齿轮10的旋转方向与行星齿轮11-13的旋转方向相同，因此也与卡爪元件18-20的回转方向相同。

图5显示了沿图4中A-B线的一个已事先说明了的结构形式的部分剖面。从这个图中清楚地看出，中间齿轮38安装在两个框架部分15、39之间。

图6所示卡爪元件的另一种结构形式。与图1至5不同的是，卡爪元件41（这里示意地仅画出了一个卡爪元件）偏心地且可转动地支承在支承销42上。这卡爪元件41在回转180度后，用点划线表示其最终位置41′。

Claims (12)

1、用于抓住、移动和/或旋转轴对称物体，特别是圆形和/或管状物体的装置，该装置由一驱动装置及多个与这驱动装置连在一起的卡爪元件组成，这些卡爪元件每一个都被装在一可回转的部件上，这些可回转的部件连同那些卡爪元件一起作环形同方向，同时与中央同心的运动，或者也就是这些卡爪向外移动，其特征在于，各卡爪元件(18-20，41)分别固定在一具有至少两个行星齿轮及一个恒星齿轮(10)的行星齿轮传动机构中的一个行星齿轮(11-13)的外边缘区域，并且行星轮(11-13)及恒星齿轮(10)可旋转地设在一个框架中，而恒星齿轮(10)及框架装在一短轴(16)上，这短轴(16)与驱动装置连接。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述框架面向卡爪元件（18-20，41）的部分（14，39）具有一中间部分，并由此伸出至少两个壁（28-30），上述各个行星齿轮分别支承于臂（28-30）的端部区域。

3、如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述臂（28-30）是弯臂，弯臂的构成要使卡爪元件（18-20，41）的回转范围最大达到180度。

4、如权利要求1至3所述的装置，其特征在于，所述行星齿轮传动机构具有三个或更多的行星齿轮（11-13）。

5、如权利要求1所述的装置，其特征在于，卡爪元件（18-20）与装在上述行星齿轮（11-13）上的支承销（21-23）牢固地连在一起。

6、如权利要求1所述的装置，其特征在于，卡爪元件（41）可旋转地并偏心地支承在一个被固定在行星齿轮（11-13）上的支承销（42）上。

7、如权利要求1所述的装置，其特征在于，在恒星齿轮（10）与每一个带有卡爪元件（18-20，41）的行星齿轮（11-13）之间，都安装一个改变该行星齿轮转动方向的中间齿轮（36-38）。

8、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动装置一可换向的液压马达（6）或电动机。

9、如权利要求1或7所述的装置，其特征在于在液压马达（6）和行星齿轮传动机构之间，安装了一柔性联轴节（8）。

10、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述那些行星齿轮（11-13）之一与一个在张紧方向上能张紧的弹簧（25）的端部（27）连接。

11、如权利要求1所述的装置，其特征在于，用法兰盘将驱动装置（6）接在一固定支架（1）上，固定支架（1）可在底板（2）上作轴向（5.1）移动。

12、如权利要求11所述的装置，其特征在于，固定在支架（1）设置在一与底板（2）连接的、轴向（5.1）可移动的，在高度（5.2）方向可调整的工作台上。

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