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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Greifzange zum Erfassen und Halten
eines Gegenstandes, mit wenigstens zwei relativ zueinander beweglichen Greifbacken
und mit einem Antrieb für
eine Öffen- und
Schließbewegung
der Greifbacken, wobei wenigstens eine der Greifbacken mehrere,
nebeneinander angeordnete, jeweils gegen eine Rückstellkraft etwa in Öffen- oder
Schließ-Richtung
einzeln verstellbare Finger aufweist.
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Derartige
Greifzangen sind in zahlreichen Ausführungen bekannt und werden
verwendet, um Gegenstände
von einem Ort zu einem anderen Umzusetzen. Beispielsweise können Zahnbürsten von einer
Bearbeitungseinrichtung oder einem Bürstenvorrat an eine nachgeordnete
Bearbeitungseinrichtung umgesetzt werden. Das Einsatzgebiet solcher Greifzangen
ist jedoch nicht auf die Bürstenherstellung
begrenzt.
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Der
zu erfassende Gegenstand wird dabei zwischen gegenüberliegenden
Greifbacken klemmend gehalten. Problematisch dabei ist, dass sich der
Gegenstand je nach Formgebung beim Greifvorgang seitlich neigen
kann und gegebenenfalls nicht mehr in gewünschter Position abgelegt werden
kann. Um diese Proble matik zu lösen,
können
zwei Greifzangen oder eine Greifzange mit zwei Paaren von Greifbacken
verwendet werden, die den Gegenstand an mehreren Positionen fest
halten. Dies ist jedoch mit hohen Kosten verbunden und durch die
höhere zu
bewegende Masse der doppelten Anzahl von Greifbacken ist die Arbeitsgeschwindigkeit
reduziert.
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Alternativ
kann eine Greifzange verwendet werden, die eine Greifbacke mit einem
Greifer-Finger und eine gegenüberliegende
Greifbacke mit zwei Greifer-Fingern aufweist. Durch ein solches
Dreipunkt-System kann ein Gegenstand zwar besser gehalten werden,
jedoch besteht auch hier die Gefahr, dass sich der Gegenstand, beispielsweise
eine Zahnbürste
mit einem geschwungenen Bürstenkörper, innerhalb
der Greifzange dreht, was wiederum ein Ablegen des Gegenstandes,
beispielsweise in einem Stapelmagazin, erschwert.
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Um
das Problem, dass der Gegenstand beschädigt werden kann, wenn die
Greifbacken mit zu großer
Kraft an diesem angreifen, zu lösen,
kennt man aus der Praxis bereits Greifzangen, deren Greifbacken
mehrere, jeweils gegen eine Rückstellkraft einzeln
verstellbare Finger aufweisen.
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Insbesondere
bei profilierten Gegenständen besteht
bei einfacheren Greifzangen das Problem, dass der Gegenstand bei
zu geringer Haltekraft an einer Stelle von einer Greifbacke beaufschlagt
wird und an manchen Stellen keine Berührung zwischen Gegenstand und
Greifbacke erfolgt. Bei Erhöhung
der Haltekraft kann die Greifbacke an die zunächst nicht erfassten Bereiche
des Gegenstandes gebracht werden. Dabei erhöht sich jedoch der Druck auf
die Stellen des Gegenstandes, die schon früher Kontakt mit der Greifbacke
hatten. Dadurch kann es zu Druckstellen am Gegenstand oder zu Beschädigungen kommen.
Solche Druckbeaufschlagungen des Gegenstandes sind insbesondere
bei Verwendung der Greifzange in der Lebensmittelverarbeitung zu
vermeiden.
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Durch
die weiterentwickelten Greifzangen mit einzeln verstellbaren Fingern
können
die Greifbacken zum Erfassen eines Gegenstandes einander angenähert werden,
wobei im Falle eines profilierten Gegenstandes, beispielsweise eines
Zahnbürstenkörpers, sich
die einzelnen Finger entsprechend der Außenkontur des Gegenstandes
an diesen anformen können
und bei zunehmender Haltekraft individuell gegen eine Rückstellkraft
ausgelenkt werden, so dass der Gegenstand einerseits an jeder Stelle
im Greifbereich gehalten ist, andererseits an keiner Stelle ein
so hoher Druck auf den Gegenstand einwirkt, dass dieser beschädigt werden
könnte
oder sich Druckstellen bilden könnten.
Die einzelnen Finger können
sich dabei entsprechend der Kontur des Gegenstandes unterschiedlich
weit auslenken. Somit ist ein sicheres und zuverlässiges Halten
eines Gegenstandes in einer definierten Lage mit einer Haltekraft, die
ausreichend ist, den Gegenstand zu halten, ohne ihn dabei zu beschädigen, möglich.
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Die
vorbekannten Greifzangen mit einzeln verstellbare Finger aufweisenden
Greifbacken sind jedoch aufwändig
in der Herstellung, da jeder Finger einzeln montiert werden muss.
Dies verteuert deren Herstellung. Zudem weisen die Greifbacken durch die
erforderlichen Verbindungselemente zum verstellbaren Anbringen der
Finger ein vergleichsweise hohes Gewicht auf, was die maximal mögliche Bearbeitungsgeschwindigkeit
der Greifzange begrenzt.
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Es
besteht daher die Aufgabe, eine Greifzange der eingangs genannten
Art zu schaffen, mit der ein Gegenstand sicher erfasst und gehalten
werden kann, ohne dass dabei die Gefahr der Beschädigung des
Gegenstandes besteht und die einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe besteht darin, dass die Greifbacken mit ihren Fingern jeweils
einstückig
ausgebildet sind.
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Durch
die einstückige
Ausbildung der gesamten Greifbacke mitsamt ihren Fingern ist eine aufwändige Montage
der einzelnen Finger an einem Basisbereich dabei nicht erforderlich
und die Herstellung der Greifbacken ist somit schnell und kostengünstig möglich. Zudem
sind die Greifbacken dadurch besonders stabil ausgebildet, da keine
Verbindungsstellen vorhanden sind, die sich lösen könnten. Darüber hinaus weisen die Greifbacken
ein geringes Gewicht auf, so dass höhere Transport- und Bearbeitungsgeschwindigkeiten
möglich
sind.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
sieht dabei vor, dass die Greifbacken im Kunststoff-Laser-Sinter-Verfahren
hergestellte Formteile sind. In diesem Verfahren sind auch komplexe,
einstückige Werkstücke einfach
und kostengünstig
herstellbar. Durch die vollständige
Ausbildung der Greifbacken aus Kunststoff weisen diese ein geringes
Gewicht auf und die Greifzange kann so schnell bewegt werden.
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Je
nach Art und Formgebung des zu haltenden Gegenstandes kann es ausreichend
sein, wenn nur eine der Greifbacken einzeln verstellbare Finger aufweist.
Bevorzugt weisen jedoch alle Greifbacken einzeln verstellbare Finger
auf. Somit ist ein noch sichereres Erfassen und Halten ohne die
Gefahr der Beschädigung
eines Gegenstandes möglich.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
sieht vor, dass die Finger jeweils über einen federelastischen Materialabschnitt
an einem Basisbereich der Greifbacke gehalten sind. Somit ist auf
konstruktiv einfache Art die Verstellbarkeit gegen eine Rückstellkraft
für die
Finger erreicht, was die Herstellungskosten für die Greifbacken reduziert.
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Die
federelastischen Materialabschnitte können jeweils linear oder bevorzugt
etwa kreisbogenförmig
ausgebildet sein.
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Um
ein übermäßiges Auslenken
der Finger und dadurch ein versehentliches Brechen des federelastischen
Materialabschnitts zu verhindern ist es zweckmäßig, wenn den Fingern jeweils
ein Anschlagelement zur Begrenzung ihres Verstellwegs zugeordnet
ist. Diese Verstellweg-Begrenzung kann in beide Richtungen wirksam
sein, so dass die Finger gegen ein übermäßiges Auslenken bei Verwendung der
Greifzange als Innen- wie auch als Außengreifer gesichert sind.
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Bevorzugt
sind die Anschlagelemente Formabschnitte der einstückigen Greifbacke.
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Dabei
können
die Anschlagelemente jeweils in einen deren Verstellweg begrenzenden
Aufnahmebereich der einstückigen
Greifbacke eingreifen.
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Somit
sind auch für
die Verstellweg-Begrenzung keine separaten Elemente, die an der
Greifbacke angebracht werden müssten,
eine aufwändige Montage
erforderlich machen und das Gewicht der Greifbacke erhöhen würden, erforderlich.
Da die Elemente der Verstellweg-Begrenzung Teil der einstückigen Greifbacke
sind, werden diese direkt bei der Herstellung der Greifbacke mit
ausgeformt.
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Die
Greifbacken können
jeweils schwenkbar oder linear verschiebbar an einem Trägerteil
gehalten sein.
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Dabei
kann es vorteilhaft sein, wenn die Greifbacken jeweils lösbar mit
dem Trägerteil
verbindbar sind. Dadurch ist es möglich, die Greifzange durch
auswechseln der Greifbacken zur Bearbeitung unterschiedlicher Gegenstände vorzusehen.
Zudem kann eine Greifbacke im Falle einer Beschädigung, beispielsweise durch
Verschleiß,
schnell ausgetauscht werden.
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Um
eine übermäßige Krafteinwirkung
auf den zu haltenden Gegenstand durch eine zu starke Annäherung der
Greifbacken aneinander, die auch durch die verstellbaren Finger
nicht mehr ausgeglichen werden könnte,
zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein,
wenn eine Verstellwegbegrenzung für die Greifbacken zumindest
in deren Schließrichtung vorgesehen
ist.
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Zur
Bildung der Verstellwegbegrenzung für die Greifbacken kann an diesen
jeweils wenigstens eine Anschlagfläche vorgesehen sein, die mit
einer Anschlagfläche
einer gegenüberliegenden
Greifbacke zusammenwirkt. Bei Erreichen einer maximalen Schließposition
stoßen
die Anschlagflächen
aneinander und verhindern so ein weiteres Annähern der Greifbacken aneinander.
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Auch
diese Anschlagflächen
sind Bereiche der einstückigen
Greifbacken, so dass separate Elemente nicht erforderlich sind.
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Für einfach
geformte Gegenstände
können die
Finger jeweils gleichartig ausgebildet sein.
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Zum
Erfassen und Halten komplexer geformter Gegenstände kann es jedoch zweckmäßig sein, wenn
die Finger unterschiedlich ausgebildet sind und an ihren Beaufschlagungsflächen eine
einem zu haltenden Gegenstand formangepasste Profilierung und/oder
unterschiedliche Breiten aufweisen.
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Jeder
Finger kann eine dem jeweiligen Abschnitt des Gegenstandes, der
beim Halten an dem jeweiligen Finger anliegt, formangepasste, dreidimensional
ausgeformte Profilierung aufweisen, so dass auch bei stark profilierten
Gegenständen
keiner der Finger übermäßig gegen
seine Rückstellkraft ausgelenkt
wird oder die Gefahr besteht, dass einzelne Finger aufgrund ihrer
Verstellweg-Begrenzung die erforderliche Auslen kung nicht mitmachen
könnten. Die
Anzahl der Berührungspunkte
zwischen den Fingern und dem Gegenstand ist gegenüber unprofilierten
Fingern um ein vielfaches erhöht – im Idealfall
liegen die Finger vollständig
flächig
an dem Gegenstand an – so
dass die Gefahr von Druckstellen an dem Gegenstand weiter reduziert
ist. Dabei können die
Finger auch in ihrer Breite unterschiedlich ausgebildet sein, um
komplexe Profilierungen gut abzubilden.
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Üblicherweise
wird die Greifzange von Oben an den zu erfassenden Gegenstand angenähert. Um zu
verhindern, dass der Gegenstand und/oder die Greifzange selbst beschädigt wird,
wenn die Greifzange durch eine fehlerhafte Positionierung auf den Gegenstand
abgesenkt wird und die freien Enden der Finger diesen dabei beaufschlagen,
ist es vorteilhaft, wenn die Greifzange eine in Richtung der Positionierbewegung
hin zu dem zu erfassenden Gegenstand wirksame Federung aufweist.
Wenn die Finger den Gegenstand beaufschlagen und die Greifzange
weiter an den Gegenstand herangeführt wird, beispielsweise weil
der Gegenstand nicht exakt in der vorgesehenen Lage bereitliegt,
so kann die Greifzange einfedern und die Kraftbeaufschlagung des
Gegenstandes durch die Greifzange wird dadurch minimiert. Beschädigungen
des Gegenstandes oder der Greifzange selbst können so vermieden werden.
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Für eine universelle
Ausrichtbarkeit der Greifzange und um Gegenstände, die in unterschiedlichen
Ausrichtungen bereitliegen oder um die Gegenstände in einer anderen Ausrichtung
wieder abzulegen ist es zweckmäßig, wenn
ein Drehantrieb für die
Greifzange vorgesehen ist.
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Vorzugsweise
hat eine Greifzange zwei einander gegenüberliegende Greifbacken. Denkbar
sind jedoch auch andere Ausführungen,
beispielsweise Drei-Punkt-Greifer, bei denen eine Greif backe zwei weiteren,
zueinander beabstandeten Greifbacken versetzt gegenüberliegt.
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Nachstehend
sind Ausführungsbeispiele
einer erfindungsgemäßen Greifzange
anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Greifzange,
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2 eine
Stirnseitenansicht der Greifzange aus 1,
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3 eine
Längsseitenansicht
der Greifzange aus 1,
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4 eine
perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Greifzange,
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5 eine
Schnittdarstellung der Greifzange aus 4,
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6 eine
Längsseitenansicht
der Greifzange aus 4 und 5,
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7 eine
perspektivische Ansicht einer Greifbacke mit profilierten Fingern
und
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8 eine
Seitenansicht eines Greifbacken-Paares entsprechend der Greifbacke
aus 7.
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Eine
im ganzen mit 1 bezeichnete Greifzange zum Erfassen und
Halten eines nicht dargestellten Gegenstandes weist gemäß 1 bis 6 zwei einander
gegenüberliegende,
relativ zueinander bewegbare Greifbacken 2 auf. Mittels
eines nicht näher dargestellten
Antriebs sind die Greifbacken 2 linear zwischen einer Offen-
und einer Schließstellung
bewegbar (Pfeile Pf1, 1). Dazu sind die Greifbacken 2 jeweils über einen
Verbindungsarm 5 an einem Trägerteil 4 gelagert.
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Die
Greifbacken 2 sind jeweils einstückig ausgebildete Kunststoffteile,
die insbesondere im Kunststoff-Laser-Sinter-Verfahren hergestellt
sein können.
Dadurch sind die Greifbacken 2 einfach herstellbar und
weisen bei hoher Stabilität
ein geringes Gewicht auf.
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Die
beiden Greifbacken 2 weisen jeweils mehrere, nebeneinander
angeordnete Finger 3 auf, die jeweils einzeln gegen eine
Rückstellkraft
verstellbar sind. Die Finger 3 sind dazu jeweils über einen etwa
kreisbogenförmigen,
federelastischen Materialabschnitt 6 an einem Basisbereich 7 der
Greifbacke 2 gehalten (1, 2, 4, 5, 7, 8).
Wie insbesondere aus den perspektivischen Ansichten gemäß 1 und 4 sowie
der Detaildarstellung einer Greifbacke 2 gemäß 7 hervorgeht,
weist jeder Finger 3 einen eigenen federelastischen Materialabschnitt 6 auf,
so dass jeder Finger 3 separat ausgelenkt werden kann,
unabhängig
vom Auslenkungsgrad der anderen Finger 3. Somit ist es möglich, profilierte
Gegenstände,
beispielsweise Bürstenkörper, zu
erfassen und zu halten, wobei sich die einzelnen Finger 3 entsprechend
der Profilierung des Gegenstandes unterschiedlich stark auslenken und
der Gegenstand so einerseits an allen Stellen beaufschlagt und sicher
gehalten wird, andererseits die Krafteinwirkung und Druckbeaufschlagung
auf den Gegenstand an keiner Stelle so stark ist, dass der Gegenstand
beschädigt
wird oder Druckstellen auf diesem zurückbleiben.
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Dieses
verbesserte Halten des Gegenstandes kann noch weiter optimiert werden,
wenn wie in 7 und 8 gezeigt,
die Finger 3 unterschiedlich ausgebildet sind und an ihren
Beauf schlagungsflächen
eine dem zu haltenden Gegenstand formangepasste Profilierung 8 aufweisen,
an die sich der Gegenstand formschlüssig anlegen kann. In 7 ist erkennbar,
dass die Finger 3 auch unterschiedliche Breiten (b1, b2)
aufweisen.
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Um
zu verhindern, dass die Finger 3 durch zu starkes Auslenken
beschädigt
werden, ist an dem Basisbereich 7 jeweils ein Aufnahme-Bereich 10 mit etwa
U-förmigem
Querschnitt vorgesehen, in den die Finger 3 der jeweiligen
Greifbacke 2 jeweils mit einem Anschlagelement 9 eingreifen.
Bei Erreichen des maximal zulässigen
Auslenkwinkels in die eine oder die andere Richtung stößt das Anschlagelement 9 an
eine der Seiten des Aufnahme-Bereiches 10 an und ein weiteres
Auslenken wird so verhindert.
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Auch
für die
Greifbacken 2 selbst ist eine Verstellwegbegrenzung vorgesehen.
Dazu weisen die Greifbacken 2 jeweils ineinandergreifende,
L-förmige
Abschnitte 11 auf.
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Zur
Verstellwegbegrenzung in Schließrichtung
wirkt die Außenseite
eines freien L-Schenkels einer Greifbacke 2 als Anschlagfläche 12a mit
einer Anschlagfläche 12b der
anderen Greifbacke 2 zusammen (1, 2, 4, 5).
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Durch
die als Anschlagflächen 13a, 13b dienenden,
einander zugewandten Seiten der freien L-Schenkel der L-förmigen Abschnitte 11 der
Greifbacken 2 ist eine Verstellwegbegrenzung in Öffenrichtung
der Greifzange 1 gebildet.
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Wie
insbesondere aus den 1, 2, 4, 5, 7 und 8 ersichtlich
ist, sind auch die Verstellwegbegrenzungen mit ihrer zugehörigen Elementen
(9, 10, 11, 12a, 12b, 13a, 13b)
Bestandteil der jeweils einstückig
ausgebildeten Greifbacken (2). Die gesamte Funktionalität der Verstellwegbegrenzungen
der Finger (3) und der Greifbacken (2) wie auch
der Verstellbarkeit der Finger (3) ist rein mit der einstückig ausgebildeten
Greifba cke (2) gegeben, ohne dass separate Elemente an
der Greifbacke (2) angebracht werden müssen oder die Greifbacke (2)
beispielsweise mit separaten Anschlagelementen zusammen wirken muss.
Die Herstellung der Greifzange (1) und die oben genannten
Funktionalitäten
sind somit auf besonders einfache Weise erzielt.
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Bei
der Greifzange 1 gemäß den 4 bis 8 ist
gegenüber
der Ausgestaltung gemäß 1 bis 3 vorteilhaft,
dass die beiden Greifbacken 2 identisch ausgebildet sind
und durch den um 180° gedrehten
Einbau an dem Trägerteil 4 die
L-förmigen Abschnitte 11 in
die erforderliche Lage zur Bildung der Verstellwegbegrenzung gelangen.
Es ist somit nur eine Greifbacken-Variante erforderlich, was die Herstellung
und die Montage vereinfacht und die Herstellungskosten dadurch reduziert.
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Die
Greifbacken 2 sind jeweils lösbar mittels Schrauben 14 mit
dem Trägerteil 4 der
Greifzange 1 verbindbar. Dadurch können die Greifbacken 2 schnell
und einfach ausgewechselt werden, beispielsweise um die Greifzange 1 zum
Erfassen eines anderen Gegenstandes vorzusehen.
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Die
Greifzange 1 gemäß den 1 bis 3 weist
eine in Richtung der Positionierbewegung (Pf2) hin zu dem erfassenden
Gegenstand wirksame Federung 15 auf. Dadurch kann das Trägerteil 4 mit
den Greifbacken 2 einfedern, wenn die Finger 3 auf
einen Anschlag stoßen,
beispielsweise wenn die Greifzange 1 fehlerhaft positioniert
wurde oder ein zu erfassender Gegenstand falsch liegt und die Finger 3 auf
diesen gedrückt
werden. Beschädigungen
der Greifzange 1 einerseits wie auch des Gegenstandes können so
vermieden werden. Die Federung 15 ist bei der Greifzange 1 gemäß 1 bis 3 durch eine
Druckfeder gebildet.
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Ebenfalls
in den 1 bis 3 dargestellt ist ein Drehantrieb 16 für die Greifzange 1,
mit dem die Greifbacken 2 rotativ positioniert werden können, um
beispielsweise in unterschiedlichen Ausrichtungen angeordnete Gegenstände sicher
Erfassen zu können
oder um Gegenstände
in einer anderen Ausrichtung abzulegen als sie aufgenommen wurden.