DE102015101599B3

DE102015101599B3 - Greifkopf

Info

Publication number: DE102015101599B3
Application number: DE102015101599.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Brucker
Original assignee: Matrix GmbH Spannsysteme und Produktionsautomatisierung
Current assignee: Matrix GmbH Spannsysteme und Produktionsautomatisierung
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2015-02-04
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2035-02-05
Also published as: US20160221157A1; JP2016153161A; JP6725808B2

Abstract

Ein Greifkopf (1) zum Ergreifen beliebig geformter Objekte umfasst eine Basis (2) und einen an der Basis (2) in einer Greifrichtung (3) linear geführten Greifbacken (4). Der Greifbacken (4) weist einen Rahmen (7) und mehrere Stößel (8) auf, wobei jeder Stößel (8) in der Greifrichtung (3) ausgerichtet ist und mit seiner vorderen Stirnfläche (12) eines von mehreren Segmenten einer Greiffläche (13) des Greifbackens (4) ausbildet und wobei jeder Stößel (8) entgegen der Greifrichtung (3) gegen eine Rückstellkraft in den Rahmen (7) eindrückbar ist, bis eine von einem an der Basis (2) abgestützten Betätigungselement (22) betätigte Klemmeinrichtung (14) die Stößel (8) an dem Rahmen (7) festlegt. Die Klemmeinrichtung (14) weist einen Exzenter (15), der um eine quer zu der Greifrichtung (3) verlaufende Achse (16) verschwenkbar ist, und einen mit dem Exzenter (15) bewegungsgekoppelten Schwenkhebel (20) auf, der von dem Betätigungselement (22) verschwenkt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Greifkopf zum Ergreifen beliebig geformter Objekte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Aus dem Dokument DE 198 02 320 A1 ist eine Haltevorrichtung für Werkstücke bekannt, die eine Spanneinrichtung zum Aufbringen einer auf ein Werkstück gerichteten Spannkraft auf einen Spannbacken und eine Fixiereinrichtung zum Fixieren von Spannstiften gegenüber einem Rahmen des Spannbackens aufweist. Für die Fixiereinrichtung und eine Vorschubeinrichtung zum Vorschieben des Spannbackens ist ein gemeinsames translatorisches Betätigungselement vorgesehen, das über einen Steuerkopf auf ein Druckstück der Fixiereinrichtung und gleichzeitig auf den gesamten Spannbacken einwirkt. Zwischen dem Steuerkopf und dem Druckstück sind Steuerflächen vorgesehen, die schräg zu dem translatorischen Betätigungselement und einer von dem Betätigungselement originär aufgebrachten Kraft verlaufen. Durch die schräge Ausrichtung der Steuerflächen wird die Kraft des Betätigungselements in eine Spannkraft und eine Fixierkraft aufgespalten. Zum Halten eines Werkstücks wird der Spannbacken vorgeschoben, wobei der Spannbacken, solange er noch nicht in Kontakt mit dem Werkstück ist, ungehindert von dem Betätigungselement vorgeschoben werden kann. Es baut sich weder eine nennenswerte Spannkraft noch eine Fixierkraft auf. Sobald die Spannstifte auf das Werkstück treffen und mit weiterem Vorschub gegen ihre Rückstellkraft in den Spannbacken eingedrückt werden, baut sich eine Spannkraft auf. Durch die Anordnung der Steuerflächen ergibt sich gleichzeitig eine noch größere Fixierkraft, so dass die Spannstifte kaum, dass sie an dem Werkstück anliegen, aneinander fixiert werden. Ein wesentlicher Teil der originär aufgebrachten Kraft wirkt aber weiter auf den Spannbacken und muss vom Werkstück abgestützt werden.
Das Dokument WO 2014/032981 A1 offenbart einen Greifkopf, der eine Basis und einen an der Basis in einer Greifrichtung linear geführten Greifbacken aufweist. Der Greifbacken weist einen Rahmen und mehrere Stößel auf, wobei jeder Stößel in der Greifrichtung ausgerichtet ist. Von den vorderen Stirnflächen der Stößel wird eine Greiffläche des Greifbackens zum Greifen eines Objekts gebildet. Grundsätzlich ist jeder Stößel entgegen der Greifrichtung gegen eine Rückstellkraft in den Rahmen eindrückbar. Die Stößel können jedoch in ihrer Lage relativ zu dem Rahmen fixiert werden. Dazu ist gemäß WO 2014/032981 A1 ein Klemmelement vorgesehen, das die Stößel an dem Rahmen festlegt. Das Klemmelement ist quer zu der Greifrichtung an dem Rahmen geführt und wird über schiefe Ebenen von einem Kraftaufteilelement beaufschlagt. Das Kraftaufteilelement stützt sich dabei in der Greifrichtung an der Basis ab, wobei die schiefe Ebene an dem Kraftaufteilelement schräg nach hinten geneigt ist. Wenn der Greifbacken zum Greifen eines Objekts relativ zu dem Rahmen in Greifrichtung vorgeschoben wird, wird mit dem Greifbacken das Klemmelement gegen die schiefe Ebene des Kraftaufteilelements geschoben. Mit weiterem Vorschub wird die Greifkraft zunehmend in eine quer zu der Greifrichtung ausgerichtete Klemmkraft auf die Stößel umgelenkt und so das Vorschieben des Greifbackens und auch das Aufbringen zusätzlicher Kräfte auf das zu ergreifende Objekt unterbunden.
Aus der US 2005/0269757 A1 ist eine rekonfigurierbare Klemmbacke zum Abstützen beliebig geformter Objekte bekannt. Die Klemmbacke weist mehrere linear in einem Rahmen geführte Stößel auf. Jeder Stößel ist in Greifrichtung ausgerichtet und bildet mit seiner vorderen Stirnfläche eines von mehreren Segmenten einer Abstützfläche der Klemmbacke aus. Jeder Stößel ist entgegen der Abstützrichtung gegen eine Rückstellkraft in den Rahmen eindrückbar. Mit einer Klemmeinrichtung, die für jeden der Stößel eine separate Klemmstange aufweist, sind die Stößel in ihren eingedrückten Stellungen an dem Rahmen festlegbar. Die Klemmstangen der Klemmeinrichtung sind über Druckfedern an einem gemeinsamen Druckstück abgestützt. Mit einer auf einer parallel zu den Stößeln verlaufenden Welle gelagerten Nockenscheibe ist das Druckstück auf die Stößel hin vorschiebbar.
Aus der US 2006/0108729 A1 ist ein Spannstock zum Spannen beliebig geformter Werkstücke bekannt. Der Spannstock weist eine Basis, eine an der Basis festliegende Greifbacke und eine in einer Greifrichtung an der Basis linear geführte Greifbacke auf. Mindestens eine der Greifbacken weist einen Rahmen mit mehreren Stößeln auf, wobei jeder Stößel in der Greifrichtung ausgerichtet ist und mit seiner vorderen Stirnfläche eines von mehreren Segmenten einer Greiffläche der Greifbacke ausbildet. Jeder der Stößel ist entgegen der Greifrichtung gegen eine Rückstellkraft in den Rahmen eindrückbar. Die beiden Greifbacken sind durch die Kombination eines Ratschenmechanismus zur Grundeinstellung ihres Abstands und eine über einen Betätigungshebel betätigbare Nockenscheibe zur Endeinstellung ihres Abstands und zum Klemmen eines Werkstücks zwischen den Stößeln aneinander abgestützt. Mit dem Betätigungshebel ist die Nockenscheibe um eine quer zu der Greifrichtung verlaufende Achse verschwenkbar.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Greifkopf aufzuzeigen, mit dem es auf einfache und sichere Weise möglich ist, ein beliebig geformtes Objekt zu ergreifen, insbesondere ohne das Objekt zu beschädigen.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Greifkopf mit einem Stößel aufweisenden Greifbacken und mit einer Basis bei Verwendung eines sich an einer schiefen Ebene eines Kraftaufteilelements abstützenden Klemmelements zu einem Kippmoment auf den Greifbacken um den Kontaktbereich zwischen dem Klemmelement und dem Kraftaufteilelement kommen kann. Dieses Kippmoment verkippt den Greifbacken, bis er in seiner Linearführung verkantet. Erfindungsgemäß wird daher der Einsatz einer anders ausgestalteten Klemmeinrichtung vorgeschlagen, deren Funktionsprinzip nicht auf der Wechselwirkung schiefer Ebenen basiert.
Der erfindungsgemäße Greifkopf zum Ergreifen beliebig geformter Objekte weist eine Basis und einen Greifbacken auf, der an der Basis in einer Greifrichtung linear geführt ist. Der Greifbacken umfasst einen Rahmen und mehrere Stößel, die in der Greifrichtung ausgerichtet sind und mit ihren vorderen Stirnflächen eine Greiffläche des Greifbackens ausbilden. Grundsätzlich ist jeder der Stößel entgegen der Greifrichtung gegen eine Rückstellkraft in den Rahmen eindrückbar. Insbesondere können die Stößel bei der Annäherung an ein zu ergreifendes Objekt derart in den Rahmen eingedrückt werden, dass die von ihnen ausgebildete Greiffläche an die Form des zu ergreifenden Objekts angepasst wird.
Um die Stößel an dem Rahmen festzulegen, z. B. wenn die Greiffläche an die Form des zu ergreifenden Objekts angepasst ist und das Objekt mit höherer Haltekraft, als sie durch die elastische Abstützung der Stößel bereitgestellt wird, ergriffen werden soll, weist die Greifvorrichtung eine Klemmeinrichtung auf, die die Stößel an dem Rahmen festlegt. Die Betätigung der Klemmeinrichtung erfolgt dabei über ein an der Basis abgestütztes Betätigungselement. Anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Greifvorrichtungen basiert die Betätigung der Klemmeinrichtung jedoch nicht auf der Wechselwirkung schiefer Ebenen. Vielmehr weist die Klemmeinrichtung erfindungsgemäß einen Schwenkhebel auf, der von dem Betätigungselement verschwenkt werden kann und der mit einem Exzenter der Klemmeinrichtung bewegungsgekoppelt ist. Die Bewegungskopplung ist derart ausgestaltet, dass der Exzenter bei einer Betätigung des Schwenkhebels durch das Betätigungselement um eine quer zu der Greifrichtung verlaufende Achse verschwenkt wird. So wird eine in Schwenkrichtung des Schwenkhebels auf den Schwenkhebel wirkende Kraft in eine quer zu der Greifrichtung auf die Stößel wirkende Klemmkraft umgewandelt, mit der die Stößel an dem Rahmen festgelegt werden. Dadurch, dass die Klemmkraft originär durch das Verschwenken des Schwenkhebels aufgebracht wird, wobei diese Bewegung durch den Exzenter stark untersetzt wird und wobei die dieser Bewegung entgegenstehende Reibung – anders als bei einer schiefen Ebene – über den untersetzten Weg auftritt und daher mit der durch die Weguntersetzung vergrößerte Kraft leicht überwunden wird, wirkt auf den Greifbacken des erfindungsgemäßen Greifkopfs kein relevantes Kippmoment.
Auf das Klemmverhalten der Klemmeinrichtung kann beispielsweise über die Übersetzung der Schwenkbewegung des Schwenkhebels in die Schwenkbewegung des Exzenters um seine quer zu der Greifrichtung orientierte Achse Einfluss genommen werden. Wenn ein Schwenkhebel mit großem Hebelarm verwendet wird, erfolgt eine besonders weiche Betätigung der Klemmeinrichtung, womit besonders effektiv einem Verkanten des Greifbackens beim Festlegen der Stößel entgegengewirkt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Greifkopf wird die Klemmkraft erst dann aufgebracht, wenn das Betätigungselement in Wechselwirkung mit dem Schwenkhebel tritt und diesen verschwenkt. Vorzugsweise ist die Greifeinrichtung dabei so ausgebildet, dass der Greifbacken in der Greifrichtung durch Beaufschlagung mit einer Greifkraft (zumindest nahezu) ungehindert bis zu dem zu ergreifenden Objekt bewegt werden kann, insbesondere ohne dass die Klemmkraft bereits auf die Stößel ausgeübt wird. Mit der weiteren Bewegung des Greifbackens werden die Stößel von dem zu ergreifenden Objekt zunehmend in den Rahmen eingedrückt, womit sich die von ihren Stirnflächen ausgebildete Greiffläche an die Form des Objekts anpasst. Sobald das Betätigungselement mit dem Schwenkhebel in Wechselwirkung tritt und diesen verschwenkt, wird die in der Greifrichtung auf den Greifkopf wirkende Greifkraft zunehmend in eine auf den Schwenkhebel wirkende Kraft und somit über den Exzenter in die quer zu der Greifrichtung wirkende Klemmkraft umgewandelt. So können auch eine weitere Bewegung des Greifbackens in der Greifrichtung und ein Aufbringen von Kräften auf das Objekt wirksam unterbunden werden.
Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Greifkopf eine Lage des Betätigungselements gegenüber der Basis in der Greifrichtung einstellbar. Beispielsweise kann das Betätigungselement dazu über eine Gewindespindel mit der Basis verbunden sein, wobei die Gewindespindel ortsfest aber drehbar an der Basis gelagert ist. Durch die Lage des Betätigungselements kann insbesondere bestimmt werden, wann die Greifkraft in die Klemmkraft umgewandelt wird und wann eine weitere Verschiebung des Greifbackens in der Greifrichtung gestoppt wird. Es ist somit möglich, den Greifkopf auf unterschiedlich große zu ergreifende Objekte derart einzustellen, dass diese einerseits nicht selbst oder über bereits vollständig eingedrückte Stößel hart an den Rahmen des Greifbackens anschlagen und andererseits doch großflächig mit der Greiffläche in Kontakt kommen. Weiterhin kann über die Lage des Betätigungselements Einfluss auf die Umwandlung der Greifkraft in die Klemmkraft zum Festlegen der Stößel genommen werden. Insbesondere kann über die Lage eingestellt werden, ob und wieviel Kraft letztlich noch von der Oberfläche des Objekts abgestützt werden muss.
Alternativ oder kumulativ zu der Einstellbarkeit der Lage des Betätigungselements kann eine Ausgangsschwenklage des Schwenkhebels gegenüber dem Exzenter einstellbar sein. Auch so kann Einfluss darauf genommen werden, wann und in welchem Umfang die Greifkraft in die Klemmkraft umgewandelt wird.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Schwenkhebel beim Entfernen des Greifbackens von dem Objekt automatisch in seine Ausgangslage zurückkehrt, womit gleichzeitig die Festlegung der Stößel gegenüber dem Rahmen gelöst wird. Dazu kann z. B. vorgesehen sein, dass dem Verschwenken des Schwenkhebels aus seiner Ausgangslage eine Rückstellkraft einer Rückholfeder entgegenwirkt.
Für andere Anwendungen kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn die Festlegung der Stößel an dem Rahmen auch nach dem Entfernen des Greifbackens von dem Objekt aufrechterhalten bleibt. In diesen Fällen ist vorzugsweise ein Verriegelungselement für den Schwenkhebel vorgesehen, über das der Schwenkhebel in seiner verschwenkten Position automatisch verriegelt oder manuell verriegelt werden kann, womit die Klemmkraft auch nach dem Entfernen des Greifbackens von dem Objekt auf die Stößel ausgeübt wird und die Stößel an dem Rahmen festgelegt bleiben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Schwenkhebel getrieblich mit dem Exzenter gekoppelt. Dadurch kann die Weguntersetzung zwischen der Auslenkung des Schwenkhebels durch das Betätigungselement und der Klemmbewegung des Exzenters gegenüber den Stößeln noch weiter vergrößert werden.
Einfacher Weise ist der Schwenkhebel jedoch starr mit dem Exzenter gekoppelt, so dass der Exzenter und der Schwenkhebel gemeinsam um die Schwenkachse des Exzenters verschwenkt werden.
Der Exzenter kann bei dem erfindungsgemäßen Greifkopf zumindest mit einigen der Stößel in Kontakt treten, wobei die Klemmkraft unmittelbar von dem Exzenter auf diese Stößel ausgeübt wird. Insbesondere können so Reibungsverluste minimiert werden. Um sicherzustellen, dass alle Stößel an dem Rahmen festgelegt werden, ist der Exzenter dazu vorzugsweise als eine Exzenterwelle ausgebildet, deren Längserstreckungsrichtung quer zu der Greifrichtung orientiert ist. Die Längserstreckung der Exzenterwelle ist dabei vorzugsweise zumindest in etwa so groß wie die Breite des Bereichs, in dem die Stößel angeordnet sind.
Statt eines unmittelbaren Kontakts kann zwischen dem Exzenter und den Stößeln ein Klemmelement vorgesehen sein, über das die von dem Exzenter bewirkte Klemmkraft auf die Stößel übertragen wird. Beispielsweise kann das Klemmelement als eine Platte ausgebildet sind, deren Abmessungen an die Abmessungen des durch den Rahmen vorgegebenen Bereichs, in dem die Stößel angeordnet sind, angepasst sind.
Gegenüber dem Rahmen kann das Klemmelement in einer Richtung quer zu der Greifrichtung verschieblich geführt sein. Insbesondere kann so ein Verkanten oder Verkippen des Klemmelements verhindert werden. Weiterhin kann so gewährleistetet werden, dass die Klemmkraft ausschließlich in einer Richtung quer zu der Greifrichtung auf die Stößel ausgeübt wird und keine Reibung zwischen dem Exzenter und den Stößeln zu einer Verschiebung der Stößel in oder entgegen der Greifrichtung führt.
Ein kontrollierter Anstieg der auf die Stößel bewirkten Klemmkraft kann dadurch erreicht werden, dass zwischen dem Exzenter und den Stößeln ein elastischer Klemmkraftpuffer vorgesehen ist. Wenn ein zusätzliches Klemmelement vorgesehen ist, kann der Klemmkraftpuffer zwischen dem Exzenter und dem Klemmelement und/oder zwischen dem Klemmelement und den Stößeln vorgesehen sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Klemmkraftpuffer um ein Kissen aus einem Elastomerwerkstoff o. ä. handeln.
Wenn der Klemmkraftpuffer austauschbar ist, kann auf besonders einfache Weise eine Optimierung des Verlaufs der Klemmkraft und somit auch der von den Stößeln auf das zu ergreifende Objekt ausgeübten Kraft vorgenommen werden. Beispielsweise erfolgt die Umwandlung der Greifkraft in die Klemmkraft bei der Verwendung eines steifen Klemmkraftpuffers mit steilerem Anstieg als bei der Verwendung eines weichen Klemmkraftpuffers.
Auch die Stößel und/oder Federn, die Rückstellkräfte auf die Stößel aufbringen, können bei dem erfindungsgemäßen Greifkopf austauschbar sein. Dabei kann durch den Austausch der Stößel und/oder der Federn ebenfalls Einfluss auf das Verhalten des Greifbackens beim Ergreifen eines Objekts und insbesondere den Kraftverlauf der Kraft zwischen den Stößeln und der Oberfläche des Objekts genommen werden. Wenn die Stößel austauschbar sind, können in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu ergreifenden Objekts, z. B. in Abhängigkeit von dessen Form, Material oder Empfindlichkeit, für das Ergreifen des Objekts optimierte Stößel eingesetzt werden. Beispielsweise können sich die verschiedenen Stößel in der Form und/oder Oberflächenbeschaffenheit ihrer Stirnflächen und/oder dem für die Stößel verwendeten Material unterscheiden. Dabei kann es ausreichend sein, wenn nicht die Stößel als Ganzes, sondern lediglich ihre Endabschnitte, welche die Stirnflächen der Stößel ausbilden, ausgetauscht werden.
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Greifkopf zwei in einander entgegengesetzten Greifrichtungen an der Basis linear geführte Greifbacken auf. Diese weisen dann bevorzugt einen grundsätzlich gleichen Aufbau auf, wobei jeder Greifbacken eine zugehörige Klemmeinrichtung und ein zugehöriges Betätigungselement aufweist.
Typischerweise sind die Greifbacken spiegelsymmetrisch zu einer normal zu den Greifrichtungen verlaufenden Mittelebene ausgebildet. So kann ein zu ergreifendes Objekt von beiden Seiten in gleicher Weise ergriffen werden.
Wenn zwei Greifbacken vorgesehen sind, können deren Bewegungen in ihren Greifrichtung gekoppelt sein, so dass beispielsweise eine Betätigung des Schwenkhebels und somit die Ausübung der Klemmkraft gleichzeitig erfolgt. Um dies zu gewährleisten, können die Greifbacken getrieblich gekoppelt sein. Es kann jedoch auch ausreichend sein, wenn in deren Greifrichtungen gleiche Rückstellkräfte zwischen den Greifbacken und der Basis wirken.
Die Lagen der beiden Betätigungselement an der Basis können auf besonders einfache Weise gemeinsam mit einer an der Basis ortsfest aber drehbar gelagerten Gewindespindel eingestellt werden, wobei die beiden Betätigungselemente auf gegenläufige Gewinde der Gewindespindel aufgeschraubt sind, so dass sich die Betätigungselemente beim Verdrehen der Gewindespindel gegenüber der Basis symmetrisch aufeinander zu oder voneinander weg bewegen.
Vorzugsweise Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs ”mindestens” bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
1 zeigt einen Greifkopf in einer geschnittenen Ansicht.
2 zeigt den Greifkopf gemäß 1 in einer Seitenansicht.
3 zeigt den Greifkopf gemäß 2 nach einer Verschiebung seines Greifbackens gegenüber seiner Basis in Greifrichtung.
4 zeigt einen weiteren Greifkopf in einer geschnittenen Ansicht.
FIGURENBESCHREIBUNG
1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Greifkopf 1. Der Greifkopf 1 weist eine Basis 2 und einen an der Basis 2 in einer Greifrichtung 3 linear geführten Greifbacken 4 auf. Konkret ist bei dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Führungsschiene 5 an der Basis 2 vorgesehen, die in eine Führungsnut 6 des Greifbackens 4 eingreift und über die eine Bewegung des Greifbackens 4 in der Greifrichtung 3 geführt ist.
Der Greifbacken 4 weist einen um die Greifrichtung 3 geschlossenen Rahmen 7 und mehrere innerhalb des Rahmens 7 angeordnete Stößel 8 auf. Die Stößel 8 sind längs der Greifrichtung 3 parallel zueinander ausgerichtet und ragen mit ihren in die Greifrichtung 3 weisenden Endabschnitten 9 über den Rahmen 7 hinaus.
Die Stößel 8 stützen sich über Federn 10 an einer rückseitigen Wandung 11 des Rahmens 7 ab. In der in 1 und 2 gezeigten Stellung des Greifbackens 4 sind die Stößel 8 einzeln oder gemeinsam in den Rahmen 7 eindrückbar. Dabei üben die Federn 10 Rückstellkräfte auf die Stößel 8 aus, die die Stößel 8 in die in 1 und 2 gezeigte Lage beaufschlagen. Mit ihren von den Endabschnitte 9 ausgebildeten Stirnflächen 12 bilden die Stößel 8 eine Greiffläche 13 aus. Dadurch, dass sich die Stößel 8 entsprechend einer Oberflächenkontur eines zu ergreifenden Objekts unterschiedlich weit in den Rahmen 7 eindrücken lassen, kann die Greiffläche 13 an die Oberflächenkontur des Objekts angepasst werden.
Um die Stößel 8 gegenüber dem Rahmen 7 festzulegen und so die an die Oberflächenkontur angepasste Greiffläche 13 zu fixieren, wodurch das Objekt eine definierte Lage gegenüber der Basis 2 einnimmt und/oder gezielt Kräfte auf das Objekt gegenüber anderen Objekten ausgeübt werden können, weist der Greifkopf 1 eine Klemmeinrichtung 14 auf. Über die Klemmeinrichtung 14 kann zum Festlegen der Stößel 8 an dem Rahmen 7 eine quer zu der Greifrichtung 3 wirkende Klemmkraft auf die Stößel 8 ausgeübt werden. Die Klemmeinrichtung 14 weist dazu einen Exzenter 15 auf, der um eine quer zu der Greifrichtung 3 verlaufende Achse 16 verschwenkbar in dem Greifbacken 4 gelagert ist. Bei dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Exzenter 15 als Exzenterwelle 17 mit endseitigen Achsstummeln 18 ausgebildet, die in Ausnehmungen 19 in dem Rahmen 7 angeordnet und um die Achse 16 drehbar gelagert sind. Die Exzenterwelle 17 erstreckt sich dabei über die gesamte Breite des Rahmens 7.
Neben dem Exzenter 15 weist die Klemmeinrichtung 14 einen drehfest mit dem Exzenter 15 verbundenen Schwenkhebel 20 auf. Der Schwenkhebel 20 ist L-förmig ausgebildet, wobei er mit dem freien Ende seines längeren Schenkels 21 an dem Achsstummel 18 des Exzenters 15 festliegt.
Von dem Achsstummel 18 erstreckt sich der Schwenkhebel 20 mit seinem längeren Schenkel 21 quer zu der Achse 16 und auch im Wesentlichen quer zu der Greifrichtung 3 bis vor ein an der Basis 2 abgestütztes Betätigungselement 22. Vor dem Betätigungselement 22 erstreckt sich ein kürzerer Schenkel 23 des Schwenkhebels 20 in der in 2 gezeigten Stellung quer zu der Achse 16 und im Wesentlichen in der Greifrichtung 3.
Wenn der Greifbacken 4 gegenüber der Basis 2 in der Greifrichtung 3 so weit bewegt wird, dass der Schwenkhebel 20 mit dem Betätigungselement 22 in Kontakt kommt, treten diese derart in Wechselwirkung, dass eine weitere Verschiebung des Greifbackens 4 in der Greifrichtung 3 ein Verschwenken des Schwenkhebels 20 und des Exzenters 15 zur Folge hat.
In 3 ist eine betätigte Stellung des Schwenkhebels 20 gezeigt, in der der Schwenkhebel 20 aufgrund der Wechselwirkung mit dem Betätigungselement 22 aus seiner in 2 gezeigten Ausgangslage entgegen der Greifrichtung 3 nach hinten verschwenkt ist. Aufgrund des Verschwenkens des Schwenkhebels 20 ist auch der Exzenter 15 aus seiner Ausgangslage verschwenkt. Das Verschwenken um seine Achse 16 hat dabei zur Folge, dass sich ein Abstand der Exzenterwelle 17 von den Stößeln 8 verringert, bis die Exzenterwelle 17, wie in 3 gezeigt, in Kontakt mit zumindest einem der Stößel 8 steht. Mit einem weiteren Verschwenken des Exzenters 15 wird schließlich eine Klemmkraft auf die Stößel 8 ausgeübt, über die die Stößel 8 zunehmend an dem Rahmen 7 festgelegt werden.
Über die so ausgestaltete Klemmeinrichtung 14 wird also eine durch die Bewegung des Greifbackens 4 in der Greifrichtung 3 hervorgerufene, auf den Schwenkhebel 20 in Schwenkrichtung wirkende Kraft über den Exzenter 15 in eine quer zu der Greifrichtung 3 wirkende Klemmkraft umgewandelt, von der die Stößel 8 an dem Rahmen 7 fixiert werden. Dabei wird die auf den Greifbacken 4 ausgeübte Greifkraft zur Bewegung des Greifbackens 4 in der Greifrichtung 3 mit zunehmender Verschiebung des Greifbackens 4 zunehmend in die quer zu der Greifrichtung 3 wirkende Klemmkraft umgewandelt. So kann einerseits eine sichere Lagefixierung der Stößel 8 erreicht werden. Anderseits können so eine weitere Bewegung des Greifbackens 4 in der Greifrichtung 3 und ein Aufbringen von Kräften auf das Objekt wirksam unterbunden werden. Insbesondere ist es somit möglich, auch empfindliche Objekte beschädigungsfrei mit dem Greifkopf 1 zu ergreifen.
In welcher Lage des Greifbackens 4 gegenüber der Basis 2 die Greifkraft in die quer zu der Greifrichtung 3 wirkende Klemmkraft umgewandelt wird, hängt davon ab, wann der Schwenkhebel 20 in Kontakt mit dem Betätigungselement 22 kommt und von diesem betätigt wird. Entsprechend kann über die Relativlage des Betätigungselements 22 und des Schwenkhebels 20 das Klemmverhalten beeinflusst werden. Um das Klemmverhalten einstellen zu können, kann das Betätigungselement 22 anders als in 2 und 3 dargestellt, beispielsweise derart mit der Basis 2 verbunden sein, dass seine Lage gegenüber der Basis 2 in der Greifrichtung 3 verändert werden kann.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Greifkopf 1 gezeigt, bei dem die Klemmeinrichtung 14 zusätzlich ein Klemmelement 24 aufweist, das zwischen dem Exzenter 15 und den Stößeln 8 angeordnet ist. Das Klemmelement 24 kann beispielsweise als eine Klemmplatte 25 ausgebildet sein, deren Breite im Wesentlichen der Breite des Rahmens 7 entspricht, in dem die Stößel 8 angeordnet sind. In der Greifrichtung 3 stützt sich das Klemmelement 24 an dem Rahmen 7 ab, das heißt, es ist quer zu der Greifrichtung 3 an dem Rahmen 7 geführt.
Durch die Zwischenordnung des Klemmelements 24 zwischen dem Exzenter 15 und den Stößeln 8 werden die Stößel 8 nicht unmittelbar von dem Exzenter 15 beaufschlagt und dadurch von diesem eventuell in der Greifrichtung 3 vorgeschoben, bevor sie an dem Rahmen 7 festliegen. Vielmehr wird beim Verschwenken des Schwenkhebels 20 und dem damit einhergehenden Verschwenken des Exzenters 15 das an dem Rahmen 7 geführte Klemmelement 24 von dem Exzenter 15 ausschließlich quer zu der Greifrichtung 3 an die Stößel 8 angedrückt. Von dem Klemmelement 24 werden die Stößel 8 dann an dem Rahmen 7 festgelegt. So wird die von dem Exzenter 15 bewirkte und über das Klemmelement 24 auf die Stößel 8 ausgeübte Klemmkraft ausschließlich quer zu der Greifrichtung 3 und gleichmäßig über die gesamte Breite des Rahmens 7 auf die Stößel 8 aufgebracht.
Bezugszeichenliste

1: Greifkopf
2: Basis
3: Greifrichtung
4: Greifbacken
5: Führungsschiene
6: Führungsnut
7: Rahmen
8: Stößel
9: Endabschnitt
10: Feder
11: Wandung
12: Stirnfläche
13: Greiffläche
14: Klemmeinrichtung
15: Exzenter
16: Achse
17: Exzenterwelle
18: Achsstummel
19: Ausnehmung
20: Schwenkhebel
21: Schenkel
22: Betätigungselement
23: Schenkel
24: Klemmelement
25: Klemmplatte

Claims

Greifkopf (1) zum Ergreifen beliebig geformter Objekte mit a) einer Basis (2) und b) einem an der Basis (2) in einer Greifrichtung (3) linear geführten Greifbacken (4), c) wobei der Greifbacken (4) einen Rahmen (7) und mehrere Stößel (8) aufweist, d) wobei jeder Stößel (8) in der Greifrichtung (3) ausgerichtet ist und mit seiner vorderen Stirnfläche (12) eines von mehreren Segmenten einer Greiffläche (13) des Greifbackens (4) ausbildet und e) wobei jeder Stößel (8) entgegen der Greifrichtung (3) gegen eine Rückstellkraft in den Rahmen (7) eindrückbar ist, bis eine von einem an der Basis (2) abgestützten Betätigungselement (22) betätigte Klemmeinrichtung (14) die Stößel (8) an dem Rahmen (7) festlegt, dadurch gekennzeichnet, dass f) die Klemmeinrichtung (14) einen Exzenter (15), der um eine quer zu der Greifrichtung (3) verlaufende Achse (16) verschwenkbar ist, und einen mit dem Exzenter (15) bewegungsgekoppelten Schwenkhebel (20) aufweist, der von dem Betätigungselement (22) verschwenkt wird.
Greifkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lage des Betätigungselements (22) gegenüber der Basis (2) in der Greifrichtung (3) einstellbar ist.
Greifkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsschwenklage des Schwenkhebels (20) gegenüber dem Exzenter (15) einstellbar ist.
Greifkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Verschwenken des Schwenkhebels (20) aus seiner Ausgangslage eine von einer Feder auf den Schwenkhebel (20) ausgeübten Federkraft entgegenwirkt.
Greifkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verriegelungselement vorgesehen ist, das den Schwenkhebel (20) in seiner verschwenkten Position verriegelt.
Greifkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (20) getrieblich mit dem Exzenter (15) gekoppelt ist.
Greifkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (20) starr mit dem Exzenter (15) gekoppelt ist.
Greifkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (15) eine Exzenterwelle (17) ist.
Greifkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (14) ein Klemmelement (24) aufweist, das zwischen dem Exzenter (15) und den Stößeln (8) angeordnet ist.
Greifkopf (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (24) gegenüber dem Rahmen (7) in einer Richtung quer zu der Greifrichtung (3) verschieblich geführt ist.
Greifkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Exzenter (15) und den Stößeln (8) ein elastischer Klemmkraftpuffer vorgesehen ist.
Greifkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößel (8), Federn (10), welche die Rückstellkräfte auf die Stößel (8) aufbringen, und/oder ein/der Klemmkraftpuffer, welcher zwischen dem Exzenter (15) und den Stößeln (8) vorgesehen ist, austauschbar sind/ist.
Greifkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in einander entgegengesetzten Greifrichtungen (3) an der Basis (2) linear geführte Greifbacken (4) mit zugehörigen Klemmeinrichtungen (14) und Betätigungselementen (22) vorgesehen sind.
Greifkopf (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifbacken (4) symmetrisch zu einer normal zu den Greifrichtungen (3) verlaufenden Mittelebene oder Mittelachse ausgebildet sind.
Greifkopf (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen der beiden Greifbacken (4) in ihren Greifrichtungen (3) gekoppelt sind.
Greifkopf (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen der beiden Betätigungselemente (22) in der Greifrichtung (3) gemeinsam mit einer an der Basis (2) ortsfest aber drehbar gelagerten und gegenläufigen Gewinden aufweisenden Gewindespindel einstellbar sind.