DE102015117288A1

DE102015117288A1 - Gripper device and method for gripping and frictionally clamping a workpiece

Info

Publication number: DE102015117288A1
Application number: DE102015117288.7A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Abele; Kaveh Haddadian; Felix Hähn
Original assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Current assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Bei einer Greifereinrichtung (1) zur kraftschlüssigen Aufnahme eines Werkstücks (10) mit einer Spanneinrichtung, die zwei relativ zueinander längs einer Spannrichtung verlagerbare Spannbacken (2) aufweist, wobei jede Spannbacke (2) an einer Greiffläche (5) der Spannbacke (2) eine Andruckeinrichtung (6) mit einem an eine Oberfläche des Werkstücks (10) andrückbaren Andruckelement (8) aufweist, wobei mindestens ein Andruckelement (8) mit einem Greifaktor (7) in eine Andruckposition auslenkbar ist, so dass das Werkstück (10) zwischen den beiden Andruckelementen (8) der beiden Andruckeinrichtungen (6) kraftschlüssig ergriffen wird, können die beiden Spannbacken (2) mittels einer Verlagerungseinrichtung (4) in eine Aufnahmeposition verlagert werden, in der die Andruckelemente (8) an dem Werkstück (10) anliegen, und die Spannbacken (2) mit einer Festlegungseinrichtung (11) in der Aufnahmeposition festgelegt werden, so dass die Spannbacken (2) bei einer Auslenkung des mindestens einen auslenkbaren Andruckelements (8) und der dadurch erzeugten und auf das Werkstück (10) einwirkenden Andruckkräfte in der Aufnahmeposition festgehalten werden. Die beiden Spannbacken (2) sind in einer Linearführung (3) linear verlagerbar gelagert. Die Festlegungseinrichtung (11) ist derart ausgestaltet, dass mit der Festlegungseinrichtung (11) eine quer zu der Linearführung (3) gerichtete Festklemmkraft auf die beiden in der Aufnahmeposition befindlichen Spannbacken (2) ausgeübt werden kann.In a gripper device (1) for frictionally receiving a workpiece (10) with a clamping device, the two relative to each other along a clamping direction displaceable clamping jaws (2), each clamping jaw (2) on a gripping surface (5) of the clamping jaw (2) a Pressure device (6) having a pressure element (8) which can be pressed against a surface of the workpiece (10), wherein at least one pressure element (8) with a gripping actuator (7) can be deflected into a pressure position, such that the workpiece (10) between the two Pressure elements (8) of the two pressure devices (6) is frictionally engaged, the two clamping jaws (2) by means of a displacement device (4) are moved to a receiving position in which the pressure elements (8) against the workpiece (10), and Clamping jaws (2) are fixed with a fixing device (11) in the receiving position, so that the clamping jaws (2) at a deflection of the at least one deflectable pressure element (8) and thereby generated and on the workpiece (10) acting pressure forces are held in the receiving position. The two clamping jaws (2) are mounted linearly displaceable in a linear guide (3). The fixing device (11) is designed such that with the fixing device (11) a clamping force directed transversely to the linear guide (3) can be exerted on the two clamping jaws (2) located in the receiving position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifereinrichtung zur kraftschlüssigen Aufnahme eines Werkstücks mit einer Spanneinrichtung, die zwei relativ zueinander längs einer Spannrichtung verlagerbare Spannbacken aufweist, wobei jede Spannbacke an einer Greiffläche der Spannbacke eine Andruckeinrichtung mit einem an einer Oberfläche des Werkstücks andrückbaren Andruckelement aufweist, wobei mindestens ein Andruckelement mit einem Greifaktor in eine Andruckposition auslenkbar ist, so dass das Werkstück zwischen den beiden Andruckelementen der beiden Andruckeinrichtungen kraftschlüssig ergriffen wird. The invention relates to a gripper device for frictionally receiving a workpiece with a clamping device, which has two relative to each other along a clamping direction displaceable jaws, each clamping jaw on a gripping surface of the clamping jaw having a pressure device with an on a surface of the workpiece pressure element, wherein at least one pressure element can be deflected with a gripping actuator in a pressure position, so that the workpiece between the two pressure elements of the two pressure devices is gripped positively.

Mit einer Greifereinrichtung kann ein Werkstück ergriffen und einer Bearbeitungseinrichtung zugeführt, während der Bearbeitung des Werkstücks mit der Bearbeitungseinrichtung in einer vorgegebenen Position fixiert und anschließend nach der Bearbeitung wieder aus der Bearbeitungseinrichtung entnommen werden. Aus der Praxis sind verschiedene Ausgestaltungen derartiger Greifereinrichtungen bekannt, die beispielsweise bei einer Bauteilbearbeitung mittels CNC-Maschinen oder Bearbeitungsrobotern in verschiedenen Anwendungsbereichen wie zum Beispiel in der Automobilindustrie, in der Luft- und Raumfahrt, bei dem Fassaden- und Fensterbau oder bei der Blechteilbearbeitung eingesetzt werden können. Dabei soll die Greifereinrichtung die zu handhabenden Werkstücke mit einer ausreichend hohen Andruckkraft ergreifen und in der Spanneinrichtung festlegen können, so dass die Werkstücke während deren Handhabung und insbesondere während deren Bearbeitung mit der Bearbeitungseinrichtung zuverlässig ergriffen und in einer vorgegebenen Position fixiert werden können. Die auf das Werkstück einwirkenden Andruckkräfte sollen jedoch nicht übermäßig groß sein, um eine Beschädigung des Werkstücks zu vermeiden. With a gripper device, a workpiece can be grasped and fed to a processing device, fixed during processing of the workpiece with the processing device in a predetermined position and then removed again after machining from the processing device. Various embodiments of such gripper devices are known from practice, which are used for example in a component processing by means of CNC machines or machining robots in various applications such as in the automotive industry, aerospace, in the facade and window construction or sheet metal part processing can. In this case, the gripper device to grasp the workpieces to be handled with a sufficiently high pressure and set in the clamping device, so that the workpieces can be reliably taken during their handling and especially during their processing with the processing device and fixed in a predetermined position. However, the pressing forces acting on the workpiece should not be excessively large in order to avoid damage to the workpiece.

Bei großen Werkstücken müssen die Spannbacken entsprechend große Verstellwege aufweisen, um in Abhängigkeit von den Abmessungen und der Formgebung der einzelnen Werkstücke zuverlässig verlagert und in einer vorgegebenen Anordnung relativ zu dem Werkstück fixiert werden zu können, damit das Werkstück zwischen den Spannbacken mit der gewünschten Andruckkraft klemmend bzw. kraftschlüssig festgelegt wird. Eine Verstelleinrichtung, die einerseits einen großen Verstellweg für die beiden Spannbacken ermöglicht und andererseits mit den beiden Spannbacken auf das dazwischen angeordnete und aufgenommene Werkstück möglichst präzise eine vorgegebene Andruckkraft ausüben und beibehalten kann, erfordert üblicherweise hohe Herstellungskosten und einen großen Raumbedarf für eine derartige Greifereinrichtung. For large workpieces, the clamping jaws must have correspondingly large adjustment paths to reliably displaced depending on the dimensions and shape of the individual workpieces and fixed in a predetermined arrangement relative to the workpiece, so that the workpiece between the jaws with the desired pressure force clamping or fixed non-positively. An adjusting device, on the one hand allows a large adjustment for the two jaws and on the other hand with the two jaws on the interposed and picked workpiece as precisely as possible exert and maintain a predetermined pressure force, usually requires high production costs and a large amount of space for such a gripping device.

Es hat sich gezeigt, dass bei großen Werkstücken deren tatsächliche Formgebung von der für dieses Werkstück theoretisch vorgesehenen oder angenommenen Formgebung abweicht. Um zu vermeiden, dass diese toleranzbedingten Abweichungen in der Formgebung des Werkstücks dazu führen können, dass das Werkstück entweder nicht mit einer ausreichend hohen Andruckkraft zwischen den Spannbacken eingespannt wird und sich während der Handhabung oder Bearbeitung des Werkstücks aus der Greifereinrichtung unbeabsichtigt lösen könnte, oder dass die Spanneinrichtung eine zu hohe Andruckkraft auf das Werkstück ausübt und das Werkstück dadurch beschädigt wird, muss üblicherweise die mit der Spanneinrichtung tatsächlich auf das Werkstück ausgeübten Andruckkraft gemessen und die Positionierung der Spannbacken mit einem geeigneten Regelkreis nachgeführt werden. It has been shown that, for large workpieces, their actual shape deviates from the design theoretically provided or assumed for this workpiece. In order to avoid that these tolerance-related deviations in the shape of the workpiece can cause the workpiece either is not clamped with a sufficiently high pressure force between the clamping jaws and could be inadvertently released during handling or machining of the workpiece from the gripper device, or the clamping device exerts too high a pressing force on the workpiece and the workpiece is damaged, usually the pressure force actually exerted on the workpiece with the clamping device must normally be measured and the positioning of the clamping jaws must be tracked with a suitable control loop.

Durch die Anordnung von einer zusätzlichen Andruckeinrichtung an der Greiffläche einer Spannbacke, bei der ein an das Werkstück andrückbares Andruckelement mit einem Greifaktor auslenkbar ist, können die auf das Werkstück ausgeübten Andruckkräfte präzise vorgegeben und rasch angepasst werden, ohne dass die Spannbacken mit der Verstelleinrichtung verstellt werden müssen. Als Greifaktoren werden oftmals piezoelektrische Aktoren eingesetzt, die kurze Verstellzeiten und hohe Andruckkräfte ermöglichen. Eine derartige Greifereinrichtung ist beispielsweise in DE 40 37 883 A1 beschrieben. By the arrangement of an additional pressure device on the gripping surface of a clamping jaw, in which a pressure element can be pressed against the workpiece with a gripping actuator is deflected, the pressure forces exerted on the workpiece can be precisely specified and quickly adjusted without the jaws are adjusted with the adjustment have to. As gripping actuators often piezoelectric actuators are used, which allow short adjustment times and high pressure forces. Such a gripper device is, for example, in DE 40 37 883 A1 described.

Der maximale Verstellweg von handelsüblich erhältlichen piezoelektrischen Aktoren ist jedoch klein und oftmals zu gering, um bei einer unzulänglichen Anordnung der Spannbacke relativ zu dem Werkstück toleranzbedingte Abweichungen in der jeweiligen Formgebung der Werkstücke ausgleichen zu können. However, the maximum adjustment of commercially available piezoelectric actuators is small and often too small to compensate for an inadequate arrangement of the jaw relative to the workpiece tolerance-related deviations in the shape of the workpieces.

Es wird als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, eine Greifereinrichtung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, dass mit möglichst geringen Kosten und einem möglichst geringen Raumbedarf ein Werkstück rasch und zuverlässig ergriffen, gehandhabt und beispielsweise während der Dauer einer Bearbeitung mit einer Bearbeitungseinrichtung in einer Bearbeitungsposition fixiert werden kann. It is regarded as an object of the present invention to design a gripper device of the type mentioned at the outset in such a way that it grips and handles a workpiece quickly and reliably with the lowest possible cost and with the smallest possible space requirement, and handles it, for example, during the course of processing with a processing device in a processing position can be fixed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Spannbacken mittels einer Verlagerungseinrichtung in eine Aufnahmeposition verlagert werden können, in der die Andruckelemente an dem Werkstück anliegen, und dass die Spannbacken mit einer Festlegungseinrichtung in der Aufnahmeposition festlegbar sind, so dass die Spannbacken bei einer Auslenkung des mindestens einen auslenkbaren Andruckelements und der dadurch erzeugten und auf das Werkstück einwirkenden Andruckkräfte in der Aufnahmeposition festgehalten werden. Anstelle einer Verstelleinrichtung, mit der die beiden Spannbacken in eine vorgegebene Spannposition verstellt und dort festgehalten werden, muss die Verlagerungseinrichtung lediglich die beiden Spannbacken an das Werkstück heranführen, bis die an den beiden Spannbacken angeordneten Andruckelemente an dem Werkstück anliegen. Die Festlegung der Spannbacken in einer durch das jeweilige Werkstück vorgegebenen Spannposition für jede der beiden Spannbacken wird nicht durch die Verlagerungseinrichtung, sondern durch eine gesonderte Festlegungseinrichtung bewirkt. Die Verlagerungseinrichtung kann deshalb sehr kostengünstig und raumsparend ausgestaltet sein. Durch die Kombination der Verlagerungseinrichtung mit der Festlegungseinrichtung wird eine schwimmende Lagerung und anschließende Festlegung der beiden Spannbacken ermöglicht, so dass eine zuverlässige und kostengünstige Anpassung der jeweiligen Spannposition der Spannbacken an individuelle und toleranzbedingt unterschiedlich geformte Werkstücke möglich ist. Auch ein seitlicher Versatz des Werkstücks, das manuell oder mit einer anderen Handhabungseinrichtung der Greifereinrichtung zugeführt wird und dabei nicht präzise in der für das Ergreifen mit der Greifereinrichtung vorgesehenen Position befindet, kann ohne großen Aufwand ausgeglichen werden. Mit der erfindungsgemäß ausgestalteten Greifereinrichtung, die kostengünstig hergestellt werden kann und nur einen geringen Raumbedarf erfordert, ist eine zuverlässige Ergreifung und Handhabung vieler unterschiedlicher Werkstücke möglich. This object is achieved in that the two jaws can be moved by means of a displacement device in a receiving position in which abut the pressure on the workpiece, and that the clamping jaws are fixed with a fixing device in the receiving position, so that the jaws at a deflection the at least one deflectable pressure element and the generated thereby and on the workpiece be held in the receiving position acting pressure forces. Instead of an adjusting device with which the two clamping jaws are adjusted to a predetermined clamping position and held there, the displacement device only has to introduce the two clamping jaws to the workpiece until the pressure jaws arranged on the two clamping jaws bear against the workpiece. The determination of the clamping jaws in a predetermined by the respective workpiece clamping position for each of the two jaws is not effected by the displacement device, but by a separate fixing device. The displacement device can therefore be designed very inexpensive and space-saving. By combining the displacement device with the fixing device, a floating support and subsequent fixing of the two clamping jaws is made possible so that a reliable and cost-effective adaptation of the respective clamping position of the clamping jaws to individual and tolerance-related differently shaped workpieces is possible. Also, a lateral offset of the workpiece, which is fed manually or with another handling device of the gripper device and not precisely located in the intended for gripping with the gripper device position can be compensated without much effort. With the inventively designed gripper device that can be produced inexpensively and requires only a small amount of space, reliable capture and handling of many different workpieces is possible.

Jede Andruckeinrichtung einer Spannbacke ist vorzugsweise in einer der anderen Spannbacke zugewandten Ausrichtung angeordnet, so dass ein Werkstück zwischen den einander zugewandten Andruckeinrichtungen klemmend festgelegt werden kann. Es ist ebenfalls möglich, dass die beiden Andruckeinrichtungen auch in einer entgegengesetzten, einander abgewandten Ausrichtung angeordnet sind, um beispielsweise in eine Ausnehmung oder in einen Hohlraum eines Werkstücks eingeführt werden zu können und das Werkstück durch eine nach außen gerichtete Klemmkraft festlegen zu können. Die Andruckeinrichtungen können auch verlagerbar an der jeweils zugeordneten Spannbacke angeordnet sein, um je nach Werkstück eine geeignete Ausrichtung der Andruckeinrichtungen zu ermöglichen. Es ist ebenfalls denkbar, dass mehrere Andruckeinrichtungen an einer Spannbacke angeordnet sind. Each pressing device of a clamping jaw is preferably arranged in an orientation facing the other clamping jaw, so that a workpiece can be clamped between the mutually facing pressure devices. It is also possible that the two pressure devices are arranged in an opposite, facing away from each other orientation, for example, to be inserted into a recess or into a cavity of a workpiece and to fix the workpiece by an outwardly directed clamping force. The pressure devices can also be arranged to be displaceable on the respectively associated clamping jaw, in order to allow a suitable alignment of the pressure devices, depending on the workpiece. It is also conceivable that a plurality of pressure devices are arranged on a clamping jaw.

Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die beiden Andruckeinrichtungen jeweils mindestens einen Greifaktor aufweisen, mit dem das Andruckelement der zugeordneten Andruckeinrichtung in eine Andruckposition ausgelenkt werden kann. Mit zwei jeweils unabhängig voneinander auslenkbaren Andruckelementen können die von den Andruckelementen auf das dazwischen kraftschlüssig gehaltene Werkstück ausgeübten Andruckkräfte präzise vorgegeben bzw. erzeugt werden. Zudem können die Andruckelemente in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Werkstücks in geeigneter Weise so ausgelenkt werden, dass die beiden Andruckelemente von beiden Seiten gleichmäßig an das Werkstück angelegt werden und das Werkstück kraftschlüssig ergriffen wird, ohne dass das Werkstück dabei aus der ursprünglichen Position heraus verlagert wird oder dass übermäßige Verspannungen auf das Werkstück ausgeübt werden. According to an advantageous embodiment of the inventive concept, it is provided that the two pressure devices each have at least one gripping actuator with which the pressure element of the associated pressure device can be deflected into a pressure position. With two pressure elements which can be deflected independently of one another, the pressure forces exerted by the pressure elements on the workpiece held in a frictionally engaged manner between them can be precisely predetermined or generated. In addition, the pressure elements can be deflected in a suitable manner depending on the respective position of the workpiece so that the two pressure elements are applied evenly from both sides of the workpiece and the workpiece is gripped positively, without the workpiece thereby displaced out of the original position or excessive strain on the workpiece.

Um unterschiedlich geformte Werkstücke zuverlässig zwischen den Andruckelementen einspannen und von den Andruckelementen kraftschlüssig greifen zu können ist vorgesehen, dass mindestens ein Andruckelement schwenkbar an der zugeordneten Andruckeinrichtung gelagert ist. Auf diese Weise können auch Werkstücke, die im Bereich der Andruckelemente keine ebenen und parallel zueinander ausgerichteten Oberflächenbereiche aufweisen, zuverlässig von der Spanneinrichtung ergriffen und gehalten werden. Die Andruckeinrichtung mit einem schwenkbar gelagerten Andruckelement kann beispielsweise mit einer Andruckeinrichtung kombiniert werden, die ein Andruckelement mit einer starr gelagerten, jedoch konvex gekrümmten und beispielsweise halbkugelförmig ausgestalteten Andruckfläche aufweist. Es können auch beide Andruckelemente jeweils schwenkbar an der zugeordneten Andruckeinrichtung gelagert sein. In order to clamp differently shaped workpieces reliably between the pressure elements and to grip positively by the pressure elements is provided that at least one pressure element is pivotally mounted on the associated pressure device. In this way, also workpieces that have no flat and parallel to each other aligned surface areas in the area of the pressure elements can be reliably gripped and held by the clamping device. The pressure device with a pivotally mounted pressure element can for example be combined with a pressure device having a pressure element with a rigidly mounted, but convexly curved and, for example, hemispherical designed pressure surface. It can also be both pivotally mounted on the associated pressure device both pressure elements.

Eine konstruktiv einfache und besonders kostengünstige Ausgestaltung der Verlagerungseinrichtung sieht vor, dass die Verlagerungseinrichtung eine Federeinrichtung aufweist, mit welcher die beiden Spannbacken aufeinander zu verlagert werden können. Zu diesem Zweck kann jede Spannbacke auf einer dem Werkstück abgewandten Seite mit einer Feder in Wirkverbindung stehen, welche die zugeordnete Spannbacke in Richtung der anderen Spannbacke bzw. auf ein dazwischen angeordnetes Werkstück hin verlagern möchte. Die von der Federeinrichtung ausgeübten Federkräfte sind dabei zweckmäßigerweise ausreichend gering vorgegeben, so dass die beiden Spannbacken jeweils bis an das Werkstück heran verlagert werden, jedoch über die Andruckelemente noch keine nennenswerten Andruckkräfte auf das Werkstück übertragen werden. Erst nach einer Festlegung der Spannbacken in den dadurch vorgegebenen Spannpositionen und einer anschließenden Betätigung des mindestens einen Greifaktors, durch den eine Auslenkung des zugeordneten Andruckelements bewirkt wird, um Andruckkräfte auf das Werkstück auszuüben, wird das Werkstück kraftschlüssig ergriffen und zwischen den Spannbacken fixiert. A structurally simple and particularly cost-effective embodiment of the displacement device provides that the displacement device has a spring device with which the two clamping jaws can be displaced toward one another. For this purpose, each clamping jaw on a side facing away from the workpiece with a spring in operative connection, which would like to relocate the associated clamping jaw in the direction of the other clamping jaw or on a workpiece arranged therebetween out. The spring forces exerted by the spring device are expediently set sufficiently low, so that the two clamping jaws are displaced to the workpiece, but no significant pressure forces are transmitted to the workpiece via the pressure elements. Only after a determination of the clamping jaws in the clamping positions predetermined thereby and a subsequent actuation of the at least one gripping actuator, by which a deflection of the associated pressure element is effected to exert pressure forces on the workpiece, the workpiece is gripped positively and fixed between the clamping jaws.

Die beiden Spannbacken können gegen die von der Federeinrichtung ausgeübten Federkräfte wieder in eine Ausgangsposition zurückverlagert werden, um das Werkstück freizugeben und gegebenenfalls ein neues Werkstück aufnehmen zu können. Die Rückstellbewegung der Spannbacken in eine Ausgangsposition zurück kann beispielsweise mit einem Elektromotor oder durch eine manuelle Betätigung bewirkt werden. The two clamping jaws can be moved back against the spring forces exerted by the spring force back to a starting position to release the workpiece and possibly to record a new workpiece can. The return movement of the clamping jaws back to a starting position can be effected for example with an electric motor or by a manual operation.

Es ist ebenfalls möglich, dass die Verlagerungseinrichtung eine fluidbetätigte Antriebseinrichtung aufweist, mit welcher die beiden Spannbacken aufeinander zu verlagert werden können. Dabei können beispielsweise Pneumatik- oder Hydraulikzylinder eingesetzt werden, die zweckmäßigerweise lediglich geringe Spannkräfte aufbringen können. Die Kräfte, die für das Heranführen und Anlegen der Spannbacken an das Werkstück ausgeübt und bei einem Kontakt der Spannbacken auf das Werkstück übertragen werden, können dadurch sehr gering gehalten werden. Große und schwere Komponenten der fluidbetätigten Antriebseinrichtung können beabstandet von den Spannbacken ortsfest angeordnet sein. Die beispielsweise mit einer Pneumatik- oder Hydraulikzylinder erzeugten Druckkräfte können durch geeignete Fluidleitungen oder Kraftübertragungssysteme auf die Spannbacken übertragen werden. It is also possible for the displacement device to have a fluid-operated drive device with which the two clamping jaws can be displaced towards one another. In this case, for example, pneumatic or hydraulic cylinders can be used, which can expediently apply only low clamping forces. The forces exerted on the workpiece for the introduction and application of the clamping jaws and transmitted to the workpiece during contact of the clamping jaws can thereby be kept very low. Large and heavy components of the fluid-operated drive device can be arranged in a fixed position at a distance from the clamping jaws. The pressure forces generated for example with a pneumatic or hydraulic cylinder can be transmitted to the jaws by suitable fluid lines or power transmission systems.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die beiden Spannbacken in einer Linearführung linear verlagerbar gelagert sind. Eine in der Herstellung aufwändige und während des Betriebs fehleranfällige komplexe Lagerungseinrichtung für die Spannbacken ist für die meisten Anwendungsfälle nicht erforderlich. Die Anpassung der Andruckelemente an eine gegebenenfalls komplexe Formgebung eines von der Greifereinrichtung ergriffenen Werkstücks kann durch eine geeignete Ausgestaltung der Andruckelemente und beispielsweise eine schwenkbare Lagerung der Andruckelemente bewirkt werden. Durch die geführte Lagerung der Spannbacken in eine Linearführung kann die Verlagerungseinrichtung besonders einfach, kostengünstig und zuverlässig ausgestaltet sein, da keine komplexen Bewegungsabläufe für die Verlagerung der Spannbacken erforderlich sind. According to a particularly advantageous embodiment of the inventive concept it is provided that the two clamping jaws are mounted linearly displaceable in a linear guide. A complicated to manufacture and error-prone during operation complex storage device for the jaws is not required for most applications. The adaptation of the pressure elements to an optionally complex shaping of a gripping device gripped workpiece can be effected by a suitable design of the pressure elements and, for example, a pivotable mounting of the pressure elements. The guided storage of the clamping jaws in a linear guide, the displacement device can be particularly simple, inexpensive and reliable designed, since no complex sequences of movements for the displacement of the clamping jaws are required.

In Verbindung mit einer Linearführung für die Spannbacken kann auch die Festlegungseinrichtung zur Festlegung der Spanbacken in der Aufnahmeposition konstruktiv einfach und kostengünstig ausgestaltet sein. So kann beispielsweise mit der Festlegungseinrichtung eine quer zu der Linearführung gerichtete Festklemmkraft auf die beiden in der Aufnahmeposition befindlichen Spannbacken ausgeübt werden. Die Festlegungseinrichtung kann beispielsweise eine mit einem elektrischen Antrieb oder fluidbetätigte Klemmplatte aufweisen, die quer zur Linearführung seitlich an Klemmflächen der Spannbacken herangeführt und angedrückt werden kann. Die Spannbacken werden dadurch kraftschlüssig in der vorgegebenen Aufnahmeposition an der Linearführung festgelegt. In conjunction with a linear guide for the clamping jaws and the fixing device for fixing the chip jaws in the receiving position can be designed structurally simple and inexpensive. Thus, for example, with the fixing device directed transversely to the linear guide clamping force on the two located in the receiving position clamping jaws. The fixing device may have, for example, one with an electric drive or fluid-operated clamping plate, which can be laterally guided transversely to the linear guide on clamping surfaces of the clamping jaws and pressed. The clamping jaws are thereby frictionally fixed in the predetermined receiving position on the linear guide.

Es ist ebenfalls denkbar, dass die Festlegungseinrichtung einen formschlüssigen Eingriff mit den Spannbacken in der jeweiligen Aufnahmeposition bewirken kann. Zu diesem Zweck kann die Festlegungseinrichtung verlagerbare Bolzen oder Rastelemente aufweisen, die auf einer dem Werkstück abgewandten Seite formschlüssig mit den Spannbacken in Eingriff gebracht werden können und die Spannbacken in der vorgesehenen Aufnahmeposition zurückhalten. It is also conceivable that the fixing device can effect a positive engagement with the clamping jaws in the respective receiving position. For this purpose, the fixing device may have displaceable bolts or latching elements which can be brought into positive engagement with the clamping jaws on a side facing away from the workpiece and retain the clamping jaws in the intended receiving position.

Mit einer vorangehend beschriebenen schwimmenden Lagerung der Spannbacken, deren Aufnahmeposition durch das Werkstück vorgegeben wird und nicht vorab durch einen Benutzer vorgegeben werden muss, kann in einfacher Weise erreicht werden, dass ein in der Spanneinrichtung aufgenommenes Werkstück mit einer ausreichend großen Andruckkraft klemmend zwischen den Andruckelementen festgelegt wird, um eine zuverlässige Ergreifung und Handhabung des Werkstücks zu ermöglichen, und gleichzeitig das Risiko einer Beschädigung oder Verspannung des Werkstücks durch übermäßige Andruckkräfte vermieden werden, die beispielsweise auf Grund von toleranzbedingten der tatsächlichen Formgebung des Werkstücks von der vorgegebenen oder angenommenen Formgebung des Werkstücks auftreten können. With a previously described floating mounting of the clamping jaws whose receiving position is determined by the workpiece and does not have to be predetermined by a user, can be achieved in a simple manner that a recorded in the clamping device workpiece with a sufficiently large pressing force clamped between the pressure elements is to allow a reliable gripping and handling of the workpiece, while avoiding the risk of damage or distortion of the workpiece by excessive pressure forces, which may occur, for example, due to tolerance of the actual shape of the workpiece from the given or assumed shape of the workpiece ,

Insbesondere bei großen Werkstücken mit einer komplexen Oberflächengeometrie werden bei einem Ergreifen und Fixieren des Werkstücks in der Greifereinrichtung oftmals Querkräfte von den Andruckelementen auf das Werkstück übertragen, die keinen Beitrag zur kraftschlüssigen Festlegung des Werkstücks zwischen den Andruckelementen leisten, sondern unerwünschte Momente auf das Werkstück ausüben und zu einer Verspannung des Werkstücks führen können. Um den Anteil von unerwünschten Querkräften reduzieren zu können, ist gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass die Linearführung an einer Lagereinrichtung angeordnet ist, mit welcher die Linearführung in eine derart zu dem Werkstück ausgerichtete Spannrichtung ausgerichtet werden kann, dass die mit den beiden Andruckelementen auf das Werkstück ausgeübten Andruckkräfte längs einer gemeinsamen Wirkungsgeraden und in entgegengesetzter Richtung gerichtet sind. Auf diese Weise kann eine günstige Ausrichtung der Linearführung und damit der Spannbacken relativ zu dem Werkstück ermöglicht werden, so dass die von den Andruckelementen auf das Werkstück übertragenen Andruckkräfte ganz überwiegend oder ausschließlich die klemmende Festlegung des Werkstücks bewirken und Querkräfte, die zu unerwünschten Momenten und Verspannungen innerhalb des Werkstücks führen, reduziert und gegebenenfalls völlig vermieden werden können. Especially with large workpieces with a complex surface geometry are often transferred in a gripping device and gripping the workpiece in the gripper device transverse forces of the pressure on the workpiece, which make no contribution to the frictional fixing of the workpiece between the pressure elements, but exert undesirable moments on the workpiece and can lead to a distortion of the workpiece. In order to be able to reduce the proportion of undesired transverse forces, it is provided according to a particularly advantageous embodiment of the invention that the linear guide is arranged on a bearing device, with which the linear guide can be aligned in such a direction aligned to the workpiece clamping direction that with the two Pressure elements on the workpiece exerted pressure forces along a common action line and are directed in the opposite direction. In this way, a favorable alignment of the linear guide and thus the clamping jaws are made possible relative to the workpiece, so that the pressure forces transmitted to the workpiece by the pressure elements entirely or exclusively cause the clamping determination of the workpiece and lateral forces that lead to unwanted moments and tension within the workpiece, reduced and possibly can be completely avoided.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass mindestens ein Andruckelement eine Kraftmesseinrichtung zur Erfassung der von diesem Andruckelement auf das Werkstück ausgeübten Andruckkraft aufweist. Mit der Kraftmesseinrichtung können wahlweise zu vorgegebenen Zeitpunkten, während einzelner Handhabungsschritte oder kontinuierlich Kräfte erfasst werden, die auf das Werkstück ausgeübt werden. Die mit der Kraftmesseinrichtung erfassten Kraftmesswerte können in vorteilhafter Weise für eine Steuerung oder Regelung der Greifereinrichtung verwendet werden. Appropriately, it is provided that at least one pressure element has a force measuring device for detecting the force exerted by this pressure element on the workpiece pressure force. With the force measuring device can be selectively detected at predetermined times, during individual handling steps or continuously forces that are exerted on the workpiece. The force measured values recorded with the force measuring device can be advantageously used for a control or regulation of the gripper device.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Ergreifen und kraftschlüssigen Einspannen eines Werkstücks in einer Greifereinrichtung, die zwei relativ zueinander verlagerbare Spannbacken aufweist, wobei jede Spannbacke an einer Greiffläche der Spannbacke eine Andruckeinrichtung mit einem an eine Oberfläche des Werkstücks andrückbaren Andruckelement aufweist, wobei mindestens ein Andruckelement mit einem Greifaktor in ein Andruckposition auslenkbar ist. The invention also relates to a method for gripping and frictionally clamping a workpiece in a gripper device, which has two clamping jaws displaceable relative to one another, wherein each clamping jaw has a pressing device with a pressure element which can be pressed against a surface of the workpiece, wherein at least one pressure element can be deflected with a gripping actuator in a pressure position.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in einem Spannschritt die beiden Spannbacken relativ zu dem zwischen den beiden Spannbacken angeordneten Werkstück verlagert und in einer Aufnahmeposition angeordnet werden, in der die Andruckfläche der Andruckelemente an dem Werkstück anliegen, und dass in einem nachfolgenden Festlegungsschritt die beiden Spannbacken in der Aufnahmeposition festgelegt werden. Auf diese Weise können die schwimmend gelagerten Spannbacken an ein beliebig geformtes Werkstück herangeführt und in einer für das anschließende Ergreifen und Fixieren des Werkstücks vorteilhaften Aufnahmeposition angeordnet und fixiert werden. In einem nachfolgenden Klemmschritt wird mindestens ein Andruckelement mit einem Greifaktor in eine Andruckposition ausgelenkt, so dass das Werkstück zwischen den beiden Andruckflächen der Andruckelemente mit durch die Andruckelemente bewirkten Andruckkräften kraftschlüssig ergriffen und in der Greifereinrichtung festgelegt wird. Die für das Ergreifen und Fixieren des Werkstücks erforderlichen Andruckkräfte werden demzufolge nicht durch eine Verlagerung der Spannbacken, sondern durch eine Auslenkung der Andruckelemente der an den Spannbacken angeordneten Andruckeinrichtungen bewirkt. Da hierfür lediglich ein sehr geringer Verstellweg für die Andruckelemente erforderlich ist können beispielsweise piezoelektrische Aktoren als Greifaktoren verwendet werden. According to the invention, in a clamping step, the two clamping jaws are displaced relative to the workpiece arranged between the two clamping jaws and arranged in a receiving position in which the pressure surface of the pressure elements rest against the workpiece, and in a subsequent fixing step, the two clamping jaws in the Recording position are set. In this way, the floatingly mounted clamping jaws can be brought to an arbitrarily shaped workpiece and arranged and fixed in an advantageous for the subsequent gripping and fixing of the workpiece receiving position. In a subsequent clamping step, at least one pressure element is deflected with a gripping actuator into a pressure position, so that the workpiece between the two pressure surfaces of the pressure elements with force applied by the pressure elements Andruckkräften gripped and fixed in the gripper device. The pressure forces required for gripping and fixing the workpiece are consequently not caused by a displacement of the clamping jaws but by a deflection of the pressure elements of the pressure jaws arranged on the clamping jaws. Since only a very small adjustment path for the pressure elements is required for this purpose, piezoelectric actuators, for example, can be used as gripping actuators.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass mit einer Kraftmesseinrichtung während des Spannschritts ein Andruckkraftmesswert für die von einem Andruckelement auf das Werkstück ausgeübte Andruckkraft erfasst wird und dass die beiden Spannbacken relativ zu dem zwischen den beiden Spannbacken angeordneten Werkstück aufeinander zu verlagert werden, bis der von der Kraftmesseinrichtung erfasste Andruckkraftmesswert einen vorgegebenen Spannkraftgrenzwert übersteigt. Der Spannkraftgrenzwert wird dabei zweckmäßigerweise ausreichend niedrig vorgegeben, so dass durch die Annäherung und Festlegung der Spannbacken in der Aufnahmeposition lediglich geringe oder kaum nennenswerte Andruckkräfte auf das Werkstück ausgeübt werden und eine unbeabsichtigte Beschädigung oder Verspannung des Werkstücks durch die Positionierung der Spannbacken vermieden werden kann. According to the invention it is further provided that with a force measuring device during the clamping step a Andruckkraftmesswert is detected for the force exerted by a pressure element on the workpiece pressure force and that the two jaws are displaced relative to the arranged between the two jaws workpiece to each other until the of the force measuring device detected contact pressure measured value exceeds a predetermined clamping force limit. The clamping force limit is expediently set sufficiently low, so that by approaching and fixing the jaws in the receiving position only little or hardly significant pressure forces are exerted on the workpiece and accidental damage or distortion of the workpiece can be avoided by the positioning of the jaws.

Mit der Kraftmesseinrichtung können auch während des nachfolgenden Klemmschritts die von den Andruckelementen auf das Werkstück ausgeübten Andruckkräfte erfasst und für eine geeignete Steuerung oder Regelung der Greifaktoren zur Auslenkung der Andruckelemente verwendet werden. With the force measuring device, the pressure forces exerted on the workpiece by the pressure elements can also be detected and used for a suitable control or regulation of the gripping actuators for the deflection of the pressure elements during the subsequent clamping step.

Ein zuverlässiges Ergreifen und Fixieren des Werkstücks ist bereits mit einem einzelnen durch einen Greifaktor auslenkbaren Andruckelement möglich, mit welchem das Werkstück an ein starr an der gegenüberliegenden Spannbacke befestigtes Andruckelement angedrückt wird. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die beiden Andruckeinrichtungen jeweils mindestens einen Greifaktor aufweisen, mit dem das Andruckelement der zugeordneten Andruckeinrichtung ausgelenkt werden kann, und dass während eines Bearbeitungsschrittes, in welchem mit einer Bearbeitungseinrichtung Bearbeitungskräfte auf das Werkstück ausgeübt werden, eine Veränderung des mit einer Kraftmesseinrichtung kontinuierlich erfassten Andruckkraftmesswerts erfasst und eine daran angepasste Veränderung der Auslenkung der beiden Andruckelemente mit dem jeweils zugeordneten Greifaktor vorgegeben wird, um eine durch die Bearbeitungskräfte erzeugte Schwingung des Werkstücks zu dämpfen. A reliable gripping and fixing of the workpiece is already possible with a single deflectable by a gripping actuator pressure element with which the workpiece is pressed against a rigidly fixed to the opposite jaw pressure element. According to a particularly advantageous embodiment of the inventive concept it is provided that the two pressure devices each have at least one gripping actuator, with which the pressure element of the associated pressure device can be deflected, and that during a processing step in which machining forces are exerted on the workpiece with a processing device, a Change of the pressure force measured value continuously detected by a force measuring device is detected and an adapted thereto change of the deflection of the two pressure elements with the respective associated gripping actuator is set to dampen a vibration generated by the machining forces of the workpiece.

Nachfolgend werden exemplarisch einige Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt: Below, by way of example, some embodiments are explained in more detail, which are illustrated in the drawing. It shows:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Greifereinrichtung, 1 a schematic representation of a gripper device according to the invention,

2 eine schematische Darstellung einer anders ausgestalteten Greifereinrichtung und 2 a schematic representation of a differently designed gripper device and

3 eine schematische Darstellung einer wiederum anders ausgestalteten Greifereinrichtung. 3 a schematic representation of a turn differently designed gripping device.

Die in den 1 bis 3 in unterschiedlichen Ausgestaltungen dargestellte Greifereinrichtung 1 weist jeweils zwei relativ zueinander verlagerbare Spannbacken 2 auf. Die beiden Spannbacken 2 sind linear verlagerbar in einer lediglich schematisch angedeuteten Linearführung 3 gelagert. Die Linearführung 3 kann beispielsweise eine geeignete Profilschiene oder ein Linearführungsrahmen sein. The in the 1 to 3 Gripper device shown in different embodiments 1 each has two relatively movable jaws 2 on. The two jaws 2 are linearly displaceable in a merely schematically indicated linear guide 3 stored. The linear guide 3 may be, for example, a suitable rail or a linear guide frame.

Die beiden Spannbacken 2 können mit einer Verlagerungseinrichtung 4 in einer durch die Längsführung 3 vorgegebenen Spannrichtung aufeinander zu bewegt werden. Bei der Verlagerungseinrichtung 4 kann es sich beispielsweise um Pneumatik- oder Hydraulikzylindereinrichtungen handeln, wie es in 1 angedeutet ist. The two jaws 2 can with a displacement device 4 in one through the longitudinal guide 3 predetermined clamping direction to be moved towards each other. At the relocation facility 4 For example, they may be pneumatic or hydraulic cylinder devices, as shown in FIG 1 is indicated.

Jede Spannbacke 2 weist an einer der anderen Spannbacke 2 zugewandten Greiffläche 5 der Spannbacke eine Andruckeinrichtung 6 auf. Die beiden in 1 schematisch dargestellten Andruckeinrichtungen 6 weisen jeweils einen piezoelektrisch betreibbaren Greifaktor 7 und ein schwenkbar an dem Greifaktor 7 gelagertes Andruckelement 8 mit einer der anderen Spannbacke 2 zugewandten Andruckfläche 9 auf. Zwischen den beiden Andruckelementen 8 ist ein Werkstück 10 angeordnet, das von der Greifereinrichtung 1 kraftschlüssig aufgenommen und in einer Position fixiert werden soll. Each jaw 2 points to one of the other clamping jaws 2 facing gripping surface 5 the jaw a pressure device 6 on. The two in 1 schematically illustrated pressing devices 6 each have a piezoelectric operable gripping actuator 7 and a pivotable on the gripping actuator 7 stored pressure element 8th with one of the other jaws 2 facing pressure surface 9 on. Between the two pressure elements 8th is a workpiece 10 arranged, by the gripper device 1 to be positively received and fixed in one position.

Die beiden Spannbacken 2 werden in einem Spannschritt relativ zu dem zwischen den beiden Spannbacken 2 angeordneten Werkstück 10 auf das Werkstück 10 zu verlagert und in eine Aufnahmeposition verschoben, in welcher die die Andruckflächen 9 der Andruckelemente 8 an einem jeweils zugeordneten Oberflächenbereich des Werkstücks 10 flächig anliegen. Um auch ein Werkstück 10 mit einer gekrümmten oder unebenen Oberfläche zuverlässig ergreifen und klemmend festlegen zu können, sind die beiden Andruckelemente 8 der in 1 dargestellten Andruckeinrichtungen 6 jeweils schwenkbar an dem zugeordneten Greifaktor 7 gelagert. Die Verlagerungseinrichtung 4 übt für die Heranführung der Spannbacken 2 an das Werkstück 10 lediglich eine geringe Spannkraft auf die beiden Spannbacken 2 aus, so dass sich die beiden Spannbacken 2 in der Linearführung 3 in die Aufnahmeposition verlagern, bei der die Andruckelemente 8 eng an dem Werkstück 10 anliegen, jedoch keine größeren Andruckkräfte auf das Werkstück 10 übertragen werden. The two jaws 2 be in a clamping step relative to that between the two jaws 2 arranged workpiece 10 on the workpiece 10 shifted and moved to a receiving position in which the the pressure surfaces 9 the pressure elements 8th at a respective associated surface area of the workpiece 10 lie flat. To include a workpiece 10 Reliable grip with a curved or uneven surface and be able to determine clamping, are the two pressure elements 8th the in 1 illustrated pressing devices 6 each pivotable on the associated gripping actuator 7 stored. The relocation device 4 exercises for the introduction of the jaws 2 to the workpiece 10 only a slight clamping force on the two clamping jaws 2 out, so that the two jaws 2 in the linear guide 3 shift to the receiving position at which the pressure elements 8th close to the workpiece 10 abut, but no greater pressure on the workpiece 10 be transmitted.

In den exemplarisch dargestellten Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 3 weist eine Festlegungseinrichtung 11 eine quer zu der Linearführung 3 verlagerbare Klemmplatte 12 auf, die mit einem geeigneten Aktor an die Spannbacken 2 angepresst oder von diesen gelöst werden kann. Durch die Festlegungseinrichtung 11 können die beiden Spannbacken in der durch das Werkstück 10 vorgegebenen Aufnahmeposition in der Linearführung 3 festgelegt und fixiert werden. Die für die Festlegung der Spannbacken 2 erforderliche Rückhaltekraft wird demzufolge nicht durch die Verlagerungseinrichtung 4, sondern ganz überwiegend oder ausschließlich durch die Festlegungseinrichtung 11 aufgebracht. In the exemplary embodiments illustrated in accordance with 1 to 3 has a fixing device 11 one transverse to the linear guide 3 movable clamping plate 12 on that with a suitable actuator to the jaws 2 pressed or can be solved by these. By the fixing device 11 The two jaws can be moved in through the workpiece 10 predetermined recording position in the linear guide 3 be fixed and fixed. The for fixing the jaws 2 required retention force is therefore not by the displacement device 4 but predominantly or exclusively by the fixing device 11 applied.

Aus diesem Grund ist es auch möglich, dass die Verlagerungseinrichtung 4 für jede Spannbacke 2 jeweils eine beispielsweise als Schraubenfeder ausgestaltete Federeinrichtung 13 aufweist, mit der jeweils nur eine geringe Federkraft auf die zugeordnete Spannbacke 2 ausgeübt wird, um die Spannbacke 2 an das zwischen den Spannbacken 2 angeordnete Werkstück 10 heranzuführen. Um das Werkstück 10 beispielsweise nach einer Bearbeitung des Werkstücks 10 durch eine Bearbeitungsmaschine wieder freizugeben und von der Greifereinrichtung 1 lösen zu können, sind beispielsweise elektromotorische Antriebseinrichtungen 14 vorgesehen, mit denen die Spannbacken 2 entgegen die von der Federeinrichtung 13 ausgeübte Federkraft wieder in eine von dem Werkstück 10 entfernte Ausgangsposition zurückverlagert werden können. For this reason, it is also possible that the displacement device 4 for every jaw 2 in each case one designed as a helical spring spring device 13 having, in each case, only a small spring force on the associated clamping jaw 2 is exercised around the jaw 2 at the between the clamping jaws 2 arranged workpiece 10 introduce. To the workpiece 10 for example, after a machining of the workpiece 10 Released by a processing machine and the gripper device 1 To be able to solve, for example, electric motor drive devices 14 provided with which the jaws 2 contrary to that of the spring device 13 applied spring force back into one of the workpiece 10 remote home position can be moved back.

Es ist ebenfalls möglich, dass die Verlagerungseinrichtung 4 für jede Spannbacke 2 einen Elektromotor 15 aufweist, der über ein geeignetes Getriebe mit einer an der Spannbacke 2 angeordneten oder ausgebildeten Zahnstange in Eingriff steht und eine Verlagerung der Spannbacke 2 längs der Linearführung 3 in beide Richtungen ermöglicht, wie es in 3 schematisch angedeutet ist, wobei die Getriebe und die Zahnstangen nicht gezeigt sind. It is also possible that the displacement device 4 for every jaw 2 an electric motor 15 having, via a suitable gear with one on the jaw 2 arranged or trained rack engages and a shift of the jaw 2 along the linear guide 3 in both directions allows, as in 3 is indicated schematically, wherein the gear and the racks are not shown.

Die Andruckelemente 8 können eine eben ausgestaltete Andruckfläche 9 aufweisen, wie es in 1 dargestellt ist. Es ist ebenfalls möglich, dass die Andruckfläche 9 eines Andruckelements 8 gekrümmt oder beispielsweise halbkugelförmig ausgestaltet ist, wie es schematisch in 2 angedeutet ist. The pressure elements 8th can be a newly designed pressure surface 9 exhibit as it is in 1 is shown. It is also possible that the pressure surface 9 a pressure element 8th curved or designed, for example, hemispherical, as shown schematically in FIG 2 is indicated.

Werden zwei Andruckeinrichtungen 6 mit jeweils einem Greifaktor 7 kombiniert, so dass die beiden an dem Werkstück 10 anliegenden Andruckelemente 8 jeweils durch den zugeordneten Greifaktor 7 in eine Andruckposition ausgelenkt werden können, kann mit der Greifereinrichtung 1 auch eine Schwingungsdämpfung des Werkstücks 10 bewirkt werden, um beispielsweise eine durch eine Bearbeitung des Werkstücks 10 erzeugte Schwingung des Werkstücks 10 zu verringern und möglichst gleichmäßige Andruckkräfte auf das schwingende Werkstück 10 ausgeübt werden. Zu diesem Zweck weisen die Andruckeinrichtungen 6 jeweils eine in 3 lediglich schematisch angedeutete Kraftmesseinrichtung 16 auf, mit der kontinuierlich ein Andruckkraftmesswert für die von dem zugeordneten Andruckelement 8 auf das Werkstück 10 ausgeübte Andruckkraft erfasst werden kann. Mit den Kraftmesseinrichtungen 16 kann auch die Annäherung der beiden Spannbacken 2 an das Werkstück 10 kontrolliert und geregelt werden. Ebenfalls kann mit den Kraftmesseinrichtungen 16 die von den Andruckelementen 8 auf das von der Greifereinrichtung 1 ergriffene und gehaltene Werkstück 10 ausgeübten Andruckkräfte während einer Handhabung und insbesondere während einer Bearbeitung des Werkstücks 10 mit einer Bearbeitungseinrichtung erfasst werden, um eine Überwachung und gegebenenfalls Regelung der Andruckkräfte zu ermöglichen. Will be two pressure devices 6 each with a gripping actuator 7 combined so that the two on the workpiece 10 adjoining pressure elements 8th each by the associated gripping actuator 7 can be deflected into a pressure position, can with the gripper device 1 also a vibration damping of the workpiece 10 be effected, for example, by a machining of the workpiece 10 generated vibration of the workpiece 10 to reduce and as even as possible pressure forces on the vibrating workpiece 10 be exercised. For this purpose, the pressure devices 6 one in each case 3 only schematically indicated force measuring device 16 on, with the continuous one Pressure force measured value for the associated pressure element 8th on the workpiece 10 applied pressure force can be detected. With the force measuring devices 16 can also approach the two jaws 2 to the workpiece 10 be controlled and regulated. Likewise, with the force measuring devices 16 that of the pressure elements 8th on the of the gripper device 1 gripped and held workpiece 10 applied pressing forces during handling and in particular during machining of the workpiece 10 be detected with a processing device to allow monitoring and, if necessary, regulation of the pressure forces.

Die in den Figuren in verschiedenen Varianten dargestellte Greifereinrichtung 1 kann zum Aufnehmen und Fixieren von großen Werkstücken 10 wie beispielsweise einem Karosserieblechteil eines Fahrzeugs in einer Bearbeitungseinrichtung verwendet werden. Zu diesem Zweck können zwei, drei, vier oder mehr Greifereinrichtungen an oder in der Bearbeitungseinrichtung jeweils verlagerbar und beispielsweise an einem Roboterarm angeordnet sein, so dass das Werkstück 10 gleichzeitig durch mehrere Greifereinrichtungen 1 aufgenommen und während einer Bearbeitung mit der Bearbeitungseinrichtung gehalten und fixiert werden kann. Da mit einer erfindungsgemäßen Greifereinrichtung 1 eine verspannungsfreie und dennoch zuverlässige Festlegung des Werkstücks 10 möglich ist, eignen sich derartige Greifereinrichtungen 1 auch für die Bearbeitung von großen oder wenig formstabilen Werkstücken 10. The gripper device shown in different figures in the figures 1 Can be used to pick up and fix large workpieces 10 such as a body panel of a vehicle may be used in a processing facility. For this purpose, two, three, four or more gripper devices can each be displaced on or in the processing device and arranged, for example, on a robot arm, so that the workpiece 10 simultaneously by several gripper devices 1 can be recorded and held during a processing with the processing device and fixed. As with a gripper device according to the invention 1 a tension-free yet reliable fixing of the workpiece 10 is possible, such gripper devices are suitable 1 also for the machining of large or less dimensionally stable workpieces 10 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4037883 A1 [0005] DE 4037883 A1 [0005]

Claims

Greifereinrichtung (1) zur kraftschlüssigen Aufnahme eines Werkstücks (10) mit einer Spanneinrichtung, die zwei relativ zueinander längs einer Spannrichtung verlagerbare Spannbacken (2) aufweist, wobei jede Spannbacke (2) an einer Greiffläche (5) der Spannbacke (2) eine Andruckeinrichtung (6) mit einem an eine Oberfläche des Werkstücks (10) andrückbaren Andruckelement (8) aufweist, wobei mindestens ein Andruckelement (8) mit einem Greifaktor (7) in eine Andruckposition auslenkbar ist, so dass das Werkstück (10) zwischen den beiden Andruckelementen (8) der beiden Andruckeinrichtungen (6) kraftschlüssig ergriffen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannbacken (2) mittels einer Verlagerungseinrichtung (4) in eine Aufnahmeposition verlagert werden können, in der die Andruckelemente (8) an dem Werkstück (10) anliegen, und wobei die Spannbacken (2) mit einer Festlegungseinrichtung (11) in der Aufnahmeposition festlegbar sind, so dass die Spannbacken (2) bei einer Auslenkung des mindestens einen auslenkbaren Andruckelements (8) und der dadurch erzeugten und auf das Werkstück (10) einwirkenden Andruckkräfte in der Aufnahmeposition festgehalten werden. Gripper device ( 1 ) for frictionally receiving a workpiece ( 10 ) with a clamping device, the two relative to each other along a clamping direction displaceable jaws ( 2 ), each jaw ( 2 ) on a gripping surface ( 5 ) of the clamping jaw ( 2 ) a pressure device ( 6 ) with a to a surface of the workpiece ( 10 ) press-on pressure element ( 8th ), wherein at least one pressure element ( 8th ) with a gripping actuator ( 7 ) is deflectable into a pressure position, so that the workpiece ( 10 ) between the two pressure elements ( 8th ) of the two pressure devices ( 6 ) is frictionally engaged, characterized in that the two clamping jaws ( 2 ) by means of a displacement device ( 4 ) can be moved to a receiving position in which the pressure elements ( 8th ) on the workpiece ( 10 ), and wherein the clamping jaws ( 2 ) with a fixing device ( 11 ) are fixable in the receiving position, so that the clamping jaws ( 2 ) at a deflection of the at least one deflectable pressure element ( 8th ) and the material produced thereby and on the workpiece ( 10 ) are held in the receiving position.

Greifereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Andruckeinrichtungen (6) jeweils mindestens einen Greifaktor (7) aufweisen, mit dem das Andruckelement (8) der zugeordneten Andruckeinrichtung (6) in eine Andruckposition ausgelenkt werden kann. Gripper device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the two pressure devices ( 6 ) at least one gripping actuator ( 7 ), with which the pressure element ( 8th ) of the associated pressure device ( 6 ) can be deflected into a pressure position.

Greifereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Andruckelement (8) schwenkbar an oder in der zugeordneten Andruckeinrichtung (6) gelagert ist. Gripper device ( 1 ) according to claim 1 or claim 2, characterized in that at least one pressure element ( 8th ) pivotable on or in the associated pressure device ( 6 ) is stored.

Greifereinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungseinrichtung (4) eine Federeinrichtung (13) aufweist, mit welcher die beiden Spannbacken (2) aufeinander zu verlagert werden können. Gripper device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement device ( 4 ) a spring device ( 13 ), with which the two clamping jaws ( 2 ) can be shifted towards each other.

Greifereinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungseinrichtung (4) eine fluidbetätigte Antriebseinrichtung aufweist, mit welcher die beiden Spannbacken (2) aufeinander zu verlagert werden können. Gripper device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement device ( 4 ) has a fluid-operated drive device, with which the two clamping jaws ( 2 ) can be shifted towards each other.

Greifereinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannbacken (2) in einer Linearführung (3) linear verlagerbar gelagert sind. Gripper device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the two clamping jaws ( 2 ) in a linear guide ( 3 ) are mounted linearly displaceable.

Greifereinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegungseinrichtung (11) derart ausgestaltet ist, dass mit der Festlegungseinrichtung (11) eine quer zu der Linearführung (3) gerichtete Festklemmkraft auf die beiden in der Aufnahmeposition befindlichen Spannbacken (2) ausgeübt werden kann. Gripper device ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the fixing device ( 11 ) is configured such that with the fixing device ( 11 ) one transverse to the linear guide ( 3 ) directed clamping force on the two located in the receiving position clamping jaws ( 2 ) can be exercised.

Greifereinrichtung (1) nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung (3) an einer Lagereinrichtung angeordnet ist, mit welcher die Linearführung (3) in eine derart zu dem Werkstück (10) ausgerichtete Spannrichtung ausgerichtet werden kann, sodass die mit den beiden Andruckelementen (8) auf das Werkstück (10) ausgeübten Andruckkräfte längs einer gemeinsamen Wirkungsgraden und in entgegengesetzter Richtung gerichtet sind. Gripper device ( 1 ) according to claim 6 or claim 7, characterized in that the linear guide ( 3 ) is arranged on a bearing device, with which the linear guide ( 3 ) in such a way to the workpiece ( 10 ) aligned clamping direction can be aligned so that the with the two pressure elements ( 8th ) on the workpiece ( 10 ) applied pressure forces along a common efficiencies and are directed in the opposite direction.

Greifereinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Andruckelement (8) eine Kraftmesseinrichtung (16) zur Erfassung der von diesem Andruckelement (8) auf das Werkstück (10) ausgeübten Andruckkraft aufweist. Gripper device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one pressure element ( 8th ) a force measuring device ( 16 ) for the detection of this pressure element ( 8th ) on the workpiece ( 10 ) exerted pressing force.

Verfahren zum Ergreifen und kraftschlüssigen Einspannen eines Werkstücks (10) in einer Greifereinrichtung (1), die zwei relativ zueinander verlagerbare Spannbacken (2) aufweist, wobei jede Spannbacke (2) an einer Greiffläche (5) der Spannbacke (2) eine Andruckeinrichtung (6) mit einem an eine Oberfläche des Werkstücks (10) andrückbaren Andruckelement (8) aufweist, wobei mindestens ein Andruckelement (8) mit einem Greifaktor (7) in eine Andruckposition auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Spannschritt die beiden Spannbacken (2) relativ zu dem zwischen den beiden Spannbacken (2) angeordneten Werkstück (10) verlagert und in einer Aufnahmeposition angeordnet werden, in der die Andruckflächen der Andruckelemente (8) an dem Werkstück (10) anliegen, dass in einem nachfolgenden Festlegungsschritt die beiden Spannbacken (2) in der Aufnahmeposition festgelegt werden, und dass in einem nachfolgenden Klemmschritt mindestens ein Andruckelement (8) mit einem Greifaktor (7) in eine Andruckposition ausgelenkt wird, so dass das Werkstück (10) zwischen den beiden Andruckflächen der Andruckelemente (8) mit durch die Andruckelemente (8) bewirkten Andruckkräften kraftschlüssig ergriffen und in der Greifereinrichtung (1) festgelegt wird. Method for gripping and frictionally clamping a workpiece ( 10 ) in a gripper device ( 1 ), the two relatively movable jaws ( 2 ), each jaw ( 2 ) on a gripping surface ( 5 ) of the clamping jaw ( 2 ) a pressure device ( 6 ) with a to a surface of the workpiece ( 10 ) press-on pressure element ( 8th ), wherein at least one pressure element ( 8th ) with a gripping actuator ( 7 ) is deflectable in a pressure position, characterized in that in a clamping step, the two jaws ( 2 ) relative to that between the two jaws ( 2 ) arranged workpiece ( 10 ) and arranged in a receiving position in which the pressure surfaces of the pressure elements ( 8th ) on the workpiece ( 10 ) that in a subsequent fixing step, the two jaws ( 2 ) are set in the receiving position, and that in a subsequent clamping step at least one pressure element ( 8th ) with a gripping actuator ( 7 ) is deflected into a pressure position, so that the workpiece ( 10 ) between the two pressure surfaces of the pressure elements ( 8th ) with the pressure elements ( 8th ) caused pressure forces frictionally engaged and in the gripper device ( 1 ).

Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Kraftmesseinrichtung (16) während des Spannschritts ein Andruckkraftmesswert für die von einem Andruckelement (8) auf das Werkstück (10) ausgeübte Andruckkraft erfasst wird und dass die beiden Spannbacken (2) relativ zu dem zwischen den beiden Spannbacken (2) angeordneten Werkstück (10) aufeinander zu verlagert werden, bis der von der Kraftmesseinrichtung (16) erfasste Andruckkraftmesswert einen vorgegebenen Spannkraftgrenzwert übersteigt. Method according to claim 10, characterized in that with a force measuring device ( 16 ) during the tensioning step, a pressure force measured value for that of a pressure element ( 8th ) on the workpiece ( 10 ) applied pressure force is detected and that the two clamping jaws ( 2 ) relative to that between the two jaws ( 2 ) arranged workpiece ( 10 ) are displaced towards each other until the force measurement device ( 16 ) detected contact pressure measured value exceeds a predetermined clamping force limit.

Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei die beiden Andruckeinrichtungen (6) jeweils mindestens einen Greifaktor (7) aufweisen, mit dem das Andruckelement (8) der zugeordneten Andruckeinrichtung (6) ausgelenkt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Bearbeitungsschrittes, in welchem mit einer Bearbeitungseinrichtung Bearbeitungskräfte auf das Werkstück (10) ausgeübt werden, eine Veränderung des mit einer Kraftmesseinrichtung (16) kontinuierlich erfassten Andruckkraftmesswerts erfasst und eine daran angepasste Veränderung der Auslenkung der beiden Andruckelemente (8) mit dem jeweils zugeordneten Greifaktor (7) vorgegeben wird, um eine durch die Bearbeitungskräfte erzeugte Schwingung des Werkstücks (10) zu dämpfen. Method according to claim 10 or claim 11, wherein the two pressure devices ( 6 ) at least one gripping actuator ( 7 ), with which the pressure element ( 8th ) of the associated pressure device ( 6 ) can be deflected, characterized in that during a processing step, in which with a processing device machining forces on the workpiece ( 10 ), a change in a force measuring device ( 16 ) continuously detected Andruckkraftmesswert detected and adapted thereto a change in the deflection of the two pressure elements ( 8th ) with the respectively assigned gripping actuator ( 7 ) is given to a generated by the machining forces vibration of the workpiece ( 10 ) to dampen.