DE102017209661A1 - Nadelgreifer zur Handhabung von Werkstücken mittels Greifnadeln - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Nadelgreifer (1) zur Handhabung von Werkstücken mittels Greifnadeln (3), insbesondere von Schaumstoffplatten, mit einem Greifergehäuse (4), einer Greiffläche (6) und mehreren Greifnadeln (3), die gegenüber der Greiffläche (6) zwischen einer Freigabeposition und einer Greifposition verfahrbar sind. Eine erste Anzahl von Greifnadeln (3) ist in einer ersten Ausrichtung und eine zweite Anzahl von Greifnadeln (3) in einer zweiten Ausrichtung mit einem von der ersten Ausrichtung abweichenden Winkel angeordnet und verlagerbar. Die Greifnadeln (3) ragen im ausgefahrenen Zustand aus der Greiffläche (6) und dringen zur Erfassung der Werkstücke in diese ein. Im eingefahrenen Zustand sind sie in die Greiffläche (6) eingezogen und geben die Werkstücke frei. Erfindungsgemäß ist der Nadelgreifer (1) balkenförmig ausgebildet und weist je einen verfahrbaren Nadelträger (2) für die Greifnadeln (3) beider Ausrichtungen auf, die in je einem Führungssystem (10, 11) gleitend gehalten sind. Die Nadelträger (2) sind von einem Servoantrieb (12) über ein Verteilergetriebe (13) in ihren jeweiligen Ausrichtungen synchron zueinander verfahrbar.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Nadelgreifer zur Handhabung von Werkstücken mittels Greifnadeln, insbesondere von Schaumstoffplatten, mit einem Greifergehäuse, einer Greiffläche und mehreren Greifnadeln, die gegenüber der Greiffläche zwischen einer Freigabeposition und einer Greifposition verfahrbar sind, wobei eine erste Anzahl von Greifnadeln in einer ersten Ausrichtung und eine zweite Anzahl von Greifnadeln in einer zweiten Ausrichtung mit einem von der ersten Ausrichtung abweichenden Winkel angeordnet und verlagerbar ist und wobei die Greifnadeln im ausgefahrenen Zustand aus der Greiffläche ragen und zur Erfassung der Werkstücke in diese eindringen sowie im eingefahrenen Zustand in die Greiffläche eingezogen sind und die Werkstücke freigeben.
- Sogenannte Nadelgreifer sind vorzugsweise mit einer Vielzahl von Greifnadeln ausgestattete Vorrichtungen, welche zum Erfassen von Werkstücken aus einer Greiffläche oder einem Greifergehäuse ein- und ausfahrbar sind. Solche Nadelgreifer finden insbesondere Verwendung, um großformatige Gewebe, Schaumstoffplatten, Faserwerkstoffe, Faserverbundwerkstoffe oder sonstige von Nadeln durchdringbare Werkstoffe zu ergreifen. Nadelgreifer finden insbesondere auch Verwendung, um lagenweise derartige Werkstücke von einem Werkstückstapel zum Zwecke einer Vereinzelung aufzunehmen.
- Aus der
DE 10 2014 219 719 A1 sind ein Nadelgreifer und mehrere im Verbund angeordnete Nadelgreifern bekannt. Dabei sind drei Nadelgreifer gemeinsam an einem Rahmen angebracht und können somit jeweils gemeinsam bewegt werden. Die Nadelgreifer weisen eine Basis auf, an der Schlitten mittels Kolben translativ verfahrbar angebracht sind. Diese Schlitten weisen jeweils einen Nadelträger auf, an welchem die Greifnadeln des Nadelgreifers mit ihren proximalen Enden befestigt sind. Die distalen Enden der Greifnadeln ragen in Führungskanäle eines Nadelführungsblockes als Hauptbestandteil einer Nadelführungsvorrichtung. Durch pneumatische Bewegung der Schlitten des Nadelgreifers können die Greifnadeln aus ihrem jeweils eingefahrenen Zustand in ihren ausgefahrenen Zustand überführt werden, in welcher sie in ihrer jeweiligen unterschiedlichen Ausrichtung in das Werkstück eindringen und dieses somit erfassen. - In der
WO 2015/049141 A1 - Derartige Nadelgreifsysteme erfordern eine große Anzahl von Einzelgreifern, die dann, um großflächig Schaumstoffplatten zu ergreifen, wiederum mit sehr hohem Aufwand zu montieren, installieren und justieren sind. Bei pneumatisch arbeitenden Nadelgreifern ist üblicherweise nur eine Einstichlänge zu realisieren. Bei pneumatischen Anwendungen wären beispielsweise zwei Einstichlängen durch eine Kombination zweier Pneumatikzylindern zwar möglich, aber sehr aufwändig.
- Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen Nadelgreifer der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass auf einfache Weise großflächige Schaumstoffplatten unterschiedlicher Dicke ergriffen und dann wiederum passgenau beispielsweise zu einer Matratze zusammengeführt werden können.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für einen Nadelgreifer der eingangs genannten Art durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Nadelgreifer balkenförmig ausgebildet ist und je einen verfahrbaren Nadelträger für die Greifnadeln beider Ausrichtungen aufweist, die in je einem Führungssystem gleitend gehalten sind, und dass die Nadelträger von einem Servoantrieb über ein Verteilergetriebe in ihren jeweiligen Ausrichtungen synchron zueinander verfahrbar sind. Dadurch erhält man einen einfach aufgebauten und zu betreibenden Nadelgreifer mit einer variablen Einstichlänge der Greifnadeln, von denen sich mehrere leicht zu einem größeren Greifer zusammensetzen lassen, der auch schwerere Lasten zu tragen vermag.
- Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Greifergehäuse eine Gehäuseoberseite, eine Greiffläche als Gehäuseunterseite, Längsverbindungsteile als Seitenteile des Greifergehäuses und als Gehäuseabschlüsse eine antriebsseitige erste Lagerplatte sowie eine zweite Lagerplatte aufweist.
- Es hat sich bewährt, dass die Führungssysteme wenigstens zwei in Führungen gleitende Führungswagen aufweisen, an denen die Nadelträger abgebracht sind.
- Nachahmenswert ist, dass das Verteilergetriebe ein Zahnstangengetriebe ist.
- Vorteilhaft ist, dass die Nadelträger an beiden Seiten mit Zahnstangen versehen sind, in die abtreibende Zahnräder des Verteilergetriebes eingreifen.
- In vorteilhafter Weise können die Führungssysteme Führungen aufweisen, die an den, die zwei Lagerplatten verbindenden Längsverbindungsteilen des Greifergehäuses befestigt sind, und dass die Nadelträger an den Führungswagen angebracht sind, die in den Führungen gleitend gehalten sind.
- Es empfiehlt sich, um eine erfindungsgemäße Begrenzung des Hubs der Nadelträger mit den Führungswagen in den Führungen zu erreichen, wenn ein Festanschlag an den Längsverbindungsteilen angebracht ist, der das synchrone Auf- oder Rückfahren in die Freigabeposition der Nadelträger begrenzt.
- In vorteilhafter Weise können mehrere Nadelgreifer nebeneinander in einem Nadelgreifersystem angeordnet sein, wobei sie an einem gemeinsamen Rahmen befestigt sein können.
- Bemerkenswert ist, wenn wenigstens ein Nadelgreifer an einem Roboterarm oder Linearportal angebracht ist.
- Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen erfindungsgemäßen balkenförmigen Nadelgreifer und -
2 einen Schnitt A-A durch den Nadelgreifer gemäß1 . - In der
1 ist ein balkenförmiger Nadelgreifer1 zur Erfassung und Handhabung von weichen verformbaren Werkstücken, insbesondere von Schaumstoffplatten oder -blöcken, mittels einer Vielzahl von an zwei Nadelträgern2 angebrachten Greifnadeln3 innerhalb eines Greifergehäuses4 dargestellt. Das Greifergehäuse4 weist eine Gehäuseoberseite5 , eine Greiffläche6 als Gehäuseunterseite, Längsverbindungsteile7 als Seitenteile des Greifergehäuses4 und als Gehäuseabschlüsse eine antriebsseitige Lagerplatte8 sowie eine zweite Lagerplatte9 auf. - Die Nadelträger
2 sind derart angeordnet, dass die Greifnadeln3 in einem Winkel von 90° oder mehr, beispielsweise 110°, aufeinander ausgerichtet sind und im dargestellten ausgefahrenen Zustand aus der Greiffläche6 ragen, wie dies insbesondere der2 zu entnehmen ist und nachfolgend noch genauer beschrieben wird. Die Nadelträger2 sind beidseitig mittels je zweier Führungssysteme von Führungswagen10 und Führungen11 gleitend gehalten, die an den die zwei Lagerplatten8 und9 verbindenden Längsverbindungsteilen7 des Greifergehäuses4 befestigt sind. - An der antriebsseitigen Lagerplatte
8 ist ein regelbarer Antrieb, beispielsweise ein Servoantrieb12 bestehend aus einem Servomotor oder einer Servomotor-Getriebekombination, angebracht, der in Wirkverbindung mit einem Verteilergetriebe13 steht. Das an der Innenseite der antriebsseitigen Lagerplatte8 angebrachte, in der2 genauer dargestellte Verteilergetriebe13 weist ein mit der Antriebsachse des Servoantrieb12 verbundenes Antriebsritzel14 als antreibendes Zahnrad auf. Dieses Antriebsritzel14 wirkt direkt auf ein erstes abtreibendes Zahnrad15 und über ein Zwischenzahnrad16 , welches die Drehrichtung umkehrt, auf ein zweites abtreibendes Zahnrad17 . Die abtreibenden Zahnräder15 und17 sind durch zwei Wellen18 zur Synchronisierung mit zwei weiteren abtreibenden Zahnrädern15 und17 verbunden, die an der zweiten Lagerplatte9 angeordnet und drehbar gelagert sind. Die Zahnräder15 und17 greifen in an den Nadelträgern2 angebrachten Zahnstangen19 ein, die an den, den Lagerplatten8 und9 zugewandten Enden der Nadelträger2 befestigt sind. - Die
2 zeigt den Querschnitt des balkenförmigen Nadelgreifers1 entlang der Schnittlinie A-A der1 , aus der weitere Details erkenntlich sind, die z.T. bereits im Zusammenhang mit der1 beschrieben wurden. Die Greifnadeln3 befinden sich in der aktiven Stellung, der Greifposition, d.h. sie ragen weit aus der Greiffläche6 heraus und hätten in ein unterhalb der Greiffläche6 anliegendes Werkstück eindringen können, um es zu arretieren. Die Greiffläche6 dient in der unteren Position der Nadelträger2 als Endanschlag, damit deren Herausfahren aus der Linearführung11 verhindert wird. Weiterhin dient die Greiffläche6 als Anschlag, um die Antriebe zu referenzieren, d.h. die Position der Greifnadeln3 für die Steuerung zu bestimmen und festzuhalten. Die Einstechtiefe in das zu greifende Werkstück ist dabei abhängig von der Dicke desselben und wird durch entsprechende Ansteuerung des Servoantrieb12 sichergestellt. - Durch diese Ansteuerung des an der antriebsseitigen Lagerplatte
8 angebrachten Servoantrieb12 lassen sich die Nadelträger2 mit den Führungswagen10 in den Führungen11 auf und ab synchron verfahren. Somit können die an den Nadelträgern2 angebrachten Greifnadeln3 aus der in2 dargestellten aktiven Stellung, der Greifposition, in eine passive Stellung, der Freigabeposition, verfahren werden, bei der die Greifnadeln3 alle hinter der Greiffläche6 zurückgezogen sind. Dazu dreht der Servoantrieb12 das Antriebsritzel14 im Uhrzeigersinn, worauf sich das erste abtreibende Zahnrad15 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Dadurch wird die Zahnstange19 nach oben bewegt, so dass die damit verbundenen Nadelträger2 , Greifnadeln3 und Führungswagen10 in die Freigabeposition fahren. Die Welle18 überträgt dabei die Bewegung auf ein an der zweiten Lagerplatte9 angeordnetes abtreibendes Zahnrad15 , das die Bewegung unterstützt und dafür sorgt, dass der Nadelträger2 sich nicht verbiegt oder verzieht. Ein Festanschlag 20 begrenzt das synchrone Auf- oder Rückfahren in die Freigabeposition von den Nadelträgern2 mit den Führungswagen10 in den Führungen11 . - Auf der anderen Seite wird durch Drehung des Antriebsritzels
14 im Uhrzeigersinn das Zwischenrad16 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, worauf das zweite abtreibende Zahnrad17 sich wieder im Uhrzeigersinn bewegt. Dadurch wird die Zahnstange19 ebenfalls nach oben bewegt, so dass die damit verbundenen Nadelträger2 , Greifnadeln3 und Führungswagen10 synchron in die Freigabeposition fahren. Das Zwischenrad16 ist erforderlich, da sonst abweichende Bewegungen der Nadeln auftreten würden. Auch hier wird die Bewegung durch eine Welle18 unterstützt, die die Bewegung auf ein an der zweiten Lagerplatte9 angeordnetes abtreibendes Zahnrad15 überträgt. - Mit einem derartigen balkenförmigen Nadelgreifer
1 lassen sich weiche verformbare Werkstücke leicht erfassen und handeln. So können großflächig Schaumstoffplatten ergriffen werden, die dann wiederum passgenau u.a. zu einer Matratze zusammengeführt werden. Sind nun größere oder schwerere Werkstücke zu bearbeiten, können auf einfache Weise mehrere balkenförmige Nadelgreifer1 an einem Rahmen befestigt und als Nadelgreifersysteme oder sogenannte Nadelgreifer- oder Linearportale eingesetzt werden. Sie können aber auch an Robotern montiert werden, um die Schaumstoffplatten dem jeweils zugeordneten Ziel zu transportieren. - Der Vorteil dieser Nadelgreiferbalken
1 ist das Verfahren vieler Greifnadeln3 an zwei Nadelträgern2 oder Balken mit nur einem Servoantrieb12 . Hierbei werden die Greifnadeln3 über Kreuz in den Schaumstoff eingesteckt, um die Schaumstoffplatten festzuhalten. Die Antriebsleistung eines Servoantrieb12 und deren Verteilung werden über Zahnräder14 bis17 des Verteilergetriebes13 und Wellen18 zur Synchronisierung getätigt. Gegenüber pneumatischen Lösungen können die Einstechtiefen frei von einer übergeordneten Steuerung entsprechend den zu greifenden Plattendicken eingestellt werden. Somit wird vermieden, dass zwei oder mehrere Platten gleichzeitig aufgenommen werden. - Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die vorliegende erfindungsgemäße balkenförmige Ausbildung der Nadelgreifer
1 sich auf einfache Weise Schaumstoffplatten großflächig ergreifen lassen. Weiterhin lassen sich die balkenförmigen Nadelgreifer1 sehr einfach zu größeren Greifern zusammenbauen. So können erfindungsgemäß auch beispielsweise neun Nadelgreiferbalken zu einem Gesamtgreifer zusammengefasst werden, der mit einem Linearportal oder Roboter mit den Gehäuseunterseiten der neun Nadelgreiferbalken auf die zu greifende Schaumstoffplatte aufgelegt wird. Mit dem Servoantrieb12 , dem Verteilergetriebe13 und dem Zahnradantrieb rechts und links mit jeweils zwei Zahnstangen19 pro Nadelträger2 mit Greifnadeln3 werden diese in die Schaumstoffplatte eingestochen. Die Einstechtiefe ist abhängig von der zu greifenden Plattendicke und wird durch entsprechende Ansteuerung des Servoantrieb12 sichergestellt. - Nach Aufnahme der Schaumstoffplatte und dem Ablegen am vorgegebenen Ablageplatz werden die Greifnadeln
3 mit Hilfe der beiden Nadelträger2 wieder aus der Schaumstoffplatte herausgezogen. Die Greifflächen6 der Gehäuseunterseiten der Nadelgreifer1 dienen hierbei als Gegenhalter, damit die Greifnadeln3 , ohne die Schaumstoffplatte wieder anzuheben, aus dieser herausgezogen werden können. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- balkenförmiger Nadelgreifer
- 2
- Nadelträger
- 3
- Greifnadeln
- 4
- Greifergehäuse
- 5
- Gehäuseoberseite
- 6
- Greiffläche als Gehäuseunterseite
- 7
- Längsverbindungsteile
- 8
- antriebsseitige Lagerplatte
- 9
- zweite Lagerplatte
- 10
- Führungswagen
- 11
- Führungen
- 12
- Servoantrieb
- 13
- Verteilergetriebe
- 14
- Antriebsritzel
- 15
- erstes abtreibendes Zahnrad
- 16
- Zwischenrad
- 17
- zweites abtreibendes Zahnrad
- 18
- Wellen
- 19
- Zahnstange - Zahnradantrieb rechts -
- 20
- Festanschlag
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014219719 A1 [0003]
- WO 2015/049141 A1 [0004]
Claims (10)
- Nadelgreifer (1) zur Handhabung von Werkstücken mittels Greifnadeln (3), insbesondere von Schaumstoffplatten, mit einem Greifergehäuse (4), einer Greiffläche (6) und mehreren Greifnadeln (3), die gegenüber der Greiffläche (6) zwischen einer Freigabeposition und einer Greifposition verfahrbar sind, wobei eine erste Anzahl von Greifnadeln (3) in einer ersten Ausrichtung und eine zweite Anzahl von Greifnadeln (3) in einer zweiten Ausrichtung mit einem von der ersten Ausrichtung abweichenden Winkel angeordnet und verlagerbar ist und wobei die Greifnadeln (3) im ausgefahrenen Zustand aus der Greiffläche (6) ragen und zur Erfassung der Werkstücke in diese eindringen sowie im eingefahrenen Zustand in die Greiffläche (6) eingezogen sind und die Werkstücke freigeben, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelgreifer (1) balkenförmig ausgebildet ist und je einen verfahrbaren Nadelträger (2) für die Greifnadeln (3) beider Ausrichtungen aufweist, wobei die Nadelträger (2) in je einem Führungssystem (10, 11) gleitend gehalten sind, und von einem Servoantrieb (12) über ein Verteilergetriebe (13) in ihren jeweiligen Ausrichtungen synchron zueinander verfahrbar sind.
- Nadelgreifer (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Greifergehäuse (4) eine Gehäuseoberseite (5), eine Greiffläche (6) als Gehäuseunterseite, Längsverbindungsteile (7) als Seitenteile des Greifergehäuses (4) und als Gehäuseabschlüsse eine antriebsseitige erste Lagerplatte (8) sowie eine zweite Lagerplatte (9) aufweist. - Nadelgreifer (1) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssysteme (10, 11) wenigstens zwei in Führungen (11) gleitende Führungswagen (10) aufweisen, welche die Nadelträger (2) tragen. - Nadelgreifer (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergetriebe (13) ein Zahnstangengetriebe aufweist. - Nadelgreifer (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelträger (2) beidendig mit Zahnstangen (19) versehen sind, in die abtreibende Zahnräder (15, 17) des Verteilergetriebes (13) eingreifen. - Nadelgreifer (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssysteme (10, 11) Führungen (11) aufweisen, die an den, die zwei Lagerplatten (8, 9) verbindenden Längsverbindungsteilen (7) des Greifergehäuses (4) befestigt sind, und dass die Nadelträger (2) an den Führungswagen (10) angebracht sind, die in den Führungen (11) gleitend gehalten sind. - Nadelgreifer (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Festanschlag (20) an den Längsverbindungsteilen (7) angebracht ist, der das synchrone Auf- oder Rückfahren in die Freigabeposition der Nadelträger (2) mit den Führungswagen (10) in den Führungen (11) begrenzt. - Nadelgreifer (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Nadelgreifer (1) nebeneinander in einem Nadelgreifersystem angeordnet sind. - Nadelgreifer (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Nadelgreifer (1) an einem gemeinsamen Rahmen befestigt sind. - Nadelgreifer (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Nadelgreifer (1) an einem Roboterarm oder Linearportal angebracht ist.
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