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Greifer Die Erfindung betrifft einen Greifer zum Erdaushub oder zum
Verladen von Schüttgütern, bei dem durch einen besonderen Betätigungsmechanismus
die Schließ- und Öffnungsbewegung in besonderer Weise gesteuert werden kann und
insbesondere im letzten Teil der Schließbewegung durch ein kniehebelartig wirkendes
Gestänge besonders hohe Druckkräfte zwischen den Greiferschneiden erzeugt werden.
Die besondere Ausbildung der Teile des Greifers, insbesondere die der Schneidkanten,
ermöglicht das Erfassen von Abräummaterial durch den Greifer selbst, das bisher
nur mit besonderen Schneid- und Grabwerkzeugen erfaßt werden konnte.
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Unter dem Begriff Einseil- oder Zweiseilgreifer sind Greifer bekannt,
die sich einer Seil- oder Rollenanordnung bedienen, wobei teils durch schlagartige
Ruckbewegungen das Öffnen und Schließen der Greiferhälften bewirkt wird. Außerdem
werden auch Greifer mit hydraulischer Betätigung angewandt.
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Die Erfindung geht aus von einem an sich bekannten Greifer, bestehend
aus zwei an einem gemeinsamen Träger angelenkten Greiferhälften, welche jeweils
von zwei verschieden langen Lenkern getragen und geführt sind, wobei der lange und
der kurze Lenker mit der Koppel über der Basis ein Gelenkviereck bilden.
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Bei der bekannten Konstruktion dieser Art, bei der auch das Gelenkviereck
zur seitlichen Bewegung und Verschwenkung der Greiferhälften dient, wird, um diese
Bewegung der Greiferhälften in der gewünschten Form zu erzielen, ein Mechanismus
verwendet, welcher über eine Zahnstange, ein Zahnrad und dem mit diesem Zahnrad
verbundenen einen sowie dem anderen Lenkhebel die gewünschte Bewegung hervorruft.
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Der erfindungsgemäße Greifer ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet,
daß sich das Gelenkviereck bei geschlossenen Greiferhälften genau oder mit einem
Restwinkel angenähert in der Strecklage des kurzen Lenkers mit der Koppel befindet,
so daß sich für den kurzen Lenker eine Kniehebelwirkung ergibt und das hiermit von
der offenen in die gekreuzte Stellung oder von der gekreuzten Stellung in die offene
Stellung umschlagende Gelenkviereck mit den Greiferhälften wahlweise die Bewegung
eines Flachgreifers oder eines Tiefgreifers ausführt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Greifer wird die gewünschte Bewegung der
Greiferhälften ohne Zuhilfenahme weiterer Mittel gesteuert und festgelegt. Es bedarf
nur der Einleitung einer Bewegung beispielsweise mit Hilfe eines hydraulischen Kolbens
auf dieses Gelenkviereck, um die gewünschte Bewegung der Greifer auszulösen. Zwischen
dem erfindungsgemäßen Greifer und der zuletzt genannten Greiferkonstruktion ergeben
sich also folgende Unterschiede: 1. Mit der bei der Kniehebelstellung gegebenen,
angenäherten bzw. genauen Strecklage des kurzen Lenkers und der Koppel in dem Gelenkviereck
des erfindungsgemäßen Greifers ist der wahlweise zu benutzende Wendepunkt in der
Schließstellung des Greifers gegeben, von welchem aus zwei verschiedene Öffnungsbewegungen
möglich sind, je nachdem, ob aus dieser Strecklage heraus, das Gelenkviereck in
die offene oder gekreuzte Stellung umschlägt. Bei der vorbekannten Konstruktion
ist weder eine ausgezeichnete Stellung des gelenkviereckartigen Gebildes in der
Schließstellung gegeben noch von der Möglichkeit zweier Öffnungsbewegungen Gebrauch
gemacht.
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2. Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Greifer ist bei der vorbekannten
Konstruktion keine Änderung der Kraftmomente und Kräfte gegeben, welche sich den
Bedürfnissen des Greifers beim Schließen und Öffnen anpaßt. Die Betätigung des Gelenkvierecks
erfolgt beispielsweise durch hydraulische oder pneumatische Zylinder, die einerseits
an einem festen Lagerteil ruhen, andererseits auf einen der letztgenannten Lenker
oder eine Fortsetzung desselben einwirken.
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Durch eine Gelenkviereckkonstruktion lassen sich bei verschiedener
Festlegung der Fest- und Gelenkpunkte verschiedenartige Koppelkurven bestimmen,
die für den vorliegenden Fall der Greiferhälftenbetätigung von maßgeblicher Bedeutung
ist. In vielen Fällen wird es zweckmäßig sein, die Greiferbewegung so zu gestalten,
daß die geöffneten Greiferhälften weit ausholen und beim Schließvorgang eine ziemlich
flache
Kurve beschreiben, was z. B. bei flächenmäßigem Abheben von Ladegut bei dem Entladen
von Eisenbahnwagen und Schiffen von großem Vorteil ist. Andererseits lassen sich
. durch Verlagerung der Gelenkpunkte Greiferbewegungen erzielen, die tief in das
Gut oder den Erdboden eindringen und -dabei zum völligen Öffnen eine nur begrenzte
Spannweite haben und sich so auch zum Greifen von Stapelware eignen.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß durch eine einfache
mechanische Umsteuerung, die sogar nur durch Weiterbetätigung der Zylinder über
den Schließpunkt hinaus bewirkt werden kann, eine Umstellung der Greiferfunktion,
d. h. der Greiferkurve zustande kommt in der Form, daß beispielsweise von einer
flachen Schließkurve auf eine überhöhte Schließkurve oder von einer flachen Schließkurve
auf eine überhöhte Öffnungskurve oder umgekehrt übergegangen werden kann. Die praktische
Bedeutung einer derartigen Einrichtung wird beispielsweise darin gesehen, daß das
Schütt- oder Fördergut an der Aufnahmestelle flach zusammengerafft werden soll,
an der Entladestelle aber, beispielsweise auf einen Lastwagen oder in einen Behälter
abgeworfen wird und dabei nur eine geringe Steuerung erwünscht ist.
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Eine weitere wichtige Möglichkeit wird in der sich aus dem Gelenkviereck
ergebenden Kinematik gesehen, die zuerst ein Zusammenschließen der unteren Greiferkanten
ergibt, während die beiden Greiferhälften nach oben hin zunächst auseinanderklaffen
und sich erst später ganz schließen. Diese Greiferbewegung ist insbesondere bei
einer kräftigen Ausbildung der Seitenkanten und möglicherweise vorhandener Bestückung
mit Greiferzähnen zur Aufnahme von Baumstämmen, größeren Steinen und anderen Gegenständen
geeignet, ohne hierfür das Gerät bzw. den Greifer gegen eine andere Greifvorrichtung
auszuwechseln.
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Die Ausbildung einer dem Gelenkviereck zugeordneten Koppel als Bauteil
des Greifers, beispielsweise als Anschlußstück für die Greiferhälften oder für auswechselbare,
mit Greiferzähnen oder Schneiden versehenen Ansatzstücke, bietet neuartige Möglichkeiten,
die nicht nur die vielseitige Verwendung des Greifers, sondern auch eine Arbeitsweise
zulassen, die selbst in schwierigen Fällen, z. B. bei mit Steinen durchsetztem Boden
u. dgl. zuverlässig und wirtschaftlich ist.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Greifers,
und zwar Fig. 1 und 2 schematisch einen Greifer im Aufriß in je anderer Stellung,
Fig. 3 und 4 Schemata verschiedener Anordnungen der Greiferhälften, Fig.5 eine Ausführungsform
einer Greiferhälfte etwa im vertikalen Mittelschnitt der Fig.1. Fig. 6 den Teil
eines Aufrisses einer anderen Ausführungsform, Fig. 7 eine weitere Ausführungsform
eines Greifers im Aufriß, Fig. 8 die Ausbildung der Schneide eines Greifers, Fig.
9 einen Trägerrahmen im Schrägriß, Fig. 10 einen auf die Stirnseite des Trägerrahmens
aufzusetzenden Schneidrahmen im Schrägriß, Fig. 11 einen anderen aufzusetzenden
Rahmen im Schrägriß, Fig. 12 einen Trägerrahmen mit Schneidrahmen und Behälter im
Seitenriß, Fig. 13 einen Schnitt durch den Rahmen der Fig. 12, Fig. 14 die Lageraugenausbildung
eines Trägerrahmens, Fig.15 ein Greifermaul mit Trägerrahmen im Schrägriß, Fig.16
die Greiferzähne einer Greiferhälfte im Schrägriß, Fig. 17 einen Zahn für sich allein
im Schrägriß, Fig. 18 die Lagerung der Zähne auf der Greiferhälfte im Schnitt.
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Der Greifer gemäß Fig. 1 bis 4 besteht aus den beiden Greiferhälften
1, die durch einen gemeinsamen Träger 3 gehalten sind. An jeder Greiferhälfte 1
setzt an den Gelenken A und B, die in einem gegenseitigen Höhenabstand
liegen, je ein Lenker 4 und 5 an. Die oberen Enden der Lenker 4 und 5 setzen an
den Gelenken C und D in Seiten- und Höhenabstand an dem gemeinsamen Träger 3 an.
Die Lenker 4 besitzen somit eine größere Länge als die Lenker 5. Sie sind, wie aus
der Zeichnung ersichtlich, derart abgewinkelt, daß die gemeinsamen Scheitel der
Abwinkelungen nach außen gerichtet sind. Diese Abwinkelung ist notwendig, damit
die Lenker 5 nicht in den bei der Öffnung des vorliegenden Greifers sich im Falle
der einen Öffnungsart zuerst von oben öffnenden Spaltquerschnitt gemäß Fig. 1 hineinragen.
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Die Lenker 5 sind über ihr Gelenk am Träger 3 hinaus verlängert. Die
Verlängerungen 8 sind nach außen abgewinkelt. An den Enden der Verlängerungen 8
setzt mittels Gelenken 9 das eine Ende je eines als Servomotor 6 dienenden Kolbenzylinderaggregats
an, dessen anderes Ende sich an einem Lager 7 des Trägers 3 abstützt.
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Die beiden Lenker 4 und 5 bilden zusammen mit der zugehörigen Greiferhälfte
als Koppel und dem Träger 3 als Steg ein Gelenkviereck. Der Lenker 5 ist dazu bestimmt,
als Kniehebel zu wirken.
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Bewegt man beispielsweise eine Ausführung gemäß der Darstellung in
Fig. 1 durch Verschieben der rechten Greiferschale so nach rechts außen, daß sich
das Gelenkviereck A-B-C-D aus der angenäherten Strecklage von A-B-D in offener Stellung
nach außen bewegt, und bezeichnet man die in der Zeichnung gegebenen Zwischenstellungen
der Gelenkpunkte mit A-A1 Az A3-A4 A5 und B-B1- B.- B3 B4-B5, so lassen sich die
durch das Gelenkviereck zwangläufig sich ergebenden Stellungen erkennen.
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Die jeweilige Stellung der Schneidkanten 2 in ihrem horizontalen Abstand
von der senkrechten Symmetrieachse X sowie die Neigung der in der Ausgangsstellung
senkrechten Schneidkanten der Greiferhälften 1 vermitteln ein Bild über die öffnungs-
und Schließkurve, die im vorliegenden Falle eine zunächst flache und erst später
bei großer Öffnung des Greifers sich schnell krümmende Kurve ergibt. Eine derartige
Bewegungsform des Greifers entspricht weitgehend dem gewünschten Verlauf für eine
rationelle Abhub-oder Entladetechnik Über flachen Behälterböden.
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Durch die Betätigung des Servomotors 6 wird der Lenker 5 um seinen
Drehpunkt D in diesem Falle entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt und beschreibt
mit dem GelenkB einen KreisbogenB-B,- B2 B3 B4 B5. Dies bewirkt ein Ausschwenken
der Greiferhälfte 1. Da nun gemäß der Kinematik des zwischen den Gelenken A -C,
B-D gebildeten Gelenkvierecks eine Koppelkurve entstehen muß, deren Führung der
Lenker 4 beeinflußt, ergibt sich die Schrägstellung bzw. Verschwenkung der Greiferhälfte
in dem Gelenk B. Die
Schließbewegung findet ihre Begrenzung entweder
in der beiderseitigen Berührung der Greiferschneiden 2 oder durch einen infolge
des Ladegutes sich zwischen diesen ergebenden Widerstands. Betrachtet man den Schließvorgang
beispielsweise von der Stellung A5 B5 ausgehend, so bemerkt man, daß bei jeder der
eingezeichneten Stellungen zwischen der geraden Verbindung der Punkte A-D und der
Verbindungslinie A-B und B-D ein Restwinkel a verbleibt, der allerdings gegen Ende
des Schließvorganges immer kleiner wird, d. h., der Lenker 5 und die Wirkungslinie
Y zwischen den Punkten A und B kommen nicht in Strecklage. Ein derart
zwischen zwei Punkte gelegtes, aus zwei miteinander gelenkig verbundenen Lenkern
bestehendes Hebelsystem wird bei Annäherung an die Strecklage sehr große Kräfte
auf die bezeichneten Endpunkte ausüben; diese Kräfte werden durch das Kniehebelsystem
bestimmt. Auf diese Weise kommen gegen Ende der Schließbewegung beider Greiferhälften
auf die Schneidkanten außerordentlich große, zangenartig wirkende Kräfte zustande.
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Die seitlichen Vorderkanten 10 der Greiferhälften 1 klaffen zunächst
beim Eintritt der Berührung der Schneidkanten 2 auseinander. Unter dem Widerstand
der Schneidkanten 2 gegeneinander wird sich diese Klaffung in dem Maße schließen,
wie der Punkt B sich der Strecklage nähert. Diese Stellung und diese Bewegung der
Greiferhälften erscheinen sehr günstig für die Aufnahme bestimmter Materialien,
wie z. B. von lehmigem Boden oder von Mutterboden überhaupt. Außerdem ist diese
Greiferbewegung dafür geeignet, bei einer entsprechend starken Ausbildung oder Verzahnung
der seitlichen Vorderkanten 10, Baumstämme, große Steine oder andere Gegenstände
sicher zu fassen und zu transportieren.
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Wird nun diese Strecklage überschritten, so tritt gemäß Fig. 2 zwangläufig
beim Öffnungsvorgang eine andere Bewegungskurve auf, bei der das rasche öffnen und
Auskippen der Greiferhälften 1 im Gegensatz zu der Bewegung bei Fig. 1 augenfällig
ist. Diese Form der Öffnung ist besonders wichtig beim Ausheben von tiefen Gruben,
Löchern und Gräben und anderen ähnlichen Arbeitsvorgängen. Diese Änderung der Bewegungskurve
erfordert im allgemeinen keine Umstellung durch Handgriffe, sondern geschieht einfach
dadurch, daß der Zylinder 6 sobald die Schließung der Greiferhälften beendet ist,
noch etwas weitergesteuert wird, also über die Strecklage des kurzen Lenkers 5 mit
der Koppel A -B um den Winkel a der Kniehebelanordnung hinaus, so
daß jetzt ein negativer Winkel ß entsteht. Dies wird dadurch ermöglicht, daß bei
der angegebenen Strecklage der Kniehebelanordnung die seitlichen Vorderkanten 10
der Greiferhälften noch einen spitzen Winkel einschließen, der erst gänzlich nach
der Überschreitung der Strecklege, also bei Übergang von a zu ß geschlossen wird.
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Während bei der Einleitung der Öffnungsbewegung des Greifers in der
ersten Form gemäß Fig. 1 die seitlichen Vorderkanten 10 sich erst oben öffnen und
dann etwa parallel in fast senkrechter Stellung einen weiten Weg in horizontaler
Richtung zurücklegen, wird bei der Einleitung der Öffnungsbewegung des Greifers
in der zweiten Form gemäß Fig. 2 der Greifer nicht oben, sondern sofort unten geöffnet
und die seitlichen Vorderkanten 10 sofort verschwenkt.
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Der Übergang von der einen Öffnungsart gemäß Fig. 1 zur anderen Öffnungsart
gemäß Fig. 2 kann ohne weiteres durch entsprechende Betätigung der Steuerzylinder
erfolgen, und es läßt sich auf diese Weise auch der Greifer beispielsweise gemäß
der ersten Form nach Fig. 1 schließen, um beispielsweise das Ladegut auf einem flachen
Schiffsboden aufzugreifen und dann bei der Entladung dieses Ladegutes gemäß der
zweiten Form nach Fig. 2 zu öffnen.
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Während die obigen zwei Bewegungsarten keine Umstellung der Hebel-
und Gelenkverhältnisse erforderlich ist, besteht weiterhin die Möglichkeit, durch
entsprechend vorgegebene Lage der Gelenke A-C, B-D die verschiedensten Varianten
von Öffnungs- und Schließkurven anzuwenden, beispielsweise durch die Veränderung
einer der beiden Abstände a, b, gemäß Fig. 3 und 4. Die Anordnung gemäß Fig. 3 zeigt
beispielsweise bei geringem Abstand a eine rasch aufwärts gehende enge Öffnungskurve,
während eine Vergrößerung des Abstandes a, wie Fig. 4 zeigt, eine flach nach außen
verlaufende Öffnungskurve ergibt.
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Gemäß Fig. 6 ist auf die Hebelverlängerung des Lenkers 5 verzichtet
und der Servomotor 6 einerseits direkt an einer Lagerausbildung des Lenkers 5 mit
dem Gelenk 9 befestigt, andererseits an einer Lagerausbildung des Lenkers
4 mit dem Gelenk 11, d, h., der Servomotor 6 wirkt zwischen den Lenkern
4 und 5.
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Ebenso kann, wie in Fig. 7 gezeigt, ein Ende des Servomotors 6 an
einem Gelenk 9 des Lenkers 5, das andere an einem Lager 7 des Trägers 3 angreifen.
Diese Varianten geben die Möglichkeit, den Hubweg oder die Kraftrichtung in den
Servomotoren 6 für verschiedene konstruktive Ausführungen zu bestimmen.
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Fig. 8 zeigt, wie durch entsprechende Ausbildung der Schneidkanten
2 ein mechanischer Schutz für die Lenker 4, 5 und .deren Gelenke A, B gegeben sein
kann, derart, daß die Schneidkanten seitlich nach auswärts gezogen sind.
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Die vielseitige Verwendbarkeit des Greifers gemäß der Erfindung und
die konstruktive Eigenart der mechanischen Anlenkung der Greiferhälften ergibt Möglichkeiten
zur Ausbildung eines Universalbauteils, das beispielsweise darin besteht, daß der
die Gelenke A, B tragende Konstruktionsteil als fester Bestandteil dem Greifer
zugeordnet wird, während andere Teile, z. B. der Fördergutbehälter und/oder Schneiden-
oder Zahnrahmen je nach Bedarf angesetzt und ausgetauscht werden können. Fig. 9
zeigt einen beispielsweise aus Stahlguß bestehenden Grundrahmen 12, der mit
Befestigungseinrichtungen 13 für den Behälter 1 a und an der Vorderkante
mit Ösen 14 besetzt ist, in die beispielsweise - wie in Fig. 10 gezeigt - ein mit
Greif- oder Reißzähnen 15 besetzter Rahmen 16, der mit Gegenösen 17 versehen ist,
eingesetzt und mit Hilfe von Bolzen 18 befestigt werden kann. In gleicher Weise
kann auch ein mit Hartmetallschneiden 19
besetzter Rahmen eingesetzt werden,
wie Fig. 11 zeigt.
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Es können aber auch Behälter 1 a und Rahmen 16 getrennt und unabhängig
voneinander ausgewechselt werden. Diese Ausführungsform ist in Fig. 12 und der dazugehörenden
Schnittzeichnung in Fig. 13 gezeigt. Der die Gelenke A, B tragende Grundrahmen
12 besitzt eine nach innen gekröpfte Fortsetzung mit einem Lagerauge 20 nach vorn
und einem Lagerauge 21 nach hinten. In die vorderen Lageraugen 20 wird, wie
bereits bei Fig. 9 beschrieben, der Rahmen 16 eingesetzt, wogegen in die hinteren
Lageraugen 21 der ebenfalls mit Ösen besetzte Behälter 1a eingreift und beide durch
Bolzen 18 befestigt werden. Die Ausbildung der Lageraugen 20, 21 ist in Fig.
14 gezeigt.
In vielen Fällen ist es zweckmäßig, das Greifermaul
direkt mit dem Grundrahmen 12 zu kombinieren, wie Fig. 15 zeigt.
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Fig. 16 zeigt eine Anordnung von Greiferzähnen 15 in einem Rahmen,
derart, daß diese Zähne in ösenförmige Ausschnitte eines Rahmens 16 eingeschoben
und durch Bolzen 22 gehalten sind. Es ist eine gewisse Beweglichkeit gegeben. Diese
Beweglichkeit ist insbesondere bei mit Steinen und Geröll durchsetztem Erdreich
von Wichtigkeit, da der einzelne Zahn sich jeweils den Weg um Hindernisse suchen
kann, ohne sich stark an Widerständen festzuklemmen.
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Die Ausbildung eines solchen Greiferzahnes ist in Fig. 17 gezeigt.
Die Beweglichkeit wird durch ein seitliches Spiel und eine geringe Verdrehungsmöglichkeit
um den Bolzen 22 gegeben. Zwischen die äsen des Rahmens 16 sind Distanzhülsen 23
eingebracht, die eine seitliche Pressung der Greiferzähne 15 beim Festziehen des
Bolzens 22 vermeidet.