DE112018002553T5

DE112018002553T5 - Druckluftfutter mit Verriegelungsmechanismus

Info

Publication number: DE112018002553T5
Application number: DE112018002553.5T
Authority: DE
Inventors: Shintaro Ishikawa; Kohei Tomita
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2020-01-30
Also published as: MX2019013591A; BR112019023915A2; KR20200007786A; US20200130069A1; JP7020619B2; KR102414982B1; RU2751612C2; CN110621454A; CN110621454B; WO2018211763A1; RU2019141618A; JPWO2018211763A1; TWI744492B; US10953477B2; RU2019141618A3; TW201900364A

Abstract

[Aufgabe] Auch wenn die Zufuhr von Druckluft unterbrochen wird, während ein Werkstück durch ein Paar von Fingern gegriffen wird, soll das Herabfallen des Werkstücks verhindert werden.[Lösung] Ein Spannmechanismus (1) und ein Verriegelungsmechanismus (2) sind vorgesehen. Der Spannmechanismus (1) betätigt einen Kolben (12) in einem Zylinderrohr (11) mithilfe von Druckluft und öffnet unter Verwendung einer Stange (13), die mit dem Kolben (12) gekoppelt ist, ein Paar von Fingern (5, 5), um dadurch das Werkstück W zu greifen. Der Verriegelungsmechanismus (2) verriegelt die Finger (5, 5) an Werkstückgreifpositionen. Der Verriegelungsmechanismus (2) umfasst ein erstes Verriegelungselement (47), ein zweites Verriegelungselement (48) und eine Antriebsvorrichtung (50). Das erste Verriegelungselement (47) wird verschoben, wenn das Paar von Fingern (5, 5) geöffnet oder geschlossen wird. Das zweite Verriegelungselement (48) hält das erste Verriegelungselement (47) so, dass die Finger (5, 5) an den Werkstückgreifpositionen verriegelt werden. Die Antriebsvorrichtung (50) verschiebt das erste Verriegelungselement (47) und das zweite Verriegelungselement (48) relativ zueinander zu Verriegelungspositionen und nicht verriegelten Positionen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Druckluftfutter, das durch die Wirkung von Druckluft ein Paar von Fingern öffnet und schließt, um ein Werkstück zu greifen. Im Einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Druckluftfutter mit einem Verriegelungsmechanismus, das einen Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln des Paares von Fingern an Werkstückgreifpositionen aufweist.
Stand der Technik
Druckluftfutter, die durch die Wirkung von Druckluft ein Paar von Fingern öffnen und schließen, um ein Werkstück zu greifen, sind bekannt, wie es in den Patentdokumenten 1 bis 3 beschrieben ist. Im Allgemeinen umfassen diese Druckluftfutter einen Luftzylindermechanismus, der in einem Grundkörper vorgesehen ist, und das Paar von Fingern ist außerhalb des Grundkörpers so vorgesehen, dass das Fingerpaar sich öffnen und schließen kann. Ein Kolben des Pneumatikzylindermechanismus wird durch die Wirkung der Druckluft betrieben, und eine mit dem Kolben verbundene Kolbenstange verschiebt das Fingerpaar. Somit wird das Werkstück zwischen dem Fingerpaar gegriffen, sodass es umgeleitet oder zu einer anderen Position transportiert werden kann.
Bei den Druckluftfuttern des Standes der Technik geht aber die Greifkraft der Finger verloren, wenn die Zufuhr der Druckluft aus irgendeinem Grunde während des Greifens des Werkstücks gestoppt wird. Hierdurch wird das Werkstück bewegt oder fallengelassen. Die Bewegung oder das Fallenlassen des Werkstücks führt wahrscheinlich zu einer Beschädigung des Werkstücks oder zur Beschädigung oder dergleichen von Vorrichtungen, die um das Werkstück herum angeordnet sind. Außerdem ist die Bewegung oder das Fallenlassen des Werkstücks sehr gefährlich für die Bedienperson.
Zitierte Dokumente
Patentliteratur

PTL1: Ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift Nummer 7-100785
PTL2: Ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift Nummer 10-166290
PTL3: Ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift Nummer 2010-69570

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Eine technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein sehr sicheres Druckluftfutter mit einem Verriegelungsmechanismus vorzuschlagen, das auch dann, wenn die Zufuhr von Druckluft unterbrochen wird, während das Werkstück durch ein Paar von Fingern gegriffen wird, die Finger an Werkstückgreifpositionen verriegeln kann, um ein Herabfallen des Werkstücks zu verhindern.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe umfasst ein Druckluftfutter (Luftspanner) mit einem Verriegelungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung einen Spannmechanismus und einen Verriegelungsmechanismus. Der Spannmechanismus betätigt einen Kolben in einem Zylinderrohr unter Verwendung von Druckluft und bewegt eine mit dem Kolben gekoppelte Stange vorwärts und rückwärts, um ein Paar von Fingern zu öffnen und zu schließen und dadurch ein Werkstück zu greifen. Der Verriegelungsmechanismus verriegelt das Fingerpaar an Werkstückgreifpositionen. Der Verriegelungsmechanismus umfasst wenigstens ein erstes Verriegelungselement, wenigstens ein zweites Verriegelungselement und eine Antriebsvorrichtung. Das wenigstens eine erste Verriegelungselement wird verschoben, wenn das Fingerpaar geöffnet oder geschlossen wird. Das wenigstens eine zweite Verriegelungselement hält das wenigstens eine erste Verriegelungselement so, dass das Fingerpaar an den Werkstückgreifpositionen verriegelt wird. Die Antriebsvorrichtung verschiebt das wenigstens eine erste Verriegelungselement und das wenigstens eine zweite Verriegelungselement relativ zueinander zu Verriegelungspositionen, an denen das wenigstens eine erste Verriegelungselement und das wenigstens eine zweite Verriegelungselement aneinandergehalten werden, und zu Entriegelungspositionen, an denen das wenigstens eine erste Verriegelungselement und das wenigstens eine zweite Verriegelungselement voneinander getrennt sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Zylinderrohr in einer Zylinderbohrung eines Spannkörpers so aufgenommen, dass sich das Zylinderrohr in einem bestimmten Winkelbereich in hin- und hergehender Weise um eine Achse drehen kann. Das Zylinderrohr ist mit der Antriebsvorrichtung gekoppelt. Ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung wird das wenigstens eine erste Verriegelungselement oder das wenigstens eine zweite Verriegelungselement über das Zylinderrohr durch die Antriebsvorrichtung zu der Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition bewegt.
In diesem Fall ist es wünschenswert, das ein erster Ringkanal, der mit einem ersten Anschluss in dem Spannkörper in Verbindung steht, und ein zweiter Ringkanal, der mit einem zweiten Anschluss in dem Spannkörper in Verbindung steht, zwischen einem Außenumfang des Zylinderrohrs und einem Innenumfang der Zylinderbohrung so vorgesehen sind, dass sie den Außenumfang des Zylinderrohrs umgeben. In diesem Fall ist es auch wünschenswert, dass eine erste Durchgangsöffnung, die den ersten Ringkanal und eine erste Druckkammer an einer Seite des Kolbens miteinander verbindet, und eine zweite Durchgangsöffnung, die den zweiten Ringkanal und eine zweite Druckkammer an einer anderen Seite des Kolbens miteinander verbindet, in einer Seitenfläche des Zylinderrohrs ausgebildet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es auch angestrebt, dass die Antriebsvorrichtung durch ein Schwenkstellglied gebildet wird, wobei das Schwenkstellglied eine Ausgangswelle aufweist, die durch die Wirkung der Druckluft in einem bestimmten Winkelbereich hin- und hergehend gedreht wird, wobei die Ausgangswelle mit dem Zylinderrohr gekoppelt ist.
Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das wenigstens eine erste Verriegelungselement mehrere der ersten Verriegelungselemente, das wenigstens eine zweite Verriegelungselement umfasst mehrere der zweiten Verriegelungselemente, das Fingerpaar wird durch eine Stützschiene so getragen, dass das Fingerpaar geöffnet und geschlossen werden kann, wobei die mehreren ersten Verriegelungselemente jeweils an dem Fingerpaar angebracht sind und wobei zwei der mehreren zweiten Verriegelungselemente an einem Halteelement angebracht sind, das um die Stützschiene vorgesehen ist. Bei dem besonderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist außerdem die Stützschiene oder das Halteelement mit dem Zylinderrohr gekoppelt. Wenn die Stützschiene oder das Halteelement durch das Zylinderrohr hin- und hergehend gedreht werden, werden die mehreren ersten Verriegelungselemente und die mehreren zweiten Verriegelungselemente relativ zueinander zu Positionen verschoben, an denen die mehreren ersten Verriegelungselemente und die mehreren zweiten Verriegelungselemente aneinander gehalten werden, und zu Positionen, an denen die mehreren ersten Verriegelungselemente und die mehreren zweiten Verriegelungselemente voneinander getrennt sind.
In diesem Fall wird es angestrebt, dass die mehreren ersten Verriegelungselemente und die mehreren zweiten Verriegelungselemente keilförmige Oberflächen haben, die aneinander gehalten werden, und dass die Keilflächen zu einer Umfangsrichtung, die eine Verschiebungsrichtung der mehreren ersten Verriegelungselemente oder der mehreren zweiten Verriegelungselemente ist, in einer die Umfangsrichtung schneidenden Richtung geneigt sind.
Es ist außerdem wünschenswert, dass das Halteelement eine Ringform hat und so angeordnet ist, dass es einen Außenumfang der Stützschiene umgibt, und dass die mehreren zweiten Verriegelungselemente an Positionen angebracht sind, die einander in einer Durchmesserrichtung des Halteelements gegenüber liegen.
Bei einem anderen besonderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das wenigstens eine erste Verriegelungselement durch ein schaft- oder wellenförmiges Element gebildet, das in der Stange in einer Richtung senkrecht zu der Achse vorgesehen ist, und das wenigstens eine zweite Verriegelungselement wird durch ein hakenförmiges Element gebildet, das an dem wenigstens einem ersten Verriegelungselement gehalten werden kann.
Auch wenn das Zylinderrohr gedreht wird, wird in diesem Fall die Stange oder das wenigstens eine erste Verriegelungselement nicht notwendigerweise zusammen mit dem Zylinderrohr gedreht, und das wenigstens eine zweite Verriegelungselement kann so mit dem Zylinderrohr gekoppelt werden, dass es sich zusammen mit dem Zylinderrohr dreht.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die das Werkstück greifenden Finger durch den Verriegelungsmechanismus an der Werkstückgreifposition verriegelt werden. Auch wenn die Zufuhr der Druckluft zu dem Spannmechanismus aus irgendeinem Grund unterbrochen wird, während das Werkstück gegriffen wird, wird so eine Fehlausrichtung, ein Herabfallen oder dergleichen des Werkstücks verhindert. Dementsprechend wird eine Beschädigung des Werkstücks oder eine Beschädigung oder dergleichen von Vorrichtungen um das Werkstück herum durch das Herabfallen des Werkstücks vermieden und die Sicherheit der Bedienperson wird gewährleistet.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Druckluftfutters gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem geschlossenen Fingerpaar.
2 ist ein zentraler Längsschnitt durch 1.
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptelements von 2.
4 ist eine Draufsicht auf 1.
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht von 1.
6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptelements von 5.
7 ist ein zentraler Längsschnitt durch das Druckluftfutter mit geöffnetem Fingerpaar.
8 ist eine Draufsicht auf 7.
9 ist eine Draufsicht auf das Druckluftfutter, wobei das Fingerpaar an Werkstückgreifpositionen verriegelt ist.
10 ist ein zentraler Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Druckluftfutters gemäß der vorliegenden Erfindung mit geschlossenem Fingerpaar.
11 ist eine Draufsicht auf 10.
12 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Druckluftfutters gemäß der zweiten Ausführungsform.
13 ist ein zentraler Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform mit geöffnetem Fingerpaar.
14 ist eine Draufsicht auf 13.
15 ist ein zentraler Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform, wobei das Fingerpaar an den Werkstückgreifpositionen verriegelt ist.
16 ist eine Draufsicht auf 15.
17 ist eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform des Druckluftfutters.
18 ist ein zentraler Längsschnitt durch 17.
19 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Druckluftfutters gemäß der dritten Ausführungsform.
20 ist eine Seitenansicht eines zweiten Verriegelungselements.
21 ist eine Draufsicht auf das zweite Verriegelungselement.
22 ist eine Seitenansicht des Druckluftfutters, wobei das Fingerpaar geöffnet und ein Schienenhalter weggelassen ist.
23 ist eine Seitenansicht des Druckluftfutters, wobei das Fingerpaar geschlossen ist, um ein Werkstück zu greifen, und der Schienenhalter weggelassen ist.
24 ist ein Schnitt entlang der Linie XXIV-XXIV in 23.
25 ist eine Seitenansicht des Druckluftfutters, wobei das Fingerpaar an den Werkstückgreifpositionen verriegelt ist und der Schienenhalter weggelassen ist.
26 ist ein Schnitt entlang der Linie XXVI-XXVI in 25.
27 ist eine Seitenansicht des Druckluftfutters, wobei die Finger ein Klemmen am Innendurchmesser des an den Werkstückgreifpositionen verriegelten Werkstück durchführen und der Schienenhalter weggelassen ist.

Beschreibung der Ausführungsform
Die 1 bis 9 zeigen eine erste Ausführungsform eines Druckluftfutters (Luftspanner) mit einem Verriegelungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Druckluftfutter 100 gemäß der ersten Ausführungsform wird durch integrale Befestigung eines Spannmechanismus 1 und eines Verriegelungsmechanismus 2 an einem einzelnen Spannkörper 3 mit quadratischer Blockform entlang einer Achse L gebildet, die durch das Zentrum des Spannkörpers 3 hindurchtritt. Der Spannmechanismus 1 öffnet/schließt ein Fingerpaar 5, 5 durch Verwendung einer Pneumatikzylindervorrichtung 4 zum Freigeben/Greifen eines Werkstücks W. Der Verriegelungsmechanismus 2 verriegelt das Fingerpaar 5, 5, an Werkstückgreifpositionen.
Wie sich deutlich aus den 1 bis 6 ergibt, umfasst der Spannmechanismus 1 die Pneumatikzylindervorrichtung 4, das Paar von Fingern 5, 5, eine Stützschiene 8 und ein Paar von Öffnungs-/Schließhebeln 9, 9. Die Stützschiene 8 trägt das Fingerpaar 5, 5 so, dass das Fingerpaar 5, 5 geöffnet und geschlossen werden kann. Das Paar von Öffnungs-/Schließhebeln 9, 9 wandelt die lineare Bewegung einer Stange 13 der Pneumatikzylindervorrichtung 4 in Öffnungs-/Schließbewegungen des Fingerpaares 5, 5 um. Im Einzelnen ist der Aufbau des Spannmechanismus 1 wie folgt.
Die Pneumatikzylindervorrichtung 4 umfasst ein zylindrisches Zylinderrohr 11, einen Kolben 12 und die Stange 13. Das Zylinderrohr 11 ist an einem Ende (oberes Ende) offen und an dem anderen Ende (unteres Ende) geschlossen. Der Kolben 12 ist in dem Zylinderrohr 11 aufgenommen, wobei eine Kolbendichtung 14 dazwischen angeordnet ist, sodass der Kolben 12 in der Richtung der Achse L gleiten kann und sich um die Achse L drehen kann. Die Stange ist mit dem Kolben 12 an einem proximalen Endabschnitt gekoppelt und steht von dem offenen Ende des Zylinderrohres 11 an einem distalen Endabschnitt nach außen vor. Eine ringförmige Stangenabdeckung 15 ist luftdicht an dem offenen Ende des Zylinderrohrs 11 befestigt. Die Stange 13 ist durch eine zentrale Öffnung der Stangenabdeckung 14 eingesetzt, wobei dazwischen eine Stangendichtung 16 angeordnet ist, sodass die Stange 13 in der Richtung der Achse L gleiten kann und sodass die Stange 13 sich um die Achse L drehen kann.
Die Kolbendichtung 14 ist in einer Dichtungshaltnut aufgenommen, die in einem Außenumfang des Kolbens 12 ausgebildet ist. Die Kolbendichtung 16 ist in einer Dichtungshaltnut aufgenommen, die in einem Innenumfang der Stangenabdeckung 15 ausgebildet ist.
Außerdem ist ein Dichtungshalter 17, der verhindert, dass die Stangendichtung 16 beispielsweise entfernt oder schräggestellt wird, an einer unteren Endfläche der Stangenabdeckung 15 angebracht. Ein Dämpfer 22 zum Dämpfen von Stößen, die auftreten, wenn der Kolben 12 in Kontakt mit dem Dichtungsträger 17 der Stangenabdeckung 15 gebracht wird, ist an einem oberen Endabschnitt des Kolbens 12 angebracht.
Zwischen dem Kolben 12 und einer Bodenwand 11 a des Zylinderrohrs 11 ist eine erste Druckkammer 18a ausgebildet. Eine zweite Druckkammer 18b ist zwischen dem Kolben 12 und der Stangenabdeckung 15 ausgebildet. Ein erste Durchgangsöffnung 19a und eine zweite Durchgangsöffnung 19b sind in einer Seitenfläche des Zylinderrohrs 11 ausgebildet. Die erste Durchgangsöffnung 19a steht mit der ersten Druckkammer 18a in Verbindung, und die zweite Durchgangsöffnung 19b steht mit der zweiten Druckkammer 18b in Verbindung.
Außerdem ist ein ringförmiger Magnet 20 an einer Endfläche des Kolbens 12 angebracht, die der ersten Druckkammer 18a zugewandt ist, wobei dazwischen ein Magnethalter 21 angeordnet ist. Der Magnet 20 dient als ein Detektionsobjekt, wenn eine Arbeitsposition des Kolbens 12 erfasst wird.
Das Zylinderrohr 11 ist in einer in dem Spannkörper 3 ausgebildeten Zylinderbohrung 24 aufgenommen, wobei dazwischen ein Lager 23 angeordnet ist, sodass sich das Zylinderrohr 11 in einem bestimmten Winkelbereich in hin- und hergehender Weise um die Achse L drehen kann. Außerdem sind drei Zylinderdichtungen 25a, 25b, 25c zwischen einem Außenumfang des Zylinderrohrs 11 und einem Innenumfang der Zylinderbohrung 24 vorgesehen. Ein erster Ringkanal 26a, der mit der ersten Durchgangsöffnung 19a in Verbindung steht, und ein zweiter Ringkanal 26b, der mit der zweiten Durchgangsöffnung 19b in Verbindung steht, sind zwischen den drei Zylinderdichtungen 25a, 25b, 25c so ausgebildet, dass sie den Außenumfang des Zylinderrohres 11 umgeben. Eine erste Anschlussöffnung (Anschluss) 27a, die mit dem ersten Ringkanal 26a in Verbindung steht, und eine zweite Anschlussöffnung (Anschluss) 27b, die mit dem zweiten Ringkanal 26b in Verbindung steht, sind in einer Seitenfläche des Spannkörpers 3 ausgebildet.
Wenn der erste Anschluss 27a und der zweite Anschluss 27b mithilfe eines Elektromagneten (nicht dargestellt) abwechselnd mit einer Luftzufuhrseite und einer Luftablassseite verbunden werden, wird Druckluft abwechselnd zu oder von der ersten Druckkammer 18a und der zweiten Druckkammer 18b durch den ersten Ringkanal 26a, den zweiten Ringkanal 26b, die erste Durchgangsöffnung 19a und die zweite Durchgangsöffnung 19b zugeführt oder abgeführt. Dadurch bewegen sich der Kolben 12 und die Stange 13 vorwärts/rückwärts (aufwärts/abwärts). Wenn der erste Anschluss 27a mit einer Druckluftquelle verbunden wird und der zweite Anschluss 27b zur Umgebung offen ist, wird somit die Druckluft der ersten Druckkammer 18a zugeführt. Dadurch bewegen sich der Kolben 12 und die Stange 13 nach oben (vergleiche 7). Wenn dagegen der zweite Anschluss 27b mit der Druckluftquelle verbunden wird und der erste Anschluss 27a zur Umgebung offen ist, wird die Druckluft der zweiten Druckkammer 18b zugeführt. Somit bewegen sich der Kolben 12 und die Stange 13 nach unten (vergleiche 2).
Die Finger 5 haben in der Seitenansicht jeweils eine L-Form oder eine umgekehrte T-Form. Der Finger 5 umfasst einen in Längsrichtung länglichen Greifabschnitt 5a und einen in seitlicher Richtung länglichen Gleitabschnitt 5b, der mit einem proximalen Endabschnitt des Greifabschnitts 5a verbunden ist. Ein plattenförmiger Futterabstandshalter 6 ist an einer Innenfläche des Greifabschnitts 5a durch Schrauben 32 angebracht, wodurch das Werkstück W zwischen den einander zugewandten Futterabstandshaltern 6,6 gegriffen wird.
Ein einzelnes erstes Verriegelungselement 47, das später beschrieben wird, ist an jedem der beiden Futterabstandshalter 6,6 angebracht. Der Aufbau des ersten Verriegelungselements 47 wird im Detail später beschrieben.
Die Stützschiene 8 ist ein dünnes Element, das in der Links-Rechts-Richtung verläuft, und weist eine Führungsnut 8a auf, die sich in ihrer oberen Fläche in der Links-Rechts-Richtung erstreckt. Die Gleitabschnitte 5b der Finger 5 sind gleitend in die Führungsnut 8a eingesetzt. Die Stützschiene 8 ist fest an einem Schienenhalter 37 angebracht, der an der Seite eines ersten Endes 3a des Spannkörpers 3 ausgebildet ist. Der Schienenhalter 37 hat eine zylindrische Form, wobei sein zentraler Abschnitt in der Durchmesserrichtung entfernt wurde. Der Schienenhalter 37 weist ein Paar von Befestigungswänden 38, 38 auf, die einen gekrümmten Außenumfang haben, und einen zwischen dem Paar von Befestigungswänden 38,38 ausgebildeten Raum 39. Stufenabschnitte 40 mit Gewindeöffnungen 40a sind in einander zugewandten Flächen des Paares der Befestigungswände 38,38 ausgebildet. Indem die Stützschiene auf den Stufenabschnitten 40 angeordnet wird, Schienenbefestigungsschrauben 41 durch Schraubeneinsetzlöcher der Stützschiene 8 eingesetzt werden und die Befestigungsschrauben 41 in die Gewindelöcher 40a eingeschraubt werden, wird die Stützschiene 8 so befestigt, dass die Stützschiene 8 den Raum 39 zwischen den beiden Befestigungswänden 38,38 abdeckt.
Der Schienenhalter 37 kann ein einstückig mit dem Spannkörper 3 ausgebildet sein. Alternativ kann der Schienenhalter 37 getrennt von dem Spannkörper 3 ausgebildet sein und an dem Spannkörper 3 mit Schrauben befestigt werden.
Die Öffnungs-/Schließhebel 9, 9 sind L-förmige Elemente und in dem Raum 39 aufgenommen, der mit der Stützschiene 8 abgedeckt ist. Mittlere Abschnitte der Öffnungs-/Schließhebel 9, 9 werden drehbar durch Hebelwellen 44 getragen. Beide Endabschnitte der Hebelwellen 44 werden in Stützlöcher 38a, 38a eingesetzt, die in den beiden Befestigungswänden 38, 38 des Schienenhalters 37 ausgebildet sind. Dadurch werden die Öffnungs-/Schließhebel 9, 9 durch den Schienenhalter 37 abgestützt. Die Öffnungs-/Schließhebel 9, 9 haben U-förmige Einschnitte 9a, 9a an ihren proximalen Endabschnitten. Die Einschnitte 9a, 9a stehen in Eingriff mit einem Eingriffsstift 45, der an einem distalen Ende der Stange 13 vorgesehen ist. Hierbei weisen die Öffnungs-/Schließhebel 9, 9 Eingriffsabschnitte 9b, 9b an ihren distalen Endabschnitten auf. Die Eingriffsabschnitte 9b, 9b haben gekrümmte Außenflächen. Die Eingriffsabschnitte 9b, 9b sind durch in der Stützschiene 8 ausgebildete Öffnungen 8b verschwenkbar in Eingriffsvertiefungen 5c, 5c eingesetzt, die in unteren Flächen der Finger 5, 5 ausgebildet sind.
Wie in den 2 bis 4 dargestellt ist, wird bei dieser Ausgestaltung das Paar von Öffnungs-/Schließhebeln 9, 9 in einer Richtung gedreht, in der sich die Eingriffsabschnitte 9b, 9b an den distalen Enden nahe zueinander bewegen, wenn der Kolben 12 und die Stange 13 der Pneumatikzylindervorrichtung 4 nach unten bewegt werden. Somit wird das Fingerpaar 5, 5 geschlossen. Wie in den 7 und 8 dargestellt ist, wird das Paar von Öffnungs-/Schließhebeln 9, 9 in einer Richtung gedreht, in der die Eingriffsabschnitte 9b, 9b an den distalen Enden voneinander wegbewegt werden, wenn der Kolben 12 und die Stange 13 nach oben bewegt werden. Dadurch wird das Fingerpaar 5, 5 geöffnet. Durch die Öffnungs-/ Schließvorgänge der Finger 5, 5 wird das Werkstück W zwischen den Futterabstandshaltern 6, 6 gegriffen, oder das gegriffene Werkstück W wird freigegeben.
Als nächstes wird der Verriegelungsmechanismus 2 beschrieben. Wie sich deutlich aus den 1 bis 6 ergibt, umfasst der Verriegelungsmechanismus 2 das Paar von ersten Verriegelungselementen 47, 47, ein Paar von zweiten Verriegelungselementen 48, 48, einen Verriegelungselement-Verschiebungsmechanismus 49 und eine Antriebsvorrichtung 50. Das Paar von ersten Verriegelungselementen 47, 47 ist in dem Fingerpaar 5, 5 vorgesehen. Das Paar von zweiten Verriegelungselementen 48, 48 wird in Kontakt mit den ersten Verriegelungselementen 47, 47 gebracht oder von diesen getrennt, wenn es in einer Umfangsrichtung um die Achse L verschoben wird. Der Verriegelungselement-Verschiebungsmechanismus 49 verschiebt die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 in der Umfangsrichtung. Die Antriebsvorrichtung 50 betätigt den Verriegelungselement-Verschiebungsmechanismus 49. Zum besseren Verständnis sind in der Zeichnung die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 und Komponenten, die in dem Verriegelungselement-Verschiebungsmechanismus 49 enthalten sind, das heißt, Komponenten, die gemeinsam mit den zweiten Verriegelungselementen 48, 48 verschoben (gedreht) werden, gepunktet dargestellt.
Die ersten Verriegelungselemente 47 weisen Vertiefungen 47b und Befestigungsabschnitte 47c auf. Die Greifabschnitte 5a der Finger 5 werden in die Vertiefungen 47b eingesetzt. Die Befestigungsabschnitte 47c sind an beiden Seiten der Vertiefungen 47b ausgebildet. Wenn die Befestigungsabschnitte 47c durch Verriegelungselementbefestigungsschrauben 51 an den Futterabstandshaltern 6 befestigt werden, wobei der Greifabschnitt 5a in die Vertiefungen 47b eingesetzt wird, wird das Paar von Verriegelungselementen 47 jeweils an dem Fingerpaar 5, 5 befestigt. Das Paar von ersten Verriegelungselementen 47 wird verschoben, wenn das Fingerpaar 5, 5 geöffnet/geschlossen wird. Erste Keilflächen 47a sind an Außenflächen der ersten Verriegelungselemente 47 ausgebildet, das heißt an Flächen der ersten Verriegelungselemente 47, die den zweiten Verriegelungselementen 48 zugewandt sind. Die ersten Keilflächen 47a sind zu einer Verschiebungsrichtung in Richtungen geneigt, die die Verschiebungsrichtung (Umfangsrichtung) der zweiten Verriegelungselemente 48 schneiden.
Die zweiten Verriegelungselemente 48 haben eine quadratische Blockform. Zweite Keilflächen 48a sind an Innenflächen der zweiten Verriegelungselemente 48 ausgebildet, das heißt an Flächen der zweiten Verriegelungselemente 48, die den ersten Verriegelungselementen 47 zugewandt sind. Die zweiten Keilflächen 48a sind in den gleichen Richtungen geneigt wie die ersten Keilflächen 47a der ersten Verriegelungselemente 47. Auch wenn die ersten Keilflächen 47a und die zweiten Keilflächen 48a linear geneigt sein können, so sind bei dem dargestellten Bespiel die ersten Keilflächen 47a und die zweiten Keilflächen 48a in einer leicht konvexen Form geneigt.
Außerdem werden die zweiten Verriegelungselemente 48 durch Befestigen von Befestigungsabschnitten 48b mithilfe von Befestigungsschrauben 46 an einem oberen Ende eines ringförmigen Halteelements 55 angebracht, das um den Schienenhalter 37 des Spannkörpers 3 (und dementsprechend um das Fingerpaar 5, 5) vorgesehen ist. Das Halteelement 55 ist so vorgesehen, dass es eine Seitenfläche des Raumes 39 abdeckt, mit dem Zylinderrohr 11 des Spannmechanismus 1 gekoppelt ist und durch das Zylinderrohr 11 in einem bestimmten Winkelbereich um die Achse L hin- und hergehend gedreht wird. Die Positionen, an denen die beiden zweiten Verriegelungselemente 48, 48 an dem Halteelement 55 angebracht sind, liegen einander in der Durchmesserrichtung des Halteelements 55 gegenüber.
Dementsprechend sind die ersten Keilflächen 47a der ersten Verriegelungselemente 47 und die zweiten Keilflächen 48a der zweiten Verriegelungselemente 48 in Richtungen geneigt, die den Umfang des Halteelements 55 schneiden.
Zum Koppeln des Halteelements 55 an das Zylinderrohr 11 ist ein Paar von Halteelementbefestigungsabschnitten 57, 57 an einem oberen Endabschnitt des Zylinderrohrs 11 ausgebildet. Die Halteelementbefestigungsabschnitte 57, 57 sind so positioniert, dass sie einander in der Durchmesserrichtung des Zylinderrohrs 11 gegenüberliegen, und erstrecken sich in Richtungen weg von der Achse L. Distale Endabschnitte der Halteelementbefestigungsabschnitte 57 stehen zur Außenseite des Schienenhalters 37 durch in dem Schienenhalter 37 ausgebildete Schwenkschnitte 39a vor. Das Halteelement 55 ist an distalen Enden der Halteelementbefestigungsabschnitte 57 durch Halteelementbefestigungsschrauben 58 befestigt.
Bei dieser Gestaltung wird das Zylinderrohr 11 in einer Richtung gedreht, um das Halteelement 55 um einen festgelegten Winkel um die Achse L zu drehen. Wie durch die durchgezogene Linie in 4 dargestellt ist, werden hierdurch die zweiten Keilflächen 48a, 48a der zweiten Verriegelungselemente 48, 48 in verkeilender Weise in Kontakt mit den ersten Keilflächen 47a, 47a der ersten Verriegelungselemente 47, 47 gebracht und gehalten. Dadurch werden die beiden Finger 5, 5 an diesen Positionen verriegelt und können nicht geöffnet werden. Durch den Verkeilungseffekt, der durch Kontakt der ersten Keilflächen 47a mit den zweiten Keilflächen 48a erreicht wird, wird hierbei eine Verstärkungswirkung ausgeübt, durch die eine Haltekraft für die Verriegelung signifikant erhöht wird.
Das distale Ende der Stange 13 ist im Wesentlichen durch den Eingriffsstift 45 mit dem Paar von Öffnungs-/Schließhebeln 9, 9 gekoppelt. Während der Drehung des Zylinderrohrs 11 wird die Stange 13 nicht zusammen mit dem Zylinderrohr 11 gedreht, weil die Öffnungs-/Schließhebel 9, 9 nicht gedreht werden. Die Komponenten, die zu dieser Zeit zusammen mit dem Zylinderrohr 11 gedreht werden, sind die Stangenabdeckung 15, die Stangendichtung 16 und der Dichtungsträger 17.
Wenn das Zylinderrohr 11 in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, um das Halteelement 55 in der entgegengesetzten Richtung zu drehen, wie es durch die gestrichelten Linien in 4 dargestellt ist, werden die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 von den ersten Verriegelungselementen 47, 47 getrennt. Dadurch wird die Verriegelung des Fingerpaares 5, 5 freigegeben, und die Finger 5, 5 können geöffnet werden.
Das Zylinderrohr 11 ist mit der Antriebsvorrichtung 50, die an der Seite eines zweiten Endes 3b des Spannkörpers 3, das heißt einem unteren Ende des Spannkörpers 3 angebracht ist, durch Schrauben 59 gekoppelt und wird durch die Antriebsvorrichtung 50 in schwenkender Weise gedreht.
Die Antriebsvorrichtung 50 umfasst ein flügelartiges Schwenkstellglied. Dieses Schwenkstellglied umfasst einen Stellgliedkörper 60, eine Flügelkammer 61, einen Flügel 62 und eine Abtriebswelle 63. Der Stellgliedkörper 60 umfasst einen ersten Körperabschnitt 60a und einen zweiten Körperabschnitt 60b. Die Flügelkammer 61 ist in dem Stellgliedkörper 60 ausgebildet. Der Flügel 62 ist so in der Flügelkammer 61 aufgenommen, dass der Flügel 62 in einem bestimmten Winkelbereich verschwenkt werden kann. Die Abtriebswelle 63 ist auf der Achse L angeordnet. Der Flügel 62 ist an der Abtriebswelle 63 angebracht. Der Stellgliedkörper 60 hat einen dritten Anschluss 64a und einen vierten Anschluss 64b für die Zufuhr und Abfuhr der Druckluft zu Druckkammern an beiden Seiten des Flügels 62. Wenn die Druckluft von den Druckkammern durch den dritten Anschluss 64a und den vierten Anschluss 64b zugeführt und abgeführt wird, wird der Flügel 62 in einem bestimmten Winkelbereich um die Achse L hin- und her gedreht. Die Kraft dieser Drehung wird durch die Abtriebswelle abgenommen.
Die Abtriebswelle 63 ist mit dem Zylinderrohr 11 durch ein Kopplungselement 65, das an der Antriebswelle 63 angebracht ist, und durch ein Einstellelement 66, das an dem Kopplungselement 65 gehalten ist, gekoppelt. Die Abtriebswelle 63 treibt und dreht das Zylinderrohr 11 durch das Kopplungselement 65 und das Einstellelement 66. Dementsprechend sind das Kopplungselement 65, das Einstellelement 66, das Zylinderrohr 11 und das Halteelement 55 in dem Verriegelungselement-Verschiebungsmechanismus 49 enthalten.
Elemente, die in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 69 bezeichnet werden, sind Kopplungsschrauben, durch die das Einstellelement 66 mit einer Bodenfläche des Zylinderrohrs 11 gekoppelt wird. In ähnlicher Weise sind Elemente, die mit dem Bezugszeichen 59 bezeichnet werden, Befestigungsschrauben, durch die der zweite Körperabschnitt 60b des Stellgliedkörpers 60 an dem unteren Ende des Spannkörpers 3 angebracht wird.
Das Einstellelement 66 dient dem Einstellen und Anpassen des Drehwinkels des Zylinderrohrs 11 (dementsprechend des Haltelements 55 und der zweiten Verriegelungselemente 48) und weist zwei Stopperhebel 66a, 66a auf. Dementsprechend sind die beiden Einstellbolzen 67, 67 so an dem Spannkörper 3 angebracht, dass die Einstellbolzen 67, 67 vorwärts/rückwärts bewegt werden können. Distale Enden der beiden Einstellbolzen 67, 67 sind den beiden Stopperhebeln 66a beziehungsweise 66a zugewandt. Somit kann das Zylinderrohr 11 innerhalb eines Winkelbereichs, der durch Kontakt der beiden Stopperelemente 66a, 66a mit den beiden Einstellbolzen 67, 67 eingestellt wird, in hin- und hergehender Weise gedreht werden. Der Drehwinkel kann durch Vorwärts-/Rückwärtsbewegen der Einstellbolzen 67, 67 eingestellt werden.
Außerdem ist eine Sensorbefestigungsnut 68 zum Anbringen eines Magnetsensors in der Seitenfläche des Spannkörpers 3 ausgebildet. Wenn das Magnetfeld des an dem Kolben 12 der Zylindervorrichtung angebrachten Magneten 20 durch den Magnetsensor erfasst wird, kann die Arbeitsposition des Kolbens 12 detektiert werden.
Das Druckluftfutter 100 mit dem oben beschriebenen Aufbau wird in Fällen verwendet, bei denen beispielsweise der Spannkörper 3 an einem Arbeitsarm einer automatischen Maschine angebracht ist und das Werkstück W durch das Fingerpaar 5, 5 so gegriffen wird, dass das Werkstück W beispielsweise umgeleitet oder zu einer anderen Stelle transportiert wird. Zu dieser Zeit sind die Pneumatikzylindervorrichtung 4 des Spannmechanismus 1 und die Antriebsvorrichtung 50 des Verriegelungsmechanismus 2 mit unterschiedlichen Luftdruckquellen verbunden. Das Werkstück W wird durch das Druckluftfutter 100 wie folgt gegriffen und freigegeben.
Ausgehend von einem in den 2 bis 4 dargestellten Zustand wird zunächst der Flügel 62 der Antriebsvorrichtung 50 durch die Wirkung der Druckluft entgegen dem Uhrzeigersinn in 4 gedreht, wodurch das Halteelement 55 durch das Zylinderrohr 11 in der gleichen Richtung gedreht wird. Auf diese Weise werden die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 zu der Position in gestrichelten Linien verschoben, an der die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 von den ersten Verriegelungselementen 47, 47 getrennt sind. Wie in den 7 und 8 dargestellt ist, wird dann die Druckluft in die erste Druckkammer 18a des Zylinderrohres 11 eingebracht, um den Kolben 12 und die Stange 13 nach oben zu bewegen. Auf diese Weise wird das Fingerpaar 5, 5 geöffnet.
Wie durch die gestrichelte Linie in 8 dargestellt ist, wird als nächstes das zu greifende Werkstück W zwischen den Futterabstandshaltern 6, 6 des Fingerpaares 5, 5 angeordnet. In diesem Zustand wird die Druckluft in die zweite Druckkammer 18b des Zylinderrohres 11 eingebracht, um den Kolben 12 und die Stange 13 nach unten zu bewegen und dadurch die Finger 5, 5 zu schließen. Wie in 9 dargestellt ist, wird auf diese Weise das Werkstück W zwischen den Futterabstandshaltern 6, 6 gegriffen.
Dann wird der Flügel 62 der Antriebsvorrichtung 50 durch die Wirkung der Druckluft so gedreht, dass er sich im Uhrzeigersinn dreht, durch das Zylinderrohr 11, die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 und das Halteelement 55 an den in 8 dargestellten Positionen. Dadurch werden, wie in 9 dargestellt ist, die zweiten Keilflächen 48a, 48a der zweiten Verriegelungselemente 48, 48 in verkeilender Weise in Kontakt mit den ersten Keilflächen 47a, 47a der ersten Verriegelungselemente 47, 47 gebracht. Hierdurch wird das Fingerpaar 5, 5 durch die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 an den Werkstückgreifpositionen verriegelt und kann nicht geöffnet werden.
Während die Finger 5, 5 an den Werkstückgreifpositionen verriegelt sind, wird somit ein Vorgang, wie das Umleiten des Werkstücks W oder das Transportieren des Werkstücks W zu der anderen Stelle durch Betätigen des Arbeitsarmes durchgeführt. Auch wenn die Zufuhr der Druckluft zu dem Spannmechanismus 1, das heißt der Pneumatikzylindervorrichtung 4, aus irgendeinem Grunde gestoppt wird, wird hierbei ein Zustand aufrechterhalten, in dem das Fingerpaar 5, 5 das Werkstück W greift, ohne dass die Greifkraft verringert würde. Dadurch wird eine Fehlausrichtung des Werkstücks W, ein Fallenlassen des Werkstücks W oder dergleichen verhindert. Dementsprechend wird eine Beschädigung des Werkstücks W oder von Vorrichtungen um das Werkstück W herum durch das Fallenlassen des Werkstücks W verhindert, was die Sicherheit für eine Bedienperson gewährleistet.
Wenn das durch das Druckluftfutter 100 gegriffene Werkstück freigegeben wird, wird zunächst das Halteelement 55 aus dem in 9 dargestellten Zustand durch die Antriebsvorrichtung 50 und das Zylinderrohr 11 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wodurch die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 zu den von den ersten Verriegelungselementen 47, 47 getrennten Positionen verschoben werden (vergleiche 8). Dadurch wird die Verriegelung der Finger 5, 5 freigegeben. Als nächstes wird, wie in den 7 und 8 dargestellt ist, die Stange 13 der Pneumatikzylindervorrichtung 4 nach oben verschoben, um die Finger 5, 5 zu öffnen. Dadurch wird das Werkstück W freigegeben.
Da die zweiten Keilflächen 48a, 48a der zweiten Verriegelungselemente 48, 48 und die ersten Keilflächen 47a, 47a der ersten Verriegelungselemente 47, 47 geneigt sind, kann das Druckluftfutter 100 für Werkstücke W mit unterschiedlicher Dicke verwendet werden. Beim Greifen des Werkstücks W mit einer größeren Dicke als der des in 9 dargestellten Werkstücks W wird hierbei der Eingriffsgrad zwischen den zweiten Keilflächen 48a der zweiten Verriegelungselemente 48 und den ersten Keilflächen 47a der ersten Verriegelungselemente 47 kleiner als in dem Fall von 9. Im Gegensatz dazu wird beim Greifen des Werkstücks W mit einer geringeren Dicke als der des in 9 dargestellten Werkstücks der Eingriffsgrad zwischen den zweiten Keilflächen 48a der zweiten Verriegelungselemente 48 und den ersten Keilflächen 47a der ersten Verriegelungselemente 47 größer als in dem Fall von 9.
Die 10 bis 16 zeigen eine zweite Ausführungsform des Druckluftfutters mit Verriegelungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dem Druckluftfutter 100 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform werden von den ersten Verriegelungselementen 47, 47 und den zweiten Verriegelungselementen 48, 48 die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 gedreht, um das Fingerpaar 5, 5 an den Werkstückgreifpositionen zu verriegeln. Bei dem Druckluftfutter 200 gemäß der zweiten Ausführungsform werden jedoch die ersten Verriegelungselemente 47, 47 gedreht.
Wie in den 10 bis 12 dargestellt ist, werden dementsprechend die Finger 5, 5, an denen die ersten Verriegelungselemente 47, 47 angebracht sind, mit dem Zylinderrohr 11 gekoppelt, wobei die Stützschiene 8 dazwischen vorgesehen ist. Dadurch dreht das Zylinderrohr 11 die Stützschiene 8 und die Finger 5, 5. Somit werden die ersten Verriegelungselemente 47, 47 gedreht, und das Halteelement 55, an dem die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 angebracht sind, wird an dem Spannkörper 3 befestigt.
Außerdem weist die Pneumatikzylindervorrichtung 4 eine Gestaltung auf, um eine Drehung des Zylinderrohrs 11 und des Kolbens 12 zu verhindern, sodass dann, wenn die Finger 5, 5 und die Stützschiene 8 gedreht werden, die Öffnungs-/ Schließhebel 9, 9, die Stange 13 und der Kolben 12 zusammen mit den Fingern 5, 5 und der Stützschiene 8 gedreht werden können. Somit sind das Zylinderrohr 11 und der Kolben 12 integriert und werden nicht relativ zueinander in der Drehrichtung um die Achse L gedreht. Vielmehr können das Zylinderrohr 11 und der Kolben 12 in Richtung der Achse L relativ zueinander verschoben werden.
Nachfolgend werden der Aufbau und die Betriebsweise bei der zweiten Ausführungsform beschrieben. Bei dieser Beschreibung werden diejenigen Komponenten, die mit der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie bei der ersten Ausführungsform, und die Gestaltungen, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, werden mit neuen Bezugszeichen bezeichnet.
Zur Vereinfachung des Verständnisses sind außerdem in den Zeichnungen der zweiten Ausführungsform die gemeinsam mit den ersten Verriegelungselementen 47, 47 verschobenen (gedrehten) Komponenten gepunktet dargestellt.
Ein Schienenhalter 201 ist an dem oberen Endabschnitt des Zylinderrohrs 11 ausgebildet. Der Schienenhalter 201 hat eine zylindrische Form mit einem größeren Durchmesser als das Zylinderrohr 11. Ein Stufenabschnitt 202, der sich in der Durchmesserrichtung des Schienenhalters 201 erstreckt, ist an einem oberen Endabschnitt des Schienenhalters 201 ausgebildet. Die Stützschiene 8 wird an dem Zylinderrohr 11 befestigt, indem die Stützschiene 8 auf dem Stufenabschnitt 202 angeordnet wird und die Schienenbefestigungsschrauben 41, die durch Schraubeneinsetzlöcher der Stützschiene 8 eingesetzt sind, in Gewindelöcher 204 des Stufenabschnitts 202 eingeschraubt werden. Die Breite und Tiefe des Stufenabschnitts 202 ist im Wesentlichen genauso groß wie die Breite und Tiefe der Stützschiene 8.
Auch wenn der oben beschriebene Schienenhalter 201 einstückig mit dem Zylinderrohr 11 ausgebildet ist, kann der Schienenhalter 201 separat von dem Zylinderrohr 11 ausgebildet und durch Schrauben an dem Zylinderrohr 11 angebracht werden.
Außerdem ist ein ringförmiger Einsetzabschnitt 205 zum Einsetzen in das Halteelement 55 im Zentrum des ersten Endes 3a des Spannkörpers 3, das heißt dem oberen Ende des Spannkörpers 3, ausgebildet, und vier Gewindelöcher 206 sind an vier Ecken des ersten Endes 3a ausgebildet. Das Halteelement 55 wird an dem Spannkörper 3 befestigt, indem das Halteelement 55 auf dem ersten Ende 3a so platziert wird, dass das Halteelement 55 durch Einsetzen des Einsetzabschnitts 205 und Einschrauben von Befestigungsschrauben 207, die durch Schraubeneinsetzlöcher des Halteelements 55 eingesetzt werden, in die Gewindelöcher 206 positioniert wird.
Der Aufbau des Druckluftfutters 200 ist bis auf die obige Beschreibung im Wesentlichen der gleiche wie der Aufbau des Druckluftfutters 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Dementsprechend werden bei der Gestaltung die Hauptelemente des Aufbaus, die die gleichen sind wie bei der ersten Ausführungsform, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie bei der ersten Ausführungsform und auf ihre erneute Beschreibung wird verzichtet.
Bei dem Druckluftfutter 200 mit dem oben beschriebenen Aufbau wird dann, wenn das Werkstück mit dem Fingerpaar 5, 5 gegriffen wird, wie es in den 10 und 11 dargestellt ist, das Zylinderrohr 11 durch die Antriebsvorrichtung 50 um die Achse L gedreht. Dadurch werden die Finger 5, 5 so orientiert, dass die Finger 5, 5 Positionen einnehmen, an denen die ersten Verriegelungselemente 47, 47 nicht in Kontakt mit den zweiten Verriegelungselementen 48, 48 stehen. Hierbei werden auch der Kolben 12, die Stange 13 und die Öffnungs-/Schließhebel 9, 9 zusammen mit dem Zylinderrohr 11 gedreht. Auch wenn die Finger 5, 5 so orientiert sind, dass die ersten Verriegelungselemente 47, 47 Positionen einnehmen, die von den zweiten Verriegelungselementen 48, 48 bei dem dargestellten Beispiel um 90 Grad beabstandet sind, ist die Orientierung der Finger 5, 5 nicht hierauf beschränkt.
Wenn dann die Druckluft in die erste Druckkammer 18a des Zylinderrohrs 11 eingebracht wird, um den Kolben 12 und die Stange 13 nach oben zu verschieben, wird das Fingerpaar 5, 5 geöffnet, wie es in den 13 und 14 dargestellt ist.
In einem Zustand, in dem das Werkstück W zwischen den Futterabstandhaltern 6, 6 des Fingerpaares 5, 5 angeordnet ist, wird als nächstes die Druckluft in die zweite Druckkammer 18b des Zylinderrohrs 11 eingebracht, um den Kolben 12 und die Stange 13 nach unten zu verschieben und dadurch die Finger 5, 5 zu schließen, um das Werkstück W zu greifen.
Wie in den 15 und 16 dargestellt ist, wird dann das Zylinderrohr 11 durch die Antriebsvorrichtung 50 um die Achse L gedreht, um die ersten Keilflächen 47a, 47a der ersten Verriegelungselemente 47, 47 in verkeilender Weise in Kontakt mit den zweiten Keilflächen 48a, 48a der zweiten Verriegelungselemente 48, 48 zu bringen. Somit werden die Finger 5, 5 an den Werkstückgreifpositionen verriegelt.
Das mit den Fingern 5, 5 gegriffene Werkstück W kann in umgekehrter Reihenfolge der oben beschriebenen Arbeitsschritte, die beim Greifen des Werkstücks W durchgeführt werden, freigegeben werden.
Da das Druckluftfutter 200 gemäß der zweiten Ausführungsform in der oben beschriebenen Weise betrieben wird, lässt sich sagen, dass bei der zweiten Ausführungsform der Verriegelungselement-Verschiebungsmechanismus 49 zum Verschieben der ersten Verriegelungselemente 47, 47 das Kopplungselement 65, das Einstellelement 66, die Pneumatikzylindervorrichtung 4, die Öffnungs-/Schließhebel 9, 9, die Stützschiene 8, die Finger 5, 5 und die Futterabstandshalter 6, 6 aufweist.
Die 17 bis 27 zeigen eine dritte Ausführungsform des Druckluftfutters (Luftspanner) mit Verriegelungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Hauptunterschied zwischen einem Druckluftfutter 300 gemäß der dritten Ausführungsform und dem Druckluftfutter 100 gemäß der ersten Ausführungsform liegt in der Form und der Anordnung der ersten Verriegelungselemente 47 und der zweiten Verriegelungselemente 48. Hierbei hat bei dem Druckluftfutter 300 gemäß der dritten Ausführungsform ein erstes Verriegelungselement 47 eine Schaft- oder Wellenform und ist an der Stange 13, die das Fingerpaar 5, 5 öffnet/schließt, angebracht. Die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 haben eine solche Hakenform, dass die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 an dem wellenförmigen ersten Verriegelungselement 47 gehalten werden können, und sind direkt an dem Zylinderrohr 11 angebracht.
In dieser Hinsicht entfällt bei dem Druckluftfutter 300 gemäß der dritten Ausführungsform das ringförmige Halteelement 55, das zum Befestigen der zweiten Verriegelungselemente 48 bei dem Druckluftfutter 100 gemäß der ersten Ausführungsform erforderlich ist. Außerdem entfallen die Schwenkschnitte 39a, die bei dem Druckluftfutter 100 gemäß der ersten Ausführungsform in dem Schienenhalter 37 zum Halten der Stützschiene 8 ausgebildet sind, bei dem Schienenhalter 37 des Druckluftfutters 300 gemäß der dritten Ausführungsform.
Nachfolgend werden der Aufbau und die Arbeitsweise des Druckluftfutters 300 gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben. Hierbei werden die Hauptabschnitte und Komponenten, die im Wesentlichen den gleichen Aufbau haben wie bei dem Druckluftfutter 100 gemäß der ersten Ausführungsform, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie bei der ersten Ausführungsform und auf ihre besondere Beschreibung wird hier verzichtet. Die Abschnitte und Komponenten mit einem anderen Aufbau als bei der ersten Ausführungsform werden mit neuen Bezugszeichen bezeichnet und beschrieben.
Außerdem sind in der Zeichnung der dritten Ausführungsform zum besseren Verständnis diejenigen Komponenten, die gemeinsam mit dem Zylinderrohr 11 verschoben (gedreht) werden, gepunktet dargestellt.
Wie deutlich aus den 18 und 19 ersichtlich ist, wird ein erstes Verriegelungselement 47 durch den Eingriffsstift 45 gebildet, durch den die Stange 13 und das Paar von Öffnungs-/Schließhebeln 9, 9 miteinander gekoppelt werden. Somit hat das erste Verriegelungselement 47 eine Wellenform mit einem kreisförmigen Querschnitt, erstreckt sich in eine Richtung senkrecht zu der Achse L und dient auch als der Eingriffsstift 45. Außerdem ist die Länge des ersten Verriegelungselements 45 größer als der Durchmesser des Zylinderrohrs 11, und beide Enden des ersten Verriegelungselements 47 stehen von dem Außenumfang des Zylinderrohrs 11 nach außen vor. Halteabschnitte 47A, an denen die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 gehalten werden, sind an diesen vorstehenden Endabschnitten des ersten Verriegelungselements 47 ausgebildet. Beide Endabschnitte des ersten Verriegelungselements 47 sind in Führungsnuten 37a (vgl. 24) eingesetzt, die in einer Innenfläche des Schienenhalters 37 ausgebildet sind, sodass das erste Verriegelungselement 47 in der Richtung der Achse L verschoben werden kann und in der Drehrichtung um die Achse L fixiert ist.
Wie im Detail in den 20 und 21 dargestellt ist, hat hierbei jedes der zweiten Verriegelungselemente 48 in der Seitenansicht im Wesentlichen eine Z-Form und umfasst einen Klauenabschnitt 301, einen Beinabschnitt 302 und einen Beinbasisabschnitt 303. Der Klauenabschnitt 301 wird an einem zugeordneten Halteabschnitt 47A gehalten und von diesem getrennt. Der Beinabschnitt 302 erstreckt sich von einem proximalen Endabschnitt des Klauenabschnitts 301 nach unten (in der Längsrichtung). Der Beinbasisabschnitt 303 ist ein dünner, länglicher Abschnitt, der sich in seitlicher Richtung von einem unteren Endabschnitt des Beinabschnitts 302 erstreckt. Das zweite Verriegelungselement 48 ist im Wesentlichen entlang des Umfanges des Zylinderrohrs 11 gekrümmt.
Der Klauenabschnitt 301 erstreckt sich in einer Richtung, die das erste Verriegelungselement 47 schneidet (seitliche Richtung), und hat an seinen unteren und oberen Flächen Keilflächen 304a, 304b. Von diesen ist die untere Keilfläche 304a, die an der unteren Fläche ausgebildet ist, allmählich nach oben geneigt, d. h. in einer Richtung, in der sie sich der oberen Keilfläche 304b zu einem distalen Ende des Klauenabschnitts 301 hin annähert. Die obere Keilfläche 304b, die an der oberen Fläche ausgebildet ist, ist allmählich nach unten geneigt, d. h. in einer Richtung, in der sie sich der unteren Keilfläche 304a zu dem distalen Ende des Klauenabschnitts 301 hin annähert.
Zwei zweite Verriegelungselemente 48 sind an dem oberen Endabschnitt des Zylinderrohrs 11 so angebracht, dass sie den Halteabschnitten 47A, 47a an beiden Enden des ersten Verriegelungselements 47 zugeordnet sind. Die beiden zweiten Verriegelungselemente 48, 48 haben die gleiche Form und sind in der gleichen Richtung orientiert wie die distalen Enden der Klauenabschnitte 301, die zu der Umfangsrichtung des Zylinderrohrs 11 gerichtet sind. Zum Anbringen der zweiten Verriegelungselemente 48 ist ein flanschförmiger Befestigungsabschnitt 305 an dem oberen Endabschnitt des Zylinderrohrs 11 so ausgebildet, dass er von dem Zylinderrohr 11 in der Durchmesserrichtung nach außen vorsteht. Zwei längliche, nutenförmige Befestigungsnuten 306, die entlang des Umfangs des Befestigungsabschnitts 305 gekrümmt sind, sind an Positionen einer oberen Fläche des Befestigungsabschnitts 305 einander gegenüber liegend ausgebildet, wobei die Achse L dazwischen liegt. Die zweiten Verriegelungselemente 48 werden an dem Zylinderrohr 11 befestigt, indem der Beinbasisabschnitt 303 in die Befestigungsnuten 306 eingesetzt wird und indem aus Richtungen der Seitenfläche des Befestigungsabschnitts 305 Sicherungsstifte 307 in den Befestigungsabschnitt 305 und in den Beinbasisabschnitten 303 ausgebildete Sicherungslöcher 303a eingesetzt werden.
Unterschiede zwischen dem Druckluftfutter 300 gemäß der dritten Ausführungsform und dem Druckluftfutter 100 gemäß der ersten Ausführungsform sind abgesehen von der obigen Beschreibung, dass der Schienenhalter 37 an dem ersten Ende 3a des Spannkörpers 3 mit Halterbefestigungsschrauben 310 befestigt ist, und dass dann, wenn die Stützschiene 8, die die Finger 5, 5 hält, an einem Stufenabschnitt 50 des Schienenhalters 37 durch die Schienenbefestigungsschrauben 41 befestigt wird, die Stützschiene 8 befestigt wird, wobei sie durch Anbringen von Positionierungsschrauben 305 in Gewindelöchern 308 in einer Seitenfläche des Schienenhalters 37 und durch Pressen der Stützschiene 8 mithilfe der Positionierungsschrauben 309 gegen eine Seitenfläche 40b des Stufenabschnitts 50 genau positioniert wird.
Der andere Unterschied ist der, dass die Verriegelungsfreigabepositionen der zweiten Verriegelungselemente 48 durch Anbringen eines einzelnen Einstellbolzens 67 an dem Spannkörper und Einstellen eines Drehwinkelbereichs des Einstellelements 66 mithilfe eines einzelnen Einstellbolzens 67 eingestellt werden.
Der Aufbau des Druckluftfutters 300 ist bis auf die obige Beschreibung im Wesentlichen der gleiche wie der Aufbau des Druckluftfutters 100 gemäß der ersten Ausführungsform .
Die Ausgestaltung hinsichtlich der Positionierungsschrauben 309 und des einzelnen Einstellbolzens 67 bei dem Druckluftfutter 300 gemäß der dritten Ausführungsform kann auch bei dem Druckluftfutter 100 gemäß der ersten Ausführungsform und dem Druckluftfutter 200 gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet werden.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des Druckluftspannfutters 300 beschrieben. 22 stellt einen Zustand dar, in dem das Fingerpaar 5, 5 geöffnet ist und dementsprechend das Werkstück W nicht gegriffen wird. Hierbei nimmt das erste Verriegelungselement 47 durch die Vorwärtsbewegung (Aufwärtsbewegung) der Stange 13 eine angehobene Position ein, und die zweiten Verriegelungselemente 48 nehmen nicht verriegelte Positionen ein, in denen sie von dem ersten Verriegelungselement 47 getrennt sind.
Beim Greifen des Werkstücks W in diesem Zustand unter Verwendung des Fingerpaars 5, 5, wie es in den 23 und 24 dargestellt ist, wird die Stange 13 durch die Pneumatikzylindervorrichtung 4 zurückgezogen (nach unten bewegt) (vgl. 18), um das Fingerpaar 5, 5 zu schließen. Hierbei wird auch das erste Verriegelungselement 47 zusammen mit der Stange 13 nach unten bewegt.
Wie in den 25 und 26 dargestellt ist, wird dann das Zylinderrohr durch die Antriebsvorrichtung 50 11 im Uhrzeigersinn um die Achse L gedreht, um die beiden zweiten Verriegelungselemente 48, 48 zu den Verriegelungspositionen zu verschieben und dadurch die unteren Keilflächen 304a der zweiten Verriegelungselemente 48, 48 an oberen Flächen der Halteabschnitte 47A des ersten Verriegelungselements 47 zu halten. Dadurch wird das Fingerpaar 5, 5 an den Werkstückgreifpositionen verriegelt.
Das durch die Finger 5, 5 gegriffene Werkstück W kann in umgekehrter Reihenfolge der Arbeitsschritte, die beim Greifen des Werkstücks W durchgeführt werden, freigegeben werden.
Wie in 27 dargestellt ist, kann das Druckluftfutter 300 auch ein Innendurchmesserspannen des Werkstücks W mit einer zentralen Öffnung H durchführen. Dieses Innendurchmesserspannen wird durchgeführt, indem die Stange 13 mithilfe der Pneumatikzylindervorrichtung 4 nach unten bewegt wird, um das Fingerpaar 5, 5 zu schließen, indem das Fingerpaar 5, 5 in diesem Zustand in die zentrale Öffnung H des Werkstücks W eingesetzt wird, und indem dann die Stange 13 nach oben bewegt wird, um das Fingerpaar 5, 5 zu öffnen und dadurch die Außenflächen der Finger 5, 5 an einem Innenumfang der zentralen Öffnung H zu halten. Hierbei nehmen die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 nicht verriegelte Positionen ein, in denen sie von dem ersten Verriegelungselement 47 getrennt sind, wie es in 27 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.
Nachdem das Innendurchmesserspannen des Werkstücks W durchgeführt wurde, wird das Zylinderrohr 11 durch die Antriebsvorrichtung 50 gedreht, um die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 zu den Verriegelungspositionen zu verschieben, wie es in 27 durch eine durchgezogene Linie angedeutet wird. Dadurch werden die oberen Keilflächen 304b der zweiten Verriegelungselemente 48, 48 an unteren Oberflächen der Halteabschnitte 47A, 47a an beiden Enden des ersten Verriegelungselements 47 gehalten. Dadurch wird das Fingerpaar 5, 5 an den Werkstückgreifpositionen verriegelt.
Die Futterabstandshalter 6 sind nicht notwendigerweise an den Fingern 5, 5 angebracht, wenn das Innendurchmesserspannen des Werkstücks W durchgeführt wird.
Außerdem dient bei der dargestellten Ausführungsform das erste Verriegelungselement 47 auch als Eingriffsstift 45, wobei das erste Verriegelungselement 47 getrennt von dem Eingriffsstift 45 vorgesehen sein kann.
Bei dem Druckluftfutter 300 gemäß der dritten Ausführungsform wird das erste Verriegelungselement 47 nicht gedreht, und die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 werden durch das Zylinderrohr 11 über die Antriebsvorrichtung 50 gedreht. Umgekehrt kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 nicht gedreht werden und das erste Verriegelungselement 47 durch das Zylinderrohr 11 über die Antriebsvorrichtung 50 gedreht wird. Wie bei dem Druckluftfutter 200 gemäß der zweiten Ausführungsform können in diesem Fall die zweiten Verriegelungselemente 48, 48 an dem Spannkörper 3 befestigt werden, wobei ein geeignetes Halteelement dazwischen vorgesehen wird, und der Kolben 12, die Stange 13, das erste Verriegelungselement 47, die Öffnungs-/Schließhebel 9, 9, die Stützschiene 8, die Finger 5, 5 usw. können zusammen mit dem Zylinderrohr 11 gedreht werden.
Bezugszeichenliste

1: Spannmechanismus
2: Verriegelungsmechanismus
3: Spannkörper
5: Finger
8: Stützschiene
11: Zylinderrohr
12: Kolben
13: Stange
18a: erste Druckkammer
18b: zweite Druckkammer
19a: erste Durchgangsöffnung
19b: zweite Durchgangsöffnung
24: Zylinderbohrung
26a: erster Ringkanal
26b: zweiter Ringkanal
27a: erster Anschluss
27b: zweiter Anschluss
47: erstes Verriegelungselement
47a: erste Keilfläche
48: zweites Verriegelungselement
48a: zweite Keilfläche
50: Antriebsvorrichtung
55: Halteelement
63: Abtriebswelle
100, 200, 300: Druckluftfutter
W: Werkstück
L: Achse

Claims

Ein Druckluftfutter mit einem Verriegelungsmechanismus, wobei das Druckluftfutter aufweist: einen Spannmechanismus, der einen Kolben in einem Zylinderrohr mittels Druckluft betätigt und eine mit dem Kolben gekoppelte Stange vorwärts und rückwärts bewegt, um ein Paar von Fingern zu öffnen und zu schließen und dadurch ein Werkstück zu greifen, und einen Verriegelungsmechanismus, der das Fingerpaar an Werkstückgreifpositionen verriegelt, wobei der Verriegelungsmechanismus Folgendes aufweist: wenigstens ein erstes Verriegelungselement, das verschoben wird, wenn das Fingerpaar geöffnet oder geschlossen wird, wenigstens ein zweites Verriegelungselement, das das wenigstens eine erste Verriegelungselement so hält, dass es das Fingerpaar an den Werkstückgreifpositionen verriegelt, und eine Antriebsvorrichtung, die das wenigstens eine erste Verriegelungselement und das wenigstens eine zweite Verriegelungselement relativ zueinander zu Verriegelungspositionen verschiebt, an denen das wenigstens eine erste Verriegelungselement und das wenigstens eine zweite Verriegelungselement aneinandergehalten werden, und zu nicht verriegelten Positionen, an denen das wenigstens eine erste Verriegelungselement und das wenigstens eine zweite Verriegelungselement voneinander getrennt sind.
Das Druckluftfutter nach Anspruch 1, wobei das Zylinderrohr in einer Zylinderöffnung eines Spannkörpers so aufgenommen ist, dass sich das Zylinderrohr in einem bestimmten Winkelbereich hin- und hergehend um eine Achse drehen kann, und wobei das Zylinderrohr mit der Antriebsvorrichtung gekoppelt ist, und wobei das wenigstens eine erste Verriegelungselement oder das wenigstens eine zweite Verriegelungselement durch die Antriebsvorrichtung über das Zylinderrohr zu der Verriegelungsposition und der nicht verriegelten Position bewegt wird.
Das Druckluftfutter nach Anspruch 2, wobei ein erster Ringkanal, der mit einem ersten Anschluss in dem Spannkörper verbunden ist, und ein zweiter Ringkanal, der mit einem zweiten Anschluss in dem Spannkörper verbunden ist, zwischen einem Außenumfang des Zylinderrohrs und einem Innenumfang der Zylinderöffnung so ausgebildet ist, dass sie den Außenumfang des Zylinderrohrs umgeben, und wobei eine erste Durchgangsöffnung, die den ersten Ringkanal mit einer ersten Druckkammer an einer Seite des Kolbens verbindet, und eine zweite Durchgangsöffnung, die den zweiten Ringkanal mit einer zweiten Druckkammer an einer anderen Seite des Kolbens verbindet, in einer Seitenfläche des Zylinderrohrs ausgebildet sind.
Das Druckluftfutter nach Anspruch 2, wobei die Antriebsvorrichtung in ein Schwenkstellglied integriert ist, wobei das Schwenkstellglied eine Abtriebswelle aufweist, die durch die Wirkung der Druckluft in einem bestimmten Winkelbereich in hin- und hergehender Weise gedreht wird, und wobei die Abtriebswelle mit dem Zylinderrohr gekoppelt ist.
Das Druckluftfutter nach Anspruch 2, wobei das wenigstens eine erste Verriegelungselement mehrere erste Verriegelungselemente aufweist, und wobei das wenigstens eine zweite Verriegelungselement mehrere zweite Verriegelungselemente aufweist, wobei das Fingerpaar durch eine Stützschiene so gehalten wird, dass das Fingerpaar geöffnet und geschlossen werden kann, wobei die mehreren ersten Verriegelungselemente jeweils an dem Fingerpaar angebracht sind, wobei zwei der mehreren zweiten Verriegelungselemente an einem Halteelement angebracht sind, das um die Stützschiene vorgesehen ist, wobei die Stützschiene oder das Halteelement mit dem Zylinderrohr gekoppelt sind und wobei dann, wenn die Stützschiene oder das Halteelement durch das Zylinderrohr in hin- und hergehender Weise gedreht wird, die mehreren ersten Verriegelungselemente und die mehreren zweiten Verriegelungselemente relativ zueinander zu Positionen verschoben werden, an denen die mehreren ersten Verriegelungselemente und die mehreren zweiten Verriegelungselemente aneinandergehalten werden, und zu Positionen, an denen die mehreren ersten Verriegelungselemente und die mehreren zweiten Verriegelungselemente voneinander getrennt sind.
Das Druckluftfutter nach Anspruch 5, wobei die mehreren ersten Verriegelungselemente und die mehreren zweiten Verriegelungselemente Keilflächen aufweisen, die aneinander gehalten werden, und wobei die Keilflächen zu einer Umfangsrichtung, die eine Verschiebungsrichtung der mehreren ersten Verriegelungselemente oder der mehreren zweiten Verriegelungselemente ist, in einer die Umfangsrichtung schneidenden Richtung geneigt sind.
Das Druckluftfutter nach Anspruch 5, wobei das Halteelement ringförmig ist und so angeordnet ist, dass es einen Außenumfang der Stützschiene umgibt, und wobei die mehreren zweiten Verriegelungselemente an Positionen angebracht sind, die einander in einer Durchmesserrichtung des Halteelements gegenüberliegen.
Das Druckluftfutter nach Anspruch 2, wobei das wenigstens eine erste Verriegelungselement ein wellenförmiges Element aufweist, das in der Stange in einer Richtung senkrecht zu der Achse vorgesehen ist, und wobei das wenigstens eine zweite Verriegelungselement ein hakenförmiges Element aufweist, das an dem wenigstens einen ersten Verriegelungselement gehalten werden kann.
Das Druckluftfutter nach Anspruch 8, wobei dann, wenn das Zylinderrohr gedreht wird, weder die Stange noch das wenigstens eine erste Verriegelungselement zusammen mit dem Zylinderrohr gedreht werden, und wobei das wenigstens eine zweite Verriegelungselement so mit dem Zylinderrohr gekoppelt ist, dass es zusammen mit dem Zylinderrohr gedreht wird.