DE3532028A1 - Clamping device - Google Patents

Abstract

In a clamping device (1) for workpieces (2), with two gripping arms (12, 13) which are displaceable relative to one another and are connected positively to one another and which can be actuated by means of a servo mechanism (31), there is fastened to each of the gripping arms (12, 13) a rack (14, 15) extending in the direction of adjustment of these, the said racks (14, 15) being arranged at a distance from one another and their toothings (16, 17) being attached to the longitudinal sides facing one another. Moreover, there is provided between the two racks (14, 15) a gearwheel (21) which engages into these and which is drive-connected to the servo mechanism. This provides a clamping device (1), the gripping arms (12, 13) of which can be set with extreme accuracy in relation to the longitudinal axis of the workpiece (2) to be clamped, irrespective of the dimensioning of the latter. A large range of adjustment and/or high clamping forces can be selected, and these can also be adapted to the respective conditions. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für Werkstücke mit zwei gegeneinander verschiebbaren und zwang­ läufig miteinander verbundenen Greifarmen, die mittels einer Servoeinrichtung betätigbar sind.The invention relates to a clamping device for Workpieces with two mutually displaceable and forced commonly connected gripper arms, which by means of a servo device can be actuated.

Derartige auch als Parallelgreifer bezeichnete Spannvorrich­ tungen sind bekannt und haben sich in der Praxis bewährt. Die beiden Greifarme sind hierbei über gegeneinander ge­ neigt verlaufende Schrägflächen mit einem Antriebsglied verbunden, so daß zwar eine zwangläufige Verbindung und eine Verschiebung zueinander gegeben sind, der Spannbe­ reich ist jedoch beschränkt. Auch treten bei diesen Ausge­ staltungen mitunter erhebliche Ungenauigkeiten auf, die nicht ausgeglichen werden können. Da somit die Zustellung der beiden Greifarme in bezug auf das aufzunehmende Werk­ stück nicht gleichmässig ist, kann dieses bei der Aufnahme oder bei der Abgabe beschädigt werden. Für Werkstücke mit geringer Steifigkeit und/oder bei Arbeitsvorgängen mit hoher Zuführgenauigkeit sind demnach die bekannten Greifer nicht verwendbar bzw. nicht einsetzbar. Such a clamping device, also known as a parallel gripper are known and have proven themselves in practice. The two gripper arms are here against each other inclines inclined surfaces with a drive link connected, so that a positive connection and there is a shift to each other, the Spannbe however, rich is limited. Also occur at these exits events sometimes considerable inaccuracies that cannot be compensated. Since therefore the delivery of the two gripper arms in relation to the work to be picked up piece is not uniform, this can be the case when recording or damaged during delivery. For workpieces with low rigidity and / or during operations with high feed accuracy are therefore the known Gripper cannot be used or cannot be used.  

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die nicht nur einfach in der konstruktiven Ausgestaltung und somit wirt­ schaftlich herzustellen ist, sondern bei der vor allem auch gewährleistet ist, daß die beiden Greifarme äußerst exakt in bezug auf die Längsachse des einzuspannenden Werkstückes unabhängig von dessen Dimensionierung zustell­ bar sind, so daß Beschädigungen vermieden werden und eine Bestückung von Spannfuttern od.dgl., die eine hohe Ein­ führgenauigkeit erfordern, ohne Schwierigkeiten möglich ist. Außerdem sollen der Verstellbereich und/oder die Einspannkräfte groß gewählt werden können und veränder­ bar sein, damit eine vielseitige Verwendbarkeit gegeben ist.The object of the invention is therefore a tensioning device of the type mentioned at the beginning, which not only simple in the constructive design and thus host is to produce economically, but above all it is also ensured that the two gripper arms extremely exactly in relation to the longitudinal axis of the to be clamped Deliver workpiece regardless of its dimensions are bar, so that damage is avoided and a Equipping chucks or the like, which have a high A require leadership accuracy possible without difficulty is. In addition, the adjustment range and / or the Clamping forces can be chosen large and change be bar so that it can be used in a variety of ways is.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zur zwangläufigen Verbindung der beiden Greifarme an diesen jeweils eine in deren Verstellrichtung sich erstreckende Zahnstange befestigt ist, die mit Abstand zueinander an­ geordnet und deren Verzahnungen auf den einander zugekehrten Längsseiten angebracht sind, und daß zwischen den beiden Zahnstangen ein in diese eingreifendes Zahnrad vorgesehen ist, das mit der Servoeinrichtung in Triebverbindung steht.According to the invention, this is achieved in that inevitable connection of the two gripper arms to these one each extending in their direction of adjustment Rack is attached to each other at a distance ordered and their teeth on the facing each other Long sides are attached, and that between the two Racks provided a meshing gear which is in drive connection with the servo device.

Zweckmäßig ist es hierbei, die Zahnstangen und das mit diesen verbundene Zahnrad radialsymmetrisch anzuordnen, wobei dessen Längsachse mittig zu dem einzuspannenden Werkstück verlaufen sollte.It is useful here, the racks and with to arrange this connected gear in a radially symmetrical manner, the longitudinal axis of which is centered on the one to be clamped Workpiece should run.

Angebracht ist es ferner, die Zahnstangen auf ihren Außen­ seiten in einem diese aufnehmenden Gehäuse und ineinander mittels eines an einer oder beiden Zahnstangen und/oder den Greifarmen angeformten Vorsprunges verschiebbar zu lagern. It is also appropriate to place the racks on their outside sides in a housing that accommodates them and one inside the other by means of one on one or both racks and / or the gripping arms integrally formed projection to store.  

Die Servoeinrichtung sollte in einfacher Ausgestaltung aus einem parallel zu den Zahnstangen, vorzugsweise achssenkrecht zu diesen angeordneten verschiebbar in dem diese aufnehmenden Gehäuse gelagerten beidseitig von Druckmittel beaufschlagbaren Kolben bestehen, der auf seiner Außenmantelfläche mit einer Verzahnung versehen und mittels dieser trieblich mit einem Zahn­ rad verbunden ist, das drehfest auf der das in die Zahnstangen eingreifenden Zahnrades tragenden Welle gelagert ist.The servo device should have a simple design from a parallel to the racks, preferably axially displaceable to these arranged in the housing accommodating this on both sides Piston acted upon by pressure medium, the on its outer surface with teeth provided and by means of this drive with a tooth wheel is connected, the rotationally fixed on the in the Gear rack-supporting shaft is stored.

Vorteilhaft ist es des weiteren, einen der Greifarme in seiner Querschnittsform gabelförmig auszubilden, zwi­ schen dessen Schenkel der gegenüberliegend angeordnete Greifarm eingeführt werden kann. Außerdem sollten die Greifarme in dem das Werkstück aufnehmenden Bereich jeweils mit einer prismatischen Freisparung versehen sein.It is also advantageous to use one of the gripping arms to form fork-shaped in its cross-sectional shape, between the legs of which are arranged opposite one another Gripper arm can be inserted. In addition, the Gripping arms in the area holding the workpiece each provided with a prismatic clearance be.

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Spannvorrichtung ermöglicht nicht nur das Einspannen von Werkstücken mit unterschiedlichen Abmessungen und somit auch von im Durchmesser klein bemessenen Werkstücken, sondern diese weist auch eine hohe Spann- und Einführgenauigkeit auf und deren Spannkraft und/oder Verstellbereich können ohne Schwierigkeiten den jeweiligen Verwendungszwecken angepaßt werden. Werden nämlich die beiden Greifarme mittels an diesen angebrachten Zahnstangen und einem in diese eingreifenden angetriebenen Zahnrad trieblich mit­ einander verbunden, so ist zuverlässig gewährleistet, daß Toleranzen in den Verzahnungen sich selbsttätig aus­ gleichen und daß die beiden Greifarme stets gleichmäßig zur Mitte des einzuspannenden Werkstückes verstellt wer­ den. Ein Werkstück wird demnach stets mittig aufgenom­ men, Beschädigungen sind somit ausgeschlossen. Und da die einzelnen Bauteile keine hohe Präzision aufweisen müssen, ist auch eine wirtschaftliche Fertigung ge­ geben.The tensioning device designed according to the invention not only enables the clamping of workpieces different dimensions and thus also in Diameter small workpieces, but these also has high clamping and insertion accuracy and their resilience and / or adjustment range without difficulty the respective purposes be adjusted. Namely, the two gripping arms by means of racks and an in this engaging driven gearwheel interconnected, so it is reliably guaranteed that tolerances in the gears automatically same and that the two gripper arms always uniform who is adjusted to the center of the workpiece to be clamped the. A workpiece is therefore always picked up in the middle Damage is excluded. And since the individual components are not very precise  economic production is also required give.

Von Vorteil ist ferner, daß eine Umrüstung durch Aus­ tausch der Zahnstangen und des diese trieblich verbin­ denden Zahnrades in kurzer Zeit möglich ist, der Ver­ stellbereich der Spannvorrichtung ist demnach leicht zu verändern. Auch kann die Spannkraft nahezu belie­ big mit Hilfe des Servoeinrichtung eingestellt werden, eine vielseitige Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist somit, zumal diese insbesondere auch zur Zuführung von Werkstücken zu Spannfuttern, die eine hohe Zuführgenauigkeit erfordern, möglich ist, gegeben.Another advantage is that a retrofit by Aus exchange of the racks and the drive connection end gear is possible in a short time, the Ver Adjustment range of the clamping device is therefore easy to change. The clamping force can almost be as well big can be set using the servo device a versatility of the invention Clamping device is thus, especially since this in particular also for feeding workpieces to chucks that require a high feed accuracy is possible.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer ge­ mäß der Erfindung ausgebildeten Spannvorrichtung für Werkstücke dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt:In the drawing, an embodiment of a ge according to the invention trained clamping device for Workpieces shown below in detail is explained. Here shows:

Fig. 1 die mit zwei gegeneinander verschiebbaren Greifarmen versehene Spannvorrichtung in Draufsicht, Fig. 1 which is provided with two mutually displaceable gripping arms jig in top view,

Fig. 2 Die Spannvorrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht, Fig. 2 shows the clamping device according to Fig. 1 in side view,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III durch die Spannvorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 3 shows a section along the line III-III through the tensioning device according to Fig. 1 and

Fig. 4 einen Schnitt durch die bei der Spannvor­ richtung nach Fig. 1 vorgesehene Servo­ einrichtung. Fig. 4 shows a section through the servo device provided in the Spannvor direction of FIG. 1.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte und mit 1 be­ zeichnete Spannvorrichtung für Werkstücke 2 dient zu deren lagegerechten Aufnahme und Abgabe und besteht im wesentlichen aus zwei in einem Gehäuse 11 gegen­ einander verschiebbar geführten Greifarmen 12 und 13, die zwangläufig miteinander verbunden und mittels einer Servoeinrichtung 31 antreibbar sind. Zur zwangläufigen Verbindung der beiden Greifarme 12 und 13 sind hierbei zwei mit Abstand zueinander angeordnete mittels Schrau­ ben 18 bzw. 19 an diesen befestigte Zahnstangen 14 und 15 vorgesehen, die auf den einander zugekehrten Stirnseiten mit Verzahnungen 16 und 17 ausgestattet sind, in die ein auf einer Welle 20 drehfest gehaltenes Zahnrad 21 ein­ greift. Auf der in einer Bohrung 29 des Gehäuses 11 ge­ lagerten Welle 20 ist ein weiteres Zahnrad 38 angeord­ net, das mit der Servoeinrichtung 31 in Triebverbindung steht.The BE in Figs. 1 and illustrated 2 with 1 recorded clamping device for workpieces 2 serves to its positionally correct absorption and release, and consists essentially of two in a housing 11 against each other displaceably guided gripping arms 12 and 13 which positively connected to one another and by means of a servo device 31 can be driven. For the inevitable connection of the two gripper arms 12 and 13 here two spaced apart by means of screws ben 18 and 19 attached to these racks 14 and 15 are provided, which are equipped on the mutually facing end faces with teeth 16 and 17 , in the one a shaft 20 rotatably held gear 21 engages. On the ge in a bore 29 of the housing 11 mounted shaft 20 , another gear 38 is net angeord, which is in drive connection with the servo device 31 .

Als Servoeinrichtung 31 ist hierbei ein beidseitig von Druckmittel beaufschlagbarer in einer Bohrung 32 des Gehäuses 11 eingesetzter Kolben 33 vorgesehen, der auf seiner Außenmantelfläche eine Verzahnung 37 aufweist, in die das Zahnrad 38 eingreift. Bei einer Verschiebung des Kolbens 33 werden somit die Zahnräder 38 und 21 ver­ dreht und von diesen werden die Zahnstangen 14 und 15 zwangläufig mitgenommen, so daß die mit diesen verbundenen Greifarme 12 und 13 gegeneinander verstellt werden. Durch die in den Kolben 33 eingesetzten Dichtungen 34 sind Druckräume 35 und 36 gebildet, denen über Anschlüsse 38 und 40 Druckmittel wechselweise zuführbar ist.Provided as a servo device 31 is a piston 33 , which can be acted upon by pressure medium on both sides, in a bore 32 of the housing 11 and has on its outer lateral surface a toothing 37 , in which the gear wheel 38 engages. When the piston 33 is displaced, the gears 38 and 21 are thus rotated and the racks 14 and 15 are inevitably taken along by them, so that the gripping arms 12 and 13 connected to them are adjusted relative to one another. Pressure chambers 35 and 36 are formed by the seals 34 inserted in the piston 33 , to which pressure medium can be supplied alternately via connections 38 and 40 .

Der Greifarm 12 ist bei dem gezeigten Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 3 U-förmig gestaltet. Durch dessen seitliche Schenkel 22 ist somit eine Freisparung 23 geschaffen, in die der als Steg 24 ausgebildete ande­ re Greifarm 13 einführbar ist. Außerdem sind an den Greifarmen 12 und 13 im Bereich der Aufnahme des Werk­ stückes 2 prismatische Freisparungen 25 bzw. 26 vorge­ sehen, das Werkstück 2 kann somit fluchtend zur Längs­ achse A der Welle 20 aufgenommen werden. Mit Hilfe von Lagern 27 sind die Greifarme 12 und 13 unmittelbar bzw. über einen an dem Greifarm 13 angeformten Vorsprung 28 in dem Gehäuse 11 bzw. ineinander verschiebbar geführt.The gripping arm 12 is designed in the embodiment shown in FIG. 3 U-shaped. Through the side leg 22 , a recess 23 is thus created, in which the designed as a web 24 ande re gripping arm 13 can be inserted. In addition, on the gripper arms 12 and 13 in the area of the accommodation of the workpiece 2 prismatic cutouts 25 and 26 are easily seen, the workpiece 2 can thus be aligned with the longitudinal axis A of the shaft 20 . By means of bearings 27, the gripping arms are guided 12 and 13 directly or via an integrally formed on the gripping arm 13 projection 28 in the housing 11 and into one another.

Soll mittels der Spannvorrichtung 1 ein Werkstück 2 auf­ genommen werden, so ist dem Druckraum 35 der Servoein­ richtung 31 Druckmittel zuzuführen. Durch den sich dort aufbauenden Druck wird der Kolben 32 nach rechts ver­ schoben und, da über dessen Verzahnung 37 das Zahnrad 38 und die Welle 20 angetrieben werden, wird auch das auf diese angeordnete Zahnrad 21 verdreht und somit die Zahnstangen 14 und 15 gegeneinander verschoben. Die mit diesen fest verbundenen Greifarme 12 und 13 werden demnach von beiden Seiten gleichmäßig auf das aufzuneh­ mende Werkstück 2 zu bewegt und legen sich an diesem an. Über den Druck des Druckmittels kann hierbei die Spannkraft leicht den jeweiligen Verhältnissen ange­ paßt werden, auch sind Beschädigungen des Werkstückes 2 bei der Aufnahme oder Abgabe mittels der Spannvor­ richtung 1 ausgeschlossen, da Fertigungstoleranzen problemlos auszugleichen sind und die Greifarme 12 und 13 demnach das in der Verlängerung der Achse A der Welle 20 gehaltene Werkstück 2 exakt aufnehmen, ohne daß dieses dabei Scherkräften ausgesetzt ist. Und da die Greifarme 12 und 13 ineinander geführt sind, können auch im Durchmesser klein bemessene Werkstücke mit Hilfe der Spannvorrichtung 1 ohne Schwierigkeiten aufgenommen und präzise an eine Arbeitsmaschine, bei­ spielsweise ein Spannfutter, weitergegeben werden.If a workpiece 2 is to be picked up by means of the clamping device 1 , the pressure chamber 35 of the servo device 31 must be supplied with pressure medium. Due to the pressure building up there, the piston 32 is pushed ver to the right and, since the gear 38 and the shaft 20 are driven via its toothing 37, the gear 21 arranged on it is also rotated and thus the racks 14 and 15 are displaced relative to one another. The firmly connected gripper arms 12 and 13 are accordingly moved from both sides towards the workpiece 2 to be recorded and lie against it. About the pressure of the pressure medium, the clamping force can be easily adjusted to the respective conditions, also damage to the workpiece 2 when receiving or dispensing by means of the Spannvor device 1 is excluded, since manufacturing tolerances can be easily compensated and the gripper arms 12 and 13 accordingly Extend the axis A of the shaft 20 to hold the workpiece 2 exactly, without this being exposed to shear forces. And since the gripping arms 12 and 13 are guided one inside the other, workpieces that are small in diameter can also be picked up with the help of the clamping device 1 without difficulty and passed precisely to a working machine, for example a chuck.

Claims (6)

1. Spannvorrichtung für Werkstücke mit zwei gegeneinander verschiebbaren und zwangläufig miteinander verbunde­ nen Greifarmen, die mittels einer Servoeinrichtung betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur zwangläufigen Verbindung der beiden Greif­ arme (12, 13) an diesen jeweils eine in deren Ver­ stellrichtung sich erstreckende Zahnstange (14, 15) befestigt ist, die mit Abstand zueinander angeord­ net und deren Verzahnungen (16, 17) auf den einander zugekehrten Längsseiten angebracht sind, und daß zwi­ schen den beiden Zahnstangen (14, 15) ein in diese eingreifendes Zahnrad (21) vorgesehen ist, das mit der Servoeinrichtung (31) in Triebverbindung steht. 1. Clamping device for workpieces with two mutually displaceable and inevitably connected to each other NEN gripping arms, which can be actuated by means of a servo device, characterized in that for the positive connection of the two gripping arms ( 12 , 13 ) each have a rack which extends in the adjusting direction thereof ( 14, 15 ) is attached, the net angeord at a distance from one another and the teeth ( 16, 17 ) are attached to the mutually facing longitudinal sides, and that between the two racks ( 14 , 15 ) an engaging in this gear ( 21 ) is provided which is in drive connection with the servo device ( 31 ). 2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstangen (14, 15) und das mit diesen verbundene Zahnrad (21) radialsymmetrisch angeord­ net sind und daß dessen Längsachse (A) mittig zu dem einzuspannenden Werkstück (2) verläuft.2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the toothed racks ( 14 , 15 ) and the gearwheel ( 21 ) connected to them are radially symmetrically arranged and that its longitudinal axis (A ) extends centrally to the workpiece ( 2 ) to be clamped. 3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstangen (14, 15) in einem diese aufneh­ menden Gehäuse (11) und ineinander mittels eines an einer oder beiden Zahnstangen (14, 15) und/oder den Greifarmen (12, 13) angeordneten Vorsprunges (28) verschiebbar gelagert sind.3. Clamping device according to claim 1 or 2, characterized in that the toothed racks ( 14 , 15 ) in a housing accommodating them ( 11 ) and one inside the other by means of one or two toothed racks ( 14 , 15 ) and / or the gripping arms ( 12 , 13 ) arranged projection ( 28 ) are slidably mounted. 4. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung (31) aus einem parallel zu den Zahnstangen, vorzugsweise achssenkrecht zu diesen, angeordneten verschiebbar in dem diese aufnehmenden Gehäuse (11) gelagerten beidseitig von Druckmittel beaufschlagbaren Kolben (33) be­ steht, der auf seiner Außenmantelflächen mit einer Verzahnung (37) versehen und mittels dieser trieb­ lich mit einem Zahnrad (38) verbunden ist, das drehfest auf der das in die Zahnstangen (14, 15) eingreifenden Zahnrad (21) tragenden Welle (20) gelagert ist.4. Clamping device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the servo device ( 31 ) from a parallel to the racks, preferably perpendicular to these, arranged displaceably in the housing ( 11 ) accommodating these, supported on both sides by pressure medium piston ( 33 ) be, which is provided on its outer circumferential surfaces with a toothing ( 37 ) and by means of this drive Lich with a gear ( 38 ) which rotatably on the in the racks ( 14 , 15 ) engaging gear ( 21 ) supporting Shaft ( 20 ) is mounted. 5. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Greifarme (12) in seiner Querschnitts­ form gabelförmig ausgebildet ist, zwischen dessen Schenkel (22) der gegenüberliegend angeordnete Greif­ arm (13) einführbar ist.5. Clamping device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that one of the gripping arms ( 12 ) in its cross-sectional shape is fork-shaped, between the legs ( 22 ) of which the oppositely arranged gripping arm ( 13 ) can be inserted. 6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifarme (12, 13) in dem das Werkstück (2) aufnehmenden Bereich jeweils mit einer prisma­ tischen Freisparung (25, 26) versehen sind.6. Clamping device according to claim 5, characterized in that the gripping arms ( 12 , 13 ) in the workpiece ( 2 ) receiving area are each provided with a prismatic cutout ( 25 , 26 ).