DE4222149C2 - Parallelbackengreifer zum Erfassen von Werkstücken - Google Patents
Parallelbackengreifer zum Erfassen von WerkstückenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Parallelbackengreifer zum
Erfassen von Werkstücken an drei Punkten einer im wesent
lichen kreisförmigen äußeren Werkstückkontur, nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solcher Greifer ist aus der Betriebsanweisung der
Anmelderin "Flexibles Werkstückhandhabungssystem FHS-1",
Ausgabe Mai '84, bekannt. Dieser Greifer hat zwei Backen,
die parallel zu sich selbst längs einer gemeinsamen Achse
zueinander hin und voneinander weg bewegbar sind. Die
beiden Backen haben einander zugewandte Innenprofile zum
Angreifen an einer kreisförmigen äußeren Kontur eines
Werkstücks, beispielsweise einer Welle. Das Innenprofil
eines der beiden Backen ist geradlinig und erstreckt sich
im rechten Winkel zur gemeinsamen Bewegungsachse beider
Backen; das Innenprofil des anderen Backens ist von zwei
Geraden gebildet, die sich auf der gemeinsamen Achse
schneiden und mit dieser je einen Winkel von ungefähr 45°
einschließen. Zum Bewegen der beiden Backen ist eine
gemeinsame Gewindespindel vorgesehen, die zwei mit je
einem Backen in Eingriff stehende gegenläufige Gewinde
unterschiedlicher Steigung aufweist. Die Steigungen der
Gewinde stehen zueinander im Verhältnis 3 : 4; bei jeder
Bewegung des ersten Backens um eine Streckeneinheit bewegt
sich also der zweite Backen um 4/3 Streckeneinheiten.
Damit wird erreicht, daß der Mittelpunkt von Werkstücken
unterschiedlichen Außendurchmessers, die an ihrer äußeren
Kontur gespannt werden, stets der gleiche ist. Zusätzlich
zu dem beschriebenen Backenpaar ist ein zweites Paar
Backen vorgesehen, die ebenfalls längs einer gemeinsamen
Achse zueinander hin und voneinander weg bewegbar sind und
die Aufgabe haben, Werkstücke an einer kreisförmigen
Innenkontur zu spannen. Von den beiden Backenpaaren ist
jedoch keines geeignet, Werkstücke unterschiedlichen
Durchmessers an insgesamt drei Punkten wahlweise einer
inneren oder einer äußeren Werkstückkontur zu spannen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Parallel
backengreifer derart zu gestalten, daß er sich wahlweise
zum Außen- oder zum Innenspannen von Werkstücken mit im
wesentlichen kreisförmiger Außen- bzw. Innenkontur in
einem großen Durchmesserbereich verwenden läßt.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unter
ansprüchen.
Die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten
Begriffe Innenprofil und Außenprofil beziehen sich jeweils
auf einen Schnitt in einer zur Achse des zu spannenden
Werkstücks normalen, zur gemeinsamen Bewegungsachse der
beiden Backen parallelen Richtung. In einem solchen
Schnitt erscheint beispielsweise ein zylindrisches Spann
element als Kreis, während eine ebene, der Achse des zu
spannenden Werkstücks zugewandte Innenfläche eines Greif
elements als Gerade erscheint. Entsprechendes gilt für die
Begriffe Innen- und Außenkontur eines Werkstücks; diese
Konturen ergeben sich bei der Betrachtung eines achsnor
malen Schnittes durch das einzuspannende Werkstück,
beispielsweise eine Welle oder ein Rohr oder eine kreis
ringförmige Scheibe. Der Begriff Außenprofil soll sich auf
alle Außenprofile eines Greifers erstrecken, die geeignet
sind, eine Innenkontur eines Werkstücks zu erfassen.
Solche Außenprofile ergeben sich nicht nur bei Greifele
menten mit kreiszylindrischer Außenfläche, sondern beispiels
weise auch bei einem Greifelement, das an seiner von der
Achse des zu spannenden Werkstücks abgewandten Seite eine
schneidenartige Kante mit geringem Krümmungsradius oder
zwei mit verhältnismäßig geringem Abstand parallel zuein
ander angeordnete solche Kanten aufweist.
Von Parallelbackengreifern der erfindungsgemäß weitergebildeten
Gattung unterscheiden sich bekannte 3-Backen-Einlegegreifer der
beispielsweise aus dem Prospekt der F. Schunk GmbH "Greifsysteme
'91 aktuell", S. 12.1 bis 12.4 bekannten Art grundsätzlich
dadurch, daß sie - insoweit vergleichbar mit Drei-
Backenfuttern der bei Drehmaschinen üblichen Art - drei um je
120° gegeneinander versetzte Führungen aufweisen, längs derer
je ein Backen verschiebbar ist. Solche Greifer eignen sich ohne
weiteres für das Außen- wie für das Innenspannen, erfordern
aber für die in Bezug zueinander zentrierten Bewegungen der
drei Backen eine bei gleicher Greifgenauigkeit und -geschwindigkeit
aufwendigere Antriebsvorrichtung als Parallelbackengreifer
der erfindungsgemäß weitergebildeten Gattung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden
anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen
Parallelbackengreifers ohne Werkstück;
Fig. 2 die gleiche Schrägansicht, jedoch mit einge
spanntem Werkstück;
Fig. 3 bis 6 mehrere Stellungen des Greifers beim
Spannen von Werkstücken unterschiedlichen
Durchmessers;
Fig. 7 einen hydraulischen Antrieb für den Greifer;
Fig. 8 den Schnitt VIII-VIII in Fig. 7 und
Fig. 9 den Schnitt IX-IX.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Parallelbackengreifer ist
dazu vorgesehen, Werkstücke 10 mindestens annähernd
kreisförmiger Kontur unterschiedlichen Durchmessers
wahlweise von außen oder von innen zu spannen. In Fig. 2
ist eine solches Werkstück 10 in Gestalt eines zylindri
schen Rohrabschnittes dargestellt, das von außen her
gespannt ist.
Zu dem dargestellten Parallelbackengreifer, der im folgen
den kurz Greifer genannt wird, gehört ein erster Backen
12, der von einer C-förmigen Platte, beispielsweise aus
Stahl, gebildet ist und einen äußeren Schenkel 14 sowie
einen zentralen Schenkel 16 aufweist. Am äußeren Schenkel
14 sind zwei Löcher 18 und eine Nut 20 zur Befestigung an
dem in Fig. 7 bis 9 dargestellten Antrieb ausgebildet. Der
zentrale Schenkel 16 weist vier Befestigungspunkte 22 auf,
die in einer Reihe längs einer Achse X angeordnet und von
je einer durchgehenden Bohrung gebildet sind.
An einem der Befestigungspunkte 22 ist ein Greifelement 24
befestigt, das ein Innenprofil 26 zum Angreifen an der
Außenkontur des Werkstücks 10 sowie ein Außenprofil 28 zum
Angreifen an der Innenkontur des Werkstücks 10 aufweist.
Im dargestellten Beispiel sind das Innenprofil 26 und das
Außenprofil 28 des Greifelements 24 von einer gemeinsamen
Zylinderfläche gebildet. Das Greifelement 24 könnte aber
beispielsweise auch ein Dreieckprisma sein, von dem eine
zur Achse X normale Fläche das Innenprofil 26 zum Einspan
nen der äußeren Kontur des Werkstücks 10 bilden würde,
während die von dieser Fläche abgewandte äußere Kante des
Dreieckprismas das Außenprofil 28 bilden würde. In jedem
Fall ist das Greifelement 24 wahlweise an jedem beliebigen
Befestigungspunkt 22 des Backens 12 befestigbar. Diesem
Zweck dient im dargestellten Beispiel eine handelsübliche
Schraube 30 mit Innensechskant.
Zum dargestellten Greifer gehört ferner ein zweiter Backen
32, der von einer U-förmigen Platte mit zwei Schenkeln 34
und 36 gebildet und symmetrisch zur Achse X gestaltet
ist. Die beiden Backen 12 und 32 sind längs der Achse X,
die im folgenden als gemeinsame Achse beider Backen
bezeichnet wird, gegenläufig hin- und herbewegbar. Der
Abstand zwischen den beiden Schenkeln 34 und 36 des
zweiten Backens 32 ist so bemessen, daß der zentrale
Schenkel 16 des ersten Backens 12 in diesen Zwischenraum
hineinpaßt; die beiden Backen 12 und 32 lassen sich also
aus ihrer abgebildeten Stellung heraus längs der gemeinsa
men Achse X noch um ein beträchtliches Stück zusammen
schieben. Zum Befestigen an dem in Fig. 7 bis 9 darge
stellten Antrieb hat der zweite Backen 32 ebenfalls zwei
Löcher 38 und eine Nut 40.
Am zweiten Backen 32 sind zwei divergierende Reihen Be
festigungspunkte 42 für zwei Greifelemente 44 ausgebildet.
Die beiden Greifelemente 44 haben je ein gerades Innen
profil 46, das von einer ebenen Innenfläche gebildet ist,
sowie je ein konvexes Außenprofil 48, das von einer
teilzylindrischen Außenfläche gebildet ist. Die beiden
Innenprofile 46 liegen auf konvergierenden Geraden A, die
sich auf der gemeinsamen Achse X schneiden und mit dieser
gleiche Winkel α einschließen, so daß die gemeinsame Achse
X die Winkelhalbierende der beiden Innenprofile 46 ist. An
jedem der beiden Schenkel 34 und 36 sind vier Befestigungs
punkte 42 ausgebildet, die je einem der Befestigungspunkte
22 am ersten Backen 12 zugeordnet sind und voneinander die
gleichen Abstände c haben wie diese. Einer der Befesti
gungspunkte 42 am oberen Schenkel 34 fällt mit einem der
Löcher 38 zusammen, so daß ein Greifelement 44 dort mit
einer langen Schraube befestigt werden kann, die sich
durch den Backen 12 hindurcherstreckt. Die übrigen Befesti
gungspunkte 42 sind Gewindebohrungen.
Die Richtungen B der beiden Reihen von je vier Befesti
gungspunkten 42 schneiden sich in einem Punkt auf der
gemeinsamen Achse X und schließen mit dieser je einen
Winkel β ein, der den Komplementärwinkel des Winkels α
bildet. Es gilt also die Beziehung β=90-α; dies
bedeutet, daß die geraden Innenprofile 46 der beiden
Greifelemente 44 rechtwinklig zur Richtung B der zugehöri
gen Reihe Befestigungspunkte 42 angeordnet sind. Im
dargestellten Beispiel sind die Winkel α und β ungefähr
gleich, betragen also je ungefähr 45°.
Das von einer Zylinderfläche gebildete Außenprofil 48
jedes der beiden Greifelemente 44 ist durch ebene Flächen
verlängert, die mit der zugehörigen, das Innenprofil 46
bildenden Ebene konvergieren. Das Gesamtprofil jedes
Greifelements 44 ähnelt einem gleichschenkeligen Dreieck,
dessen Hypothenuse vom Innenprofil 46 gebildet ist, und
dessen von der Hypothenuse abgewandter Scheitel abgerundet
ist, während die beiden übrigen Scheitel aus herstel
lungstechnischen Gründen im rechten Winkel zu je einer
Kathete abgeschnitten sind.
Damit die Greifelemente 44 verdrehsicher an je einem der
Befestigungspunkte 42 befestigt werden können, ist jeder
von diesen zwischen zwei Positionierbohrungen 52 und 54
angeordnet, denen entsprechende Positionierstifte an den
Greifelementen 44 zugeordnet sind. Die Positionierbohrun
gen 52 haben einen größeren Durchmesser als die Positio
nierbohrungen 54, und entsprechendes gilt für die zuge
hörigen Positionierstifte, so daß die Greifelemente 44 nur
in der abgebildeten Stellung angeordnet werden können, in
denen ihre Innenprofile 46 dem Schnittpunkt der beiden
Geraden B zugewandt sind.
In Fig. 3 bis 6 ist dargestellt, wie Werkstücke unter
schiedlichen Durchmessers wahlweise innen oder außen
zentrisch eingespannt werden können. Gemäß Fig. 3 sind die
Greifelemente 24 und 44 an den Befestigungspunkten 22 bzw.
42 befestigt, die einem vorgegebenen Mittelpunkt O am
nächsten sind. In dieser Anordnung läßt sich wahlweise ein
Werkstück mit dem Außendurchmesser D1 außen oder ein
Werkstück mit dem Innendurchmesser D2 innen spannen. Gemäß
Fig. 4 sind die Greifelemente 24 und 44 unverändert an den
am weitesten innenliegenden Befestigungspunkten 22 bzw. 42
befestigt; die Backen 12 und 32 sind jedoch soweit längs
der gemeinsamen Achse X auseinanderbewegt worden, daß nun
ein Werkstück mit dem Außendurchmesser D2 von außen oder
ein Werkstück mit dem Innendurchmesser D3 von innen
gespannt werden kann.
Gemäß Fig. 5 sind sämtliche Greifelemente 24 und 44 um
einen Befestigungspunkt 22 bzw. 42 nach außen versetzt
worden. Auch in dieser Anordnung kann ein Werkstück mit
dem Außendurchmesser D2 von außen oder ein Werkstück mit
dem Innendurchmesser D3 von innen gespannt werden. Die
selbe Anordnung der Greifelemente 24 und 44 genügt, wenn
die Backen 12 und 32 entsprechend weiter auseinander
bewegt worden sind, um ein Werkstück mit dem Außendurch
messer D3 von außen oder ein Werkstück mit dem Innen
durchmesser D4 von innen zu spannen.
Der in Fig. 7 bis 9 dargestellte Antrieb ist zum Betätigen
von zwei Backenpaaren vorgesehen, die je einen ersten
Backen 12 und je einen zweiten Backen 32 aufweisen. Jedem
der ersten Backen 12 ist ein erster Schlitten 56, und
jedem der zweiten Backen ein zweiter Schlitten 58 zugeord
net. Diese insgesamt vier Schlitten sind in einem gemein
samen, quaderförmigen Gehäuse 60 geführt und sind im
wesentlichen gleich. Jeder der Schlitten 56 und 58 hat
Vorsprünge 62 und Gewindebohrungen 64, an denen der
zugehörige Backen 12 bzw. 32 zentriert und festgeschraubt
wird.
An jedem der Schlitten 56 und 58 ist eine Zahnstange 66
bzw. 68 ausgebildet, in die ein erstes Ritzel 70 bzw. ein
damit fest verbundenes zweites Ritzel 72 eingreift. Auf
diese Weise ist jeder der ersten Schlitten 56 mit dem
zugehörigen, auf derselben Seite des Gehäuses 60 angeordne
ten zweiten Schlitten 58 derart verbunden, daß beide
Schlitten sich nur gegenläufig bewegen können. Die Ritzel
70 und 72 haben im dargestellten Beispiel das Zähnezahlver
hältnis 7 : 10, so daß sich jeweils der erste Schlitten 56
mit dem zugehörigen ersten Backen 12 um sieben Wegeinhei
ten bewegt, während der zweite Schlitten 58 mit dem
zugehörigen zweiten Backen 32 sich um zehn Wegeinheiten
bewegt. Dies ist das Verhältnis sin α : 1, wenn der Winkel α
rund 44,5° beträgt.
Jedem Schlittenpaar 56, 58 ist eine eigene, im Gehäuse 60
untergebrachte Kolbenzylindereinheit zugeordnet. Jede
dieser Einheiten besteht im wesentlichen aus einer Zylin
derbohrung 54, die sich parallel zur Bewegungsrichtung der
Schlitten erstreckt, und einem darin arbeitenden doppelt
wirkenden Kolben 76 mit einer Kolbenstange 78, die abdich
tend in einem Einsatzstück 80 geführt ist und einen Kopf
82 mit einer Querbohrung 84 aufweist. In der Querbohrung
84 ist ein Ende einer Querstange 86 geführt, die sich
durch ein Langloch 88 im Gehäuse 60 erstreckt, und deren
anderes Ende am zugehörigen ersten Schlitten 56 befestigt
ist.
Durch das Gehäuse 60 hindurch erstreckt sich eine zentrale
Schraube 90 zur Befestigung an einem nicht dargestellten
Drehkörper, der um 180° hin- und herdrehbar sowie in
beliebigen Zwischenstellungen festsetzbar ist, um wahl
weise das eine oder andere Backenpaar 12, 32 in eine
Stellung zum Übernehmen oder Übergeben eines Werkstücks zu
bringen.
Claims (8)
1. Parallelbackengreifer zum Erfassen von Werkstücken
(10) an drei Punkten einer im wesentlichen kreisförmigen
äußeren Werkstückkontur, mit
- - einem ersten und einem zweiten Backen (12, 32), die längs einer gemeinsamen Achse (X) gegenläufig bewegbar sind,
- - einem dem ersten Backen (12) zugeordneten ersten Innen profil (26) zum Angreifen an einem ersten Punkt der äußeren Werkstückkontur, und
- - zwei dem zweiten Backen (32) zugeordneten weiteren Innenprofilen (46) zum symmetrischen Angreifen an zwei weiteren Punkten der äußeren Werkstückkontur, wobei
- - die beiden weiteren Innenprofile (46) zwei unter einem
Winkel α konvergierende Geraden (A) sind, deren Winkel
halbierende auf der gemeinsamen Achse (X) liegt,
dadurch gekennzeichnet, daß - - der erste Backen (12) eine auf der gemeinsamen Achse (X) angeordnete zentrale Reihe geradlinig hintereinander angeordneter Befestigungspunkte (22) aufweist,
- - der zweite Backen (32) zwei divergierende Reihen geradlinig hintereinander angeordneter Befestigungspunkte (42) aufweist,
- - die Richtungen (B) der beiden divergierenden Reihen sich auf der gemeinsamen Achse (X) schneiden und mit ihr je einen Winkel β=90-α einschließen,
- - jeder der drei Reihen ein Greifelement (24, 44) zugeord net ist, das zusätzlich zu seinem Innenprofil (26, 46) ein Außenprofil (28, 48) zum zentrischen Spannen eines Werk stücks (10) mit einer im wesentlichen kreisförmigen inneren Werkstückkontur aufweist, und
- - alle Greifelemente (24, 44) wahlweise an einander entsprechenden Befestigungspunkten (22, 42) der drei Reihen befestigbar sind.
2. Parallelbackengreifer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die gegen
läufigen Bewegungen des ersten und des zweiten Backens
(12, 32) im Verhältnis sin α : 1 stehen.
3. Parallelbackengreifer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Innen
profil (26) und das Außenprofil (28) des dem ersten Backen
(12) zugeordneten Greifelements (24) auf einem gemeinsamen
Kreiszylinder liegen.
4. Parallelbackengreifer nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Innen
profil (46) und das Außenprofil (48) jedes der beiden dem
zweiten Backen (32) zugeordneten Greifelemente (44) einen
Kreiszylinder umschreiben, der mit demjenigen des zum
ersten Backen (12) gehörigen Greifelements (24) überein
stimmt.
5. Parallelbackengreifer nach einem der Ansprüche 1
bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände
(c) zwischen je zwei Befestigungspunkten (42) längs der
divergierenden Reihen auf dem zweiten Backen (32), in
Richtung jeder dieser Reihen gemessen, ebenso groß sind wie
die Abstände (c) zwischen je zwei entsprechenden Befesti
gungspunkten (22) auf dem ersten Backen (12), in Richtung
der gemeinsamen Achse (X) gemessen.
6. Parallelbackengreifer nach Anspruch 5 in Verbindung
mit Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände
(c) zwischen je zwei beliebigen Befestigungspunkten (22, 42)
auf beiden Backen (12, 32) gleich sind.
7. Parallelbackengreifer nach einem der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Befestigungspunkt (42) am zweiten Backen (32) von einem
mittleren Loch gebildet ist, das zwischen zwei Positionier
bohrungen (52, 54) angeordnet ist.
8. Parallelbackengreifer nach einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der erste Backen (12) eine C-förmige Platte mit einem zentralen Schenkel (16) ist, der sich längs der gemein samen Achse (X) erstreckt und die zentrale Reihe von Befestigungspunkten (22) aufweist, und
- - der zweite Backen (32) eine U-förmige Platte mit zwei Schenkeln (34, 36) ist, die je eine der divergierenden Reihen von Befestigungspunkten (42) aufweisen und zwischen sich einen Zwischenraum freilassen, in den der zentrale Schenkel (16) des ersten Backens (12) hineinbewegbar ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924222149 DE4222149C2 (de) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | Parallelbackengreifer zum Erfassen von Werkstücken |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4222149A1 DE4222149A1 (de) | 1994-01-13 |
DE4222149C2 true DE4222149C2 (de) | 1994-06-23 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP5306948B2 (ja) * | 2009-09-10 | 2013-10-02 | 本田技研工業株式会社 | マニプレータ装置 |
DE102017201057B4 (de) | 2017-01-24 | 2020-07-23 | Festo Se & Co. Kg | Greifvorrichtung mit elastisch nachgiebiger Greiffäche an einem von drei Greiffingern |
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1992
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Publication number | Publication date |
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DE4222149A1 (de) | 1994-01-13 |
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