DE102006057496A1

DE102006057496A1 - Pneumatischer Parallelgreifer

Info

Publication number: DE102006057496A1
Application number: DE102006057496A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Roncadelle Maffeis
Original assignee: Gimatic SpA
Current assignee: Gimatic SpA
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2007-06-14
Also published as: ITBS20050156A1; JP4961199B2; US7635154B2; JP2007160500A; US20070132257A1

Abstract

Ein pneumatischer Parallelgreifer umfasst ein Greifergehäuse (11), welches eine Kammer (15) begrenzt, einen sich in der Kammer hin- und herbewegenden pneumatischen Kolben (12) sowie zwei Klemmbacken (13, 14), die durch den Kolben (12) gesteuert werden und in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind. Eine erste Klemmbacke (13) ist starr mit dem Kolben (12) verbunden, so dass sie dessen Bewegungen folgt, wogegen die zweite Klemmbacke (14) mit dem Kolben (12) über ein oszillierendes Übertragungselement (22; 22') verbunden ist. Das Übertragungselement (22; 22') umfasst einen mittleren Abschnitt (23; 30) mit größer dimensioniertem Querschnitt, welcher eine transversale Durchgangsbohrung aufweist, um einen zentralen Oszillations-Achsstift (27; 33) aufzunehmen. Das oszillierende Übertragungselement (22; 22') umfasst zwei endständige Kopfteile (25, 25'; 31, 31') mit gewölbten Oberflächen, welche dazu eingerichtet sind, dass sie mit entsprechenden Aufnahmen (29, 29'; 35, 35') zusammenarbeiten, welche im Boden einer Ausnehmung (12'; 36), die in einer Seite des Kolbens (12) ausgebildet ist, und in der zweiten Klemmbacke (14) vorgesehen sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Greifer zum Greifen und Handhaben von Werkstücken, insbesondere einen pneumatischen Parallelgreifer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Derartige pneumatische Greifer sind bereits bekannt und beispielsweise in der US 6 273 485 desselben Anmelders beschrieben. Solche Greifer haben ein Greifergehäuse, welches eine Kammer begrenzt, die ihrerseits an gegenüberliegen Enden durch jeweils einen Flansch verschlossen ist, und umfassen einen in der Kammer hin- und herbewegbaren pneumatischen Kolben sowie zwei Klemmbacken, welche in einem im Greifergehäuse ausgebildeten Gehäuse parallel zur Kammer linear geführt sind. Die Klemmbacken werden durch den Kolben gesteuert und sind mit Mitteln versehen, mittels denen handzuhabende Gegenstände festgehalten bzw. losgelassen werden können.

Die zwei Klemmbacken werden durch den Kolben relativ zueinander in entgegengesetzte Richtungen bewegt. Eine erste Klemmbacke ist unmittelbar starr mit dem Kolben verbunden, wogegen die zweite Klemmbacke über einen Antriebshebel mit dem Kolben verbunden ist. Der Antriebshebel oszilliert um einen zentralen Achsstift, welcher in dem Greifergehäuse gelagert ist, und ist an seinen Enden durch Verbindungsstifte mit dem Kolben bzw. der zweiten Klemmbacke verbunden.

Derartige Greifer sind aus verschiedenen Gründen Gegenstand von Verbesserungen, auch wenn sie an und für sich betriebsfähig sind. In der Praxis ist der Hebel, der den Kolbens mit einer der Klemmbacken verbindet, bei solchen Greifern flach ausgebildet und weist verhältnismäßig kleine Kontaktflächen an den Verbindungsstellen zu den Verbindungsstiften und dem Achsstift auf. Aus diesem Grund nutzt der Hebel schnell ab, wodurch verhindert wird, daß große Haltekräfte ausgeübt werden können.

Darüber hinaus hängt bei diesem System der Bewegungsweg der Klemmbacken stark von der Länge des Hebels ab. Für einen längeren Bewegungsweg müssen längere Hebel verwendet werden, wodurch jedoch insgesamt das Greifergehäuse und im Ergebnis der Greifer größer wird. Daher kann der Hubweg der Klemmbacken nicht über bestimmte Grenzen hinausgehen, wodurch die Größe des Greifers begrenzt ist und dessen Einsatz an räumlich beengten Orten nur eingeschränkt möglich ist.

Aufgabe und Zusammenfassung der Erfindung

Ausgehend von diesen Überlegungen besteht der Wunsch nach einem pneumatischen Greifer, bei welchem der Schwenkhebel, der den Steuerkolben mit einer der linearen Klemmbacken verbindet, derart ausgebildet ist, daß die Kontaktflächen an den Verbindungsstellen sowohl in Bezug auf den zentralen Achsstift und den Kolben einerseits als auch in Bezug auf die zugehörige Klemmbacke andererseits vergrößert sind.

Darüber hinaus ist ein Greifer wünschenswert, bei welchem es bei unveränderter Größe möglich ist, die Hubwege der Klemmbacken zu vergrößern und zu variieren.

Ferner besteht Bedarf an einem pneumatischen Greifer, bei dem die Verbindung zwischen dem Steuerkolben und der von diesem mittels eines Schwenkhebels angetriebenen Klemmbacke verbessert ist, um so die Funktionalität und Leistung der Einrichtung zu erhöhen, die Abnutzung der Verbindung zu verringern und um die Greif- und Haltekräfte zu erhöhen, welche auf handzuhabende Gegenstände ausgeübt werden können.

Auch gibt es den Wunsch nach einem pneumatischen Greifer mit einfacheren und weniger kostenintensiven Klemmbacken, welche zudem präziser an das Greifergehäuse angepasst sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen pneumatischen Greifer zu schaffen, welcher den obigen Gedanken Rechnung trägt.

Diese Aufgabe wird bei einem pneumatischen Parallelgreifer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das oszillierende Element bzw. der Schwenkhebel, der die Bewegung des Kolbens auf die zweite Klemmbacke überträgt, einen mittleren Abschnitt mit größerem Querschnitt, der eine transversale Durchgangsbohrung zur Aufnahme eines zentralen Oszillations-Achsstiftes aufweist, und zwei endständige Kopfteile mit gewölbter Oberfläche umfaßt, die derart eingerichtet sind, daß sie mit entsprechenden Aufnahmen zusammenarbeiten, welche im Boden einer Ausnehmung auf einer Seite des Kolbens bzw. in der zweiten Klemmbacke vorgesehen sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Kurzbeschreibung der Figuren
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen
1 eine vergrößerte Darstellung eines oszillierenden Übertragungselements in Form eines Schwenkhebels gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine perspektivische Ansicht eines Schnitts eines Greifers, welcher den Schwenkhebel von 1 umfaßt;
3 einen Längsschnitt des Greifers von 2;
4 ein oszillierendes Übertragungselement in Form eines Schwenkhebels mit einem zugehörigen Achsstift gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
5 eine perspektivische Ansicht eines Schnitts eines Greifers, welcher den Schwenkhebel von 4 umfaßt;
6 ein Längsschnitt des Greifers von 5; und
7 eine der Klemmbacken des Greifers.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Wie insbesondere in den 2, 3, 5 und 6 zu erkennen ist, umfaßt der pneumatische Parallelgreifer im wesentlichen ein Greifergehäuse 11, einen hin- und herbewegbaren pneumatischen Kolben 12 sowie zwei miteinander fluchtende Klemmbacken 13, 14, welche jeweils eine gleiche Anzahl von nicht dargestellten Klemmschuhen tragen, welche derart ausgebildet sind, daß mit ihnen ein Gegenstand gegriffen bzw. losgelassen werden kann.
In Längsrichtung begrenzt das Greifergehäuse eine zylindrische Kammer 15 und bildet parallel dazu eine Führung 16 aus. Die sich gegenüberliegenden Enden der zylindrischen Kammer 15 sind durch jeweils einen Flansch 17 verschlossen. Der pneumatische Kolben 12 ist in der Kammer 15 geführt und innerhalb dieser in einer Hin- und Herbewegung über einen Hubweg bewegbar, der mittels eines Anschlages 15' begrenzt sein kann. Der Kolben 12 wird durch ein unter Druck stehendes Fluid verfahren, welches der Kammer 15 auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 12 durch Einlaß-/Auslaßöffnungen 18, 18' zugeführt bzw. aus dieser abgelassen wird. Dazu sind die Einlaß-/Auslaßöffnungen 18, 18' mit Leitungen für die Zirkulation des Fluids verbunden.
Die Klemmbacken 13, 14 sind in der im Greifergehäuse 11 ausgebildeten Führung 16 angeordnet und mittels des Kolbens 12 in entgegengesetzte Richtungen linear bewegbar. Insbesondere kann die Führung 16 die Form eines auf dem Kopf stehenden T haben. Die Klemmbacken 13, 14 können entsprechend so ausgebildet sein, daß ihre jeweiligen oberen Stirnseiten, welche zum Halten der Klemmschuhe eingerichtet sind, in Richtung einer sich longitudinal erstreckenden Öffnung 16' der Führung 16 weisen (vgl. 2). Die Öffnung 16' kann in einem mittleren Abschnitt über die Klemmbacken 13, 14 hinweg bereichsweise mittels einer Schutzplatte 19 abgedeckt sein, so daß kein Schmutz und kein Fremdmaterial während deren Bewegungen in wechselnde Richtungen zwischen die Klemmbacken 13, 14 gelangen kann.
Für die Bewegungen in entgegengesetzte Richtungen ist die erste Klemmbacke 13 radial starr mit dem Kolben 12 verbunden, so daß die Klemmbacke 13 den Bewegungen des Kolbens 12 präzise folgt. Dazu ist die erste Klemmbacke 13 mittels eines Stiftes 20 mit dem Kolben 12 verbunden, wobei der Stift 20 einen Schlitz 21 kreuzt und sich darin bewegt, welcher in dem Greifergehäuse 11 zwischen der Kammer 15 und der Führung 16 vorgesehen ist. Demgegenüber ist die zweite Klemmbacke 14 mit dem Kolben 12 mittels eines Übertragungselements in Form eines Schwenkhebels 22 verbunden, welches bzw. welcher derart oszilliert, daß die Bewegung des Kolbens 12 in eine Richtung der Bewegung der Klemmbacke 14 in die entgegengesetzte Richtung entspricht, welche wiederum entgegengesetzt zur Richtung der ersten Klemmbacke 13 ist. Der Schwenkhebel 22 erstreckt sich zwischen dem Kolben 12 und der zweiten Klemmbacke 14 und kreuzt außerdem einen Schlitz 21', welcher im Greifergehäuse 11 zwischen der Kammer 15 und der Führung 16 vorgesehen ist.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß den 1, 2 und 3 umfaßt der Schwenkhebel 22 einen vorzugsweise zylindrischen mittleren Abschnitt 23, zwei ausfahrbare Stangen 24, 24' an den gegenüberliegenden Enden des mittleren Abschnitts 23 sowie zwei endständige Kopfteile 25, 25' an den freien Enden der Stangen 24, 24'. Beide Kopfteile 25, 25' weisen eine gewölbte Oberfläche auf, welche vorzugsweise zylindrisch oder kugelförmig ist. Der mittlere Abschnitt 23 weist eine transversale Durchgangsbohrung 26 auf, durch welche ein Oszillations-Achsstift 27 hindurchläuft, der als Hebelstütze für die Oszillation des Schwenkhebels 22 im Greifergehäuse 11 dient. Die ausfahrbaren Stangen 24, 24' weisen in entgegengesetzte Richtungen und sind jeweils in einer Axialbohrung 28 im mittleren Abschnitt 23 angeordnet. Dabei ist es möglich, daß sie in die jeweilige Axialbohrung 28 eingezogen werden oder aus dieser herausragen. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind die endständigen Kopfteile 25, 25' als Stifte ausgebildet, welche im rechten Winkel zu den ausfahrbaren Stangen 24, 24' angeordnet sind. Die Kopfteile 25, 25' sind, wobei eine Verdrehung möglich ist, in entsprechenden weitgehend halbzylindrischen Aufnahmen 29, 29' angeordnet, welche im Boden einer in einer Seite des Kolbens 12 vorgesehenen Ausnehmung 12' bzw. quer zur zweiten Klemmbacke 14 ausgebildet sind.
Auf diese Weise kann der Schwenkhebel 22 dadurch, daß die Stangen 24, 24' ausgefahren werden können, seine Länge ändern, um dem Hubweg des Kolbens 12 zu folgen und die Freigabe- bzw. Schließbewegungen der zweiten Klemmbacke 14 zu bewirken. Somit kann der Hubweg des Kolbens 12 länger sein, so daß der Klemmbacke 14 ein längerer Bewegungsweg eröffnet wird, ohne daß sie durch den Schwenkhebel 22 beeinflußt wird, wobei eine maximale Bewegungsfreiheit des Schwenkhebels 22 vorausgesetzt ist. Darüber hinaus weist der mittlere Abschnitt 23 an dem zentralen Achsstift 27 eine walzenförmige Kupplungs-Oberfläche auf. Diese hat insbesondere einen derartigen Durchmesser und ist nach außen gewölbt, daß ihre Haltewirkung auch beim Auftreten großer Kräfte gewährleistet ist. Andererseits ermöglichen die freien Seiten der endständigen transversal verlaufenden Kopfteile 25, 25' eine große Kontaktfläche an den Verbindungsstellen zum Steuerkolben 12 und zur zweiten Klemmbacke 14. Dies führt zu einer präziseren und sichereren Verbindung mit weniger Reibung und geringerer Abnutzung.
Bei einem zweiten, in den 4, 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das oszillierende Übertragungselement in Form eines Schwenkhebels mit 22' gekennzeichnet. Der Schwenkhebel 22' hat eine unveränderliche Länge und weist einen mittleren Abschnitt 30 in Form eines faßförmigen Doppelkegels mit großem Umfang auf, welcher an jedem seiner zwei gegenüberliegenden Enden ein im wesentlichen kugelförmiges Kopfteil 31, 31' trägt. Mittig, d.h. im Bereich des größten Umfangs dieses alternativen Schwenkhebels 22' weist der mittlere Abschnitt 30 eine transversale Durchgangsbohrung 32 auf, durch welche ein Oszillations-Achsstift 33 für eine bewegliche Verbindung innerhalb des Greifergehäuses 11 verläuft. Die kugelförmigen Kopfteile 31, 31' sitzen – gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Laufbuchsen 34 zur Verringerung der Reibung – in entsprechenden Aufnahmen 35, 35', welche im Boden einer Ausnehmung 36 auf einer Seite des Kolbens 12 bzw. in der zweiten Klemmbacke 14 vorgesehen sind.
Einerseits weist der Schwenkhebel 22' auch bei dieser Ausbildung aufgrund der zentralen Durchgangsbohrung 32 im Bereich mit dem größten Umfang eine beträchtliche Abrollfläche an dem als Hebelstütze wirkenden Achsstift 33 auf. Andererseits bieten die kugelförmigen Kopfelemente 31, 31' eine bessere und präzisere Verbindung mit dem Steuerkolben 12 und mit der zweiten gesteuerten Klemmbacke 14.
Bei beiden Ausführungsbeispielen können die Komponenten des Schwenkhebels 22 oder 22' einfach und mit hoher Genauigkeit mittels automatischer Werkzeugmaschinen mit geringen Kosten hergestellt werden. Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung können die Klemmbacken 13, 14 (vgl. 7) als Gußteil mit einem Klemmbacken-Körper 40 aus einem Material wie beispielsweise Zamak (Zn+Al+Mg-Legierung) oder einem anderen Metall geringer Güte, sowie zwei Walzen 41 aus gehärtetem Stahl hergestellt werden. Letztere werden auf gegenüberliegenden Seiten in den Klemmbacken-Körper 40 eingesetzt. Auf diese Weise können die Klemmbacken 13, 14 wesentlich einfacher sowie wirtschaftlich produziert werden, wobei ihre seitlichen Walzen 41 als Hochpräzisions-Lager mit hoher Widerstandsfähigkeit dienen. Dadurch ist eine zuverlässigere und haltbarere Verbindung jeder Klemmbacke 13, 14 mit der Führung 16 des Greifergehäuses 11, in welcher sie geführt und verfahren werden, gewährleistet. Dazu hat die Führung 16 einen entsprechenden Querschnitt, welcher an denjenigen der Klemmbacken 13, 14 angepaßt ist.

Claims

Pneumatischer Parallelgreifer mit a) einem Greifergehäuse (11), welches eine durch zwei Endflansche (17) verschlossene Kammer (15) begrenzt; b) einen pneumatischen Kolben (12), welcher sich in der Kammer (15) hin- und herbewegt; c) zwei Klemmbacken (13, 14), welche ca) in einer linearen Führung (16) geführt sind, die in dem Greifergehäuse (11) parallel zur Kammer (15) ausgebildet ist; cb) mittels des Kolbens (12) relativ zueinander in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden; cc) Mittel zum Greifen und Loslassen von handzuhabenden Gegenständen tragen; wobei d) eine erste Klemmbacke (13) starr mit dem Kolben (12) verbunden ist, so daß diese unmittelbar seinen Bewegungen folgt, wogegen die zweite Klemmbacke (14) mit dem Kolben (12) über ein Übertragungselement (22; 22') verbunden ist, welches um einen zentralen tragenden Achsstift (27; 33) im Greifergehäuse (11) oszilliert und welches an den gegenüberliegenden Enden mit dem Kolben (12) bzw. mit der zweiten Klemm backe (14) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß e) das oszillierende Übertragungselement (22; 22') einen mittleren Abschnitt (23; 30) mit größerem Querschnitt, der eine transversale Durchgangsbohrung zur Aufnahme des zentralen Oszillations-Achstifts (27; 33) aufweist, und zwei endständige Kopfteile (25, 25'; 31, 31') mit gewölbten Oberflächen umfaßt, die derart eingerichtet sind, daß sie mit entsprechenden Aufnahmen (29, 29'; 35, 25') zusammenarbeiten, welche im Boden einer Ausnehmung (12'; 36) auf einer Seite des Kolbens (12) bzw. in der zweiten Klemmbacke (14) vorgesehen sind.
Pneumatischer Parallelgreifer nach Anspruch 1, bei welchem sich die Länge des oszillierenden Übertragungselements (22), im Gegensatz zum zweiten Hebel (20), abhängig von den Bewegungen des Kolbens (12) verändert.
Pneumatischer Parallelgreifer nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der mittlere Abschnitt (23) des oszillierenden Übertragungselements (22) mit zwei ausfahrbaren Stangen (24, 24') verbunden ist, welche in entgegengesetzte Richtungen weisen, wobei die endständigen Kopfteile (25, 25') mit gewölbten Oberflächen an den freien Enden der ausfahrbaren Stangen (24, 24') vorgesehen sind.
Pneumatischer Parallelgreifer nach Anspruch 3, bei welchem der mittlere Abschnitt (23) zylindrisch ausgebildet und mit einer transversalen Durchgangsbohrung versehen ist, um den Oszillations-Achsstift (27) aufzunehmen, wobei die Stangen (24, 24') jeweils durch eine im mittleren Abschnitt (23) vorgesehene Axialbohrung geführt sind und sich darin bewegen, und wobei die endständigen Kopfteile (25, 25') in den Aufnahmen (29, 29') in einer Seite des Kolbens (12) und in der zweiten Klemmbacke (14) aufgenommen sind und darin verschwenken.
Pneumatischer Parallelgreifer nach Anspruch 4, bei welchem die endständigen Kopfteile (25, 25') zylindrisch ausgebildet, im rechten Winkel zu den ausfahrbaren Stangen (24, 24') und in im wesentlichen halbzylindrisch ausgebildeten Aufnahmen (29, 29') angeordnet sind, die auf einer Seite des Kolbens (12) und in der zweiten Klemmbacke (14) vorgesehen sind.
Pneumatischer Parallelgreifer nach Anspruch 1, bei welchem die endständigen Kopfteile (25, 25') der ausfahrbaren Stangen (24, 24') im wesentlichen kugelförmig und in im wesentlichen halbkugelförmigen Aufnahmen (29, 29') angeordnet sind, die auf einer Seite des Kolbens (12) und im Boden der zweiten Klemmbacke (14) vorgesehen sind, wobei die Möglichkeit besteht, zwischen jedem endständigen Kopfteil (25, 25') und der entsprechenden Aufnahme (29, 29') eine die Reibung verringernde Laufbuchse (34) anzuordnen.
Pneumatischer Parallelgreifer nach Anspruch 1, bei welchem der mittlere Abschnitt (30) des oszillierenden Übertragungselements (22') die Form eines Doppelkonus hat und jeweils ein Kopfteil (31, 31') an seinen gegenüberliegenden Enden aufweist.
Pneumatischer Parallelgreifer nach Anspruch 7, bei welchem der mittlere doppelkonusförmige Abschnitt (30) eine transversale Durchgangsbohrung zur Aufnahme des Oszillations-Achsstifts (33) aufweist und die endständigen Kopfteile (31, 31') kugelförmig und in im wesentlichen halbkugelförmigen Aufnahmen (35, 35') angeordnet sind, welche auf einer Seite des Kolbens (12) und in der zweiten Klemmbacke (14) vorgesehen sind, wobei die Möglichkeit besteht, zwischen jedem endständigen Kopfteil (31, 31') und der entsprechenden Aufnahme (35, 35') eine die Reibung verringernde Laufbuchse (34) anzuordnen.
Pneumatischer Parallelgreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem jede Klemmbacke (13, 14) einen Klemmbacken-Körper (14) aus einem ersten Material und zwei Walzen (41) aus einem anderen Material umfaßt, wobei die Walzen (41) längs der gegenüberliegenden Seiten des Klemmbacken-Körpers (40) angeordnet sind und als Gleitlager für die Bewegungen der Klemmbacken (13, 14) in der Führung (16) des Greifergehäuses (11) dienen.
Pneumatischer Parallelgreifer nach Anspruch 9, bei welchem die als Lager dienenden Walzen (41) aus gehärtetem Stahl hergestellt sind.
Pneumatischer Parallelgreifer nach Anspruch 10, bei welchem der Klemmbacken-Körper (40) ein Gußteil aus Zamak (Zn+Al+Mg-Legierung) ist.