DE102024003908B3

DE102024003908B3 - Gripping device for force-locking gripping or positioning of components, in particular grippers for gripping workpieces, and centering device

Info

Publication number: DE102024003908B3
Application number: DE102024003908.2A
Authority: DE
Inventors: Bernd Künne; Fabian Behrendt
Original assignee: Technische Univ Dortmund Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Technische Universitaet Dortmund Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Current assignee: Technische Univ Dortmund Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Technische Universitaet Dortmund Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Priority date: 2024-11-26
Filing date: 2024-11-26
Publication date: 2025-10-02
Anticipated expiration: 2044-11-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung (1) zum kraftschlüssigen Greifen von Bauteilen, insbesondere Greifvorrichtung (1) zum Greifen von prismatischen Werkstücken, wobei die Greifvorrichtung (1) elastische vorstehende Elemente (3, 3') aufweist, bei der die Greifvorrichtung (1) ein Basisteil (2) aufweist, von dem eine Anzahl von Federelementen (3, 3') in Richtung auf die zu greifenden Bereiche eines Werkstücks hin abstehen, die Federelemente (3, 3') elastisch nachgiebig ausgebildet und mit zumindest einem Abschnitt abgewinkelt zum Basisteil (2) und zu den zu greifenden Bereichen des Werkstücks angeordnet sind, die werkstückseitigen Enden der Federelemente (3, 3') zum Greifen derart mit den zu greifenden Bereichen des Werkstücks in Kontakt bringbar sind, dass die Federelemente (3, 3') dabei elastisch verformt eine Spannkraft auf das Werkstück aufbringen und das Werkstück kraftschlüssig haltern, und zum Loslassen des Werkstücks die Federelemente (3, 3') relativ zu den zu greifenden Bereichen des Werkstücks derart bewegbar sind, dass sich die Spannkraft auf das Werkstück verringert und Werkstück und Greifvorrichtung (1) sich voneinander trennen.The invention relates to a gripping device (1) for the non-positive gripping of components, in particular a gripping device (1) for gripping prismatic workpieces, wherein the gripping device (1) has elastic projecting elements (3, 3'), wherein the gripping device (1) has a base part (2) from which a number of spring elements (3, 3') protrude in the direction of the areas of a workpiece to be gripped, the spring elements (3, 3') are designed to be elastically flexible and are arranged with at least one section angled to the base part (2) and to the areas of the workpiece to be gripped, the workpiece-side ends of the spring elements (3, 3') can be brought into contact with the areas of the workpiece to be gripped for gripping in such a way that the spring elements (3, 3') are elastically deformed and apply a clamping force to the workpiece and hold the workpiece in a non-positive manner, and for releasing the workpiece, the spring elements (3, 3') are displaced relative to the areas of the workpiece to be gripped are movable in such a way that the clamping force on the workpiece is reduced and the workpiece and gripping device (1) separate from each other.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum kraftschlüssigen Greifen oder Positionieren von Bauteilen, insbesondere Greifer zum Greifen von Werkstücken gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Zentriervorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruches 21.The invention relates to a gripping device for the force-locking gripping or positioning of components, in particular a gripper for gripping workpieces according to the preamble of claim 1 and a centering device according to the preamble of claim 21.

Das automatisierte Greifen von Bauteilen oder Werkstücken oder auch die Positionierung von Werkstücken zueinander z.B. während Bearbeitungsoperationen erfordert meist eine genaue Positionierung der Werkstücke relativ zu z.B. den Greifelementen eines Roboters oder einer sonstigen automatisierten Einrichtung. Nur dann ist es gewährleistet, dass die bestimmungsgemäße Wechselwirkung zwischen Greifelement und Werkstück so zustande kommt, dass das Werkstück z.B. sicher an dem Greifer festgelegt ist, um etwa bewegt oder bearbeitet werden zu können. Auch ist es häufig erforderlich, zwei oder mehrere Werkstücke relativ zueinander zu positionieren, dass sie eine bestimmungsgemäße Lage zueinander einnehmen und aufrecht erhalten.The automated gripping of components or workpieces, or the positioning of workpieces relative to one another, for example, during machining operations, usually requires precise positioning of the workpieces relative to, for example, the gripping elements of a robot or other automated device. Only then can the intended interaction between the gripping element and the workpiece be ensured, so that the workpiece is securely attached to the gripper, for example, so that it can be moved or machined. It is also often necessary to position two or more workpieces relative to one another so that they assume and maintain a proper position relative to one another.

Für derartige Aufgaben werden z.B. Greifer oder Zentriervorrichtungen benutzt, die genau passend zu dem zu greifenden oder zu positionierenden Werkstück gefertigt sind oder sich relativ zu dem zu greifenden oder zu positionierenden Werkstück verstellen können. Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Bauformen von Greifern bekannt. Greifer mit zueinander verstellbaren Greiferbacken sind zwar in der Lage, Werkstücke präzise zu greifen, sie werden jedoch häufig über eine komplizierte Hebelmechanik und einen Pneumatikzylinder oder ähnliches angetrieben. Daher ist ihr Aufbau kompliziert und teuer. Auch müssen Greifer und Werkstück vorab relativ zueinander genau positioniert sein, damit der Greifvorgang bestimmungsgemäß ablaufen kann. Ungenauigkeiten hierbei können das passgenaue Greifen des Werkstücks behindern oder sogar ganz verhindern. Von daher ist es von Vorteil, wenn ein Greifer eine gewisse Nachgiebigkeit aufweist oder Ungenauigkeiten ausgleicht oder den Greifvorgang nicht behindert.For such tasks, grippers or centering devices are used, for example, which are manufactured to fit the workpiece to be gripped or positioned precisely, or which can be adjusted relative to the workpiece to be gripped or positioned. Numerous gripper designs are known from the state of the art. Grippers with mutually adjustable gripper jaws are capable of gripping workpieces precisely, but they are often driven by a complicated lever mechanism and a pneumatic cylinder or similar. Their design is therefore complex and expensive. The gripper and workpiece must also be precisely positioned relative to one another in advance so that the gripping process can proceed as intended. Inaccuracies here can hinder or even completely prevent the precise gripping of the workpiece. It is therefore advantageous if a gripper has a certain degree of flexibility or compensates for inaccuracies or does not hinder the gripping process.

Vakuumgreifer erfordern einen Unterdruck und können nur an glatten und weitgehend luftdichten Flächen angreifen. Es gibt zahlreiche weitere Bauformen von Greifern, die ebenfalls kompliziert und teuer sind.Vacuum grippers require negative pressure and can only grip smooth and largely airtight surfaces. There are numerous other gripper designs that are also complex and expensive.

Elastische Greifer, beispielsweise in Form von Bürsten, weisen den Vorteil auf, dass sie auch bei nicht genau zueinander positionierten Werkstück/Greifer ein Greifen durch die Nachgiebigkeit der Greifelemente ermöglichen. Sie haben aber den Nachteil, dass eine relativ große Vorspannkraft zwischen Werkstück und Greifelementen vorhanden sein muss, um das Werkstück zu greifen, und dass diese hohe Vorspannkraft auch überwunden werden muss, wenn der Greifer aus dem Werkstück heraus oder von dem Werkstück heruntergezogen werden muss.Elastic grippers, such as brushes, have the advantage that they enable gripping even when the workpiece/gripper are not precisely aligned due to the flexibility of the gripping elements. However, they have the disadvantage that a relatively high preload force must be present between the workpiece and the gripping elements to grip the workpiece, and this high preload force must also be overcome when the gripper needs to be pulled out of or off the workpiece.

Aus der DE 20 2017 104 827 U1 , der DE 20 2014 103 714 U1 , der DE 20 2014 101 499 U1 , der DE 20 2007 003 334 U1 , der US 2008/0 041 196 A1 und der US 4 938 107 A sind Lösungen aus dem Bereich der Schraubtechnik bekannt, bei denen anpassbare Drehmomentübertrager mit Klemmwirkung für Schraubzwecke angegeben werden, die eine einfache Anpassung an unterschiedliche Abmessungen von Schrauben und Schraubwerkzeugen erlauben.From the DE 20 2017 104 827 U1 , the DE 20 2014 103 714 U1 , the DE 20 2014 101 499 U1 , the DE 20 2007 003 334 U1 , the US 2008/0 041 196 A1 and the US 4 938 107 A Solutions are known from the field of screw technology, where adaptable torque transmitters with a clamping effect for screwing purposes are specified, which allow easy adaptation to different dimensions of screws and screwing tools.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine kostengünstige Greifvorrichtung oder eine Zentriervorrichtung bereit zu stellen, der oder die in der Lage ist, ein Werkstück schnell und einfach zu greifen oder Werkstücke schnell zueinander zu positionieren und währenddessen zu zentrieren und auch einfach wieder freizugeben.The object of the present invention is therefore to provide a cost-effective gripping device or a centering device which is capable of gripping a workpiece quickly and easily or of quickly positioning workpieces relative to one another and, in the process, of centering them and also of easily releasing them again.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich der Greifvorrichtung aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und hinsichtlich der The solution to the problem according to the invention results from the characterizing features of claim 1 with regard to the gripping device and from the

Zentriervorrichtung aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 21 jeweils in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Centering device comprising the characterizing features of claim 21, each in conjunction with the features of the corresponding preamble. Further advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung geht aus von einer gattungsgemäßen Greifvorrichtung zum kraftschlüssigen Greifen von Bauteilen, insbesondere Greifer zum Greifen von prismatischen Werkstücken, wobei die Greifvorrichtung elastische, vorstehende Elemente aufweist. Eine derartige Greifvorrichtung wird in erfindungsgemäßer Weise dadurch weiter entwickelt, dass die Greifvorrichtung ein Basisteil aufweist, von dem eine Anzahl von Federelementen in Richtung auf die zu greifenden Bereiche eines Werkstücks hin abstehen, die Federelemente elastisch nachgiebig ausgebildet und mit zumindest einem Abschnitt abgewinkelt zum Basisteil und zu den zu greifenden Bereichen des Werkstücks angeordnet sind, wobei die werkstückseitigen Enden der Federelemente zum Greifen derart mit den zu greifenden Bereichen des Werkstücks in Kontakt gebracht werden, dass die Federelemente dabei elastisch verformt eine Spannkraft auf das Werkstück aufbringen und das Werkstück kraftschlüssig haltern, und zum Loslassen des Werkstücks die Federelemente relativ zu den zu greifenden Bereichen des Werkstücks derart bewegbar sind, dass sich die Spannkraft auf das Werkstück verringert und Werkstück und Vorrichtung sich voneinander trennen. Die Federelemente bilden dabei ein elastisches Zwischenelement zwischen dem Basisteil, das z.B. mit einer automatisierten Handhabungseinrichtung wie einem Roboter oder dgl. bewegt werden kann, und dem Werkstück. Die Federelemente werden beim Kontakt mit dem Werkstück elastisch verformt und üben dadurch in der Summe eine Spannkraft auf das Werkstück aus. Bei entsprechender Auslegung und Anordnung der Federelemente relativ zum Werkstück kann diese Spannkraft der Federelemente so groß sein, dass das Werkstück allein durch die Elastizität der Federelemente sicher an dem Basisteil gehalten und z.B. mit einem Roboter gehandhabt werden kann. Dabei sind die Federelemente so ausgelegt, dass sich die Spannkraft z.B. zum Loslassen des Werkstücks dadurch verringert oder weitgehend aufgehoben werden kann, dass allein eine Relativbewegung des Basisteils relativ zum Werkstück die Verformung der Federelemente so verändert, dass die Kraft der Federelemente nicht mehr ausreicht, um das Werkstück zu halten, wodurch der Greifer das Werkstück loslässt. Ebenso kann durch Relativbewegung des Basisteils relativ zum Werkstück in die andere Richtung die Verformung der Federelemente so beeinflusst werden, dass die Federelemente stärker verspannt werden und dadurch die Spannkraft insgesamt größer wird. Es wird dadurch möglich, ohne aufwändige Mechanik und Antriebe eine elastisch nachgiebige, aber sichere Halterung des Werkstücks an der Greifvorrichtung zu bewirken, die durch eine einfache Drehbewegung des Basisteils relativ zum Werkstück aber wieder aufgehoben werden kann, um das Werkstück wieder aus dem Greifer zu entlassen. Unter einem prismatischen Werkstück oder Werkstückbereich sollen bei dieser Erfindung neben ideal prismatischen Abschnitten von Werkstücken auch Werkstücke oder Werkstückbereiche verstanden werden, die beispielsweise durch die Fertigungstechnik (z. B. Gussschrägen oder Oberflächenrauheiten) oder natürliche Wuchsform eine nicht wesentliche Abweichung von einer ideal prismatischen Form aufweisen, sofern die Abweichungen von der ideal prismatischen Form von den elastisch hervorstehenden Elementen ausgeglichen werden können.The invention is based on a generic gripping device for the frictional gripping of components, in particular a gripper for gripping prismatic workpieces, wherein the gripping device has elastic, protruding elements. Such a gripping device is further developed according to the invention in that the gripping device has a base part, from which a number of spring elements protrude in the direction of the areas of a workpiece to be gripped, the spring elements are designed to be elastically flexible and are arranged with at least one section angled to the base part and to the areas of the workpiece to be gripped, wherein the workpiece-side ends of the spring elements are brought into contact with the areas of the workpiece to be gripped for gripping in such a way that the spring elements, while elastically deformed, apply a clamping force to the workpiece and hold the workpiece in a frictional manner, and for releasing the workpiece, the spring elements are displaced relative to the areas of the workpiece to be gripped are movable in such a way that the clamping force on the workpiece is reduced and the workpiece and the device separate from one another. The spring elements form an elastic intermediate element between the base part, which can be moved, for example, using an automated handling device such as a robot or the like, and the workpiece. The spring elements are elastically deformed upon contact with the workpiece and thus exert a total clamping force on the workpiece. With appropriate design and arrangement of the spring elements relative to the workpiece, this clamping force of the spring elements can be so great that the workpiece can be held securely to the base part solely by the elasticity of the spring elements and can be handled, for example, using a robot. The spring elements are designed in such a way that the clamping force, for example for releasing the workpiece, can be reduced or largely eliminated by a relative movement of the base part relative to the workpiece changing the deformation of the spring elements in such a way that the force of the spring elements is no longer sufficient to hold the workpiece, causing the gripper to release the workpiece. Likewise, by moving the base part relative to the workpiece in the other direction, the deformation of the spring elements can be influenced in such a way that the spring elements are tensioned more strongly and the overall clamping force is therefore greater. This makes it possible to achieve an elastically flexible but secure holding of the workpiece on the gripping device without complex mechanics and drives. This holding can then be released again by a simple rotation of the base part relative to the workpiece in order to release the workpiece from the gripper. In this invention, a prismatic workpiece or workpiece region is understood to mean not only ideally prismatic sections of workpieces but also workpieces or workpiece regions that exhibit a non-significant deviation from an ideally prismatic shape due to, for example, the manufacturing technology (e.g. casting bevels or surface roughness) or natural growth, provided that the deviations from the ideally prismatic shape can be compensated for by the elastically protruding elements.

Hierbei ist es in einer vorteilhaften Weiterentwicklung denkbar, dass die Federelemente derart abgewinkelt zum Basisteil und zu den zu greifenden Bereichen des Werkstücks ausgerichtet sind, dass die Federelemente sich bei einer Verdrehung des Basisteils in eine Richtung wie bei einem Freilauf klemmend gegen das Werkstück drücken und in der anderen Richtung das Werkstück gegenüber den Federelementen drehbar ist. Die Federelemente sind dabei nicht wie z.B. bei einem Bürstengreifer weitgehend radial und biegbar zu einer Halterung ausgerichtet, sondern sie weisen eine Vorzugsorientierung auf, die abgewinkelt zum Basisteil ausgerichtet ist. Hierdurch zeigen die Federelemente ein unterschiedliches Verhalten, wenn sie mit den zu greifenden Wandungen des Werkstücks wechselwirken. In der einen Verdrehrichtung einer Relativverdrehung zwischen Basisteil und Werkstück werden die Federelemente wie bei einem Freilauf entgegen ihrer Abwinklung weiter verformt und dadurch fester gegen die zu greifenden Wandungen des Werkstücks gedrückt, wodurch die Spannkraft der Federelemente und damit des Greifers insgesamt erhöht wird. In der anderen Verdrehrichtung hingegen entspannen sich die Federelemente und die Spannkraft verringert sich wieder. Hierbei kann durch Auslegung der Federelemente dafür gesorgt werden, dass in diesem Greifzustand die Spannkraft nicht mehr ausreicht, um das Werkstück sicher zu halten und dadurch das Werkstück aus dem Greifer wieder freigegeben werden kann. Anschaulich gesprochen kann ein Greifen des Werkstücks dadurch erfolgen, dass das Basisteil und die Federelemente z.B. mit einen linearen Einstecken in eine Öffnung des Werkstücks den zu greifenden Wandungen des Werkstücks zugeordnet werden können. Hierbei werden die Federelemente zumindest ein wenig verformt und üben damit in der Summe eine Kraft auf das Werkstück aus, die aber in der Regel nicht zum sicheren Greifen ausreicht. Anschließend wird das Basisteil relativ zum Werkstück so verdreht, dass die Federelemente aufgrund ihrer abgewinkelten Ausrichtung und dem Kontakt mit der Wandung des zu greifenden Bereichs des Werkstücks sich aufspreizen und wie bei einem Freilauf, aber elastisch stärker gegen die zu greifenden Wandungen des Werkstücks gedrückt werden und sich zwischen Basisteil und Wandungen verspannen oder verklemmen. Hierdurch wird die resultierende Spannkraft der Federelemente so weit erhöht, dass die notwendige Spannkraft zum z.B. Handhaben des Werkstücks überschritten wird und das Werkstück sicher an der Greifvorrichtung festgelegt ist. Diese Klemmwirkung der Federelemente kann dabei auch so ausgelegt werden, dass die Klemmwirkung nach dem beschriebenen Verspannen der Federelemente erhalten bleibt und sich das Werkstück nicht wieder selbsttätig von dem Greifer lösen kann. Ist die Handhabungs- oder Bearbeitungsaufgabe erledigt, so kann das Werkstück wieder von dem Greifer freigegeben werden, indem ein Zurückdrehen des Basisteils relativ zu dem Werkstück erfolgt, wodurch die Federelemente sich entspannen und die notwendige Spannkraft unterschritten wird.In an advantageous further development, it is conceivable that the spring elements are angled in relation to the base part and the areas of the workpiece to be gripped such that when the base part is rotated in one direction, the spring elements press against the workpiece in a clamping manner, as in a freewheel, while in the other direction the workpiece can rotate relative to the spring elements. The spring elements are not aligned largely radially and bendably with respect to a holder, as is the case with a brush gripper, for example, but rather they have a preferred orientation that is angled to the base part. As a result, the spring elements behave differently when they interact with the walls of the workpiece to be gripped. In one direction of rotation of a relative rotation between the base part and the workpiece, the spring elements are further deformed opposite to their angle, as in a freewheel, and are thus pressed more firmly against the walls of the workpiece to be gripped, increasing the clamping force of the spring elements and thus of the gripper as a whole. In the other direction of rotation, however, the spring elements relax and the clamping force decreases again. The design of the spring elements can ensure that in this gripping state the clamping force is no longer sufficient to hold the workpiece securely and the workpiece can therefore be released from the gripper again. In concrete terms, the workpiece can be gripped by assigning the base part and the spring elements to the workpiece walls to be gripped, for example by linearly inserting them into an opening in the workpiece. The spring elements are deformed at least slightly and thus exert a total force on the workpiece, which is generally not sufficient for secure gripping. The base part is then rotated relative to the workpiece in such a way that the spring elements spread apart due to their angled orientation and contact with the wall of the area of the workpiece to be gripped. Like a freewheel, but with a stronger elastic force, they are pressed against the walls of the workpiece to be gripped and become clamped or jammed between the base part and the walls. This increases the resulting clamping force of the spring elements to such an extent that the clamping force required for handling the workpiece, for example, is exceeded, and the workpiece is securely held in place by the gripping device. This clamping effect of the spring elements can also be designed so that the clamping effect is maintained after the described tensioning of the spring elements, and the workpiece cannot automatically detach from the gripper. Once the handling or processing task is completed, the workpiece can be released from the gripper by rotating the base part back relative to the workpiece, which relaxes the spring elements and reduces the required clamping force.

Hierzu sind in weiterer Ausgestaltung das Basisteil und die daran angeordneten Federelemente drehbar und/oder linear verschiebbar bezogen auf das Werkstück angeordnet. Basisteil und Federelemente können etwa durch eine lineare Bewegung in eine passende Öffnung des Werkstücks eingeschoben und die Federelemente dabei elastisch ein Stück weit durch den Kontakt mit den Wandungen der Öffnung des Werkstücks verformt werden. Anschließend wird das Basisteil relativ zu den Wandungen der Öffnung des Werkstücks in eine verspannte Stellung verdreht, wodurch sich die zwischen den Wandungen und dem Basisteil abgewinkelt angeordneten Federelemente elastisch verformen und stärker gegen die Wandungen der Öffnung des Werkstücks gedrückt werden und insgesamt die notwendige Spannkraft erreicht und überschritten wird. Dadurch kann z.B. eine Handhabungseinrichtung, an der das Basisteil festgelegt ist, das Werkstück aufnehmen und haltern. Nach der Bearbeitungsoperation wird das Werkstück dadurch wieder freigegeben, dass das Basisteil in die andere Richtung relativ zu dem Werkstück verdreht wird und die Federelemente sich wieder entspannen, wodurch die notwendige Spannkraft unterschritten und das Werkstück z.B. durch Schwerkraftwirkung wieder linear aus dem Greifer freigegeben wird.For this purpose, in a further embodiment, the base part and the spring elements arranged thereon are arranged so as to be rotatable and/or linearly displaceable relative to the workpiece. The base part and spring elements can be connected, for example, by a linear movement into a suitable opening in the workpiece and the spring elements are elastically deformed slightly through contact with the walls of the opening in the workpiece. The base part is then twisted relative to the walls of the opening in the workpiece into a clamped position, whereby the spring elements arranged at an angle between the walls and the base part are elastically deformed and pressed more strongly against the walls of the opening in the workpiece. Overall, the required clamping force is reached and exceeded. This means, for example, that a handling device to which the base part is attached can pick up and hold the workpiece. After the machining operation, the workpiece is released again by twisting the base part in the other direction relative to the workpiece and the spring elements relax again, whereby the required clamping force is not reached and the workpiece is released linearly from the gripper, for example through the effect of gravity.

Weiterhin ist es denkbar, dass der Querschnitt des Basisteils rund oder rechteckig oder angepasst an die zu greifenden Abschnitte des Werkstücks ausgebildet ist. Dabei passt sich die Querschnittsform des Basisteils der Form der zu greifenden Abschnitte eines Werkstücks an. Soll ein Werkstück z.B. in einer runden Bohrung gegriffen werden, so werden das Basisteil und damit auch die Federelemente ebenfalls im Wesentlichen eine runde Anordnung bilden. Bei einem rechteckigen Durchbruch wird hingegen auch das Basisteil zumindest grundsätzlich einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Beim Greifen eines Werkstück von außen an Umgebungskonturen kann die Querschnittsform des Basisteils ebenfalls entsprechend der Gestaltung des zu greifenden Bereichs des Werkstücks ausgebildet und dadurch sehr vielgestaltig sein.It is also conceivable for the cross-section of the base part to be round or rectangular, or adapted to the sections of the workpiece to be gripped. The cross-sectional shape of the base part adapts to the shape of the sections of the workpiece to be gripped. If, for example, a workpiece is to be gripped in a round hole, the base part and thus also the spring elements will also essentially form a round arrangement. In the case of a rectangular opening, however, the base part will also at least generally have a rectangular cross-section. When gripping a workpiece from the outside using surrounding contours, the cross-sectional shape of the base part can also be designed to match the design of the area of the workpiece to be gripped and can therefore be very diverse.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die Abmessungen der elastisch nachgiebig ausgebildeten Federelemente in ihrem unverformten Zustand derart ausgebildet sind, dass die Federelemente beim in Kontakt bringen mit den zu greifenden Bereichen des Werkstücks elastisch verformt werden. Die an dem Basisteil angeordneten Federelemente müssen also z.B. linear gegen einen gewissen Widerstand in das Innere einer zu greifenden Öffnung oder über einen zu greifenden Außenbereich eines Werkstücks geschoben werden, wodurch sie sich zumindest ein wenig verformen. Hierdurch ist aber sicher gestellt, dass die Federelemente bei einer anschließenden Relativverdrehung zwischen Basisteil und Werkstück an den zu greifenden Wandungen des Werkstücks anliegen und bei der Verdrehung nicht frei durchrutschen, sondern sich die beschriebene Sperrwirkung aufbauen kann.It is also advantageous if the dimensions of the elastically flexible spring elements in their undeformed state are designed such that the spring elements are elastically deformed when brought into contact with the areas of the workpiece to be gripped. The spring elements arranged on the base part must therefore, for example, be pushed linearly against a certain resistance into the interior of an opening to be gripped or over an outer area of a workpiece to be gripped, as a result of which they deform at least slightly. This ensures, however, that the spring elements rest against the walls of the workpiece to be gripped during a subsequent relative rotation between the base part and the workpiece and do not slip freely during the rotation, but rather that the described locking effect can build up.

In weiterer Ausgestaltung können die Federelemente in Längsrichtung des Basisteils eine schraubenförmig verwundene Erstreckung am Umfang des Basisteils im Wesentlichen entlang von dessen Symmetrieachse aufweisen. Die Federelemente legen sich durch die schraubenförmig verwundene Gestaltung besonders gut an die zu greifenden Wandungen des Werkstücks an, auch wenn diese Wandungen unregelmäßig geformt sind. Zudem zentrieren sich schraubenförmig verwundene Federelemente besser in Öffnungen eines Werkstücks und sorgen dadurch für eine sichere Aufbringung der notwendigen Spannkräfte.In a further embodiment, the spring elements can have a helically twisted extension along the circumference of the base part in the longitudinal direction of the base part, essentially along its axis of symmetry. Due to their helically twisted design, the spring elements adhere particularly well to the walls of the workpiece to be gripped, even if these walls are irregularly shaped. Furthermore, helically twisted spring elements center themselves better in openings of a workpiece, thus ensuring the reliable application of the necessary clamping forces.

Zur Verbesserung des Einführens der Vorrichtung in Öffnungen des Werkstücks oder beim Zuordnen der Vorrichtung zu Außenkonturen des Werkstücks kann es von Vorteil sein, wenn an den zum Fügen mit dem Werkstück bestimmten, vom Basisteil abstehenden Enden der Federelemente eine Schräge oder dgl. Fügehilfe angeordnet ist, die das vorzugsweise lineare Zusammenstecken von Vorrichtung und Werkstück erleichtert. Hierdurch schnäbeln die Federelemente beim Einstecken leichter mit den entsprechenden Abschnitten des Werkstück ein und das Einstecken wird sicherer und leichter.To improve the insertion of the fixture into openings in the workpiece or when aligning the fixture with the outer contours of the workpiece, it can be advantageous to provide a bevel or similar joining aid at the ends of the spring elements intended for joining to the workpiece and protruding from the base part. This facilitates the preferably linear joining of the fixture and workpiece. This allows the spring elements to more easily engage the corresponding sections of the workpiece during insertion, making insertion safer and easier.

In einer ersten Ausgestaltung zur Verwendung zum Greifen von Werkstücken in Öffnungen des Werkstücks ist es denkbar, dass das Basisteil mittig angeordnet ist und die Federelemente mit zumindest einer Komponente radial nach außen vom Basisteil abstehend ausgebildet sind, um Werkstücke an Öffnungsbereichen wie Durchbrüchen, Bohrungen oder dgl. zu haltern. Hierbei kann das Basisteil selbst rund oder regelmäßig oder unregelmäßig geformt sein, um sich dem Öffnungsquerschnitt anzupassen. Die Federelemente sind dabei auf der Außenseite des Basisteils angeordnet.In a first embodiment for use in gripping workpieces in openings of the workpiece, it is conceivable for the base part to be arranged centrally and for the spring elements to be designed with at least one component projecting radially outward from the base part in order to hold workpieces in opening areas such as apertures, bores, or the like. The base part itself can be round or regularly or irregularly shaped to adapt to the opening cross-section. The spring elements are arranged on the outside of the base part.

In einer anderen Ausgestaltung zur Verwendung zum Greifen von Werkstücken an außenliegenden Abschnitten des Werkstücks ist es denkbar, dass das Basisteil ringförmig außenliegend angeordnet ist und die Federelemente mit zumindest einer Komponente radial nach innen von dem außenliegenden Basisteil abstehend ausgebildet sind, um Werkstücke an ihren Außenkonturen zu haltern. Auch hier kann die Querschnittsform des Basisteils wie schon angegeben an die Greifsituation am Werkstück angepasst werden, wobei die innen an dem Basisteil angeordneten Federelemente über das Werkstück gestülpt und an die Außenkonturen des Werkstücks gedrückt werden.In another embodiment for use in gripping workpieces at outer sections of the workpiece, it is conceivable for the base part to be arranged in a ring-shaped manner on the outside, and for the spring elements to be designed with at least one component projecting radially inward from the outer base part in order to hold workpieces at their outer contours. Here, too, the cross-sectional shape of the base part can be adapted to the gripping situation on the workpiece, as already stated, with the spring elements arranged on the inside of the base part being slipped over the workpiece and pressed against the outer contours of the workpiece.

Es ist aber auch denkbar, dass an einem außenliegend angeordneten Basisteil sowohl innenseitig als auch außenseitig des Basisteils abstehend jeweils Federelemente angeordnet sind, um sowohl Werkstücke an Öffnungsbereichen und/oder an Außenkonturen mit einer Greifvorrichtung zu haltern. Ein solches Kombi-Basisteil kann dann entsprechend seiner Abmessungen variabler eingesetzt werden.However, it is also conceivable that spring elements are arranged on an externally arranged base part, both on the inside and on the outside of the base part, in order to To hold workpieces at openings and/or external contours with a gripping device. Such a combination base part can then be used more variably depending on its dimensions.

Weiterhin ist es denkbar, dass die Federelemente nicht nur einen in radialer Richtung gleich bleibenden Querschnitt aufweisen, sondern die Federelemente mindestens einen diskontinuierlichen oder gekrümmten Querschnittsabschnitt und/oder ein Gelenk aufweisen, bei denen ein Abschnitt des Federelementes unter einem Winkel von einem anderen Abschnitt absteht. Hierdurch kann das Verformungsverhalten der Federelemente maßgeblich beeinflusst und an die jeweilige Greifsituation angepasst werden. Diskontinuierliche Federelemente, also Elemente mit Knicken oder Gelenken in ihrem Querschnitt, weisen in ihrem Verformungsverhalten vielen Möglichkeiten auf, die elastische Verformung und die Anlage der Federelemente an den zu greifenden Abschnitten des Werkstücks zu beeinflussen und zu optimieren. So kann z.B. dadurch erreicht werden, dass sich die Federelemente vollflächiger oder linienförmiger an die zu greifenden Abschnitte des Werkstücks anlegen und dadurch die Kraftübertragung zwischen Federelementen und Wandungen über elastische Kräfte und Reibung beeinflusst wird.Furthermore, it is conceivable for the spring elements not only to have a cross-section that remains constant in the radial direction, but also for the spring elements to have at least one discontinuous or curved cross-sectional section and/or a joint, in which one section of the spring element protrudes from another section at an angle. This can significantly influence the deformation behavior of the spring elements and adapt them to the respective gripping situation. Discontinuous spring elements, i.e. elements with kinks or joints in their cross-section, have many options in their deformation behavior to influence and optimize the elastic deformation and the contact of the spring elements with the sections of the workpiece to be gripped. For example, this can achieve a more full-surface or linear contact of the spring elements with the sections of the workpiece to be gripped, thereby influencing the force transmission between the spring elements and the walls via elastic forces and friction.

Ebenfalls ist es denkbar, dass an einem Basisteil gleichzeitig Federelemente gegenläufiger schraubenförmiger Verwindung angeordnet sind, die eine Sperrwirkung der Federelemente in beide Relativdrehrichtungen der Vorrichtung relativ zum Werkstück bewirken. Hierdurch wird zwar das Einstecken und Lösen der Vorrichtung vom Werkstück erschwert, gleichzeitig aber die Halterung des Werkstücks an der Vorrichtung verbessert.It is also conceivable for spring elements with opposing helical twists to be arranged simultaneously on a base part, which provide a locking effect of the spring elements in both directions of rotation of the fixture relative to the workpiece. While this makes inserting and removing the fixture from the workpiece more difficult, it simultaneously improves the retention of the workpiece on the fixture.

Auch ist es denkbar, an einem Basisteil gleichzeitig Federelemente unterschiedlicher Federquerschnitte und/oder Federformen anzuordnen, um die Greifvorrichtung an komplexe oder asymmetrische Greifgeometrien des Werkstücks anzupassen. Die unterschiedliche Federquerschnitte und Federformen können z.B. bei eckigen Öffnungen eine Verbesserung des Greifens erreichen, indem in den Ecken der Öffnung andere Federelemente zu liegen kommen als in den geraden Wandungsbereichen dazwischen.It is also conceivable to simultaneously arrange spring elements with different spring cross-sections and/or spring shapes on a base part in order to adapt the gripping device to complex or asymmetrical gripping geometries of the workpiece. The different spring cross-sections and spring shapes can, for example, improve gripping in square openings by placing different spring elements in the corners of the opening than in the straight wall areas between them.

Ebenfalls ist es denkbar, dass das Basisteil und/oder die schraubenförmig verwundenen Federelemente segmentweise ausgebildet und mehrere Segmente an der Greifvorrichtung kombinierbar angeordnet sind. So kann dadurch eine Art modularer Greiferbaukasten erreicht werden, bei dem je nach Form der zu greifenden Abschnitte des Werkstücks und dessen Abmessungen die Segmente zu einer passenden Vorrichtung zusammen gestellt werden. Auch hierbei ist es denkbar, dass die schraubenförmige Verwindung der Federelemente der einzelnen Segmente unterschiedlich oder gegenläufig ausgebildet ist.It is also conceivable for the base part and/or the helically twisted spring elements to be designed in segments, and for several segments to be arranged in a combinable manner on the gripping device. This creates a kind of modular gripper system, in which the segments are combined to form a suitable device depending on the shape and dimensions of the workpiece sections to be gripped. Here, too, it is conceivable for the helical twist of the spring elements of the individual segments to be designed differently or in opposite directions.

Eine weitere Anpassbarkeit der Greifvorrichtung lässt sich dadurch erreichen, dass die Federelemente und/oder das Basisteil unterschiedliche Materialien aufweisen. So können z.B. Basisteil und Federelemente unterschiedlich hinsichtlich des Materials ausgebildet werden, aber es ist auch denkbar, einzelne Federelemente aus unterschiedlichen Materialien oder mit unterschiedlichen Elastizitäten auszustatten. Hierzu ist es weiter von Vorteil, wenn die Federelemente und/oder das Basisteil kraftschlüssig aneinander festgelegt sind, da dann einzelne Federelemente einfach ausgetauscht und verändert werden können.Further adaptability of the gripping device can be achieved by using different materials for the spring elements and/or the base part. For example, the base part and spring elements can be constructed from different materials, but it is also conceivable to equip individual spring elements from different materials or with different elasticities. For this purpose, it is further advantageous if the spring elements and/or the base part are non-positively connected to one another, as this allows individual spring elements to be easily replaced and modified.

Es ist aber auch denkbar, dass die Greifvorrichtung durch additive Verfahren, vorzugsweise durch FLM-Verfahren und/oder durch Strangpressen und/oder durch Spritzguss oder Gießen hergestellt wird.However, it is also conceivable that the gripping device is manufactured by additive processes, preferably by FLM processes and/or by extrusion and/or by injection molding or casting.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Zentriervorrichtung zum Zentrieren und Positionieren von Werkstücken zueinander an prismatischen Öffnungen oder Außenkonturen, bei der die Zentriervorrichtung ein zentrales Basisteil aufweist, von dem eine Anzahl von Federelementen in Richtung auf die Wandungen der zu positionierenden Öffnungen oder Außenkonturen der Werkstücke hin abstehen, die Federelemente elastisch nachgiebig ausgebildet und abgewinkelt zum zentralen Basisteil und zu den Wandungen der zu positionierenden Öffnungen oder Außenkonturen der Werkstücke angeordnet sind, und die werkstückseitigen Enden der Federelemente zum Positionieren derart in die zu zentrierenden Öffnungen oder auf die Außenkonturen der Werkstücke ein- oder aufsteckbar sind, dass die Federelemente elastisch verformt eine Zentrierkraft auf die Werkstücke aufbringen und die zu zentrierenden Öffnungen oder Außenkonturen der Werkstücke zueinander zentrieren. Gattungsgemäße Zentriervorrichtungen werden z.B. in Form von Passstiften benutzt, um die Lage zweier Bauteile an Bohrungen derart zueinander ausrichten zu können, dass die Bauteile immer wieder demontierbar und trotzdem durch die Passstifte wieder passgenau zusammen fügbar sind. Allerdings müssen hierfür die Toleranzen und Passungen der Passstifte aufwändig hergestellt werden. Daher wird die erfindungsgemäße Zentriervorrichtung aufgrund der Elastizität der Federelemente dazu genutzt, mit weit weniger notwendiger Genauigkeit eine für viele Zwecke ausreichende Zuordnung der Bauteile zueinander zu erreichen. Der Aufbau und die Eigenschaften der vorstehend beschriebenen Greifvorrichtung lassen sich dabei weitgehend auch auf diesen Zweck als Zentriervorrichtung übertragen und es wird daher ausdrücklich hierauf Bezug genommen. Insbesondere die Ausführungen zu den Unteransprüchen lassen sich weitgehend auch auf die Zentriervorrichtung übertragen und es wird hier vermieden, diese Eigenschaften noch einmal ausdrücklich zu erwähnen. Eine zentrierende Wirkung kann entweder durch ein Einstecken der Zentriervorrichtung in eine oder mehrere Öffnungen mehrerer Werkstücke, aber auch über die Umschließung von konvexen Flächen von mehreren Werkstücken von außen erfolgen, bspw. das hintereinander Reihen von Wellenbauteilen, die anschließend mit einem Montagevorgang auf eine Welle gesetzt werden.The invention further relates to a centering device for centering and positioning workpieces relative to one another at prismatic openings or external contours, in which the centering device has a central base part from which a number of spring elements protrude in the direction of the walls of the openings or external contours of the workpieces to be positioned, the spring elements are designed to be elastically flexible and are arranged at an angle to the central base part and to the walls of the openings or external contours of the workpieces to be positioned, and the workpiece-side ends of the spring elements can be inserted or plugged into the openings to be centered or onto the external contours of the workpieces for positioning in such a way that the spring elements, when elastically deformed, apply a centering force to the workpieces and center the openings or external contours of the workpieces to be centered relative to one another. Generic centering devices are used, for example, in the form of dowel pins to align the position of two components in bores in such a way that the components can be disassembled again and again and yet reassembled with a precise fit using the dowel pins. However, the tolerances and fits of the dowel pins must be manufactured with great effort. Therefore, the centering device according to the invention, due to the elasticity of the spring elements, is used to achieve an alignment of the components with one another that is sufficient for many purposes with far less necessary accuracy. The structure and properties of the gripping device described above can also be largely adapted to this purpose as a centering device. direction, and therefore, express reference is made to it. In particular, the statements regarding the subclaims can largely also be applied to the centering device, and these properties will not be explicitly mentioned again here. A centering effect can be achieved either by inserting the centering device into one or more openings of several workpieces, but also by enclosing convex surfaces of several workpieces from the outside, e.g., by arranging shaft components one behind the other, which are then placed on a shaft in an assembly process.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung zeigt die Zeichnung.A particularly preferred embodiment of the gripping device according to the invention is shown in the drawing.

Es zeigen:

1 - eine erste erfindungsgemäße Ausführung der Greifvorrichtung mit einer Steilkegelaufnahme, axialer Anlagefläche und Montagefase zur Einführhilfe, als Greifer für eine runde Bohrung ausgeführt,
2 - eine andere Ausgestaltung der Greifvorrichtung mit durchgehend rechtsgängig schraubenförmig verwundenen Federelementen mit einem Bogensegment als Querschnitt, als Innen- und Außengreifer ausgeführt,
3 - eine andere Ausgestaltung der Greifvorrichtung mit durchgehend linksgängig schraubenförmig verwundenen Federelementen mit C-förmigem Querschnitt ohne definiertes Knickgelenk, als Innen- und Außengreifer ausgeführt,
4 - eine andere Ausgestaltung der Greifvorrichtung mit segmentweise gebildeten linksgängig und rechtsgängig (Zick-Zack) schraubenförmig verwundenen Federelementen mit einem Bogensegment als Querschnitt, als Innen- und Außengreifer ausgeführt,
5 - eine weitere Ausgestaltung der Greifvorrichtung mit beidseitig links/rechtsgängig, schraubenförmig verwundenen Federelementen mit einem Bogensegment als Querschnitt, als Innen- und Außengreifer ausgeführt,
6 - eine weitere Ausgestaltung der Greifvorrichtung mit durchgehend linksgängig, schraubenförmig verwundenen Federelementen mit 2-stufiger Tellerfeder-Kontur mit definiertem Knickgelenk als Querschnitt, als Innen- und Außengreifer ausgeführt,
7 - eine andere Ausgestaltung der Greifvorrichtung mit segmentweise rechtsgängiger, schraubenförmig verwundenen Federelementen mit einem Bogensegment als Querschnitt, als Innen- und Außengreifer ausgeführt,
8 - ein Beispiel für den Einsatz der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung beim Greifen eines zylindrischen Schraubenkopfes von außen,
9 - eine Draufsicht auf die Greifvorrichtung während des Greifprozesses bei der sichtbar drei der fünf elastisch hervorstehenden Federelemente einen Kontakt mit einer elliptischen Bohrungswand eines Werkstücks ausbilden,
10 - von links nach rechts drei aufeinanderfolgende Teilschritte eines Zentriervorgangs für schlecht zu spannende Blechbauteile mit zwei Greif- oder Zentriervorrichtungen,
11 - ein Beispiel für den Einsatz der erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung beim Zentrieren von zwei axial anzuordnenden Rohrsegmenten.

They show:

1 - a first embodiment of the gripping device according to the invention with a steep taper holder, axial contact surface and mounting chamfer for insertion aid, designed as a gripper for a round bore,
2 - another design of the gripping device with continuous right-hand helically wound spring elements with a curved segment as cross-section, designed as an internal and external gripper,
3 - another design of the gripping device with continuously left-handed helically wound spring elements with a C-shaped cross-section without a defined articulated joint, designed as an internal and external gripper,
4 - another design of the gripping device with segmented, left-handed and right-handed (zig-zag) helically wound spring elements with an arc segment as a cross-section, designed as an internal and external gripper,
5 - a further design of the gripping device with helically wound spring elements on both sides, left/right, with a curved segment as a cross-section, designed as an internal and external gripper,
6 - a further design of the gripping device with continuous left-handed, helically wound spring elements with 2-stage disc spring contour with defined articulated joint as cross-section, designed as internal and external gripper,
7 - another design of the gripping device with segmented, right-handed, helically wound spring elements with an arc segment as a cross-section, designed as an internal and external gripper,
8 - an example of the use of the gripping device according to the invention when gripping a cylindrical screw head from the outside,
9 - a top view of the gripping device during the gripping process, in which three of the five elastically protruding spring elements are visibly in contact with an elliptical bore wall of a workpiece,
10 - from left to right, three consecutive sub-steps of a centering process for sheet metal components that are difficult to clamp, using two gripping or centering devices,
11 - an example of the use of the centering device according to the invention when centering two axially arranged pipe segments.

In der 1 ist eine schematische dreidimensional dargestellte Ausgestaltung der Greifvorrichtung 1 mit einer an sich bekannten Steilkegelaufnahme 5, axialer Anlagefläche 4 und Montagefase 7 zur Einführhilfe, als Greifer für eine nicht dargestellte runde Bohrung zu erkennen. Hierbei ist ein ebenfalls rundes, etwa buchsenartiges Basisteil 2 in Verlängerung der Steilkegelaufnahme 5 an dieser festgelegt und kann mit der Steilkegelaufnahme 5 etwa in eine Werkzeugmaschine oder eine Handhabungseinrichtung wie einen Roboter eingesetzt und dadurch bewegt werden.In the 1 A schematic three-dimensional representation of the gripping device 1 with a known steep taper mount 5, axial contact surface 4, and mounting chamfer 7 for insertion assistance, as a gripper for a round bore (not shown), can be seen. Here, a likewise round, approximately bush-like base part 2 is attached to the steep taper mount 5 as an extension of the latter and can be inserted into a machine tool or a handling device such as a robot with the steep taper mount 5 and thus moved.

Außenseitig des Basisteils 2 und hier mit dem Basisteil 2 stoffschlüssig verbunden sind auf dem äußeren Umfang des Basisteils 2 aus einem elastisch verformbaren Material gebildete Federelemente 3 angeordnet, die wie in der oberen Abbildung eines Querschnitts gut zu erkennen unter einem Winkel abgewinkelt gleichmäßig und am ganzen Umfang des Basisteils 2 verteilt von dem Basisteil 2 in Richtung auf die nicht dargestellte Bohrung hin abstehen. Die äußere Einhüllende der Federelemente 3, die auf den Durchmesser der zu greifenden Bohrung des Werkstücks abgestimmt sein muss, sei mit der Sachnummer 8 angegeben.On the outside of the base part 2, and here integrally connected to the base part 2, spring elements 3 made of an elastically deformable material are arranged on the outer circumference of the base part 2. As can be clearly seen in the upper cross-section, these spring elements 3 are angled at an angle and project evenly from the base part 2 in the direction of the bore (not shown) distributed over the entire circumference of the base part 2. The outer envelope of the spring elements 3, which must be matched to the diameter of the bore in the workpiece to be gripped, is indicated by the part number 8.

Die elastischen Federelemente 3 sind so abgewinkelt zur Umfangsrichtung des Basisteils 2 ausgerichtet, dass bei Drehung des Greifers 1 relativ zum Werkstück in die eine Richtung 10 die elastischen Federelemente 3 sich bei Kontakt mit dem Werkstück in Richtung zum zu greifenden Werkstück aufspreizen und an das Werkstück anlegen und so die Greifkraft erhöhen, beim Drehen in die andere Richtung 10 dagegen sich vom Werkstück entfernen und so die Greifkraft verringern. Die elastischen Federelemente 3 haben damit die Funktion eines Freilaufs.The elastic spring elements 3 are angled relative to the circumferential direction of the base part 2 such that when the gripper 1 rotates relative to the workpiece in one direction 10, the elastic spring elements 3 expand upon contact with the workpiece toward the workpiece to be gripped and press against the workpiece, thus increasing the gripping force. When rotated in the other direction 10, however, they move away from the workpiece, thus reducing the gripping force. The elastic spring elements 3 thus function as a freewheel.

Die Federelemente 3 stehen nicht nur abgeschrägt von dem Basisteil 2 ab, sondern sie sind auch um das Basisteil 2 herum verwunden. Die schraubenförmige Verwindung der elastischen Federelemente 3 in Verriegelungsrichtung verstärkt dabei die Zentrierwirkung des Werkstücks zur Greifachse 11. Die Verwindung der Schraubenform ist hierbei an die Form der elastischen Federelemente 3 angepasst und verstärkt den Effekt der Greifkrafterhöhung bzw. Greifkraftverringerung beim Drehen der Greifvorrichtung.The spring elements 3 not only protrude at an angle from the base part 2, but they are also twisted around the base part 2. The helical twist of the elastic spring elements 3 in the locking direction reinforces the centering effect of the workpiece relative to the gripping axis 11. The twist of the helical shape is adapted to the shape of the elastic spring elements 3 and reinforces the effect of increasing or decreasing the gripping force when rotating the gripping device.

In der einen Verdrehrichtung 10 einer Relativverdrehung zwischen Basisteil 2 und Werkstück werden die Federelemente 3 wie bei einem Freilauf entgegen ihrer Abwinklung weiter verformt und dadurch fester gegen die zu greifenden Wandungen des Werkstücks gedrückt, wodurch die Spannkraft der Federelemente 3 und damit des Greifers 1 erhöht wird. In der anderen Verdrehrichtung 10 hingegen entspannen sich die Federelemente 3 und die Spannkraft verringert sich wieder. Hierbei kann durch Auslegung der Federelemente 3 dafür gesorgt werden, dass in diesem entspannten Greifzustand die Spannkraft nicht mehr ausreicht, um das Werkstück sicher zu halten und dadurch das Werkstück aus dem Greifer 1 wieder freigegeben werden kann. Anschaulich gesprochen kann ein Greifen des Werkstücks dadurch erfolgen, dass das Basisteil 2 und die Federelemente 3 z.B. mit einen linearen Einstecken in Einsteckrichtung 11 in eine Öffnung des Werkstücks den zu greifenden Wandungen des Werkstücks zugeordnet werden. Hierbei werden die Federelemente 3 durch den Kontakt mit dem Werkstück zumindest ein wenig verformt und üben damit in der Summe eine Kraft auf das Werkstück aus, die aber in der Regel nicht zum sicheren Greifen ausreicht. Anschließend wird das Basisteil 2 relativ zum Werkstück so verdreht, dass die Federelemente 3 aufgrund ihrer Querschnittsform und ihrer abgewinkelten Ausrichtung sich aufspreizen und wie bei einem Freilauf, aber elastisch stärker gegen die zu greifenden Wandungen des Werkstücks gedrückt werden. Hierdurch wird die resultierende Spannkraft der Federelemente 3 so weit erhöht, dass die notwendige Spannkraft zum z.B. Handhaben des Werkstücks überschritten wird und das Werkstück sicher an der Greifvorrichtung 1 festgelegt ist. Diese Klemmwirkung der Federelemente 3 kann dabei auch so ausgelegt werden, dass die Klemmwirkung nach dem beschriebenen Verspannen der Federelemente 3 erhalten bleibt und sich das Werkstück nicht wieder selbsttätig von dem Greifer 1 lösen kann. Ist die Handhabungs- oder Bearbeitungsaufgabe erledigt, so kann das Werkstück wieder von dem Greifer 1 freigegeben werden, indem die Verklemmung der Federelemente 3 durch ein Zurückdrehen in Drehrichtung 10 des Basisteils 2 relativ zu dem Werkstück erfolgt, wodurch die Federelemente 3 sich entspannen und die notwendige Spannkraft unterschritten wird.In one direction of rotation 10 of a relative rotation between the base part 2 and the workpiece, the spring elements 3 are further deformed against their angularity, as in a freewheel, and are thus pressed more firmly against the walls of the workpiece to be gripped, thereby increasing the clamping force of the spring elements 3 and thus of the gripper 1. In the other direction of rotation 10, however, the spring elements 3 relax and the clamping force decreases again. The design of the spring elements 3 can ensure that in this relaxed gripping state, the clamping force is no longer sufficient to hold the workpiece securely, and the workpiece can therefore be released again from the gripper 1. In other words, the workpiece can be gripped by assigning the base part 2 and the spring elements 3 to the walls of the workpiece to be gripped, e.g. by linear insertion in the insertion direction 11 into an opening in the workpiece. In this case, the spring elements 3 are at least slightly deformed by contact with the workpiece and thus exert a total force on the workpiece, which is generally not sufficient for secure gripping. The base part 2 is then rotated relative to the workpiece in such a way that the spring elements 3 spread out due to their cross-sectional shape and angled orientation and are pressed against the walls of the workpiece to be gripped, like a freewheel, but with a stronger elastic force. This increases the resulting clamping force of the spring elements 3 to such an extent that the clamping force required, for example, to handle the workpiece is exceeded and the workpiece is securely fastened to the gripping device 1. This clamping effect of the spring elements 3 can also be designed in such a way that the clamping effect is maintained after the described clamping of the spring elements 3 and the workpiece cannot release itself from the gripper 1 again. Once the handling or processing task has been completed, the workpiece can be released again from the gripper 1 by clamping the spring elements 3 by turning back in the direction of rotation 10 of the base part 2 relative to the workpiece, whereby the spring elements 3 relax and the necessary clamping force is undershot.

Dabei werden Werkstücke mit Öffnungen oder mit vorstehenden Elementen dadurch gegriffen, dass der Greifer 1 linear in Richtung 11 in die Öffnung oder über ein vorstehendes Element des Werkstücks geschoben wird. Dabei verformen sich die elastisch vorstehenden Federelemente 3 und fixieren so das zu greifende Werkstück zentrisch. An dem einen Einsteckende der elastischen Federelemente 3, das dem Werkstück zugewandt ist, befindet sich eine Anschrägung 7, um das Einführen in eine Öffnung oder das Schieben über ein vorstehendes Element des Werkstücks zu vereinfachen. Workpieces with openings or protruding elements are gripped by sliding the gripper 1 linearly in direction 11 into the opening or over a protruding element of the workpiece. The elastically protruding spring elements 3 deform and thus centrally fix the workpiece to be gripped. A bevel 7 is located on one insertion end of the elastic spring elements 3, which faces the workpiece, to simplify insertion into an opening or sliding over a protruding element of the workpiece.

In der Ausgestaltung gemäß 1 sind in den Federelementen 3 zusätzlich zu den Querschnittsbereichen, die an dem Basisteil 2 festgelegt sind, über Folienscharniere 6 oder dgl. verbundene Abwinklungen zu erkennen, die noch einmal unter einem Winkel zu den dem Basisteil 2 näheren Abschnitten abgewinkelt sind. Eine derartige Gestaltung erlaubt es, diese äußeren Abschnitte der Federelemente 3 vollflächiger an die Wandungen der Bohrung des Werkstücks anzulegen und dadurch die Reibung zwischen Federelementen 3 und Wandungen zu erhöhen, wodurch die Spannkraft der Greifvorrichtung weiter erhöht werden kann.In the design according to 1 In addition to the cross-sectional areas fixed to the base part 2, the spring elements 3 also feature bends connected via foil hinges 6 or the like, which are angled at an additional angle to the sections closer to the base part 2. Such a design allows these outer sections of the spring elements 3 to be applied more fully to the walls of the bore of the workpiece, thereby increasing the friction between the spring elements 3 and the walls, which can further increase the clamping force of the gripping device.

Vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, kann ein derartiger Greifer 1 kostengünstig mit einem additiven 3D-Druck-Verfahren gefertigt werden, beispielsweise nach dem FLM-Verfahren.Preferably, but not exclusively, such a gripper 1 can be manufactured cost-effectively using an additive 3D printing process, for example using the FLM process.

In den 2 bis 7 sind verschiedene andere Ausgestaltungen der Federelemente 3, 3' zu erkennen, die sowohl im Inneren des Basisteils 2 als auch außen auf dem Umfang des Basisteils 2 angeordnet werden können und dadurch sowohl zum Greifen in Öffnungen als auch zum Greifen auf Außenkonturen geeignet sein können. Die Figuren unterscheiden sich vornehmlich hinsichtlich der Ausgestaltung der Federelemente 3 und 3', sodass vorstehende Beschreibung auch auf diese Ausgestaltungen grundsätzlich zutrifft und nur auf wichtige Unterschiede hingewiesen werden soll.In the 2 to 7 Various other configurations of the spring elements 3, 3' can be seen, which can be arranged both inside the base part 2 and outside on the circumference of the base part 2 and can thus be suitable for gripping both in openings and on external contours. The figures differ primarily with regard to the configuration of the spring elements 3 and 3', so the above description also applies to these configurations in principle, and only important differences are to be pointed out.

Die 2 zeigt eine Ausgestaltung der Greifvorrichtung 1 mit durchgehend rechtsgängig schraubenförmig verwundenen Federelementen 3, 3' mit einem Bogensegment als Querschnitt, als Innen- und Außengreifer ausgeführt. Hierbei stehen prinzipiell gleiche Federelemente 3' nach innen als auch Federelemente 3 nach außen von dem rohrartigen Basisteil 2 ab. Die Federelemente 3, 3' haben über ihre ganze Länge eine etwa gleichförmige Verwindung und bilden außerhalb des Basisteils 2 die Einhüllende 8 und innerhalb des Basisteils 2 die Einhüllende 8'.The 2 shows a configuration of the gripping device 1 with continuously right-handed, helically wound spring elements 3, 3' with a curved segment as a cross-section, designed as an internal and external gripper. In principle, identical spring elements 3' protrude inwardly and spring elements 3 protrude outwardly from the tubular base part 2. The spring elements 3, 3' have an approximately uniform twist over their entire length and form the envelope 8 outside the base part 2 and the envelope 8' inside the base part 2.

Die 3 zeigt eine andere Ausgestaltung der Greifvorrichtung 1 mit durchgehend linksgängig schraubenförmig verwundenen Federelementen 3, 3' mit C-förmig gebogenem Querschnitt ohne definiertes Knickgelenk, als Innen- und Außengreifer ausgeführt. Durch die zusätzlich C-förmige Gestaltung der Federelemente 3, 3' legen sich die zu den Wandungen des Werkstücks hin orientierten Bereiche der Federelemente 3, 3' flacher an die entsprechenden Wandungen des Werkstücks an und erhöhen die Reibung zwischen Wandungen und Federelementen 3, 3'. Zudem verklemmen sich die Federelemente 3, 3' zusätzlich, indem sie sich bei der Relativverdrehung zwischen Basisteil 2 und Wandungen des Werkstücks stärker auffalten können.The 3 shows another embodiment of the gripping device 1 with continuously left-handed, helically wound spring elements 3, 3' with a C-shaped cross-section without a defined articulated joint, designed as an internal and external gripper. Due to the additional C-shaped design of the spring elements 3, 3', the areas of the spring elements 3, 3' oriented toward the walls of the workpiece lie more flatly against the corresponding walls of the workpiece and increase the friction between the walls and the spring elements 3, 3'. In addition, the spring elements 3, 3' become additionally jammed by being able to unfold more strongly during the relative rotation between the base part 2 and the walls of the workpiece.

In der 4 ist eine Ausgestaltung der Greifvorrichtung 1 aus segmentweise gebildeten linksgängig und rechtsgängig (Zick-Zack) schraubenförmig verwundenen Federelementen 3, 3' mit einem Bogensegment als Querschnitt, als Innen- und Außengreifer dargestellt. Hierbei werden z.B. auf ein durchgehendes Basisteil 2 Segmentringe 9 aufgesteckt, die wiederum die Federelemente 3, 3' tragen und in schon beschriebener Weise mit dem Basisteil 2 und den Wandungen des Werkstücks zusammen wirken können. Hierdurch ist es möglich, je Segment unterschiedliche Verwindungsrichtungen der Federelemente 3, 3' vorzusehen, wie z.B. abwechselnd links- und rechtsverwundene Federelemente 3, 3'. Hierdurch lassen sich Anpressungen der Federelemente 3, 3' sowohl in die eine Verdrehrichtung als auch in die andere Verdrehrichtung bewirken, die je nach Greifsituation durchaus vorteilhaft sein können.In the 4 is an embodiment of the gripping device 1 made up of segmented, left-handed and right-handed (zigzag) helically twisted spring elements 3, 3' with an arc segment as a cross-section, shown as an internal and external gripper. Here, for example, segment rings 9 are placed onto a continuous base part 2, which in turn carry the spring elements 3, 3' and can interact with the base part 2 and the walls of the workpiece in the manner already described. This makes it possible to provide different twisting directions for the spring elements 3, 3' for each segment, such as alternating left- and right-hand twisted spring elements 3, 3'. This makes it possible to press the spring elements 3, 3' in both the one twisting direction and the other, which can be quite advantageous depending on the gripping situation.

Die 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Greifvorrichtung 1 mit beidseitig links/rechtsgängig, schraubenförmig verwundenen Federelementen 3, 3' mit einem Bogensegment als Querschnitt, als Innen- und Außengreifer ausgeführt.The 5 shows a further embodiment of the gripping device 1 with spring elements 3, 3' wound on both sides, left/right, in a helical manner, with an arc segment as a cross-section, designed as an internal and external gripper.

In der 6 ist eine Ausgestaltung der Greifvorrichtung 1 mit durchgehend linksgängig, schraubenförmig verwundenen Federelementen 3, 3' mit 2-stufiger Tellerfeder-Kontur mit definiertem Knickgelenk als Querschnitt, als Innen- und Außengreifer dargestellt. Das Knickgelenk 6 sowie die Tellerfeder-Kontur bewirken eine besonders starke Verkeilung der Federelemente 3, 3' wie bei einem Freilauf.In the 6 A configuration of the gripping device 1 with continuously left-handed, helically wound spring elements 3, 3' with a two-stage disc spring contour and a defined articulated joint is shown in cross-section as an internal and external gripper. The articulated joint 6 and the disc spring contour ensure particularly strong wedging of the spring elements 3, 3', similar to a freewheel.

Die 7 zeigt eine Ausgestaltung der Greifvorrichtung 1 mit segmentweise rechtsgängiger, schraubenförmig verwundenen Federelementen 3, 3' mit einem Bogensegment als Querschnitt, als Innen- und Außengreifer.The 7 shows an embodiment of the gripping device 1 with segmented, right-handed, helically twisted spring elements 3, 3' with an arc segment as a cross-section, as an internal and external gripper.

In der 8 ist ein Beispiel für den Einsatz der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung 1 beim Greifen eines zylindrischen Schraubenkopfes 14 einer Schraube 13 von außen zu erkennen, einmal oben vor dem Greifen und unten im gegriffenen Zustand. Die Greifvorrichtung 1 weist ein außenliegendes, hier rund napfartiges Basisteil 2 an einem Steilkegel 5 auf, von dem nach innen zur Wechselwirkung mit dem Schraubenkopf 14 Federelemente 3 vorstehen. Die Schraube 13 wird nun mit dem Schraubenkopf 14 voran axial in den Bereich der Federelemente 3 eingesteckt oder das Basisteil 2 mit den Federelementen 3 über den Schraubenkopf 14 gestülpt, wie dies in der unteren Darstellung zu erkennen ist. Dabei verformen die Federelemente 3 sich in schon vorstehend beschriebener Weise und üben eine Haltekraft auf den Schraubenkopf 14 aus. Durch Relativverdrehung zwischen Schraubenkopf 14 und Basisteil 2 kann diese Haltekraft durch Veränderung der Anpressung der Federelemente 3 an den Schraubenkopf 14 in ebenfalls schon beschriebener Weise vergrößert oder verkleinert werden.In the 8 An example of the use of the gripping device 1 according to the invention when gripping a cylindrical screw head 14 of a screw 13 can be seen from the outside, once at the top before gripping and below in the gripped state. The gripping device 1 has an external, here round, cup-like base part 2 on a steep cone 5, from which spring elements 3 protrude inwards for interaction with the screw head 14. The screw 13 is then inserted axially with the screw head 14 facing forward into the area of the spring elements 3 or the base part 2 with the spring elements 3 is slipped over the screw head 14, as can be seen in the lower illustration. The spring elements 3 deform in the manner already described and exert a holding force on the screw head 14. By relative rotation between the screw head 14 and the base part 2, this holding force can be increased or decreased by changing the pressure of the spring elements 3 against the screw head 14 in a manner also already described.

In der 9 ist in einer Draufsicht auf die Greifvorrichtung 1 während des Greifprozesses in einer Öffnung 8 eines Werkstücks 15 die Verformung der Federelemente 3 zu erkennen. Hierbei bilden aufgrund der elliptischen Gestaltung der Öffnung 8 sichtbar drei der fünf elastisch von dem Basisteil 2 nach außen hervorstehenden Federelemente 3 einen Kontakt mit der elliptischen Öffnungswand 8 aus. Aufgrund der Verwindung der elastischen Federelemente 3 in axialer Richtung weisen alle Federelemente 3 (nicht sichtbar) einen Kontakt mit der elliptischen Öffnungswandung 8 auf. Die Federelemente 3 weisen hierbei in schon beschriebener Weise Gelenke 6 auf, die die Verformung der Federelemente 3 beeinflussen. Die Federelemente 3 werden dabei unter Krafteinwirkung in die Öffnung 8 eingesteckt, so dass sie sich ein wenig verformen (zu erkennen an den Übergangsbereichen 16 der drei kontaktierenden Federelemente 3 am Ende der Öffnung 8). Durch Relativverdrehung zwischen Öffnungswandung 8 und Basisteil 2 können die Federelemente 3 verformt und dadurch stärker oder weniger stark an die Öffnungswandung 8 angepresst werden, so dass sich die Haltekraft verändern lässt. Durch Relativverdrehung zwischen Öffnungswandung 8 und Basisteil 2 in die andere Richtung kann die Haltekraft wieder herab gesetzt werden.In the 9 In a plan view of the gripping device 1, the deformation of the spring elements 3 can be seen during the gripping process in an opening 8 of a workpiece 15. Due to the elliptical design of the opening 8, three of the five spring elements 3 elastically protruding outwards from the base part 2 visibly form contact with the elliptical opening wall 8. Due to the twisting of the elastic spring elements 3 in the axial direction, all spring elements 3 (not visible) are in contact with the elliptical opening wall 8. The spring elements 3 have joints 6 in the manner already described, which influence the deformation of the spring elements 3. The spring elements 3 are inserted into the opening 8 under the action of force, so that they deform slightly (visible by the transition regions 16 of the three contacting spring elements 3 at the end of the opening 8). By relative rotation between the opening wall 8 and the base part 2, the spring elements 3 can be deformed and thus pressed more or less strongly against the opening wall 8, so that the holding force can be changed. By relative rotation between the opening wall 8 and the base part 2 in the other direction, the holding force can be reduced again.

Die 10 zeigt von links nach rechts drei aufeinanderfolgende Teilschritte eines Zentriervorgangs für schlecht zu spannende Blechbauteile 17, 18 mit zwei Zentriervorrichtungen 19. Dabei sind in den oberen zwei Zeilen von links nach rechts drei aufeinanderfolgende Teilschritte für die schlecht zu spannenden Blechbauteile 17, 18 mit zwei Zentriervorrichtungen 19 abgebildet. Dabei sind links die Blechbauteile 17, 18 vor dem Zentrieren, in der Mitte das Einführen der Zentriervorrichtungen 19 in das erste Blechbauteil 18 und rechts das Einführen der Zentriervorrichtungen 19 in das zweite Blechbauteil 17 und damit die Vollendung des Zentriervorgangs in der Blechebene abgebildet, jeweils einmal oben in der Seitenansicht und unten in einer räumlichen Darstellung. Die Zentriervorrichtungen 19 dienen hierbei zu einer elastischen und hinreichend genauen Positionierung und Zentrierung der Blechbauteile 17, 18 zueinander, wie dies sonst wesentlich aufwändiger beispielsweise mit Passstiften erfolgen könnte.The 10 shows, from left to right, three consecutive sub-steps of a centering process for sheet metal components 17, 18 that are difficult to clamp using two centering devices 19. The top two lines show, from left to right, three consecutive sub-steps for the sheet metal components 17, 18 that are difficult to clamp using two centering devices 19. On the left, the sheet metal components 17, 18 are shown before centering, in the middle, the insertion of the centering devices 19 into the first sheet metal component 18, and on the right, the insertion The centering devices 19 are shown in the second sheet metal component 17, thus completing the centering process in the sheet metal plane, once in a side view at the top and once in a three-dimensional view below. The centering devices 19 serve to elastically and sufficiently accurately position and center the sheet metal components 17, 18 relative to one another, which would otherwise be much more complex, for example, using locating pins.

In der 11 ist ein weiteres Beispiel für den Einsatz der erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung 19 beim Zentrieren von zwei axial anzuordnenden Rohrsegmenten 20, 21 zu erkennen, bei denen die Zentriervorrichtung 19 in axialer Richtung in die Enden der beiden Rohrsegmente 20, 21 eingesteckt ist und diese Enden der beiden Rohrsegmente 20, 21 zueinander zentriert und festlegt.In the 11 Another example of the use of the centering device 19 according to the invention for centering two axially arranged pipe segments 20, 21 can be seen, in which the centering device 19 is inserted in the axial direction into the ends of the two pipe segments 20, 21 and centers and fixes these ends of the two pipe segments 20, 21 relative to one another.

Nach dem vorstehend beschriebenen Prinzip können auch Greifer 1 gestaltet werden, die in einer quadratischen, rechteckigen oder anders gestalteten Öffnung angreifen.According to the principle described above, grippers 1 can also be designed which engage in a square, rectangular or other shaped opening.

Der Greifer 1 kann einfach in eine Öffnung eingeführt werden, deren Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Greifers 1 ist. Daher verformen sich die elastischen Federelemente 3, 3' und bringen eine Vorspannkraft auf, die größer ist als das Gewicht des zu greifenden Werkstücks. Das Werkstück kann nun beispielsweise angehoben oder in anderer Form transportiert werden. Wird das Werkstück abgesetzt und festgehalten, kann der Greifer 1 so in eine Richtung gedreht werden, dass auf die elastischen Federelemente 3, 3' eine Kraft ausgeübt wird, die die elastischen Federelemente 3, 3' nach innen verformt und dadurch die Vorspannung verkleinert. Der Greifer 1 kann nun mit relativ geringer Kraft aus dem Werkstück herausgezogen werden. Wenn das Werkstück eine gewisse Massenträgheit aufweist, kann der Greifer 1 auch so schnell gedreht werden, dass hierdurch die elastischen Federelemente 3, 3' nach innen verformt werden. Das Werkstück braucht dann nicht festgehalten zu werden.The gripper 1 can be easily inserted into an opening whose inner diameter is smaller than the outer diameter of the gripper 1. As a result, the elastic spring elements 3, 3' deform and apply a preload force that is greater than the weight of the workpiece to be gripped. The workpiece can then be lifted or transported in another way, for example. If the workpiece is set down and held in place, the gripper 1 can be rotated in a direction such that a force is exerted on the elastic spring elements 3, 3', deforming the elastic spring elements 3, 3' inward and thereby reducing the preload. The gripper 1 can now be pulled out of the workpiece with relatively little force. If the workpiece has a certain mass inertia, the gripper 1 can also be rotated so quickly that the elastic spring elements 3, 3' are deformed inward. The workpiece then does not need to be held.

Der Greifer 1 kann im Rahmen der Elastizität der elastischen Federelemente 3, 3' einen gewissen Größenbereich von Öffnungen bzw. vorstehenden zylindrischen Elementen abdecken. Für einen umfangreicheren Größenbereich sind unterschiedliche Greifer 1 erforderlich, was aber aufgrund des einfachen Aufbaus und der daraus resultierenden geringen Kosten unproblematisch ist.The gripper 1 can cover a certain size range of openings or protruding cylindrical elements, depending on the elasticity of the elastic spring elements 3, 3'. For a wider size range, different grippers 1 are required, but this is unproblematic due to the simple design and the resulting low cost.

Die Greifvorrichtung 1 kann auch als Montagehilfe etwa zum Greifen von Schraubenköpfen und zum Eindrehen von Schrauben genutzt werden.The gripping device 1 can also be used as an assembly aid, for example for gripping screw heads and for screwing in screws.

Die Erfindung kann verschiedene Ausführungsvarianten umfassen, die einzeln oder in Kombination realisiert werden können:

• Außen/Innenfederelemente:
- Die Greifvorrichtung 1 kann sowohl äußere Federelemente 3 als auch innere Federelemente 3' aufweisen. Diese können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um die Adaption an verschiedene Geometrien zu optimieren
• Segmentweise Spirale:
- Die spiralförmige Verwindung der Federelemente 3, 3' kann segmentweise ausgeführt sein. Die Greifvorrichtung 1 kann demnach auch segmentweise gefertigt und modular sein.
• Variable Spiralenrichtung:
- Die Richtung der spiralförmigen Verwindung der Federelemente 3, 3' kann variieren, beispielsweise in Form eines Zickzack-Musters
• Multiple Gelenke:
- Die Federelemente 3, 3' können mehr als ein Gelenk aufweisen. Die Ausführung dieser Gelenke ist nicht auf eine spezifische Form beschränkt, sondern kann verschiedene Geometrien umfassen.
• Gegenläufige Windungen:
- Innerhalb einer Greifvorrichtung 1 können Federelemente 3, 3' mit gegenläufigen Windungsrichtungen kombiniert werden. Dies verbessert die Zentrierwirkung und erhöht die Stabilität des Griffs.
• Beidseitige Sperrwirkung:
- Die Greifvorrichtung 1 kann so gestaltet sein, dass sie eine Sperrwirkung in beide Richtungen entlang der Greifachse 11 aufweist. Dies ermöglicht eine sichere Fixierung des gegriffenen Werkstücks in axialer Richtung. (Folgt aus variabler Spiralenrichtung und gegenläufigen Windungen)
• Heterogene Formen der Federelemente 3, 3':
- Innerhalb einer Greifvorrichtung 1 können unterschiedliche Federelemente 3, 3' kombiniert werden. Dies erlaubt eine optimale Anpassung an komplexe oder asymmetrische Geometrien
• Anzahl der Federelemente 3, 3': Die Anzahl der Federelemente 3, 3' ist vorzugsweise als Primzahl ausgeführt. Dies verhindert, dass bestimmte Geometrien die Zentrierwirkung systematisch stören können.
• Heterogenes Material:
- Die Federelemente 3, 3' können aus verschiedensten Materialien hergestellt werden. Hierdurch kann insbesondere das Federverhalten wie die Federkraft, der Federweg und die Festigkeit beeinflusst werden. Eine nicht stoffschlüssige Verbindung zwischen den Federelemente 3, 3' und dem Basisteil 2 ist denkbar. Daraus resultiert eine Austauschbarkeit und Modularität des Systems.

The invention may comprise various embodiments that may be implemented individually or in combination:

• External/internal spring elements:
- The gripping device 1 can have both outer spring elements 3 and inner spring elements 3'. These can be used individually or in combination to optimize adaptation to different geometries.
• Segmental spiral:
- The spiral twist of the spring elements 3, 3' can be implemented in segments. The gripping device 1 can therefore also be manufactured in segments and be modular.
• Variable spiral direction:
- The direction of the spiral twisting of the spring elements 3, 3' can vary, for example in the form of a zigzag pattern
• Multiple joints:
- The spring elements 3, 3' can have more than one joint. The design of these joints is not limited to a specific shape, but can include various geometries.
• Counter-rotating turns:
- Within a gripping device 1, spring elements 3, 3' with opposing winding directions can be combined. This improves the centering effect and increases the stability of the grip.
• Double-sided blocking effect:
- The gripping device 1 can be designed to have a locking effect in both directions along the gripping axis 11. This enables secure fixation of the gripped workpiece in the axial direction. (Follows from variable spiral direction and counter-rotating windings)
• Heterogeneous shapes of the spring elements 3, 3':
- Different spring elements 3, 3' can be combined within a gripping device 1. This allows optimal adaptation to complex or asymmetrical geometries
• Number of spring elements 3, 3': The number of spring elements 3, 3' is preferably designed as a prime number. This prevents certain geometries from systematically disrupting the centering effect.
• Heterogeneous material:
- The spring elements 3, 3' can be made of a wide variety of materials. This allows for influencing the spring behavior, such as spring force, spring travel, and strength. A non-material connection between the spring elements 3, 3' and the base part 2 is conceivable. This results in interchangeability and modularity of the system.

Als Herstellungsverfahren kommen für die Greifvorrichtung in Frage:

• Additive Verfahren: FLM/SLS/SLA/SLM
• Strangpressen: Metalle/Thermoplaste
• Spritzguss/Guss: Duroplaste, Thermoplaste, Metalle

The following manufacturing processes are possible for the gripping device:

• Additive processes: FLM/SLS/SLA/SLM
• Extrusion: Metals/Thermoplastics
• Injection molding/casting: thermosets, thermoplastics, metals

Einsatzweise als Zentrierstift:

• Kann verwendet werden, um Teile in einer Achse mit einem Stift, in der Ebene mit zwei Stiften oder im Raum mit drei Stiften zueinander auszurichten
• Der Stift kann dabei in/über hineinragende/hervorstehende Bauteilausprägungen gesteckt werden und zentriert die Ausprägung zu der Seelenachse des Stiftes
• Abweichungen der Rundheit/Zylindrizität des zu zentrierenden Elements beeinflussen die Zentrierwirkung nicht wesentlich
• Eine Rotation des Zentrierstiftes in/auf dem zu zentrierenden Element entgegen der Sperrrichtung begünstigt die Zentrierung, da sich die Federkörper setzen können

Use as a centering pin:

• Can be used to align parts in an axis with one pin, in a plane with two pins, or in space with three pins
• The pin can be inserted into/over protruding/projecting component features and centers the feature to the core axis of the pin
• Deviations in the roundness/cylindricity of the element to be centered do not significantly influence the centering effect
• A rotation of the centering pin in/on the element to be centered against the locking direction promotes centering, as the spring bodies can settle

SachnummernlistePart number list

11: Greifvorrichtung, Greifergripping device, gripper
22: BasisteilBase part
3, 3'3, 3': FederelementeSpring elements
44: Anlageflächecontact surface
55: SteilkegelaufnahmeSteep taper holder
66: Gelenkjoint
77: SchrägeSlope
8, 8'8, 8': Einhüllende/ÖffnungswandungEnvelope/opening wall
99: Segmentsegment
1010: VerdrehrichtungDirection of rotation
1111: FügerichtungJoining direction
1212: ZentriervorrichtungCentering device
1313: Schraubescrew
1414: Schraubenkopfscrew head
1515: Werkstückworkpiece
1616: Übergangsbereich verformter/unverformter Bereich der FederelementeTransition area deformed/undeformed area of the spring elements
1717: BlechteilSheet metal part
1818: BlechteilSheet metal part
1919: ZentriervorrichtungCentering device
2020: RohrsegmentPipe segment
2121: RohrsegmentPipe segment

Claims

Gripping device (1) for the non-positive gripping of components, in particular a gripping device (1) for gripping prismatic workpieces, wherein the gripping device (1) has elastic projecting elements (3, 3'), characterized in that the gripping device (1) has a base part (2) from which a number of spring elements (3, 3') protrude in the direction of the areas of a workpiece to be gripped, the spring elements (3, 3') are designed to be elastically yielding and are arranged with at least one section angled to the base part (2) and to the areas of the workpiece to be gripped, the workpiece-side ends of the spring elements (3, 3') can be brought into contact with the areas of the workpiece to be gripped for gripping in such a way that the spring elements (3, 3') are elastically deformed and apply a clamping force to the workpiece and hold the workpiece in a non-positive manner, for releasing the workpiece the spring elements (3, 3') are displaced relative to the gripping areas of the workpiece are movable in such a way that the clamping force on the workpiece is reduced and the workpiece and gripping device (1) separate from each other.

Gripping device (1) according to Claim 1 , characterized in that the spring elements (3, 3') are angled to the base part (2) and to the areas of the workpiece to be gripped in such a way that the spring elements (3, 3') press against the workpiece in a clamping manner like a freewheel when the base part (2) is rotated in one direction and the workpiece can be rotated relative to the spring elements (3, 3') in the other direction.

Gripping device (1) according to Claim 2 , characterized in that the arrangement of the spring elements (3, 3') aligned at an angle to the base part (2) and to the areas of the workpiece to be gripped causes a spreading of the spring elements (3, 3') and an increase in the clamping force in the event of a relative rotation (10) between the gripping device (1) and the workpiece in one direction, and a relative rotation in the other direction causes a reduction in the clamping force.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the base part (2) and the spring elements (3, 3') arranged thereon are arranged so as to be rotatable and/or linearly displaceable relative to the workpiece.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the base part (2) is round or rectangular or adapted to the sections of the workpiece to be gripped.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the dimensions of the elastically flexible spring elements (3, 3') in the undeformed state are designed such that the spring elements (3, 3') are elastically deformed when brought into contact with the areas of the workpiece to be gripped.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the joining of workpiece and gripping device (1) takes place in a linear direction (11), preferably by a linear insertion or attachment of the gripping device (1) relative to the workpiece.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring elements (3, 3') in the longitudinal direction (11) of the base part (2) have a helically twisted extension on the circumference of the base part (2) substantially along its axis of symmetry (11).

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a bevel (7) or similar joining aid is arranged on the ends of the spring elements (3, 3') intended for joining to the workpiece and projecting from the base part (2), which facilitates the preferably linear plugging together of the gripping device (1) and the workpiece.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the base part (2) is arranged centrally and the spring elements (3, 3') are designed with at least one component projecting radially outwards from the base part (2) in order to hold workpieces at opening areas such as openings, bores or the like.

Gripping device (1) according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the base part (2) is arranged in an annular manner on the outside and the spring elements (3, 3') are designed with at least one component projecting radially inwards from the outer base part (2) in order to hold workpieces on their outer contours.

Gripping device (1) according to Claim 11 , characterized in that spring elements (3, 3') are arranged on an externally arranged base part (2) both on the inside and on the outside of the base part (2) in order to hold workpieces both on opening areas and/or on outer contours.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring elements (3, 3') have at least one discontinuous or curved cross-sectional section and/or a joint (6), in which a section of the spring element (3, 3') protrudes at an angle from another section.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that spring elements (3, 3') of opposite helical twisting are arranged on a base part (2) at the same time, which cause a blocking effect of the spring elements (3, 3') in both relative directions of rotation (10) of the gripping device (1) relative to the workpiece.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that spring elements (3, 3') of different spring cross-sections and/or spring shapes are arranged simultaneously on a base part (2) in order to adapt the gripping device (1) to complex or asymmetrical gripping geometries of the workpiece.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the base part (2) and/or the helically twisted spring elements (3, 3') are formed in segments and a plurality of segments (9) are arranged on the gripping device (1) in a combinable manner.

Gripping device (1) according to Claim 16 , characterized in that the helical twisting of the spring elements (3, 3') of the individual segments (9) is different or opposite.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring elements (3, 3') and/or the base part (2) comprise different materials.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring elements (3, 3') and/or the base part (2) are fixed to one another in a force-fitting manner.

Gripping device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the gripping device (1) can be produced by additive processes, preferably by FLM processes, and/or by extrusion and/or by injection molding or casting.

Centering device (12) for centering and positioning workpieces relative to one another at prismatic openings or prismatic outer contours, wherein the centering device (12) has a central base part (2) from which a number of spring elements (3) protrude in the direction of the walls of the openings to be positioned or outer contours of the workpieces, the spring elements (3) are elastically flexible and are arranged at an angle to the central base part (2) and to the walls of the openings or outer contours of the workpieces to be positioned, the workpiece-side ends of the spring elements (3) can be inserted or plugged into the openings to be centered or around the outer contours of the workpieces for positioning in such a way that the spring elements (3), when elastically deformed, apply a centering force to the workpieces and center the openings or outer contours of the workpieces to be centered relative to one another. characterized in that , in order to separate the workpieces, the spring elements (3) are movable relative to the areas of the workpieces to be centered in such a way that the centering force on the workpieces is reduced and the workpiece and the centering device (12) separate from one another.

Centering device (12) according to Claim 21 , characterized in that for separating the workpieces, the central base part (2) can be rotated relative to the openings or outer contours of the workpieces to be centered in such a way that the centering force on the workpieces is reduced and the workpieces can be separated from one another.

Centering device (12) according to one of the Claims 21 or 22 , characterized in that the arrangement of the spring elements (3) aligned at an angle to the base part (2) and to the areas of the workpiece to be gripped causes a spreading of the spring elements (3) and an increase in the clamping force in the event of a relative rotation between the centering device (12) and workpieces in one direction, and a relative rotation in the other direction causes a reduction in the clamping force.

Centering device (12) according to one of the Claims 21 until 23 , characterized in that the spring elements (3) in the longitudinal direction of the base part (2) have a helically twisted extension on the circumference of the base part (2) along its axis of symmetry.

Centering device (12) according to one of the Claims 21 until 24 , characterized in that the spring elements (3) have at least one discontinuous or curved cross-sectional section and/or a joint (6), in which a section of the spring element (3) protrudes at an angle from another section.

Centering device (12) according to one of the Claims 21 until 25 , characterized in that the spring elements (3) compensate for inaccuracies or differences in the openings or outer contours of the workpieces to be centered by their elasticity.

Centering device (12) according to one of the Claims 21 until 26 , characterized in that a rotation of the centering device (12) against the blocking effect of the spring elements (3) improves the centering of the workpieces.