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Die Erfindung betrifft einen Greifer
zum Aufnehmen von Gegenständen
oder losem oder festem Material, der zwei relativ zueinander schwenkbar
an einem Greifermittelteil gehaltene Greiferelemente aufweist, die
durch eine Gleichlaufeinrichtung, die entgegengesetzt gleiche Bewegungen
der Greiferelemente bewirkt, miteinander gekoppelt sind, wobei jedes
Greiferelement durch eine Kolben-/Zylindereinheit, die einerseits
an einer Lagerachse schwenkbar mit dem Greifermittelteil und andererseits
an einer Antriebsachse schwenkbar mit dem Greiferelement verbunden
ist, bewegbar ist.
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Es sind derartige Greifer bekannt,
bei denen ein Betätigungszylinder
für die
Bewegung der Greiferelemente senkrecht zur Öffnungs- bzw. Schließrichtung
der Greiferelemente angeord net ist und in einem Rahmen geführt ist,
so daß sich
die Arme gleichmäßig bewegen.
Nachteilig ist große
Bauhöhe
aufgrund des stehend angeordneten Zylinders.
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Bei einer anderen Greiferbauart sind
die Greiferelemente mit einem Koppelelement verbunden, das etwa
diagonal zwischen den Drehachsen der Greiferelemente liegt und zu
einer mehr oder weniger gleichmäßigen Bewegung
der Greiferelemente führt.
Nachteilig ist hierbei ein relativ großer Achsabstand sowie das Fehlen
eines exakten Gleichlaufs, da sich die effektive Hebellänge des
Koppelelements auf die Greiferelemente während deren Bewegung verändert.
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Bei einer weiteren Greiferbauart
sind die Greiferelemente mit Zahnsegmenten verbunden, die sich aufeinander
abwälzen.
Dies führt
zu einem relativ großen
Achsabstand, und außerdem
liegen die Zahnsegmente bei geöffnetem
Greifer relativ frei, so daß Verschmutzungen
in die Verzahnung gelangen können.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, einen gattungsgemäßen Greifer
dahingehend zu verbessern, daß ein
exakter Gleichlauf bei relativ niedriger Bauhöhe erzielt wird und die Anfälligkeit
gegenüber
Verschmutzungen reduziert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Greifer zum Aufnehmen von Gegenständen oder losem oder festem
Material gelöst,
der zwei relativ zueinander schwenkbar an einem Greifermittelteil
gehaltene Greiferelemente aufweist, die durch eine Gleichlaufeinrichtung,
die entgegengesetzt gleiche Bewegungen der Greiferelemente bewirkt,
miteinander gekoppelt sind, wobei jedes Greiferelement durch eine
Kolben-/Zylindereinheit, die einerseits an einer Lagerachse schwenkbar
mit dem Greifermittelteil und andererseits an einer Antriebsachse schwenkbar
mit dem Greiferelement verbunden ist, bewegbar ist, wobei sich der
Greifer dadurch auszeichnet, daß die
Kolben-/Zylindereinheiten an ihren dem Greifermittelteil zugekehrten
Enden mit miteinander zusammenwirkenden, entgegengesetzt gleiche
Schwenkwinkel der Kolben-/Zylindereinheiten und der Greiferelemente
bewirkenden Verzahnungen versehen sind, wodurch die Gleichlaufeinrichtung
gebildet ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, daß Arbeitszylinder
der Kolben-/Zylindereinheiten greifermittelteilseitig angeordnet
und mit den Verzahnungen versehen sind.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn die Greiferelemente
an einer gemeinsamen zentralen Schwenkachse an dem Greifermittelteil
gehalten sind. Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn die Lagerachsen
auf einer von den Greiferelementen abgekehrten Seite der zentralen
Schwenkachse angeordnet sind, um den Abstand der Verzahnungen von
den Greiferelementen (Verschmutzung) möglichst groß auszulegen.
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Alternativ kann vorgesehen sein,
daß die Greiferelemente
an zwei benachbarten Schwenkachsen an dem Greifermittelteil gehalten
sind. Hierbei ist besonders zweckmäßig, wenn die Lagerachsen auf einer
von den Greiferelementen abgekehrten Seite der benachbarten Schwenkachsen
angeordnet sind.
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In einer bevorzugten Weiterbildung
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Greiferelemente jeweils über ein
Gelenkviereck und eine Kolben-/Zylindereinheit mit einem Greifermittelteil
verbunden und an einer Verbindungsachse schwenkbar miteinander gekoppelt
sind, wobei jedes Gelenkviereck einen ersten und einen zweiten Lenker
aufweist, die einenends jeweils an einer ersten und zweiten Schwenkachse schwenkbar
mit dem Greifermittelteil und anderenends an einer dritten und vierten
Schwenkachse schwenkbar mit einem Antriebshebel verbunden sind,
der mit einem freien Endabschnitt an einer fünften Schwenkachse schwenkbar
mit einem zugehörigen
Greiferelement gekoppelt ist, wobei gegenseitige Abstände der
Schwenkachsen eines jeden Gelenkvierecks derart gewählt sind,
daß eine
Bewegung der fünften
Schwenkachse im wesentlichen in einer Ebene erfolgt, die im wesentlichen
parallel zu einer durch die erste und zweite Schwenkachse festgelegten Ebene
ist, und wobei die Kolben-/Zylindereinheiten an
ersten Enden schwenkbar über
eine von der fünften
Schwenkachse beabstandete Antriebsachse mit einem Greiferelement
verbunden sind und an zweiten Enden mit der Lagerachse verbunden
und mit den Verzahnungen versehen sind.
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Bevorzugt ist vorgesehen, daß die ersten und
zweiten Schwenkachsen jeweils parallel und symmetrisch zu einer
Greifermittelebene angeordnet sind.
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Zweckmäßigerweise ist vorgesehen,
daß die Verbindungsachse
in der Greifermittelebene liegt.
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Die Erfindung sieht weiter vor, daß die erste und
zweite Schwenkachse jedes Gelenkvierecks in einer Ebene liegen,
die mit der Greifermittelebene einen Winkel von 15° bis 40°, bevorzugt
20° bis
30° und
weiter bevorzugt von 25° einschließt.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen,
daß die gegenseitigen
Abstände
der Schwenkachsen im Verhältnis
78:88:160:216,5:167,5:230 stehen.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Verzahnungen
abwälzende
Verzahnungen sind, insbesondere Evolventenverzahnungen, da dann
im Betrieb unvermeidlich auftretende Verschmutzungen nur einen vergleichsweise
geringen Verschleiß zur
Folge haben. Zweckmäßigerweise
sind die Verzahnungen in einem geeigneten, insbesondere wasserdichten
Gehäuse
gekapselt.
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Die Erfindung sieht weiter bevorzugt
vor, daß die
Greiferelemente Spitzen oder Scheiden aufweisen, die in einer Ebene
liegen, die durch die fünfte Schwenkachse
geht und senkrecht zu einer durch die fünfte Schwenkachse und die Verbindungsachse festgelegten
Ebene verläuft.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn
der Greifer schwenkbar oder aber frei pendelnd mit einem Ausleger
eines Baggers verbunden ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
näher erläutert, wobei
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1 eine
schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Greifers
zeigt, dessen Greiferelemente weitestmöglich geöffnet sind,
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2 den
Greifer nach 1 in einer
teilweise geschlossenen Stellung zeigt,
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3 den
Greifer nach 1 in einer
noch etwas weiter geschlossenen Stellung zeigt,
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4 den
Greifer nach 1 in einer
geschlossen Stellung zeigt,
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5 bis 7 in zwei Seitenansichten
und einer Vorderansicht eine Variante des Greifers nach 1 bis 4 zeigt,
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8 und 9 schematische Seitenansichten einer
zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Greifers
in offener bzw. geschlossener Stellung zeigen, und
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10 und 11 schematische Seitenansichten
einer dritten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Greifers
in offener bzw. geschlossener Stellung zeigen.
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1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäß aufgebauten
Greifers in einer schematischen Darstellung, wobei der im ganzen
mit 1 bezeichnete Greifer symmetrisch zu einer Greifermittelebene 2 ausgebildet
ist, die senkrecht zur Darstellungsebene verläuft. Aufgrund der genannten
Symmetrie sind nachfolgend gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet. Darüberhinaus
kann der Greifer symmetrisch zu einer Ebene ausgebildet sein, die
parallel zur Darstellungsebene verläuft.
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Der Greifer 1 weist zwei
Greiferschalen (Greiferelemente) 4 auf, die jeweils über ein
noch im einzelnen zu beschreibendes Gelenkviereck 6 mit
einem Greifermittelteil 8 verbunden sind. Jede Greiferschale 4 weist
einen Antriebsansatz 10 auf, an dem schwenkbar um eine Antriebsachse 12 eine
Kolbenstange 14 einer Kolben-/Zylindereinheit 16 angelenkt ist.
Ein Arbeitszylinder 22 der Kolben-/Zylindereinheit 16 ist
um eine Lagerachse 18 schwenkbar an dem Greifermittelteil 8 befestigt.
Eine umgekehrte Anordnung wäre
auch möglich,
d.h. Anlenkung der Kolbenstange am Greifermittelteil und des Zylinders
an dem Antriebsansatz.
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Um eine zur Greifermittelebene 2 symmetrische
Auslenkung bzw. Schwenkbewegung der Greiferschalen 4 zu
gewährleisten,
sind die Arbeitszylinder 22 greifermittelteilseitig und
koaxial um die Lagerachsen 18 mit miteinander in Eingriff
stehenden Verzahnungen 20 versehen. Hierbei handelt es
sich vorteilhafterweise um abwälzende
Verzahnungen (Evolventenverzahnung), um nach Möglichkeit eine Gleitbewegung
zwischen den Zahnflanken zu vermeiden und möglichst nur verschleißarme abwälzende Bewegungen
zu erzeugen. Die Verzahnungen 20 können durch Zahnsegmente gebildet
sein, die aus Blech mit geeigneter Dicke geschnitten und mit freien Endabschnitten
der Arbeitszylinder 22 verschweißt sein können. Da die Kolben-/Zylindereinheit 16 aus noch
zu erläuternden
Gründen
nicht nur in Längsrichtung
von Zylinder bzw. Kolbenstange wirkende Axialkräfte, sondern auch in gewissem
Maße Querkräfte übertragen
bzw. aufnehmen müssen,
sind sie dementsprechend konstruktiv ausgebildet, d.h. mit geeigneten
Führungen
für Kolben
und Kolbenstange, die auch Querkräfte aufnehmen können. Obwohl
in den Figuren lediglich zwei Kolben-/Zylindereinheiten 16 dargestellt
sind, versteht es sich, daß eine
Anzahl von Paaren von Kolben-/Zylindereinheiten 16 vorgesehen
sein können,
beispielsweise zwei Paare in senkrecht zur Darstellungsebene beabstandeter
Anordnung, nach Möglichkeit
teilweise innerhalb eines gehäuseartig
teilweise geschlossenen Greifermittelteils 8. Insbesondere
kann eine Abdeckung für
die Verzahnungen 20 vorgesehen sein, um Verschmutzungen
im Betrieb fernzuhalten.
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Die Greiferschalen 4 sind
an einer Verbindungsachse 24, die senkrecht zur Darstellungsebene verläuft, schwenkbar
miteinander gekoppelt. Bei einer Betätigung des Greifers bewegt
sich die Verbindungsachse 24 innerhalb der Greifermittelebene
auf oder ab.
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Die Gelenkvierecke 6 sind
jeweils durch das Greifermitteilteil 8, einen ersten Lenker 26,
einen zweiten Lenker 28 und einen Antriebshebel 30 gebildet.
Der erste Lenker 26 ist mit einem Ende an einer ersten
Schwenkachse A0 mit dem Greifermittelteil 8 verbunden
und an einer dritten Schwenkachse A mit dem Antriebshebel 30 gekoppelt.
Der zweite Lenker 28 ist an einer zweiten Schwenkachse B0 mit dem Greifermittelteil 8 verbunden
und an einer vierten Schwenkachse B mit dem Antriebshebel 30 gekoppelt.
Der Antriebshebel 30 ist an einer fünften Schwenkachse E mit
einer Greiferschale 4 verbunden. Alle genannten Schwenkachsen
verlaufen senkrecht zur Darstellungsebene der Zeichnung und parallel
zur Greifermittelebene 2. Eine die erste und zweite Schwenkachse
(A0 , B0 )
enthaltende Ebene 38 verläuft in dem vorliegend beschriebenen
Ausführungsbeispiel
unter einem Winkel β von
ca. 25° zur Greifermittelebene 2.
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Die Verhältnisse zwischen den effektiven Längen der
ersten und zweiten Lenker (Abstände
der Achsen A0 und A sowie B0 und B), dem Abstand zwischen
den Schwenkachsen am Greifermittelteil 8 (Abstand zwischen A0 und B0 ),
dem Abstand der Achsen A und B am Antriebshebel 30 und
den Abständen
der fünften
Schwenkachse E von der dritten und vierten Schwenkachse
(A, B) sind derart gewählt, daß sich die fünfte Schwenkachse E bei
einer Bewegung des Gelenkvierecks 6 (nahezu) entlang einer
Ebene 34 bewegt, die parallel zu der Ebene 38 ist,
welche die greifermittelteilseitigen Schwenkachsen A0 und B0 des
Gelenkvierecks 6 enthält.
In diesem Zusammenhang sei auf den Abschnitt „Geradführung durch Gelenkviereck" des Getriebebeispiel-Atlas
(VDI-Verlag GmbH) verwiesen, in dem eine vergleichbare Geradführung eines
Punkts E beschrieben ist und wobei der Abstand zwischen
den Achsen A0 und B0 78 mm, zwischen A0 und A 88
mm, zwischen A und B 160 mm, zwischen A und E 216,5 mm,
zwischen B und E 167,5 mm und zwischen B0 und B 230 mm beträgt. Die
vorgenannten Längenabmessungen
sind durch maßstäbliche Vergrößerung oder
Verkleinerung auf die vorliegend beschriebene Anwendung in einer
Greiferanordnung übertragbar. Beispielsweise
kann der Abstand zwischen A0 und B0 zu 185 mm, zwischen A0 und A zu
209 mm, zwischen A und B zu 380 mm, zwischen A und E zu
514 mm, zwischen B und E zu 397,5 mm und zwischen B0 und B zu 546 mm gewählt werden.
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Zur weiteren Erläuterung der Öffnungs-
und Schließbewegung
des erfindungsgemäßen Greifers ist
in 1 bis 4 der Bewegungsverlauf 36 der
Antriebsachse 12 (Verbindung zwischen Greiferschale und
Kolbenstange) angedeutet.
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Beim Öffnen und Schließen der
Greiferschalen 4, das durch Aus- und Einfahren der Kolbenstange 14 in
den bzw. aus dem Arbeitszylinder 22 gesteuert wird, werden
die Greiferschalen 4 aufgrund der Kopplung an der Verbindungsachse 24 und
aufgrund der ineinandergreifenden Verzahnungen 20 der Arbeitszylinder 22 derart
zwangsgeführt,
daß eine
symmetrische Bewegung (gleicher Öffnungs-
bzw. Schließwinkel)
in Bezug auf die Greifermittelebene 2 sichergestellt ist.
Bei gleichen äußeren, auf
die Greiferschalen einwirkenden (Widerstands-)Kräften werden die Verzahnungen 20 hierbei
nicht beansprucht, d.h. es wird kein Ausgleichsmoment über die
Verzahnungen 20 und keine Querkraft über die Kolben-/Zylindereinheiten 16 übertragen.
Treten jedoch ungleiche Widerstandskräfte auf, könnte es bei fehlender Zwangskopplung
zu einer unsymmetrischen Auslenkung der Greiferschalen kommen. Für diesen
Fall ist die Verzahnung 20 vorgesehen, die dann für eine Erzeugung
ungleicher Schließkräfte sorgt,
indem Querkräfte über die
Kolben-/Zylindereinheiten 16 und entsprechende Drehmomente über die
Verzahnungen 20 übertragen
werden und eine gleichmäßige Bewegung
beider Greiferschalen sichergestellt ist.
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Um zu gewährleisten, daß Schneiden 42 der Greiferschalen 4 beim Öffnen und
Schließen
des Greifers mit geringstmöglichen
Abweichungen entlang einer Arbeitsebene 44 bewegt werden,
die sich senkrecht zur Greifermittelebene 2 und in einem
festen Abstand von dem Greifermittelteil 8 befindet, d.h. mit
ebener Schließkurve,
sind die Schneiden 42 bezüglich der fünften Schwenkachse E und
der Verbindungsachse 24 jeweils so angeordnet, daß eine die fünfte Schwenkachse E und
die Schneide 42 einer Schaufel enthaltende Ebene 46 senkrecht
zu einer die fünfte
Schwenkachse E und die Verbindungsachse 24 enthaltenden
Ebene 48 verläuft,
wie in 3 angedeutet
ist. In dieser Bauweise ist der Greifer besonders gut geeignet,
um Material von einem Boden aufzunehmen, der nicht durch die Greiferschalen
beschädigt
werden darf.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
daß der Greifer
beim Schließen
nicht angehoben oder abgesenkt werden muß, da die Schneiden entlang
einer Ebene zusammengeführt
werden.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung
liegt darin, daß die
Verzahnungen 20 in einem relativ großen vertikalen Abstand vom
Arbeitsbereich der Greiferschalen 4 angeordnet werden können, so
daß eine
relativ geringe Neigung zu Verschmutzungen besteht.
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5 und 6 zeigen in einer schematischen Seitenansicht
eine Variante der ersten Ausführungsform,
die sich von der in 1 bis 4 erläuterten Ausführungsform
dadurch unterscheidet, daß zusätzlich zu
den Kolben-/Zylindereinheiten 16 senkrecht zur Darstellungsebene
hintereinander zwei Kolben-/Zylindereinheiten 50 angeordnet
sind, die unterstützend wirken
und deren Kolbenstangen 52 mit der Verbindungsachse 24 gekoppelt
sind. Die Kolben-/Zylindereinheiten 16 und 50 sind
zweckmäßigerweise
hydraulisch parallel angeschlossen, damit in jeder Öffnungs-
bzw. Schließstellung
eine ausreichende Betätigungskraft
zur Verfügung
steht und eine gleichmäßige Öffnungs-
oder Schließgeschwindigkeit
erzielt wird. In 5 sind
die zwischen den Greiferelementen 4 und dem Greifermittelteil 8 angeordneten
Gelenkvierecke 6 der Deutlichkeit halber weggelassen. Anhand
der gestrichelt bzw. strichpunktiert wiedergegebenen Öffnungspositionen 5 ist die vertikale Bewegung
der Verbindungsachse 24 ersichtlich. 7 zeigt eine Vorderansicht, aus der die
Anordnung der Kolben-/Zylindereinheiten 50 und der Gelenkvierecke 6 hervorgeht.
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8 und 9 zeigen eine zweite, stark
vereinfachte Ausführungsform
der Erfindung, bei der zwei Greiferelemente 4 an einer
gemeinsamen, zentralen Schwenkachse 5 an einem Greifermittelteil 8 angelenkt
sind und durch zwei Kolben-/Zylindereinheiten 16 betätigbar sind.
Die Kolben-/Zylindereinheiten 16 weisen arbeitszylinderseitig
in erfindungsgemäßer Weise
Verzahnungen 20 auf, so daß ein Gleichlauf der Greiferelemente 4 sichergestellt
ist, d.h. eine zur Greifermittelebene 2 symmetrische Öffnungs-
und Schließbewegung
auch bei unterschiedlichen auf die Greiferelemente wirkenden Kräften.
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10 und 11 zeigen eine dritte Ausführungsform, ähnlich der
nach 8 und 9, wobei allerdings die Greiferelemente 4 nicht
an ein und derselben Schwenkachse, sondern jeweils an einer eigenen
Schwenkachse 9 an dem Greifermittelteil 8 gehalten
sind. Dies bedingt eine etwas andere Bewegungsbahn der Spitzen 42 beim Öffnen und
Schließen.
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Selbstverständlich können die Greiferelemente in
jeder Variante des erfindungsgemäßen Greifers
je nach Einsatzbereich ausgebildet sein, d.h. entweder wie vorstehend
beschrieben als Greiferschalen, oder bei anderen Einsatzgebieten
als z.B. Rundholzgreifer oder Bündelholz-Stammgreifer, wobei
jedes Greiferelement zwei parallele, beabstandete Greiferarme und
ggf. eine deren Spitzen verbindende quer verlaufende Schneide aufweist.
Auch eine Ausbildung als Rübengreifer
oder dergleichen mit sieb- oder gitterartigen Greiferschalen ist
möglich.
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Bezugszeichenliste
- 1
- Greifer
- 2
- Greifermittelebene
- 4
- Greiferschale
(Greiferelement)
- 5
- zentrale
Schwenkachse
- 6
- Gelenkviereck
- 8
- Greifermittelteil
- 9
- Schwenkachse
- 10
- Antriebsansatz
- 12
- Antriebsachse
- 14
- Kolbenstange
- 16
- Kolben-/Zylindereinheit
- 18
- Lagerachse
- 20
- Verzahnung
- 22
- Arbeitszylinder
- 24
- Verbindungsachse
- 26
- erster
Lenker
- 28
- zweiter
Lenker
- 30
- Antriebshebel
- 34
- Ebene
des Bewegungsverlaufs von E
- 36
- Bewegungsverlauf
von 12
- 38
- Ebene
von A0 und B0
- 42
- Schneide
- 44
- Arbeitsebene
- 46
- Ebene
von 42 und E
- 48
- Ebene
von 24 und E
- 50
- Kolben-/Zylindereinheit
- 52
- Kolbenstange
- A0
- erste
Schwenkachse
- B0
- zweite
Schwenkachse
- A
- dritte
Schwenkachse
- B
- vierte
Schwenkachse
- E
- fünfte Schwenkachse
- β
- Winkel
(zwischen 2 und 38)