DD219720A1

DD219720A1 - Werkstueckgreifer fuer handhabegeraete

Info

Publication number: DD219720A1
Application number: DD25816983A
Authority: DD
Inventors: Christian Biebas; Gottfried Drechsler
Original assignee: Indzweig Rationalis Zentrum
Priority date: 1983-12-19
Filing date: 1983-12-19
Publication date: 1985-03-13
Also published as: DD219720B1

Abstract

Die Erfindung ist anwendbar bei hydraulisch betaetigten Backengreifern mit geradlinig bewegten Greiferbacken fuer Industrieroboter und Handhabegeraete. Ziel der Erfindung ist einen Werkstueckgreifer zu schaffen, der mit optimaler Sicherheitstechnik ausgeruestet ist, dabei geringe Masse besitzt und kostenguenstig herstellbar ist. Es ist Aufgabe der Erfindung, durch Reduzierung der fuer Funktion und Sicherheit erforderlichen Bauelemente sowie durch optimale Anordnung einer Druckfeder mit flacher Kennlinie eine Verminderung der Masse, der Kosten sowie der erforderlichen Dichtstellen herbeizufuehren, bei gleichzeitiger Verbesserung der Sicherheitsfunktion. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass der fuer den Schliessvorgang angeordnete Kolben mit dem federbelasteten Druckkolben des Sicherheitselementes zu einem Bauteil vereinigt wird. Diese Kolbenkombination wird vorteilhaft als Stufenkolben mit einem Kolbenflaechenverhaeltnis A:a 1,2 ... 2 ausgebildet. Am Ende des Schliessvorganges des Werkstueckgreifers fuehrt steigender Oeldruck zu einer Axialverschiebung der Kolbenkombination, wobei die Druckfeder des Sicherheitselementes gespannt wird. Faellt infolge Rohrbruch der Oeldruck in der Zuleitung zum Greifer ab, dann erzeugt die durch die Druckfeder gespeicherte Kraft durch Verschiebung der Kolbenkombination einen verhaeltnismaessig hohen Oeldruck, da der Stufenkolben als Druckuebersetzer wirkt.

Description

Werkstückgreifer für Handhabegeräte Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar bei Werkstückgreifern von Industrierobotern, insbesondere bei Backengreifern mit geradlinig bewegten Greiferbacken.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen -

Es sind hydraulisch angetriebene Werkstückgreifer für Handhabegeräte bekannt, die mit geradlinig verschiebbaren Greiferbacken ausgerüstet sind, wobei als Antrieb der Greiferbacken im Gehäuse des Greifers gelagerte Plungerkolben dienen (DD-WP 0154 432). Zur Gewährleistung des gespannten Zustandes des Greifers, auch bei Energieausfall, z.B. durch Rohrbruch, werden besondere Sicherheitselemente vorgesehen. Dies kann z. B. eine Federscheibenbremse sein (DD-WP 0154 433), die die Greiferbacken über Zwischenglieder wie Ritzel und Zahnstangen mechanisch festhält.

Bekannt ist auch eine besondere Schaltungsanordnung zur hydraulischen Betätigung von Backengreifern (DD-WP 158 718), bei der ein entsperrbares Rückschlagventil vorhanden ist, welches nach beendetem Spannvorgang ein Zurückfließen des Drucköles verhindert. Die beschriebenen Anordnungen blockieren zwar den gerade eingenommenen Spannzustand der Greiferbacken, haben aber den Nachteil, daß bei einer Wegänderung des Systems infolge äußerer Kräfte oder duch Leckverluste die Spannkraft nicht mehr vorliegt.

Es sind deshalb auch Ausführungsvarianten von Werkstückgreifern bekannt geworden, bsi denen die Spannkraft im Havariefall durch einen hydraulischen Druckspeicher aufrechterhalten wird (TGL 39 506). Das vorzugsweise mit Tellerfedern und Einfachkolben bestückte Sicherheitselement ist dabei separat angeordnet und steht mit dem Betätigungskolben für die Spannbewegung des Werkstückgreifers nur in leitungsmäßiger Verbindung. Die steile Kennlinie der Tellerfedern ist für die Haltefunktion des Greifers bei Energieausfall ungünstig. Nachteilig wirkt sich dabei weiter aus, daß die relativ großen ;

Sicherheitseiemente direkt am Werkstückgreifer angeordnet sein müssen, was zu einer Erhöhung der bewegten Masse i desselben und damit zu einer Verminderung der zu handhabenden Werkstgckmasse führt.

Weitere bekannte Ausführungen von Werkstückgreifern sind durch fehlende Sicherheitselemente direkt am Greifer sicherheitstechnisch nicht optimal gestaltet (DD-WP 0152 087).

Ziel der Erfindung -

Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen hydraulisch betätigten Werkstückgreifer zu schaffen, der mit optimaler Sicherheitstechnik ausgerüstet ist, dabei geringe Masse besitzt und konstengünstig herstellbar ist. . '

Darlegung des Wesens der Erfindung

Um die Mangel der bekannten technischen Lösungen zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch Reduzierung der für die Funktion und Sicherheit erforderlichen Bauelemente und durch optimale Anordnung einer Druckfeder mit flacher Kennlinie eine Verminderung der Masse, der Kosten* sowie der Anzahl der erforderlichen Dichtstellen herbeizuführen bei gleichzeitiger Verbesserung der Sicherheitsfunktion. <

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der für den Schließvorgang vorgesehene Kolben mit dem federbelasteten Druckkolben des Druckspeichers zu einem Bauteil vereinigt wird. Diese Kolbenkombination wird vorteilhaft als Stufenkolben mit einem Kolbenflächenverhältnis A:a = 1,2...2 ausgebildet. Am Ende des Schließvorganges des Greifers führt der steigende

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Öldruck zu einer Axialverschiebung der Kolbenkombination nach oben, wobei die Druckfeder gespannt wird. Fällt der Öldruck in der Zuleitung zum Greifer ab^ dann erzeugt die in der Druckfeder gespeicherte Kraft durch Verschiebung der Kolbenkombination nach unten einen Öldruck. Ohne Wirkungsgrad betrachtet entspricht die Größe des Öldruckes der Federkraft, dividiert durch die Differenz zwischen großer Kolbenfläche A und kleiner Kolbenfläche a der Kolbenkombination. Durch günstige Wahl des Kdlbenflächenverhältnisses A/a im Bereich 1,2...2 kann mit einer Feder mit verhältnismäßig kleiner Kraft ein hoher Öldruck aufrechterhalten werden, da der Stufenkolben als Druckübersetzer wirkt. Dies ermöglicht, die Druckfeder mit einem großen Verhältnis von Außendurchmesser zu Drahtdurchmesser auszubilden, was in erwünschter Weise zu einer geringen Kraftänderung im Bereich des Nutzärbeitshubes führt. Außerdem ist eine Druckfeder großen Durchmessers, aber kurzer Baulänge günstig im Greifer unterzubringen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Der Werkstückgreifer besteht aus einem Gehäuse 1, mit dem die Backe 2 fest verbunden ist. Die Gegenbacke 3 ist auf Führungssäule 4 geradlinig verschiebbar. Für das Öffnen des Greifers ist Kolben 5, für das Schließen ist Kolben 6 angeordnet. Beide Kolben sind als einseitig wirkende Plungerkolben ausgebildet und mit Dichtungen 24,25 versehen. Durch die zentralen Bohrungen 7,8 der Kolben 5,6 kann das Drucköl in die Zylinderräume 19,20 fließen. Mit dem Gehäuse fest verbünden ist das Sicherheitselement 9, welches aus einer Kombination von entsperrbarem Rückschlagventil 10 und einem Druckspeicher besteht'. Dieser Druckspeicher wird durch einen Druckkolben 11 gebildet, der im Gehäuse 1 mit Dichtung 26 abgedichtet und durch Druckfeder 14 belastet ist. Erfindungsgemäß ist der Kolben 6 mit dem Druckkolben 11 zur Kolbenkombination 6/11 zusammengefügt. Ein Bund 12 in der Aussparung 13 begrenzt den axialen Hub der Kolbenkombination 6/11. Zwischen Druckfeder 14 und Kolbenkombina^+!on 6/11 ist pendelnd der Federteller 18 angeordnet.

Die Wirkungsweise des Werkstückgreifers ist folgende: Damit der Werkstückgreifer schließt, muß dem Druckanschluß 21 Drucköl zugeführt werden. Dieses fließt über Sperrelement 16 in den Druckraum 15, weiter durch Querbohrung 17 und zentrale Bohrung 8 in den Zylinderraum 20 und schiebt die Gegenbacke 3 nach unten. Gleichzeitig wird das im Zylinderraum vorhandene Öl über zentrale Bohrung 7, Leitung 22 und Druckanschluß 23 abgeführt. .. |

Wenn Backe 2 und Gegenbacke 3 das Werkstück erfaßt haben, steigt der Öldruck. Dadurch wird die Kolbenkombination 6/11 so weit nach oben verschoben, wie dies Bund 12 und Aussparung 13 zulassen; die Druckfeder 14 wird dabei gespannt. Wenn im Falle einer Störung im Hydrauliksystem der Öldruck im Druckanschluß 21 absinkt, verhindert Sperrelement 16, daß das im Druckraum 15 befindliche Öl zum Druckanschluß 21 abfließen kann. Die gespannte Druckfeder 14 drückt auf die Kolbenkombination 6/11 und erzeugt einen Öldruck, der von der Federkraft der Druckfeder 14 und der Flächendifferenz (A-a) abhängig ist. Damit bleibt eine genügende Spannkraft des Werkstückgreifers auch im Havariefall der Hydraulikanlage erhalten, welche sich auch im Bereich des vorgesehenen Hubbereiches der Kolbenkombination 6/11 durch die flache Kennlinie der eingesetzten Druckfeder 14 nur geringfügig ändert.

Soll der Werkstückgreifer öffnen, so muß dem Druckanschluß 23 Drucköl zugeführt werden. Djesfließt über Rohr 22 zum Zylinderraum 19. Gleichzeitig wird über Kolben 27 das Sperrelement 16 geöffnet, so daß das Öl aus Zylinderraum 20 abfließen kann. ' ' ' ' ' :·.- :· - · ^:· .

Claims

Erfindungsansprüche: '

1.5. die Kolbenkombination (6/11) als Stufenkolben ausgebildet ist, wobei der größere Kolben mit der Kolbenfläche A inherhalb * der Gegenbacke (3) und der kleinere Kolben mit der Kolbenfläche a im Sicherheitselement (9) dicht, aber verschiebbar

angeordnet ist. . . '

1.4. das kolbenstangenseitige Ende der Kolbenkombinatipn (6/11), sowie die Druckfeder (14) sich in einem Druckraum (15) befinden, welcher einerseits durch das Sperrelement (16) des entsperrbaren Rückschlagveritiles (10) abgeschlossen ist, andererseits durch Querbohrungen (17) und zentraler Bohrung (8) der Kolbenkombination (6/11) in leitungsmäßiger Verbindung mit Zylinderraum (20) steht,

1.3. in Achsrichtung hinter der Kolbenkombinatidn (6/11) eine Druckfeder (14) angeordnet ist,

1.2. die Kolbenkombination (6/11) einen Bund (12) besitzt, der sich in der Aussparung (13) des Gehäuses (1) befindet, welche so gestaltet ist, daß eine begrenzte Axialbewegung der Kolbenkombination (6/11) möglich ist,

1.1. der für den Spannvorgang des Werkstückgreifers vorgesehene Kolben (6) und der Druckkolben (11) zu einer Kolbenkombination (6/11) vereinigt sind,

1. Werkstückgreifer für Handhabegeräte, im wesentlichen bestehend aus

— einem Gehäuse ,. „. ' .

— einer mit dem Gehäuse fest verbundenen Backe

— einer Gegenbacke, die auf einer Führung geradlinig verschiebbar ist

— zwei im Gehäuse gelagerten, auf die Gegenbacke einwirkenden Kolben mit zentraler Bohrung für die Drückölzufuhr

— einem Sicherheitselement zur Gewährleistung des gespannten Zustandes des Werkstückgreifers bei Energieausfall, bestehend aus einer Kombination von entsperrbarem Rückschlagventil und federbelastetem Druckkolben gekennzeichnet dadurch, daß ; :

2. Werkstückgreifer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die als Stufenkolben ausgebildete Kolbenkombination (6/11) so gestaltet ist/ daß die auf Gegenbacke (3) wirkende Kolbenfläche A die 1,2...2fache Größe der auf Druckraum (15) wirkenden Kolbehfläche a hat. ' · ' Γ

3.2. die Druckfeder (14) ein großes Verhältnis von Außendurchmesser/zu Drahtdurchmesser aufweist, wodurch eine niedrige Federsteife bedingt ist.

3.1. die Druckfeder (14) als Schraubenfeder ausgebildet ist,

3. Werkstückgreifer nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß

4. Werkstückgreifer nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Druckfeder (14) und der Kolbenkombihation (6/11 (,durch einen Federteller (18) gebildet wird, der sich auf dem kolbenstangenseitigen Ende der Kolbenkombination (6/11) pendelnd abstutzt.

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