DD219720A1 - WORKPIECE GRIPS FOR HANDHELD HOLDERS - Google Patents
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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.The invention is applicable to hydraulically operated jaws with rectilinear gripper jaws for industrial robots and handling devices. The aim of the invention is to provide a workpiece gripper, which is equipped with optimal safety technology, it has low mass and is inexpensive to produce. It is an object of the invention to bring about by reducing the components required for function and safety as well as optimal arrangement of a compression spring with a flat characteristic a reduction in mass, cost and the required sealing points, while improving the safety function. According to the invention this is achieved in that the piston arranged for the closing operation is combined with the spring-loaded pressure piston of the security element to form a component. This piston combination is advantageously designed as a stepped piston with a Kolbenflaechenverhaeltnis A: a 1.2 ... 2. At the end of the closing process of the workpiece gripper increasing oil pressure leads to an axial displacement of the piston combination, wherein the compression spring of the security element is stretched. If the oil pressure in the supply line to the gripper drops as a result of pipe rupture, the force stored by the pressure spring produces a relatively high oil pressure by displacement of the piston combination, since the stepped piston acts as a pressure converter.
Description
Werkstückgreifer für Handhabegeräte Anwendungsgebiet der ErfindungWorkpiece gripper for handling devices Field of application of the invention
Die Erfindung ist anwendbar bei Werkstückgreifern von Industrierobotern, insbesondere bei Backengreifern mit geradlinig bewegten Greiferbacken.The invention is applicable to workpiece grippers of industrial robots, especially in jaw grippers with rectilinearly moving gripper jaws.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen -Characteristic of the known technical solutions -
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.There are hydraulically driven workpiece gripper for handling devices are known which are equipped with rectilinearly movable gripper jaws, which serve as a drive of the gripper jaws in the housing of the gripper mounted plunger (DD-WP 0154 432). To ensure the tensioned state of the gripper, even in case of power failure, e.g. By burst pipe, special security elements are provided. This can be z. B. be a spring disc brake (DD-WP 0154 433), which mechanically holds the gripper jaws on intermediate links such as pinion and racks.
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.Also known is a special circuit arrangement for the hydraulic actuation of jaws (DD-WP 158 718), in which a pilot-operated check valve is provided, which prevents a flow back of the pressure oil after completion of the clamping operation. Although the arrangements described block the clamping state of the gripper jaws that has just been assumed, they have the disadvantage that the tension force is no longer present when the system changes its position as a result of external forces or losses due to leakage.
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 ;There are therefore also known variants of workpiece grippers, bsi where the clamping force is maintained in the event of an accident by a hydraulic pressure accumulator (TGL 39 506). The preferably equipped with disc springs and single piston safety element is arranged separately and communicates with the actuating piston for the clamping movement of the workpiece gripper only in line connection. The steep characteristic of the disc springs is unfavorable for the holding function of the gripper in case of power failure. The disadvantage is further characterized in that the relatively large;
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.Sicherheitsseiemente must be located directly on the workpiece gripper, which leads to an increase in the moving mass of the same i and thus to a reduction in the workpiece material to be handled.
Weitere bekannte Ausführungen von Werkstückgreifern sind durch fehlende Sicherheitselemente direkt am Greifer sicherheitstechnisch nicht optimal gestaltet (DD-WP 0152 087).Other known designs of workpiece grippers are not optimally designed due to the lack of security elements directly on the gripper (DD-WP 0152 087).
Ziel der Erfindung -Object of the invention
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. . 'The invention aims to provide a hydraulically actuated workpiece gripper, which is equipped with optimum safety technology, it has low mass and konstengünstig is produced. , '
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. <To eliminate the shortcoming of the known technical solutions, the invention has the object, by reducing the components required for the function and safety and optimal arrangement of a compression spring with a flat characteristic reduction in mass, the cost * and the number of required sealing points to bring about while improving the safety function. <
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 steigendeAccording to the invention this is achieved in that the piston provided for the closing operation is combined with the spring-loaded pressure piston of the pressure accumulator to form a component. This piston combination is advantageously designed as a stepped piston with a piston area ratio A: a = 1.2 ... 2. At the end of the closing process of the gripper leads the rising
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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.Oil pressure to an axial displacement of the piston combination upwards, wherein the compression spring is tensioned. If the oil pressure in the supply line to the gripper decreases ^ then stored in the compression spring force by displacement of the piston combination down an oil pressure. Viewed without efficiency, the magnitude of the oil pressure corresponds to the spring force divided by the difference between the large piston area A and the small piston area a of the piston combination. By favorable choice of Kdlbenflächenverhältnis A / a in the range 1.2 ... 2, a high oil pressure can be maintained with a spring with a relatively small force, since the stepped piston acts as a pressure booster. This makes it possible to form the compression spring with a large ratio of outside diameter to wire diameter, which desirably leads to a small force change in the range of Nutzstoffbeitshubes. In addition, a compression spring of large diameter, but short length to accommodate cheap in the gripper.
Ausführungsbeispielembodiment
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.The invention will be explained below with reference to the drawing of an embodiment. The workpiece gripper consists of a housing 1, with which the jaw 2 is firmly connected. The counter-jaw 3 is linearly displaceable on guide column 4. For opening the gripper piston 5, for closing piston 6 is arranged. Both pistons are designed as one-sided plunger and provided with seals 24,25. Through the central bores 7.8 of the piston 5.6, the pressure oil can flow into the cylinder chambers 19,20. Ally with the housing is the security element 9, which consists of a combination of unblockable check valve 10 and a pressure accumulator '. This pressure accumulator is formed by a pressure piston 11, which is sealed in the housing 1 with seal 26 and loaded by compression spring 14. According to the invention, the piston 6 is joined together with the pressure piston 11 to the piston combination 6/11. A collar 12 in the recess 13 limits the axial stroke of the piston combination 6/11. Between compression spring 14 and piston combination +! on 6/11 the spring plate 18 is arranged oscillating.
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. .. |The operation of the workpiece gripper is the following: So that the workpiece gripper closes, 21 pressure oil must be supplied to the pressure port. This flows via blocking element 16 in the pressure chamber 15, further through transverse bore 17 and central bore 8 in the cylinder chamber 20 and pushes the counter-jaw 3 down. At the same time the existing oil in the cylinder chamber via central bore 7, line 22 and pressure port 23 is discharged. .. |
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.When jaw 2 and jaw 3 have engaged the workpiece, the oil pressure increases. As a result, the piston combination 6/11 is displaced upwards as far as the collar 12 and the recess 13 allow; the compression spring 14 is tensioned. If, in the event of a malfunction in the hydraulic system, the oil pressure in the pressure port 21 drops, blocking element 16 prevents the oil in the pressure chamber 15 from flowing to the pressure port 21. The tensioned compression spring 14 presses on the piston combination 6/11 and generates an oil pressure, which is dependent on the spring force of the compression spring 14 and the area difference (A-a). Thus, a sufficient clamping force of the workpiece gripper is maintained even in case of failure of the hydraulic system, which changes only slightly in the range of the intended stroke range of the piston combination 6/11 by the flat characteristic of the compression spring 14 used.
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. ' ' ' ' ' :·.- :· - · :· . If the workpiece gripper open, so must be supplied to the pressure port 23 pressure oil. Djes flows via pipe 22 to the cylinder chamber 19. At the same time, the blocking element 16 is opened via piston 27, so that the oil can flow out of the cylinder chamber 20. ''''': · .-: · - · : ·.
Claims (4)
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
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| AT383301B (en) * | 1985-07-25 | 1987-06-25 | Simmering Graz Pauker Ag | Gripper construction for an industrial robot |
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|---|---|---|---|---|
| DE9420108U1 (en) * | 1994-12-16 | 1995-02-09 | Scherr, Bruno, Dipl.-Ing. (FH), 73235 Weilheim | Parallel gripper with two gripper jaws |
| DE102008007803B4 (en) * | 2008-02-06 | 2020-06-18 | Sms Group Gmbh | Pincer arrangement |
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1983
- 1983-12-19 DD DD25816983A patent/DD219720B1/en not_active IP Right Cessation
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