DE4042231C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Greif- oder Spannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Greif- oder Spannvorrichtungen für Maschinen wie Werkzeugmaschinen oder Industrieroboter sind lange bekannt. Ursprünglich wurden die zugehörigen Spannbacken von Hand verstellt. Diese mühsame Tätigkeit ist heute im wesentlichen durch motorische Verstellmöglichkeiten oder durch automatischen Spannbackenwechsel abgelöst. In der modernen Fertigung bedeuten jedoch die Stellzeiten, bzw. die Werkzeugwechselzeiten einen Verlust, zumal die Bearbeitungszeiten sich stark verkürzt haben. Wenige Zehntelsekunden, die z. B. ein Industrieroboter benötigt, um seine Greifer entsprechend verschieden großer Teile zu verstellen, addieren sich rasch zu wertvollen Minuten.

Bekannt sind weiter Spannbacken, die stufenförmig ausgeführt sind. Hier ist besonders nachteilig, daß die Stufen ein festes Einspannen von Werkzeugen und insbesondere Werkstücken verhindern können, wenn diese an kleineren Umfängen gespannt werden sollen, die größeren Umfänge jedoch ein ausreichend tiefes Einführen in die Spannbacken verhindern.

Aus der EP 01 46 209 B1 ist eine künstliche Hand für einen Roboter bekannt, die aus zwei Trägern und daran in einer Vielfachreihenmatrix angeordneten Stiften besteht. Die Träger werden auf die zu greifenden Gegenstände verfahren, wobei die Stifte sich an das Profil des Gegenstandes anpassen und dieser durch die Stifte, die den Gegenstand seitlich umgreifen, gehalten werden kann, wenn die Träger aufeinander zu bewegt werden. Ebenso können die Stifte in eine Ausnehmung des Gegenstandes greifen und durch Auseinanderfahren der Träger gegriffen werden. Diese künstliche Hand ist zweifellos geeignet, verschiedenste Konturen zu erfassen und Gegenstände zu greifen. Sie ist jedoch durch die vielen Einzelteile aufwendig und kaum geeignet, Gegenstände fester zu spannen. Spanende Bearbeitungen können nicht durchgeführt werden, da die Stifte dem Spanndruck nicht widerstehen können. Um eine spanende Bearbeitung durchzuführen wird ein Greiferwechsel nötig.

Aus der DD 248 314 A1 ist ein Greiforgan bekannt, bei dem sich an die Kontur des zu greifenden Gegenstandes bewegliche Finger anlegen, die dann mittels eines Kolbens durch Reibschluß fixiert werden. Die Kraft, mit der der Gegenstand gehalten wird, entspricht der Kraft der Federn. Mit dieser Vorrichtung können jedoch keine spanenden Bearbeitung durchgeführt werden, da die Haltekraft zu gering ist. Nachteilig an diesem Greiforgan ist weiter, daß der Spannhub relativ begrenzt ist. Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der US 45 72 564 C1 bekannt.

Die US 46 32 444 C1 zeigt schließlich eine Greifhand, deren Haltekraft einerseits durch einen langen Hebelweg und andererseits dadurch begrenzt ist, daß sie allein durch einen Motor ausgeübt wird. Spanende Bearbeitungen sind auch hier nicht möglich. Darüber hinaus erfolgt die Freifbewegung sehr langsam und erfordert bauartbedingt eine aufwendige Steuerung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Greif- oder Spannvorrichtung zu schaffen, die möglichst wenige und kurze Verstellhübe benötigt, die aus wenigen Teilen besteht und die die zu greifenden oder spannenden Gegenstände sicher und fest hält, so daß auch weitere Bearbeitungen ohne Greiferwechsel erfolgen können, damit ein flüssiger und kontinuierlicher Fertigungsvorgang gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs genannten Mitteln gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen umfaßt.

So ist es für Bearbeitungen vorteilhaft, wenn die Finger beim Greifen oder Spannen mit Flächen an den Greif- oder Spannbacken anliegen. Für bestimmte Gegenstände mit z. B. runden Konturen, können die Finger prismenförmig gestaltet sein, wodurch eine Mehrpunktanlage erreicht wird.

Für rechnerunterstützte Fertigungen können die Finger mit Mitteln zur Erkennung der Größe der zu greifenden oder spannenden Gegenstände versehen sein, um z. B. leicht die Art des Gegenstandes festzustellen, wenn unterschiedliche Gegenstände in unbestimmter Folge bearbeitet werden sollen. Hier ist es unter Umständen vorteilhaft, die Finger automatisch, z. B. pneumatisch zu steuern, z. B. wenn die Oberfläche der zu greifenden oder spannenden Gegenstände von den Fingern nicht berührt werden sollen. Entsprechend einem automatisierten Fertigungsvorgang kann die Stellung der Finger auch programmiert werden.

Eine weitere Ausführung der Erfindung betrifft Spannfutter für z. B. Drehmaschinen oder für Werkzeuge an Werkzeugmaschinen, wo die zu bearbeitenden Gegenstände einfach in die Spannbacken gelegt werden, wobei deren Verstellweg durch die Finger, die niedergedrückt werden können, sehr gering ist.

Vorteilhaft ist bei der vorliegenden Erfindung auch, daß Werkstücke an kleinen Umfängen besser gespannt werden können, größere Umfänge dadurch weiter aus dem Spannfutter heraustreten können und Flächen, die bearbeitet werden nicht mehr verdeckt sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Ausführung der Erfindung mit zwei Fingern;

Fig. 2 eine Ausführung der Erfindung mit mehreren Fingern;

Fig. 3 eine Seitenansicht gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Ausführung der Erfindung in einem Spannfutter für Drehmaschinen oder Werkzeuge an Werkzeugmaschinen;

Fig. 5 eine Seitenansicht gemäß Fig. 4.

In Fig. 1 sind zwei Greif- oder Spannbacken zu erkennen, an denen jeweils ein Finger 3, 4 angeordnet ist. Seitlich neben den Fingern 3, 4 weisen die Greif- oder Spannbacken Verlängerungen 6, 7 auf. Die Finger 3, 4 sind über Stifte 26 drehbar in zweiten Verlängerungen 13, 14 der Greif- oder Spannbacken, die sich hinter den Fingern erstrecken und die kürzer sind als die hinteren Verlängerungen 6, 7. In einer ersten Position, dargestellt bei dem rechten Greif- oder Spannbacken, ist der Finger 3 in seiner unteren Stellung, entweder durch sein Eigengewicht und die entsprechende Anordnung des Siftes 26 außerhalb der Mitte des Fingers 3, wobei der kürzere Hebel in Richtung auf die Verlängerung 6 weist, oder durch die Kraft einer Feder 12, die an dem Greif- oder Spannbacken abgestützt ist, wobei in dieser Ausführung die Hebel günstiger für die Kraftverteilung gestaltet sein können. In dieser unteren Stellung weist der Finger 3 eine Spannfläche 9 auf, welche senkrecht zum Gegenstand, der gegriffen werden soll, angeordnet ist. Nach hinten ist der Finger 3 dabei mit einer Anschlagfläche 8 an dem Greif- oder Spannbacken abgestützt, damit der Gegenstand für eine Bearbeitung fest gehalten wird. So kann, falls erforderlich, die Kraft die auf den zu bearbeitenden Gegenstand ausgeübt wird, minimiert werden. Neben der hier gezeigten Ausführung ist es möglich, mehrere Reihen solcher Finger hintereinander anzuordnen, um weitere Spannweiten zu definieren, wobei diese Finger dann in einer horizontalen Ebene in den Greif- oder Spannbacken angeordnet sind.

Eine andere Ausführung der Erfindung zeigen Fig. 2 und Fig. 3. An dem gezeigten linken Greif- oder Spannbacken 16 sind nach unten gerichtet aneinanderliegend mehrere Finger 18 angeordnet und gegen Federn 20 abgestützt. Der Greif- oder Spannbacken 16 weist eine seitliche Verlängerung 17 anschließend an den letzten Finger 18 auf. Nach vorne ist der Greif- oder Spannbacken 16 zur Führung mit einer Abdeckplatte 19 versehen. Zwischen der Verlängerung 17 und der Abdeckplatte 19 sind Führungsplatten 27 derart angeordnet, daß die Finger 18 zwischen diesen geführt sind und mit Nasen 28 auf diesen aufliegen, wodurch ein Herausfallen aus den Greif- oder Spannbacken 16 verhindert wird. Die Nasen 28 lassen zwischen den Führungsplatten 27 und dem Greif- oder Spannbacken 16 ausreichend Spiel für ein Auf- und Abbewegen der Finger 18 entgegen der Kraft der Federn 20. Die Finger 18 können im Greif- oder Spannbereich mit Grifflächen 21 versehen sein. Je nach Größe des zu greifenden oder spannenden Gegenstandes werden bei den symmetrischen linken und rechten Greif- oder Spannbacken 16, wenn diese auf den Gegenstand zufahren, einer oder mehrere Finger 18 zurückgedrückt. Die maximale Spannweite ist erreicht, wenn die Greif- oder Spannbacken 16 ganz auseinandergefahren sind und alle Finger 18 zurückgedrückt. Der Gegenstand wird dann zwischen den Verlängerungen 17 gehalten. Die minimale Spannweite liegt bei zusammengefahrenen Greif- oder Spannbacken zwischen den Grifflächen 21 der vordersten Finger 18. Der Verstellhub der Greif- oder Spannbacken 16 ist hier maximal entsprechend der Schmalseite eines Fingers 18.

Fig. 4 und Fig. 5 lassen ein Spannfutter 22 für Drehmaschinen mit erfindungsgemäßen Greif- oder Spannbacken erkennen. Hier sind die Greif- oder Spannbacken in üblicher Weise sternförmig angeordnet.

Die Greif- oder Spannbacken 23, die in dem Futter 22 in bekannter Weise geführt sind, weisen nach außen gerichtete Verlängerungen 29 auf. Neben den Verlängerungen 29 sind, daran anliegend, Finger 24, 25, angeordnet, wobei diese in Normalstellung durch die Kraft von Federn 30 nach außen gedrückt werden und seitlich durch Abstufungen am Herausfallen gehindert werden. In Normalstellung bilden die Verlängerungen 29 und die Finger 24, 25 nach außen eine plane Fläche. Ein kleines Werkstück wird zwischen den inneren Fingern 25 eingespannt, ein größeres wird diese Finger 25 oder die nächsten Finger 24 niederdrücken um dann von den inneren Fingern 24 oder den Verlängerungen 29 gehalten zu werden. Selbstverständlich sind auch weitere Reihen von Fingern denkbar. Der maximale Verstellhub der Greif- oder Spannbacken ist auch hier entsprechend der Stärke eines Fingers.

Claims (8)

1. Greif- oder Spannvorrichtung an Maschinen wie Werkzeugmaschinen oder Industrierobotern für Gegenstände wie Werkzeuge oder Werkstücke mit einfachen geometrischen Konturen,
bestehend aus mindestens zwei relativ in einer Ebene zueinander verfahrbaren Greif- oder Spannbacken,
wobei an den Greif- oder Spannbacken in Zustellrichtung auf die zu greifenden oder spannenden Gegenstände jeweils mindestens ein Finger zum Greifen oder Spannen der Gegenstände angeordnet ist,
wobei die Gegenstände, deren Spannweite kleiner ist, als der Abstand zwischen einem Fingerpaar in geöffneter Position der Greif- oder Spannbacken durch Verfahren der Greif- oder Spannbacken aufeinander gegriffen oder gespannt werden,
und wobei die Finger senkrecht zum Spannhub beweglich gelagert sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Greif- oder Spannbacken (1, 2, 16, 23) in Spannrichtung hinter und parallel zu den Fingern (3, 4, 18, 24, 25) starre Verlängerungen (6, 7, 17, 23) aufweisen,
daß die Verlängerungen (6, 7, 17, 23) einen ersten, maximalen seitlichen Anschlag für die zu greifenden oder spannenden Gegenstände bilden,
und daß die Finger (3, 4, 18, 24, 25) der Greif- oder Spannbacken (1, 2, 16, 23) paarweise, bzw. gruppenweise zwischen sich mindestens einen weiteren seitlichen Anschlag bilden,
wobei die zu greifenden oder spannenden Gegenstände, wenn deren Spannweite bei geöffneten Greif- oder Spannbacken (1, 2, 16, 23) größer ist, als der Abstand eines Fingerpaares (3, 4, 18, 24, 25), dieses axial in Richtung auf die Greif- oder Spannbacken verschiebt (1, 2, 16, 23) und von dem nächsten, in größerem Abstand befindlichen Fingerpaar (3, 4, 18, 24, 25) oder den Verlängerungen (6, 7, 17, 29) der Greif - oder Spannbacken (1, 2, 16, 23) ergriffen werden.

2. Greif- oder Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß an jedem Greif- oder Spannbacken (1, 2) seitlich neben den Fingern (3, 4) zweite Verlängerungen (13, 14) aufweisen,
wobei die zweiten Verlängerungen (13, 14) kürzer sind als die hinteren Verlängerungen (6, 7),
und daß die Finger ((3, 4) drehbar in den zweiten Verlängerungen (13, 14) gelagert sind,
wobei die Finger (3, 4) mit Spannflächen (9) für die Gegenstände einen ersten, kleineren Anschlag zwischen sich bilden und dabei mit Anschlagflächen (8) an den Greif- oder Spannbacken (1, 2) anliegen,
und wobei die Finger (3, 4) bei größeren Gegenständen durch diese senkrecht zur Spannrichtung in Richtung auf die Greif- oder Spannbacken (1, 2) verschoben werden und die hinteren Verlängerungen (6, 7) als größerer Anschlag für die Gegenstände dienen.

3. Greif- oder Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (3, 4, 18, 24, 25) beim Greifen oder Spannen mit Flächen aneinander oder an den Greif- oder Spannbacken (1, 2, 16, 23) anliegen.

4. Greif- oder Spannvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (3, 4, 18, 24, 25) senkrecht zur Spannrichtung auf die Greif- oder Spannbacken (1, 2, 16, 23) entgegen der Kraft einer Feder (12, 20) verschiebbar gelagert sind.

5. Greif- oder Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Greif- oder Spannbacken in einem Spannfutter (22), z. B. einer Drehmaschine oder in einem Spannfutter für Werkzeuge an einer Werkzeugmaschine angeordnet sind.

6. Greif- oder Spannvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Fingern Mittel zur Erkennung der Größe der zu greifenden oder spannenden Gegenstände angeordnet sind.

7. Greif- oder Spannvorrichtung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (3, 4, 18, 24, 25) automatisch, z. B. pneumatisch verstellbar sind.

8. Greif- oder Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (3, 4, 18, 24, 25) im Bereich ihrer Spann- oder Grifflächen (9, 21) prismenförmig, z. B. zum Greifen oder Spannen runder Gegenstände, geformt sind.