Universalantrieb für Greifer

Abstract

 Universalantrieb für Greifer mit ein in der Vertikalachse des Greifers liegender Zentralantrieb (1) die eine Antriebswelle (2) besitzt, die koaxial zur Zentralachse verschoben und gedreht wird, wobei die translatorischen und rotatorischen Bewegungen der Antriebswelle (2) unabhängig voneinander gesteuert werden, indem an der Antriebswelle (2) eine Topfbüchse (3) formschlüssig und lösbar angekoppelt ist, so daß die Bewegungen der Antriebswelle (2) auf die Topfbüchse (3) übertragen werden, wobei die Außenkontur der Topfbüchse (3) Zahnstangen trägt und die Topfbüchse (3) als Kopplungsglied zum Zahnsektor (6) die vom Zentralantrieb (1) aufgebrachte Vertikalbewegung auf die Zahnsektoren (6) überträgt, die ihrerseits, infolge der Lagerung eine Schwenkung vollziehen, die sich auf die am Zahnsektor (6) befestigten Polyarme (12) überträgt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Universalantrieb für Greifer, welcher bevorzugt in der Greifertechnik einzusetzen ist.

[0002] Bei allen bisher bekannten Greifern werden für die Öffnung und Schließung der Greiferarme bzw. für die Rotation des Greifers jeweils gesonderte Antriebsaggregate erforderlich.
Hierbei sind elektromechanische oder auch elektrohydraulische Antriebssysteme bekannt, wobei die elektromechanischen Motorgreifer vornehmlich als Zweischalengreifer ausgebildet sind und die Schalenbewegung über einen Spindeltrieb erfolgt, wahrend die elektrohydraulischen Polypgreifer die Öffnung und Schließung der Schalen oder auch Zinken über hydraulische Linearmotoren vornehmen.
Charakteristisch ist hierbei, daß die Bewegung der Polyparme durch einen jeweils gesonderten Antrieb erfolgt. Die Polyparme sind hierbei auf dem Polyparmträger gelenkig gelagert und werden mittels der hydraulischen Druckenergie über die Linearmotoren bewegt, die zu dem Zwecke einerseits am Polyparmträger und zum anderen am Polyparm selbst schwenkbar gelagert sind. Die Drehbewegung des Greifers wird durch drehwinkelbegrenzte Drehmotoren oder endlos arbeitende Hydraulikmotoren vorgenommen, die entweder direkt oder über ein zwischengeschaltetes Getriebe die Drehung des Greifers ermöglichen.
Greifer, die mit Hydraulikschläuchen zur Versorgung der Linearmotoren ausgerüstet sind, gewährleisten hierbei nur eine begrenzte Drehbewegung.
Um diese Nachteile zu beseitigen, hat man Greifer nach der Druckschrift DE 24 28 566 A1 entwickelt, die mit einem in der Drehachse angeordneten Verteilerkopf versehen sind. Hierbei ist zwar die endlose Drehung gegeben, aber auch hier sind Hydraulikleitungen erforderlich, die zu den die Polyparme betätigenden Linearmotoren führen.
Bei keinem der aufgeführten Greifer ist eine Umrüstung zu einem anderen Typ Greifer möglich, ohne die Antriebstechnik zu ändern. Die konstruktive Auslegung bestimmt das Anwendungsgebiet. Hierbei kann man davon ausgehen, daß die Antriebstechnik des Zweisehalengreifers grundsätzlich anderer Art ist als für einen Polypgreifer.

[0003] Auch die bekannten Motorzweischalengreifer sind hiervon nicht ausgenommen.
Aufgeführt sind Greifer, bei denen die Aufhängung der Schalen an der oberen der beiden Traversen erfolgt, wobei nachteilig ist, daß die zwischen den Traversen vorhandenen Stangen entlastet und die Hubzylinder durch das Greifergewicht und Schüttgut belastet werden. Diese Ausführung hat eine Reduzierung der Schließkräfte an den Schalenschneiden zur Folge.
Man umgeht diesen Nachteil durch die in der Druckschrift DE 31 51 519 A1 dargelegte Lösung, wonach die Aufhängung des Greifers an der unteren Traverse erfolgt, um auf diese Weise die Greiferschließkraft zu erhöhen.
Nach Druckschrift DE 41 22 713 A1 sind Zweischalengreifer ausgeführt, an dessen Schenkel die Schalen um ihre zueinander parallelen Schwenkachsen gelagert sind, die voll einem quer liegenden hydraulischen Linearmotor über angelenkte Betätigungshebel funktionell betrieben werden.

[0004] Nachteilig ist für alle aufgeführten Greifertypen die aufwendige Versorgungstechnik, die Gefahr der Zerstörung der Hydraulikleitungen, die an der Schwenkung beteiligt sind, und die jeweils getrennte Antriebstechnik für die Polyparm- bzw. Schaufelbewegung. Greifer dieser Art sind relativ hoch gebaut, weil die Linearmotoren zur Betätigung der Polyparme geneigt angeordnet sind. Die Bauhöhe wird zusätzlich dadurch vergrößert, weil der Drehmotor oberhalb des Polyparmträgers angeordnet ist, so daß der senkrechte Aktionsbereich eines solchen Hebezeuges eingeschränkt ist bzw. hochausladende Trägerobjekte erforderlich macht.
Der vorliegende erfindungsgemäße Mittelantrieb des Greifers, mit der jeweils gesondert steuerbaren Bewegung der Antriebswelle zum Zwecke der Drehung bzw. Polyparmbetätigung am Greifer, kennzeichnet das wesentlich Neue der erfinderischen Lösung mit den daran gebundenen Vorteilen der Umrüstbarkeit, Verringerung der Bauhöhe und abgeschirmten Gelenktechnik.

[0005] Um die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, ist es Aufgabe der Erfindung, einen Universalantrieb für Greifer zu entwickeln, der die an Greifern erforderliche Schwenkbewegung der Schaufeln bzw. der Polyparme sowie die Drehung des Greifers selbst, unabhängig voneinander, durch einen zentral gelagerten Antrieb ermöglicht, um die sonst gesonderten Antriebseinheiten in Form von hydraulischen Linear- und Drehmotoren auszuschließen.

[0006] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin,

• daß mittels eines Antriebes alle erforderlichen Bewegungsabläufe des Greifers vollzogen werden,
• daß die Greiferarme austauschbar sind, ohne die Antriebstechnik zu wechseln,
• daß der Greifer mit 1 bis 12 Polyparmen bestückt werden kann und
• daß alle Gelenkpunkte im dreigeteilten Schutzgehäuse angeordnet sind, womit sperriges, toxisches und korrosionsförderndes Greifgut erfaßt werden kann, ohne daß der Antrieb mit diesem in Verbindung tritt.

[0007] Die Erfindung wird nachstehend

• mit Figur 1 als Vorderansicht des mit Zinken ausgerüsteten Polypgreifers,
• mit Figur 2 als Draufsicht des mit Zinken ausgerüsteten Polygreifers,
• mit Figur3 als Halbschnittdarstellung des Polypgreifers,
• mit Figur 4 als Halbschnittdarstellung des Polyparmantriebes,
• mit Figur 5 als Draufsicht der Lagerung des Zahnsektors,
  als ein Ausführungsbeispiel eines Polypgreifers ohne Zusatzzylinder, und
• mit Figur 6 als ein Ausführungsbeispiel eines Polypgreifers mit Zusatzzylinder.

[0008] Nach dem Ausführungsbeispiel des Polypgreifers ohne Zusatzzylinder besitzt eine in der Vertikalachse des Greifers liegende Zentraleinheit 1 eine Antriebswelle 2, die in der Vertikalachse verschiebbar und um dieselbe drehbar ist.
Diese Antriebswelle 2 trägt eine formschlüssig gekoppelte Topfbüchse 3, die am oberen Außenmantel 4 des Zentralantriebes 1 verschiebbar gelagert ist. Die formschlüssige Kopplung erfolgt über den Vierkant 5 der Antriebswelle 2. Auf diese Weise vollzieht die Topfbüchse 3 alle Bewegungen, die vom Zentralantrieb 1 auf die Antriebswelle 2 übertragen werden. Die Topfbüchse 3 ist am oberen Außenmantel 4 über die Breite eines Zahnsektors 6 als Zahnstangenkörper 7 ausgebildet und vermag sich durch den Zahneingriff des schwenkbar gelagerten Zahnsektor 6 zu bewegen. Die Lagerung des Zahnsektors 6 erfolgt in einem Lager 8 über einen Bolzen 9, welcher durch Schrauben 10 in einem Lagerschild 11 befestigt ist.
Der Zahnsektor 6 ist Träger eines Polyparmes 12, der lösbar über Schrauben 13 mit denselben gekoppelt ist. Der Zentralantrieb 1 wird von einem dreiteiligen Gehäuse umgeben, welches in Einzelteile: Schutzkappe 14, Polyparmträger 15 und Rotorlagerung 16 zerfällt. Die Anzahl n der Polyparme 12 ist identisch mit der Anzahl der Zahnsektoren 6. Sie liegt in den Grenzbereichen 1<n<12. In der Rotorlagerung 16 wird der Zentralantrieb 1 über einen Flansch 17 in einem Axiallager 18 gelagert. Die Rotorlagerung 16 ist über Schrauben 19 mit dem Polyparmträger 15 verbunden und überträgt auf diese Weise die Lasten auf das Axiallager 18. Die Schutzkappe 14 wird über Schrauben 20 mit dem Polyparmträger 15 verbunden und kapselt so die Gelenke des Antriebssystems gegenüber dem Greifgut ab.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Greifer mit sechs Polyparmen 12 versehen, die über Schrauben 13 mit dem Polyparmsektor 21 verbunden werden. Der Zentralantrieb 1 besteht aus einem Rotor 22 und einem Linearmotor 23, die über Zuführungsleitungen 24 und 25 bzw. Ausführungsleitungen 26 und 27 mit dem Druckmittel versorgt werden. Die Anschlüsse der Versorgungsleitungen werden am feststehenden Außengehäuse des Rotors 22 vorgenommen.
Über eine Stirnflanschfläche 28 wird das Druckmittel zu- bzw. abgeführt, uni den Linearmotor 23 zu versorgen. Durch Bohrungen 29 wird das Druckmittel in die jeweiligen Kolbenräume des Linearmotors 23 geleitet. Der Greifer wird an einem Rotorgehäuse 30 über die Bohrung 31 an das jeweilige Trägergerät angeschlossen.

[0009] Nach Figur 6 ist durch den Halbschnitt durch den Zentralantrieb des Greifers mit Zusatzzylinder die Erweiterung durch einen in der Schutzkappe 14 installierten Zusatzzylinder 32 und dessen Funktion und Zusammenspiel mit dem Linearmotor 23 dargelegt.

[0010] Ins Innere der Schutzkappe 14 wird ein formschlüssiger Zylinderaußenmantel 33 eingepaßt, der mit Schrauben 34 an einem Boden 35 befestigt wird.
Die Topfbüchse 3 ist im unteren Bereich als ein Kolben 36 ausgebildet und erhält Nutung für die Aufnahme von Führungen 37 und einer Kolbendichtung 38. Die Druckmittelversorgung des Zusatzzylinders 32 erfolgt über eine Bohrung 39, die mit den Zuführungsbohrungen in Verbindung steht, die den Kolben des Linearmotors 23 bewegen und auf diese Weise für die gleichgerichtete Bewegung des Kolben 36 des Zusatzzylinders 32 sorgen.
Das aus der Bohrung 39 austretende Druckmittel wird in einen Kammerraum 40 geleitet, der gegenüber der Außenatmosphäre durch einen Innenkolben 41 abgedichtet ist. Über einen Außenmantel 42 des Linearmotors 23 gleiten somit Führungen 43 und eine zugehörigen Kolbendichtung 44. Das Druckmittel gelangt aus dem Kammerraum 40 über eine Bohrung 45 in eine Druckkammer 46 und sorgt so, im Falle der Beaufschlagung mit Druckmittel, für eine zusätzliche Kraft, die über den Zahnstangenkörper 7 und Zahnsektor 6 am Greifer wirksam wird. Die Druckkammer 46 wird entleert, wenn die Antriebswelle 2 des Linearmotors 23 vertikal nach unten gefahren wird und auf diese Weise, infolge der Einwirkung des Kolbens 36, das in der Druckkammer 46 befindliche Druckmittel über die Bohrungen 45 und 39 in den ablauforientierten Kanal des Linearmotors 23 drückt.

[0011] Die Funktion des Universalantriebs für Greifer ist dadurch gekennzeichnet,
daß ein in der Vertikalachse des Greifers angeordneter Zentralantrieb 1 vorgesehen ist, der eine Antriebswelle 2 aufweist, die koaxial zur Zentralachse verschiebbar und drehbar ist.
Die translatorische und rotatorische Bewegung derselben ist unabhängig voneinander steuerbar. An diese Antriebswelle 2 wird eine Topfbüchse 3 formschlüssig aber lösbar angekoppelt, so daß auf diese Weise die Bewegungen der Antriebswelle 2 auf die Topfbüchse 3 übertragen werden.
Die Außenkontur der Topfbüchse 3 trägt Zahnstangen, deren Anzahl der Anzahl der zu bewegenden Polyparme 12 des Greifers entspricht. Die Zahnstangen können Bestandteil der Topfbüchse 3 sein oder werden in Form von Zahnstangenelementen lösbar mit der Topfbüchse 3 verbunden. Die Topfbüchse 3 als Kopplungsglied zum Zahnsektor 6 überträgt die vom Zentralantrieb 1 aufgebrachte Vertikalbewegung auf die Zahnsektoren 6, die ihrerseits, infolge der Lagerung eines Schwenkung vollziehen, die sich auf die am Zahnsektor 6 befestigten Polyparme 12 überträgt. Durch die formschlüssige Kopplung der Elemente dieser Antriebskette ist zugleich dafür gesorgt, daß die Drehung des Greifers möglich ist. Die Drehung und Schiebung der Antriebswelle 2 ist die entscheidende Voraussetzung für die erfindungsgemäße Gestaltung des Greifers.

[0012] Der in der Mittelachse des Greifers angeordnete Zentralantrieb 1 konzentriert alle zur Bewegung erforderlichen Gelenke um diese Mittelachse, wodurch es möglich ist, dieselben gut gegen äußere Einwirkungen zu schützen. Diese Anforderung ermöglicht die einfache Demontage der Polyparme 12 und damit die Umrüstbarkeit des Greifers. So ist es problemlos möglich, die Greiferarmanzahl zu erhöhen, zu reduzieren oder gegen andere Polyparmgreifer auszutauschen. Die entscheidende Voraussetzung, um diese Art des praktischen Gebrauches zu ermöglichen, ist die Gestaltung der Topfbüchsen 3, deren Teilungszahl die mögliche Variationsbreite bestimmt, z. B. ist eine Polyparmanzahl zwischen 1 und 12 möglich. Der Zentralantrieb 1 lagert auf einem dreigeteilten Polyparmträger 14; 15; 16. Der mittlere Polyparmträger 15 ist im Maße der Anzahl der maximalen vorhandenen Polyparme 12 in Sektoren geteilt und wird lösbar mit dem monolythischen oberen und unteren Träger als Rotorlagerung 16 als Schutzkappe 14 verbunden. Jeder Polyparm 12 ist über Schrauben 13 mit dem Zahnsektor 6 gekoppelt, der in den Lagerschildern 11 des mittleren Polyparmträgers 15 schwenkbar gelagert ist. Der obere Polyparmträger als Rotorlagerung 16 ist als Axiallager ausgebildet. In ihm lagert der Flansch 17 des Zentralantriebes 1, der die zentralen Lasten überträgt und zugleich auch die Drehung des Greifers ermöglicht. Der untere Polyparmträger als Schutzkappe 14 kapselt dem Zentralantrieb 1 gegenüber dem Greifgut ab, so daß der Zentralantrieb 1 gegenüber äußeren Einflüssen geschützt ist. Im unteren Polyparmträger als Schutzkappe 14 kann zur Erhöhung der Schließkräfte des Greifers ein Zusatzzylinder 32 vorgesehen werden, der hinsichtlich der Fluidversorgung mit dem Linearmotor 23 des Zentralantriebes 1 in Verbindung steht und im Takte der Bewegung mitgeführt wird. Der Austausch des mittleren Polyparmträgers 15 in Verbindung mit der Topfbüchse 3, die als Adaptionsteil zwischen Zahnsektor 6 und Antriebswelle 2 des Zentralantriebes 1 fungiert, ermöglicht die Gestaltungsvielfalt des Greifers.

[0013] Eine besonders vorteilhafte Variante ist hierbei die Anwendung des Zentralantriebes 1 für einen Zweischalengreifer, der ohne Zahnsektoren 6 betrieben wird. Die Topfscheibe 3 ist zu dem Zwecke mit Krakarmen versehen, die direkt in die kulissenartigen Führungen der Schalenseitenwandungen eingreifen und somit die Schalen des Greifers öffnen oder schließen. Die Schalen werden hierbei vorteilhafterweise in einer gemeinsamen Schwenkachse gelagert, wodurch eine raumsparende Gestaltung möglich ist. Die Versorgung des Zentralantriebes 1 mit Druckmittel erfolgt über Zuführungsleitungen 24; 25, die dichtungssicher mit dem feststehenden Teil des Gehäuses verbunden werden.
Über Bohrungen gelangt das Druckmittel in die entsprechenden Kammern der Verbraucher (Rotor 22 und Linearmotor 23 des Zentralantriebes 1). Es werden zwei unabhängig voreinander steuerbare Druckströme zugeführt, um auf diese Weise die zwei Hauptbewegungen des Zentralantriebes 1 zu steuern.

Verwendete Bezugszeichen

[0014] 

1

Zentralantrieb

2

Antriebswelle

3

Topfbüchse

4

oberer Außenmantel

5

Vierkant

6

Zahnsektor

7

Zahnstangenkörper

8

Lager

9

Bolzen

10

Schraube

11

Lagerschild

12

Polyparm

13

Schraube

14

Schutzkappe

15

Polyparmträger

16

Rotorlagerung

17

Flansch

18

Axiallager

19

Schrauben

20

Schrauben

21

Polyparmsektor

22

Rotor

23

Linearmotor

24

Zuführungsleitung

25

Zuführungsleitung

26

Abführungsleitung

27

Abführungsleitung

28

Stirnflanschfläche

29

Bohrung

30

Rotorgehäuse

31

Bohrung

32

Zusatzzylinder

33

Zylinderaußenmantel

34

Schraube

35

Boden

36

Kolben

37

Führung

38

Kolbendichtung

39

Bohrung

40

Kammerraum

41

Innenkolben

42

Außenmantel

43

Führung

44

Kolbendichtung

45

Bohrung

46

Druckkammer

Ansprüche

1. Universalantrieb für Greifer, dadurch gekennzeichnet,
daß ein in der Vertikalachse des Greifers liegender Zentralantrieb (1) eine Antriebswelle (2) besitzt, die koaxial zur Zentralachse verschoben und gedreht wird, wobei die translatorischen und rotatorischen Bewegungen der Antriebswelle (2) unabhängig voneinander gesteuert werden, indem an der Antriebswelle (2) eine Topfbüchse (3) formschlüssig und lösbar angekoppelt ist, so daß die Bewegungen der Antriebswelle (2) auf die Topfbüchse (3) übertragen werden, wobei die Außerkontur der Topfbüchse (3) Zahnstangen trägt und die Topfbüchse (3) als Kopplungsglied zu einem Zahnsektor (6) die vom Zentralantrieb (1) aufgebrachte Vertikalbewegung auf die Zahnsektoren (6) überträgt, die ihrerseits, infolge der Lagerung, eine Schwenkung vollziehen, die sich auf die am Zahnsektor (6) befestigten Polyparme (12) überträgt.

2. Universalantrieb für Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der Zahnstangen der Anzahl der zu bewegenden Polyparme (12) des Greifers entspricht.

3. Universalantrieb für Greifer nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstangen Bestandteil der Topfbüchse (3) sein können oder in Form von Zahnstangenelementen lösbar mit der Topfbüchse (3) verbunden sind.

Zeichnung