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Führungen Schwenkhebelprinzip verbessert Spannbackenführungen bei Greifern

| Autor/ Redakteur: Hans-Erich Maul / Josef-Martin Kraus

Das Schwenkhebelprinzip verhindert ein Verklemmen der Führungen von Spannbacken bei Greifern. Der Grund dafür liegt in der Statik, die besser als beim Keilhakenprinzip ist, insbesondere die Kompensation der Hebelarmwirkung. Das Prinzip lässt sich auf Drehfutter und Schraubstöcke übertragen.

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Aufgrund der lang und breit gestalteten Führungen mit Armen in unterschiedlichen Ebenen wird ein Verklemmen beim Lösen der Greiferspannbacken vermieden. Die Spannbacken lassen sich als Gleichteile fertigen.
Aufgrund der lang und breit gestalteten Führungen mit Armen in unterschiedlichen Ebenen wird ein Verklemmen beim Lösen der Greiferspannbacken vermieden. Die Spannbacken lassen sich als Gleichteile fertigen.
(Bild: Maul Konstruktionen)

Mit Greifern werden von Robotern Werkstücke bewegt. Das Werkstückhandling erfolgt auf räumlich vorgegebenen Bahnen. Werkstückmasse und -beschleunigung in alle Richtungen und Drehungen des Koordinatensystems setzen dabei die Führungen der Greifer enormen mechanischen Belastungen aus.

Bild 1: Üblicherweise sind Spannbacken nicht für Kraftangriffe aus allen Richtungen und für Momente in allen Achsen geeignet.
Bild 1: Üblicherweise sind Spannbacken nicht für Kraftangriffe aus allen Richtungen und für Momente in allen Achsen geeignet.
(Bild: Maul Konstruktionen)

Spannbacken üblicherweise nicht für Drehungen um alle Achsen geeignet

Üblicherweise dimensionieren Greiferkonstrukteure die Führungen bevorzugt nach der Hauptkraftrichtung der Spannkraft in der Bauform. Bild 1 (siehe Bildergalerie) zeigt die möglichen Kraftangriffe an einer Spannbacke, die beispielsweise Bestandteil eines Dreibackengreifers oder eines Drehfutters sein kann.

Eine solche Spannbacke ist nicht für Kraftangriffe aus allen Richtungen und Drehungen um alle Achsen geeignet. Führungen an Greifern und Drehfuttern werden bisher meist schmal gebaut (Bild 2). Dadurch müssen sie extrem genau ausgeführt werden und haben für angreifende Kräfte FY und Momente MX quer zur Hauptkraftrichtung keine ausreichend langen Hebelarme.

Bild 2: Schmale Führungen haben keine ausreichend langen Hebelarme zur Kraftkompensierung.
Bild 2: Schmale Führungen haben keine ausreichend langen Hebelarme zur Kraftkompensierung.
(Bild: Maul Konstruktionen)

Diese Kräfte und Momente wirken um ein Vielfaches verstärkt auf die Führungsflächen. Bild 3 zeigt eine Führung, die der Last auch in Querrichtung zum Hauptkraftangriff einen ausreichend langen Hebelarm entgegensetzt.

Bild 3: Eine breite Führung setzt der Last in Richtung quer zum Hauptkraftangriff einen ausreichend langen Hebelarm entgegen.
Bild 3: Eine breite Führung setzt der Last in Richtung quer zum Hauptkraftangriff einen ausreichend langen Hebelarm entgegen.
(Bild: Maul Konstruktionen)

Zentrische Greifersysteme ermöglichen nur kurze Hübe

Bei zentrischen Greifer- und Backenspannsystemen sind die Führungen in der Regel in einer Ebene angeordnet. Zentrische Greifer- und Backenspannsysteme haben als Führungslänge nur den Radius des Gehäuses minus Hub zur Verfügung. Dadurch bedingt sind nur kurze Führungslängen oder kleine Hübe möglich.

Bei linearen Systemen sind die Führungen meist gegenüberliegend in einer Richtung angeordnet. Damit ist auch bei diesen Systemen die Führungslänge das Ergebnis aus halber Gehäuselänge minus Hub. Für die Breite gilt das Sinngemäße der zentrischen Systeme. Werden mehrere lineare Systeme nebeneinander ausgeführt, hat zwar der Hebelarm in der Hauptlastrichtung eine hohe Wirkung, doch ist der Hebeleffekt in Querrichtung sehr bescheiden, wie Bild 2 deutlich macht.

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