專利名稱：用于抓住、移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱物體的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于抓住、移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱物體、特別是圓形和/或管狀物體的裝置。并已將下述同類已有技術(shù)中的內(nèi)容簡(jiǎn)要地撰寫在獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分。
由德國(guó)專利DE2951094已知一種用于抓住、移動(dòng)和/或傳送物體、特別是圓形和/或管狀物體的夾鉗。這種夾鉗具有多個(gè)卡爪元件，這些卡爪元件從里面和/或外面抓住物體，以及這些卡爪元件經(jīng)外部的杠桿可旋轉(zhuǎn)地支承在一個(gè)框架上。外部杠桿的支承軸與一內(nèi)部杠桿不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在一起，這個(gè)內(nèi)部杠桿與一個(gè)和驅(qū)動(dòng)裝置連接的控制裝置可傳動(dòng)地連接在一起，使得所有卡爪元件或者作與環(huán)形同方向、同時(shí)與夾鉗中心同心的移動(dòng)，或者也就是向外移動(dòng)。例如，借助這種夾鉗，能夠在更多的位置上，從內(nèi)部或外部抓住并傳送被加熱到鍛造溫度的環(huán)。然而，考慮到抓住工件的變形強(qiáng)度，重要的是卡爪元件的數(shù)量要盡可能的多。
這種裝置的缺點(diǎn)是，該裝置的夾緊位置與要抓住的物體偏心，致使不能保障所有卡爪元件同時(shí)牢靠地抓住該物體，因?yàn)椴荒芘懦鲅b置可能的傾斜。此外，用這種夾鉗不能使被抓住的物體轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明的任務(wù)是給出一種用來(lái)牢靠地抓住并移動(dòng)軸對(duì)稱物體，特別是圓形和/或管狀物體的裝置，這裝置在對(duì)正中心地抓住物體的同時(shí)還能附加地使被抓住的物體轉(zhuǎn)動(dòng)。
用獨(dú)立權(quán)利要求特征部分所給出的特征來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。即各卡爪元件分別固定在一具有至少兩個(gè)行星齒輪及一個(gè)恒星齒輪的行星齒輪的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)行星齒輪的外邊緣區(qū)域，并且行星齒輪及恒星齒輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在一個(gè)框架中，而恒星齒輪及框架被裝在一短軸上，這短軸與驅(qū)動(dòng)裝置連接。從屬權(quán)利要求部分是有益的進(jìn)一步發(fā)展。
所提出的裝置與已有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是被對(duì)正中心地抓住的物體，同時(shí)還能轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，上述各個(gè)卡爪元件被固定在一具有至少兩個(gè)行星齒輪及一個(gè)恒星齒輪的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)行星齒輪的外邊緣區(qū)域。在所述卡爪元件緊貼于要運(yùn)動(dòng)的物體的表面上后，通過(guò)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)恒星齒輪使抓住的物體轉(zhuǎn)動(dòng)。借助于各行星齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述那些卡爪元件將同心地運(yùn)動(dòng)，這使得一方面保障了物體與那些卡爪元件之間的動(dòng)力嚙合及形狀嚙合，另一方面保障了卡爪元件之間有較大跨距。在短軸上的、帶有恒星齒輪及那些行星齒輪的框架的對(duì)中部件，可使所述裝置能精確平行于軸向位移，短軸與驅(qū)動(dòng)裝置一起固定在一固定支架上。因此，避免了所述裝置相對(duì)于要抓住的物體的軸的傾斜?？ㄗυg跨距的大小取決于行星齒輪的直徑和從卡爪元件的支承銷到行星齒輪旋轉(zhuǎn)中心的間距，以及卡爪元件的回轉(zhuǎn)范圍。當(dāng)上述框架面向卡爪元件的部分為彎臂而不是直臂時(shí)，可增大上述回轉(zhuǎn)范圍。當(dāng)彎臂是這樣選定的，彎臂所限定支承銷回轉(zhuǎn)范圍，也就是卡爪元件的回轉(zhuǎn)范圍的定程面相對(duì)于行星齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心和恒星齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心之間連線的距離為支承銷直徑的一半時(shí)，上述回轉(zhuǎn)范圍最大可達(dá)180度。
所提出的裝置是作閉合運(yùn)動(dòng)的，因此，卡爪元件的夾緊方向與恒星齒輪及要轉(zhuǎn)動(dòng)的物體的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。就所述裝置的跨距來(lái)說(shuō)，在要轉(zhuǎn)動(dòng)的物體具有一某一尺寸時(shí)，當(dāng)所提出的裝置作閉合運(yùn)動(dòng)后，卡爪元件在被抓住的物體表面上產(chǎn)生滑動(dòng)，以至于這被抓住的物體轉(zhuǎn)不了。這首先取決于與所述閉合運(yùn)動(dòng)的方向有關(guān)的摩擦力矩的方向。當(dāng)滿足下述條件時(shí)，即要抓住的物體的外直徑大于恒星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心到行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心距離的兩倍時(shí)，那么摩擦力距有益于卡爪元件的夾緊作用。當(dāng)物體的外直徑小于上述距離時(shí)，摩擦力矩的方向改變，結(jié)果是這方向與上述夾緊作用相反。這種考慮對(duì)于向外夾緊或?qū)τ谙騼?nèi)夾緊都是有效的，而且不依賴于恒星齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。結(jié)果是要產(chǎn)生有益于夾緊作用的摩擦力矩，則跨距的范圍變得很小。因?yàn)閮H僅是從行星齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心到處于卡爪元件直徑方向上內(nèi)側(cè)的表面點(diǎn)的距離可供使用。那么，當(dāng)恒星齒輪的直徑很小時(shí)，這段距離就變得特別大，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)中心之間的距離不變時(shí)，則行星齒輪的直徑變得很大，而支承銷盡可能置于行星齒輪外邊緣，并且卡爪元件的直徑是很小的。
為了使本發(fā)明的裝置也能最佳適于其它直徑范圍，進(jìn)一步提出在恒星齒輪與帶卡爪元件的行星齒輪之間都安裝一個(gè)改變行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向的中間齒輪。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)恒星齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與那些行星齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，因此也與卡爪元件的閉合運(yùn)動(dòng)方向相同。在這種裝置中，當(dāng)滿足要轉(zhuǎn)動(dòng)的物體的外直徑小于從恒星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心到行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離的條件時(shí)，則有益于夾緊作用的摩擦力矩的方向與閉合運(yùn)動(dòng)一致。這種考慮，對(duì)于從外部夾緊還是從內(nèi)部夾緊同樣適合的，并且與恒星齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)。
當(dāng)卡爪元件在支承銷上是偏心且可旋轉(zhuǎn)地支承時(shí)，有助于夾緊作用，這與裝置的實(shí)施方式無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)與有沒有那些中間齒輪無(wú)關(guān)。在這樣的裝置中，通過(guò)增加旋轉(zhuǎn)中心與嚙合點(diǎn)之間的距離，將壓力施加到要轉(zhuǎn)動(dòng)的物體上，而且夾緊作用相應(yīng)地得到提高。
要使所說(shuō)明的兩種結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用盡可能地普遍，承載那些行星齒輪的框架臂就必須是直的，這是為了卡爪元件能右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)。但應(yīng)用范圍因此受到一些限制，因?yàn)榭ㄗυ淖畲蠡剞D(zhuǎn)范圍就小于180度。假使要充分利用這個(gè)回轉(zhuǎn)范圍，上述臂必須為一彎臂，為了支承銷能回轉(zhuǎn)進(jìn)入彎臂所形成的凹槽。但是，卡爪元件的回轉(zhuǎn)方向被設(shè)定了，而且只能通過(guò)這框架部分的更換才有可能改變?cè)O(shè)定的回轉(zhuǎn)方向。
最好用一液壓馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)裝置，這液壓馬達(dá)很易調(diào)節(jié)，而且較容易進(jìn)行超載保護(hù)。為了更好地補(bǔ)償行星齒輪軸及旋轉(zhuǎn)物體的軸之間的角度誤差，在驅(qū)動(dòng)裝置及行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間安裝一個(gè)柔性的聯(lián)軸節(jié)。
本發(fā)明的裝置能用于各種目的，例如，在存放處，旋轉(zhuǎn)物體，使其位于合適的加工位置，翻轉(zhuǎn)要冷卻的物體，或者將物體端部所鎖緊或包封的部分?jǐn)Q上或松開，例如在實(shí)際中，對(duì)于螺紋管通常將一保護(hù)帽擰在該管的螺紋區(qū)域，為了在進(jìn)一步運(yùn)送時(shí)不損壞螺紋區(qū)域。通常用手將保護(hù)帽擰上，根據(jù)節(jié)拍時(shí)間，需要相應(yīng)的人員，這些人員的手腕由于一直不斷地重復(fù)運(yùn)動(dòng)而承受很大的負(fù)擔(dān)。由于配置了從內(nèi)部或外部抓住物體的裝置，還能將相應(yīng)的保護(hù)用零件從內(nèi)螺紋內(nèi)擰入或擰出。為了在擰入保護(hù)用零件后，限制恒星齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，將液壓馬達(dá)調(diào)整到一預(yù)定的載荷終值。當(dāng)達(dá)到這個(gè)終值時(shí)，該馬達(dá)自動(dòng)停機(jī)。當(dāng)采用電動(dòng)機(jī)及相應(yīng)的信號(hào)輸出時(shí)，雖然也能作到這一點(diǎn)。還可提出另外的替代方式，給驅(qū)動(dòng)裝置接上一定時(shí)開關(guān)，在一預(yù)定時(shí)間周期后，使這驅(qū)動(dòng)裝置停機(jī)。然后用最簡(jiǎn)單的方式松開卡爪元件，這是通過(guò)液壓馬達(dá)的反轉(zhuǎn)使卡爪元件再到達(dá)最初位置。還能有這樣的替代方式，將一個(gè)在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上可張緊的彈簧的末端與那些行星齒輪之一連接，使得在馬達(dá)停機(jī)后，被張緊的彈簧松開致使反向轉(zhuǎn)動(dòng)，因此卡爪元件退離物體。
但在說(shuō)明本發(fā)明裝置的可能應(yīng)用范圍時(shí)到目前為止所談到的始終只是用于圓橫截面的物體。且能同樣好地抓住并轉(zhuǎn)動(dòng)橫截面為正方形或矩形的物體，只要滿足軸對(duì)稱條件，而且卡爪元件的總數(shù)合適。例如，對(duì)于一正方形的橫截面建議用兩個(gè)或四個(gè)卡爪元件。卡爪元件的總數(shù)太多并不認(rèn)為是優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樾行驱X輪傳動(dòng)太昂貴，而且所述裝置的體積會(huì)增大。
全部裝置能傳送到不同的工作區(qū)域，因?yàn)轵?qū)動(dòng)馬達(dá)及行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括帶聯(lián)軸節(jié)的固定框架在內(nèi)，設(shè)計(jì)得能在一基板上軸向移動(dòng)。借助相應(yīng)的導(dǎo)軌，使得卡爪元件的移動(dòng)嚴(yán)格平行于物體的軸進(jìn)行。此外，提出了進(jìn)一步的發(fā)展，將上述固定框架裝在一工作臺(tái)上，這工作臺(tái)的高度可進(jìn)行調(diào)整，使得能將所述裝置對(duì)于物體作軸平行調(diào)整。
上述裝置的軸向移動(dòng)被限制為這樣一種方式，將面向卡爪元件的框架部分，位于物體一方的那一側(cè)作為定位面。由于這定位面在圓周上對(duì)稱分布，因此防止了傾斜，也防止了不均勻地抓住物體。此外，所述定位面是必要的，為了借助作用在物體端面的法向力，克服行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)摩擦，使恒星齒輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)，以及卡爪元件在夾緊方向上移動(dòng)。
附圖將更進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，附圖所示

圖1為本發(fā)明裝置的縱剖面圖。
圖2為沿著圖3中的A-B線、比例放大了的裝置本身的剖面圖。
圖3為圖2中Z方向上的前視圖。
圖4為在圖5中Z方向上另一種結(jié)構(gòu)形式的前視圖。
圖5為沿著圖4中A-B線的剖面圖。
圖6為卡爪元件的另一種結(jié)構(gòu)形式的剖面圖。
本發(fā)明的裝置由裝在一個(gè)底板2上的固定支架1構(gòu)成，這支架1借助一活塞汽缸部件3能沿一基板4移動(dòng)。用箭頭5.1表示這個(gè)軸向移動(dòng)，而用箭頭5.2表示垂直移動(dòng)的可能性。固定支架1的背面封閉的端部用法蘭盤連接一驅(qū)動(dòng)裝置6，在這個(gè)實(shí)施例中是一個(gè)可調(diào)節(jié)的液壓馬達(dá)。經(jīng)過(guò)一柔性聯(lián)軸節(jié)8將驅(qū)動(dòng)裝置6與夾緊裝置7本身連接起來(lái)，是為了能補(bǔ)償夾緊裝置7與旋轉(zhuǎn)物體之間的軸位置可能存在的角度偏差。
圖2顯示了比例放大了的沿圖3中A-B線的剖面的夾緊裝置7的詳圖。夾緊裝置7設(shè)有一恒星齒輪10及三個(gè)行星齒輪11、12、13構(gòu)成的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)被支承在兩個(gè)框架部分14、15之間?？蚣懿糠?4、15及行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一起支承在一個(gè)多凸臺(tái)的短軸16上，這短軸16用它的螺紋端17可快速地固定在柔性聯(lián)軸節(jié)8上(見圖1)。在行星齒輪11-13的外部區(qū)域，每個(gè)都有一卡爪元件18-20牢固地安裝在一支承銷21-23上。例如，可用膠將卡爪元件18-20粘接在支承銷21-23上。圖2和圖3所示是卡爪元件18-20完全向外時(shí)的情況，而圖2中用點(diǎn)劃線表示一卡爪部件19'是回轉(zhuǎn)180度后的最終位置。
一框架部分14面向要旋轉(zhuǎn)的物體的那一側(cè)構(gòu)成定位面24。這一點(diǎn)是必要的，由此利用一作用在要抓住并旋轉(zhuǎn)的物體的端面上的適當(dāng)?shù)牧?，?lái)達(dá)到摩擦嚙合，這摩擦大于行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)摩擦。
在抓住物體翻轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)后，為了使卡爪元件18-20能再向外移動(dòng)，在面向物體的框架部分的背面15上安置一個(gè)在張緊方向上能張緊的彈簧25。這彈簧的一端26固定在短軸16上，而另一端27固定在那些行星齒輪的其中之一13上。替代彈簧25的方式還可以是改變驅(qū)動(dòng)裝置6的轉(zhuǎn)向，為了能使卡爪元件18-20再次向外移動(dòng)。
圖3為圖2中在Z方向上的夾緊裝置7的一幅前視圖。在這圖中，人們能很好地看出上述框架面向卡爪元件18-20的部分14的構(gòu)成。這部分14具有一中間部分及由此伸出的彎臂28-30，借助銷軸31-33支承行星齒輪11-13。箭頭34表示了恒星齒輪10可能的旋轉(zhuǎn)方向，而這時(shí)箭頭35，35'35”表示各行星齒輪11-13的旋轉(zhuǎn)方向?？ㄗυ?8-20也在相同方向隨之進(jìn)行閉合運(yùn)動(dòng)?？ㄗυ?9在回轉(zhuǎn)180度后的最終位置19'用點(diǎn)劃線來(lái)表示。
圖4所示為夾緊裝置7的另外一種結(jié)構(gòu)形式，與圖3同樣為前視圖。這里同樣的零件用同樣的標(biāo)號(hào)。這種結(jié)構(gòu)形式也具有一恒性齒輪10及三個(gè)行星齒輪11-13，卡爪元件18-20安裝在行星齒輪11-13的外邊緣區(qū)域。但與圖3不同的是，為了改變旋轉(zhuǎn)方向，在恒星齒輪10及行星齒輪11-13之間安裝了中間齒輪36-38。為了支承這些中間齒36-38，與圖3的結(jié)構(gòu)形式相比，面向要抓住的物體的框架部分39也改變了設(shè)計(jì)。但這里保持了卡爪元件最大回轉(zhuǎn)為180度的可能性，就象人們能從用點(diǎn)劃線所示的卡爪元件19'所見到的那樣。其次，與圖3所示的不重要的區(qū)別在于，彈簧25的端部27固定在另外一個(gè)行星齒輪11上。所標(biāo)繪的箭頭34、35、35'35”說(shuō)明，在這種結(jié)構(gòu)形式中，恒星齒輪10的旋轉(zhuǎn)方向與行星齒輪11-13的旋轉(zhuǎn)方向相同，因此也與卡爪元件18-20的回轉(zhuǎn)方向相同。
圖5顯示了沿圖4中A-B線的一個(gè)已事先說(shuō)明了的結(jié)構(gòu)形式的部分剖面。從這個(gè)圖中清楚地看出，中間齒輪38安裝在兩個(gè)框架部分15、39之間。
圖6所示卡爪元件的另一種結(jié)構(gòu)形式。與圖1至5不同的是，卡爪元件41(這里示意地僅畫出了一個(gè)卡爪元件)偏心地且可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在支承銷42上。這卡爪元件41在回轉(zhuǎn)180度后，用點(diǎn)劃線表示其最終位置41'。
權(quán)利要求
1.用于抓住、移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱物體，特別是圓形和/或管狀物體的裝置，該裝置由一驅(qū)動(dòng)裝置及多個(gè)與這驅(qū)動(dòng)裝置連在一起的卡爪元件組成，這些卡爪元件每一個(gè)都被裝在一可回轉(zhuǎn)的部件上，這些可回轉(zhuǎn)的部件連同那些卡爪元件一起作環(huán)形同方向，同時(shí)與中央同心的運(yùn)動(dòng)，或者也就是這些卡爪向外移動(dòng)，其特征在于，各卡爪元件(18-20，41)分別固定在一具有至少兩個(gè)行星齒輪及一個(gè)恒星齒輪(10)的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)行星齒輪(11-13)的外邊緣區(qū)域，并且行星輪(11-13)及恒星齒輪(10)可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在一個(gè)框架中，而恒星齒輪(10)及框架裝在一短軸(16)上，這短軸(16)與驅(qū)動(dòng)裝置連接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，上述框架面向卡爪元件(18-20，41)的部分(14，39)具有一中間部分，并由此伸出至少兩個(gè)臂(28-30)，上述各個(gè)行星齒輪分別支承于臂(28-30)的端部區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述臂(28-30)是彎臂，彎臂的構(gòu)成要使卡爪元件(18-20，41)的回轉(zhuǎn)范圍最大達(dá)到180度。
4.如權(quán)利要求1至3所述的裝置，其特征在于，所述行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有三個(gè)或更多的行星齒輪(11-13)。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，卡爪元件(18-20)與裝在上述行星齒輪(11-13)上的支承銷(21-23)牢固地連在一起。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，卡爪元件(41)可旋轉(zhuǎn)地并偏心地支承在一個(gè)被固定在行星齒輪(11-13)上的支承銷(42)上。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在恒星齒輪(10)與每一個(gè)帶有卡爪元件(18-20，41)的行星齒輪(11-13)之間，都安裝一個(gè)改變?cè)撔行驱X輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向的中間齒輪(36-38)。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置是一可換向的液壓馬達(dá)(6)或電動(dòng)機(jī)。
9.如權(quán)利要求1和7所述的裝置，其特征在于在液壓馬達(dá)(6)和行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間，安裝了一柔性聯(lián)軸節(jié)(8)。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述那些行星齒輪(11-13)之一與一個(gè)在張緊方向上能張緊的彈簧(25)的端部(27)連接。
11.如前述那些權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，用法蘭盤將驅(qū)動(dòng)裝置(6)接在一固定支架(1)上，固定支架(1)可在底板(2)上作軸向(5.1)移動(dòng)。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，固定在支架(1)設(shè)置在一與底板(2)連接的、軸向(5.1)可移動(dòng)的，在高度(5.2)方向可調(diào)整的工作臺(tái)上。
全文摘要
一種用于抓住、移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱物體，特別是圓形和/或管狀物體的裝置，這裝置由一驅(qū)動(dòng)裝置及多個(gè)與這驅(qū)動(dòng)裝置連接在一起的卡爪元件組成，這些卡爪元件裝在一可回轉(zhuǎn)的部件上，卡爪元件與該部件一起作環(huán)形同方向的且同時(shí)是與中央同心的運(yùn)動(dòng)，也就是卡爪元件可向外運(yùn)動(dòng)。這裝置能對(duì)中地抓住物體并能附加地使這物體轉(zhuǎn)動(dòng)，提出了將卡爪元件(18—20，41)固定在具有至少兩個(gè)行星齒輪，及一恒星齒輪(10)的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的、行星齒輪(11—13)的外邊緣區(qū)域，并將行星齒輪(11—13)及恒星齒輪(10)還有框架裝在一短軸(16)上，這短軸(16)與驅(qū)動(dòng)裝置(6)連接。
文檔編號(hào)B66C1/56GK1069464SQ9210254
公開日1993年3月3日 申請(qǐng)日期1992年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月8日
發(fā)明者阿爾伯特·邦尼格 申請(qǐng)人:曼內(nèi)斯曼股份公司