DE10156261C1 - Gripping or clamping device for handling objects has gripping fingers arranged within housing containing electrical components transforming low voltage into high voltage - Google Patents

Abstract

Gripping or clamping device (10) for handling objects comprises at least one gripping finger (18) movably arranged in and against a gripping direction (R), an adjusting element (22) formed by a piezoelectric actuator acting directly or via a pressure or tension body (24) on the gripping finger, and electrical components for transforming low voltage into high voltage. The gripping finger is arranged within a housing containing the electrical components. Preferred Features: The housing has a base (12) and a lid (14). The piezoelectric actuator is arranged in the base. The lid has a central opening through which the gripping finger protrudes. The lid protects the electrical components from environmental influences.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greif- oder Spannvorrichtung für die Handhabung von Gegenständen.The invention relates to a gripping or tensioning device for the handling of objects.

Aus der DE 198 57 758 C1 ist eine Greifvorrichtung bekannt geworden, deren Greiffinger gegenüber dem Gehäuse mittels Schwenkstiften verschwenkbar gelagert sind. Zur Auslenkung der Greiffinger werden diese von einem piezoelektrische Aktoren umfassenden Stellorgan beaufschlagt. Zur Rückführung der Greiffinger wird das Stellorgan zurückgefahren und die Greiffinger über vorhandene Federelemente in ihre Ausgangslage verschwenkt. Eine derartige Greif- oder Spannvorrichtung hat den Nachteil, dass aufgrund des Lagerspiels ein hochgenaues, präzises Bewegen der Greiffinger, wenn überhaupt, nur mit sehr hohem technischen Aufwand möglich ist. Bei längerem Einsatz der bekannten Greiffinger neigen diese zum Verschleiß. Die Präzision der Greifbewegung lässt daher nach.A gripping device is known from DE 198 57 758 C1 become, whose gripping fingers by means of the housing Swivel pins are pivotally mounted. To deflect the These are gripped by a piezoelectric actuator comprehensive actuator acted upon. To return the The gripper finger retracts the actuator and the Gripping fingers over existing spring elements in their starting position pivoted. Such a gripping or tensioning device has the disadvantage that due to the bearing play, a highly precise, precise movement of the gripper fingers, if at all, only with a great deal high technical effort is possible. With longer use the known gripping fingers tend to wear. The The precision of the gripping movement therefore decreases.

Aus der EP 0 810 636 A2 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, mit der Wafer-Platinen auf einem ebenen Untergrund gehalten werden. Auf dem ebenen Untergrund sind dazu Greiffinger mit Stellorganen, die piezoelektrische Aktoren umfassen, vorgesehen, zwischen die die Wafer-Platinen gegeben werden. Ein extern von den Stellorganen und Greiffingern angeordneter Transformator versorgt die einzelnen piezoelektrischen Aktoren über eine entsprechende Verkabelung mit Hochspannung.A device has become known from EP 0 810 636 A2,  held on a flat surface with the wafer boards become. For this purpose, gripping fingers are included on the flat surface Actuators that include piezoelectric actuators provided between which the wafer boards are placed. An external one arranged by the actuators and gripper fingers The transformer supplies the individual piezoelectric actuators via appropriate cabling with high voltage.

Zur Ansteuerung von piezoelektrischen Aktoren wird Hochspannung im Bereich zwischen 200 und 1000 V benötigt. Vorteilhaft ist eine Spannung von ca. 450 V. Eine derartig hohe Spannung steht regelmäßig nicht zur Verfügung, da elektrisch angetriebene Werkzeugmaschinen regelmäßig mit einer Spannung von 24 V versorgt werden. Bei bekannten Spann- oder Greifvorrichtungen mit piezoelektrischen Aktoren ist nach dem Stand der Technik ein zentraler Transformator zur Versorgung der Piezoaktoren vorgesehen. Bei Verwendung von mehreren Piezo-Aktoren ist deshalb ein nicht zu vernachlässigender Verkabelungsaufwand erforderlich.For controlling piezoelectric actuators High voltage in the range between 200 and 1000 V required. A voltage of approximately 450 V is advantageous high voltage is not regularly available because electrically powered machine tools regularly with a 24 V voltage can be supplied. With known clamping or Gripping devices with piezoelectric actuators is according to the State of the art a central transformer for supply of the piezo actuators. When using multiple Piezo actuators are therefore not negligible Cabling effort required.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Greif- oder Spannvorrichtung bereitzustellen, die ein Stellorgan mit piezoeletrische Aktoren umfasst und die zum anderen mit Niederspannung betreibbar ist. Insbesondere soll gegenüber dem bekannten Stand der Technik Verkabelungsaufwand eingespart werden.The present invention is therefore based on the object to provide a gripping or tensioning device that a  Includes actuator with piezoelectric actuators and for others can be operated with low voltage. In particular, should compared to the known prior art cabling effort be saved.

Diese Aufgabe wird bei einer Greif- oder Spannvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.This task is done with a gripping or tensioning device solved, which has the features of claim 1.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass zum Betrieb der Spann- oder Greifvorrichtungen kein separater Transformator und kein damit einhergehender Verkabelungsaufwand mehr erforderlich ist. Vielmehr können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, wie andere bekannte Einrichtungen, mit vorteilhafterweise 24 V bestromt werden, da die Transformation von 24 V in die geeignete Hochspannung innerhalb des Gehäuses der Spann- oder Greifvorrichtungen erfolgt. Dabei kann eine elektrische Schaltung Verwendung finden, die eine sehr geringe Leistungsaufnahme aufweist, so dass ein direkter Anschluss an die Maschinensteuerung möglich ist.The invention has the advantage that for operating the clamping or gripping devices no separate transformer and none the associated cabling effort is more necessary is. Rather, the devices according to the invention, such as other known devices, advantageously with 24 V. be energized since the transformation from 24 V to the suitable high voltage within the housing of the clamping or Gripping devices are carried out. An electrical Circuit use a very low Has power consumption, so that a direct connection to machine control is possible.

Vorteilhafterweise weist das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtungen einen Gehäuseboden und einen Gehäusedeckel auf, wobei der piezoelektrische Aktor vor Umwelteinflüssen geschützt im Gehäuseboden angeordnet ist.Advantageously, the housing of the invention Devices on a housing base and a housing cover, the piezoelectric actuator from environmental influences is protected in the case bottom.

Der Gehäusedeckel hat vorteilhafterweise einen zentralen Durchbruch, durch den die Greiffinger hindurchgreifen. Die freien Enden der Greiffinger, mit denen die Greifaufgabe bewältigt wird, ragen folglich aus dem Gehäusedeckel heraus.The housing cover advantageously has a central one Breakthrough through which the gripper fingers reach. The  free ends of the gripping fingers with which the gripping task coped, protrude from the housing cover.

Dabei deckt der Gehäusedeckel die elektrischen Bauteile, die die Transformation von der Niederspannung in die Hochspannung vollziehen, gegen Umwelteinflüsse ab.The housing cover covers the electrical components the transformation from low voltage to high voltage enforce against environmental influences.

Nach einem weiteren, besonders bevorzugten Erfindungsgedanken, sind die elektrischen Bauteile auf einer Ringplatine angeordnet, die wenigstens abschnittsweise um die Greiffinger innerhalb des Gehäusedeckels verläuft. Eine derartige Ringplatine hat vorteilhafterweise einen zentralen Durchbruch, den die Greiffinger axial durchgreifen. Die Verwendung einer Ringplatine hat den Vorteil, dass, insbesondere im Zusammenhang mit relativ lang ausgebildeten Greiffingern, Bauraum verwendet wird, der auf andere Art und Weise nicht genützt werden kann. Dadurch wird kein, für andere Vorrichtungen oder Einrichtungen benötigter, wertvoller Bauraum verschenkt.According to a further, particularly preferred idea of the invention, are the electrical components on a ring board arranged, at least in sections around the gripping fingers runs inside the housing cover. Such Ring plate advantageously has a central opening, which the gripper fingers reach through axially. The use of a Ring plate has the advantage that, especially in Connection with relatively long gripping fingers, Construction space is used, but not in any other way can be used. This does not make for others Devices or devices needed, more valuable Space wasted.

Es erweist sich des Weiteren als vorteilhaft, wenn der piezoelektrische Aktor wenigstens zwei Torque-Blöcke aufweist, die sich einerends an dem Gehäuse und andererends an dem Druck- oder Zugkörper abstützen. Bei der Ansteuerung der Torque-Blöcke verformen sich diese in eine vorgegebene Richtung, wodurch die Greiffinger über den Druck- oder Zugkörper bewegt werden. It also proves to be advantageous if the piezoelectric actuator has at least two torque blocks, one end of the housing and the other end of the Support the pressure or tension element. When controlling the Torque blocks deform them into a given one Direction, whereby the gripper fingers over the pressure or Traction bodies are moved.  

Vorteilhafterweise sind die Torque-Blöcke quer zur Stellrichtung des Druck- oder Zugkörpers angeordnet, wobei zwischen dem Druck- oder Zugkörper und/oder zwischen dem Gehäuse und den Torque-Blöcken Gelenkelemente angeordnet sind, entlang derer bei Ansteuerung der Torque-Blöcke eine Auslenkbewegung der Torque-Blöcke und damit eine Bewegung des Druck- oder Zugkörpers in Stellrichtung erfolgt.The torque blocks are advantageously transverse to Adjustment direction of the pressure or tensile body arranged, wherein between the pressure or tensile body and / or between the Housing and the torque blocks joint elements are arranged along the one when driving the torque blocks Deflection movement of the torque blocks and thus a movement of the Pressure or tensile body takes place in the direction of adjustment.

Um ein sehr geringes Spiel im Gelenkelement bei Ansteuerung der Torque-Blöcke und damit eine sehr hohe Präzision der Greifbewegung zu erhalten, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Gelenkelemente als Festkörpergelenke auszubilden.For very little play in the joint element when actuated of the torque blocks and thus a very high precision of the Maintaining a gripping movement has proven to be advantageous exposed the joint elements as solid-state joints train.

Eine weitere, besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Greiffinger einen Längsspalt aufweist, der den einstückig ausgebildeten Greiffinger in einen Festschenkel und einen Stellschenkel teilt, wobei das Stellorgan auf den Stellschenkel einwirkt. Dies hat den Vorteil, dass die Präzision der Bewegung der Greiffinger nicht von Lagertoleranzen bzw. von Lagerverschleiß beeinträchtigt wird. Die Greif- oder Spannvorrichtung ist technisch einfach auf­ gebaut und kostengünstig in der Herstellung. Die Bewegung des Greiffingers erfolgt in die eine Richtung durch Einwirken des Stellorgans auf den Stellschenkel, wodurch der Greiffinger elastisch verformt wird. In die andere Richtung erfolgt die Bewegung des Greiffingers bei Beendigung der Einwirkung des Stellorgans auf den Stellschenkel infolge der Eigenelastizität des zweischenkligen Greiffingers. Die mit einer derartigen Greif- oder Spannvorrichtung erreichbare Auslenkung des Greiffingers hängt hierbei zum einen von der Elastizität des Greiffingers und zum anderen von der Länge des Greiffingers ab. Bei gleichem Hub des Stellorgans ist die Auslenkung bei langen Greiffingern größer als bei kurzen.Another, particularly preferred embodiment of the Invention is characterized in that at least one Gripper finger has a longitudinal gap, which is in one piece trained gripper fingers into a fixed leg and one Setting leg divides, the actuator on the Acting leg acts. This has the advantage that the Precision of the movement of the gripper fingers not by Storage tolerances or bearing wear is impaired. The gripping or tensioning device is technically simple built and inexpensive to manufacture. The movement of the Gripping fingers are carried out in one direction by the action of the  Actuator on the adjusting leg, causing the gripper finger is elastically deformed. In the other direction Movement of the gripper finger when the action of the Actuator on the adjusting leg due to the inherent elasticity the two-leg gripper finger. The one with one Gripping or clamping device achievable deflection of the On the one hand, gripping fingers depend on the elasticity of the Gripping fingers and on the other hand the length of the gripping fingers from. With the same stroke of the actuator, the deflection is at long gripper fingers larger than short ones.

Vorteilhafterweise ist der Festschenkel gegenüber dem Gehäuse fixiert gehaltert oder an dem Gehäuse verankert. Durch eine derartige spielfreie Fixierung des Festschenkels tritt eine Bewegung des Greiffingers unmittelbar bei einer Einwirkung des Stellorgans auf den Stellschenkel auf.The fixed leg is advantageously opposite the housing fixed or anchored to the housing. By a Such play-free fixation of the fixed leg occurs Movement of the gripping finger immediately when the Actuator on the adjusting leg.

Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass der Längsspalt quer zur Greifrichtung des Greiffingers verläuft. Der Längsspalt erstreckt sich hierbei vorzugsweise von der dem freien Ende des Greiffingers abgewandten Seite bis in den Bereich des freien Endes des Greiffingers. Je nach Greifaufgabe und Elastizitätsmodul des Greiffingers kann der Spalt eine geeignete Geometrie aufweisen. Dabei kann sich der Längsspalt in weitere Längsspalte verzweigen. According to the invention it can further be provided that the Longitudinal gap runs transverse to the gripping direction of the gripping finger. The longitudinal gap here preferably extends from the free end of the gripper finger facing away into the Area of the free end of the gripper finger. Depending on The gripping task and elastic modulus of the gripping finger can be done by the Gap have a suitable geometry. The can Branch the longitudinal gap into further longitudinal gaps.  

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Stellschenkel und dem Stellorgan Verstellmittel vorgesehen sind, mit denen eine Verstellung des Abstandes des Stellschenkels zu dem Stellorgan Ausgangsstellung des Greiffingers durch Verstellen, d. h. Verschieben, Verdrehen oder Verschrauben der Verstellmittel eingestellt werden kann. Damit wird die Möglichkeit eröffnet, ein und dieselbe Greifvorrichtung zum Greifen verschieden großer Gegenstände einzusetzen und zwar auch dann, wenn das bei der Greifvorrichtung eingesetzte Stellorgan nur einen verhältnismäßig geringen Stellweg erbringen kann.In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that between the adjusting leg and the Actuating means are provided with which one Adjustment of the distance of the adjusting leg to the actuator Starting position of the gripper finger by adjusting, d. H. Moving, twisting or screwing the adjustment means can be adjusted. This opens up the possibility one and the same gripping device for gripping differently use large objects, even if that only one actuator used in the gripping device can provide relatively short travel.

Dabei erweist sich als vorteilhaft, wenn die Verstellmittel eine Verstellschraube und zwischen dem Stellorgan und dem Stellschenkel ein Federelement umfassen, wobei über die Verstellschraube der Abstand zwischen Stellorgan und Stellschenkel verstellbar ist und wobei das Federelement das Stellorgan von dem Stellschenkel unter Vorspannung beabstandet. Die Verstellschraube und/oder das Federelement kann hierbei direkt, also unmittelbar, oder mittelbar über Druck- oder Zugkörper gegen einerseits den Stellschenkel und andererseits das Stellorgan wirken. Die Greifrichtung des Greiffingers verläuft vorteilhafterweise senkrecht zur Stellrichtung des Stellschenkels. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass aufgrund der durch das Federelement aufgebrachten Vorspannung ein spielfreies Einstellen der Voreinstellung des Greiffingers möglich ist.It proves to be advantageous if the adjusting means an adjusting screw and between the actuator and the Adjustment legs comprise a spring element, with the Adjustment screw the distance between the actuator and Adjusting leg is adjustable and the spring element Actuator from the actuator leg under tension spaced. The adjusting screw and / or the spring element can be done directly, i.e. directly, or indirectly Push or pull body against the one hand the adjusting leg and on the other hand act the actuator. The gripping direction of the Gripping fingers advantageously run perpendicular to Adjustment direction of the adjustment leg. This embodiment has the advantage that due to the spring element applied preload a play-free adjustment of the  Presetting the gripping finger is possible.

Vorteilhafterweise ist die Federsteifigkeit des Federelements höher als die Federsteifigkeit des sich beim Greifvorgang elastisch verformenden Greiffingers. Während des Greifvorganges tritt folglich keine Verformung des Federelements auf, wodurch der Greifvorgang als solcher aufgrund des Federelements nicht nachteilig beeinträchtigt wird.The spring stiffness of the spring element is advantageous higher than the spring stiffness of the gripping process elastically deforming gripper fingers. During the Gripping process therefore does not cause any deformation of the Spring element on, whereby the gripping process as such not adversely affected due to the spring element becomes.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind mehrere, vorzugsweise drei, Greiffinger zentrisch zueinander angeordnet. Die Greiffinger weisen vorzugsweise jeweils einen Längsspalt auf, der die Greiffinger in jeweils einen Stellschenkel und einen Festschenkel teilt.In an advantageous embodiment of the invention several, preferably three, gripper fingers centrally to one another arranged. The gripping fingers preferably each have one Longitudinal gap on which the gripper fingers in one Adjustable leg and a fixed leg divides.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dann, wenn die Stellschenkel radial innen und die jeweiligen Festschenkel radial außen liegen. Das Stellorgan bzw. der Druck- oder Zugkörper kann hierbei auf konstruktiv einfache Art und Weise auf die einzelnen Stellschenkel zeitgleich einwirken.An advantageous embodiment of the invention results then when the adjusting leg is radially inside and the respective The fixed legs lie radially on the outside. The actuator or the Push or pull body can be structurally simple Way on the individual adjusting legs at the same time act.

Dabei hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen den Stellschenkeln und dem Stellorgan ein kolbenartig ausgebildeter Druck- oder Zugkörper angeordnet ist, der auf die einzelnen Stellschenkel einwirkt. Vorteilhafterweise bewegt sich der kolbenartige Druck- oder Zugkörper in einem gehäuseseitigen Zylinderabschnitt, wobei zwischen dem Druck- oder Zugkörper und dem Zylinderabschnitt ein Dichtelement angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass durch das Dichtelement ein Eindringen von unerwünschten Medien, wie beispielsweise Feuchtigkeit, Staub oder verschiedenen technischen Flüssigkeiten in den Gehäuseabschnitt, in dem das eigentliche Stellorgan angeordnet ist, unterbunden werden kann.It has proven to be particularly advantageous if a piston-like between the adjusting legs and the actuator trained pressure or tensile body is arranged on acts on the individual adjusting legs. advantageously, the piston-like pressure or traction body moves in one  housing-side cylinder section, wherein between the pressure or tensile body and the cylinder section a sealing element is arranged. This has the advantage that Sealing element penetration of unwanted media, such as for example moisture, dust or various technical fluids in the housing section in which the Actual actuator is arranged to be prevented can.

Eine einfache und deshalb vorteilhafte Konstruktion ergibt sich dann, wenn die Festschenkel an dem Zylinderabschnitt verankert oder gehalten sind.A simple and therefore advantageous construction results itself when the fixed legs on the cylinder section are anchored or held.

Es erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn das Stellorgan von einem piezoelektrischen Aktor gebildet ist. Piezoelektrische Aktoren sind besonders einfach durch Anlegen einer Steuerspannung zu steuern. Sie haben jedoch einen verhältnismäßig geringen Stellweg. Ein weiteres Charakteristikum von Piezoaktoren oder allgemein von piezoelektrischen Stellelementen besteht darin, dass sie eine linear fallende und gegen Null gehende Kraft/Wege- Charakteristik aufweisen. Dies bedeutet, dass die Stellkraft bei Anlegen einer Steuerspannung im ersten Moment, also bei geringster Auslenkung, am größten ist und mit zunehmender Auslenkung linear gegen Null geht. Man ist bei der Verwendung von piezoelektrischen Aktoren bestrebt, einen Arbeitsbereich mit hinreichender Greifkraft der Greiffinger zu erreichen. It proves to be particularly advantageous if that Actuator is formed by a piezoelectric actuator. Piezoelectric actuators are particularly easy to put on to control a control voltage. However, you have one relatively short travel. Another one Characteristic of piezo actuators or in general of piezoelectric actuators is that they are a linearly falling and zero force / displacement Have characteristics. This means that the actuating force when a control voltage is applied at the first moment, i.e. at least deflection, is greatest and with increasing Deflection goes linearly towards zero. One is in use of piezoelectric actuators strives to create a work area to reach the gripping fingers with sufficient gripping force.  

Insofern erweist sich die Erfindung beim Einsatz von piezoelektrischen Aktoren als Stellorgan als besonders vorteilhaft, wenn Verstellmittel zur Voreinstellung der Greiffinger vorgesehen sind. Dadurch kann unabhängig von der Größe des zu greifenden Gegenstandes stets derselbe vorteilhafte Arbeitsbereich in der Kraft/Weg-Charakteristik des Piezoaktors vorgegeben werden. Aufgrund der Voreinstellung kann beispielsweise eine Öffnung mit Innendurchmesser 30 mm mit derselben Greifkraft ergriffen werden wie eine solche mit Innendurchmesser 50 mm.In this respect, the invention proves when using piezoelectric actuators as actuators as special advantageous if adjusting means for presetting the Gripping fingers are provided. This means that regardless of the The size of the object to be gripped is always the same advantageous work area in the force / displacement characteristic of the piezo actuator. Because of the default For example, an opening with an inner diameter of 30 mm can be gripped with the same gripping force as one with Inner diameter 50 mm.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.Further advantageous refinements and details of Invention can be found in the following description in which the invention with reference to that shown in the drawing Embodiment is described and explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung in Grundstellung, Fig. 1 shows a longitudinal section through an inventive gripping device to its basic position,

Fig. 2 den Schnitt gemäß Fig. 1 in Greifstellung, Fig. 2 shows the section according to Fig. 1 in the gripping position,

Fig. 3 einen Greiffinger der Greifvorrichtung gemäß Fig. 1 und 2, Fig. 3 is a gripping fingers of the gripping device according to Fig. 1 and 2,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Greifvorrichtung gemäß Fig. 1 und 2, Fig. 4 is a perspective view of the gripping apparatus of Fig. 1 and 2,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Greifvorrichtung gemäß Fig. 4 ohne Gehäusedeckel, und Fig. 5 is a perspective view of the gripping apparatus of FIG. 4 without housing cover, and

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Greifvorrichtung gemäß Fig. 4 in teilmontiertem Zustand. FIG. 6 is a perspective view of the gripping device according to FIG. 4 in the partially assembled state.

In der Fig. 1 ist eine Greifvorrichtung 10 zum Innengreifen gezeigt, die ein Gehäuse bestehend aus einem Grundgehäuse 12 und einem Gehäusedeckel 14 aufweist. Das Grundgehäuse 12 weist einen Verbindungsabschnitt 16 auf, der zur Befestigung der gesamten Greifvorrichtung 10 an ein Handhabungsgerät, beispielsweise einen Roboterarm, vorgesehen ist. Die Greifvorrichtung 10 weist insgesamt, wie in den Fig. 4 bis 6 dargestellt, drei um eine Längsachse 20 zentrisch angeordnete Greiffinger 18 auf. Über ein Stellorgan 22 sind die Greiffinger 18 über einen Druckkörper 24 zur Längsachse 20 in radialer Richtung R bewegbar.In FIG. 1, a gripping device 10 is shown for internal gripping, comprising a housing consisting of a base housing 12 and a housing cover 14. The base housing 12 has a connecting section 16 , which is provided for fastening the entire gripping device 10 to a handling device, for example a robot arm. The gripping device 10 has, as shown in FIGS. 4 to 6, a total of three gripping fingers 18 arranged centrally around a longitudinal axis 20 . The gripper fingers 18 can be moved in the radial direction R to the longitudinal axis 20 via a pressure element 24 via an actuator 22 .

Wie aus dem Schnitt gemäß Fig. 1, 2 und 3 deutlich hervorgeht, weisen die Greiffinger 18 einen Längsspalt 26 auf. Der Längsspalt 26 teilt die einstückig ausgebildeten Greiffinger 18 jeweils in einen Festschenkel 28 und einen Stellschenkel 30. Die Festschenkel 28 sind über einen an dem Grundgehäuse 12 fest angeordneten Flansch 32 und einen Haltering 34 grundgehäuseseitig fixiert. Der Längsspalt 26 verläuft derart durch die Greiffinger 18, dass ein gewünschtes elastisches Verformen der Greiffinger 18 bei Beaufschlagen des Stellschenkels 30 mit einer parallel zur Längsachse 20 gerichteten Stellkraft F erfolgt. Aufgrund der speziellen Ausbildung der quer zu der Greifrichtung R verlaufenden Längsspalte 26 bewegen sich die Greifabschnitte 36 nach radial außen. Dies wird insbesondere aus Fig. 2 deutlich, in der die Greifstellung der Greiffinger 18 dargestellt ist. Der dargestellte Längsspalt 26 verändert aufgrund der elastischen Auslenkung des Greiffingers 18 seine Geometrie.As can clearly be seen from the section according to FIGS. 1, 2 and 3, the gripping fingers 18 have a longitudinal gap 26 . The longitudinal gap 26 divides the one-piece gripping fingers 18 into a fixed leg 28 and an adjusting leg 30 . The fixed legs 28 are fixed on the base housing side via a flange 32 fixedly arranged on the base housing 12 and a retaining ring 34 . The longitudinal slot 26 extends in such a way by the gripping fingers 18, that a desired elastic deformation of the gripping fingers carried out at 18 urging the actuating arm 30 having a directional parallel to the longitudinal axis 20 of actuating force F. Due to the special design of the longitudinal gaps 26 extending transversely to the gripping direction R, the gripping sections 36 move radially outwards. This is particularly clear from FIG. 2, in which the gripping position of the gripping fingers 18 is shown. The longitudinal gap 26 shown changes its geometry due to the elastic deflection of the gripping finger 18 .

Da die Greiffinger 18 relativ lang ausgebildet sind, kann mit einer relativ geringen Verstellung des Stellorgans 22 ein relativ großer Greifhub erzielt werden.Since the gripping fingers 18 are relatively long, a relatively large gripping stroke can be achieved with a relatively small adjustment of the actuating member 22 .

Das Stellorgan 22 ist bei der Greifvorrichtung 10 als piezoelektrischer Aktor ausgebildet, der zwei entlang einer Linie angeordnete Torque-Blöcke 38 umfasst. Die Torque-Blöcke 38 sind in sich in radialer Richtung erstreckenden Aussparungen 40 des Grundgehäuses 12 angeordnet. Einerends stützen sich die Torque-Blöcke 38 an dem rotationssymmetrisch ausgebildeten Druckkörper 24 ab. Andererends wirken die Torque-Blöcke 38 jeweils unter Zwischenschaltung eines Gelenkelements 42 und eines Keils 44 gegen das Grundgehäuse 12. Beim Ansteuern der Torque-Blöcke 38 dehnen diese sich in Längsrichtung aus, wobei damit aufgrund der Gelenkelemente 42 ein Bewegen des Stellorgans 24 in Längsrichtung 20 nach oben, wie in Fig. 2 dargestellt ist, einhergeht. Die Gelenkelemente 42 sind als Festkörpergelenke ausgebildet, die eine Bewegung um die mit 46 bezeichneten Schwenkachsen ermöglichen.In the gripping device 10 , the actuator 22 is designed as a piezoelectric actuator which comprises two torque blocks 38 arranged along a line. The torque blocks 38 are arranged in recesses 40 of the basic housing 12 which extend in the radial direction. At one end, the torque blocks 38 are supported on the rotationally symmetrical pressure body 24 . On the other hand, the torque blocks 38 each act against the basic housing 12 with the interposition of a joint element 42 and a wedge 44 . When the torque blocks 38 are actuated, they expand in the longitudinal direction, which is accompanied by a movement of the actuator 24 in the longitudinal direction 20 upward, as shown in FIG. 2, due to the joint elements 42 . The articulation elements 42 are designed as solid-state articulations, which enable movement about the pivot axes denoted by 46.

Der ortsfest angeordnete Haltering 34 weist einen Zylinderabschnitt 48 auf, in welchem der kolbenartig ausgebildete Druckkörper 24 läuft. Zur Abdichtung der Aussparungen 40 ist zwischen dem Zylinderabschnitt 48 und dem Druckkörper 24 ein Dichtelement in Form eines Dichtringes 50 angeordnet.The stationary holding ring 34 has a cylinder section 48 in which the piston-like pressure body 24 runs. To seal the cutouts 40 , a sealing element in the form of a sealing ring 50 is arranged between the cylinder section 48 and the pressure body 24 .

Zwischen den Stellschenkeln 30 der Greiffinger 18 und dem Druckkörper 24 sind Verstellmittel vorgesehen, mit denen eine Verstellung des Abstandes der Stellschenkel 30 zu dem Druckkörper 24 bzw. zu dem Stellorgan 22 ermöglicht wird. Die Verstellmittel umfassen hierbei eine in der Längsachse 20 angeordnete Verstellschraube 52, die in einen Gewindeinsatz 54 des Druckkörpers 24 eingeschraubt ist. Ferner umfassen die Verstellmittel Federelemente in Form von Tellerfedern 56, die den Druckkörper 24 von den Stellschenkeln 30 unter einen relativ hohen, in axialer Richtung wirkenden Vorspannung, beabstandet. Zur gleichmäßigen Verteilung der Vorspannkraft sind zwischen den Tellerfedern 56 und einerseits dem Druckkörper 24 und andererseits den Stellschenkeln 30 Unterlegscheiben 58 vorgesehen. Die Federkonstante der Tellerfedern 56 ist hierbei deutlich höher als die Federkonstante der elastisch auslenkbaren Greiffinger 18. Hierdurch wird gewährleistet, dass beim Ansteuern des Stellorgans 22 nicht die Tellerfedern 56, sondern die Greiffinger 18 elastisch verformt werden.Between the actuating arms 30 of the gripping fingers 18 and the pressure body 24 adjusting means are provided by which an adjustment of the distance of the actuator arm 30 is enabled to the pressure body 24 and to the actuator 22nd The adjusting means in this case comprise an adjusting screw 52 arranged in the longitudinal axis 20 , which is screwed into a threaded insert 54 of the pressure body 24 . Furthermore, the adjusting means comprise spring elements in the form of disc springs 56 , which space the pressure body 24 from the adjusting legs 30 under a relatively high prestress acting in the axial direction. For uniform distribution of the biasing force 30 washers 58 are provided between the plate springs 56 and on the one hand the pressure body 24 and on the other hand the adjusting legs 30 . The spring constant of the plate springs 56 is significantly higher than the spring constant of the elastically deflectable gripping fingers 18 . This ensures that when the actuator 22 is actuated, it is not the plate springs 56 but the gripping fingers 18 that are elastically deformed.

Über Verstellen der Verstellschrauben 52 kann die Voreinstellung der Greiffinger 18 erfolgen. Wird die Schraube 52 in den Gewindeeinsatz 54 eingeschraubt, so nähern sich die Greifabschnitte 36 in radialer Richtung aufeinander zu. Wird die Verstellschraube im Gegensatz hierzu aus dem Gewindeeinsatz 54 herausgedreht, so vergrößern die Greifabschnitte 36 ihren radialen Abstand zueinander.The gripping fingers 18 can be preset by adjusting the adjusting screws 52 . If the screw 52 is screwed into the threaded insert 54 , the gripping sections 36 approach one another in the radial direction. In contrast, if the adjusting screw is unscrewed from the threaded insert 54 , the gripping sections 36 increase their radial distance from one another.

Dadurch können verschieden große Öffnungen von Werkstücken mit einer optimalen Greifkraft gegriffen werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei piezoelektrischen Aktoren eine linear fallende und gegen Null gehende Greifkraft/Weg- Charakteristik vorliegt, wobei über die Verstellmittel eine optimale Voreinstellung der Greiffinger zueinander unabhängig von der Größe des zu greifenden Gegenstandes bei vorteilhaftem Arbeitsbereich in der Kraft/Weg-Charakteristik des Piezoaktors erfolgen kann.As a result, different sized openings of workpieces can be used with an optimal gripping force. Here is too take into account that with piezoelectric actuators linearly falling and zero gripping force / displacement Characteristic is present, with a via the adjusting means optimal presetting of the gripper fingers independent of each other on the size of the object to be gripped with advantageous Work area in the force / displacement characteristic of the piezo actuator can be done.

Zur Ansteuerung der Torque-Blöcke 38 ist eine Spannung von ca. 450 V erforderlich. Die Vorrichtung weist, wie in den Fig. 4 bis 6 gezeigt, einen elektrischen Anschluss 60 auf. Dieser Anschluss ist zur Verbindung mit einer 24-V-Spannungsquelle vorgesehen. Innerhalb des Gehäuses weist die Greifvorrichtung 10 elektrische Bauteile zur Transformation der angelegten Niederspannung in eine Hochspannung auf, mit der die Torque- Blöcke 38 bestrombar sind. Die in den Figuren nicht dargestellten elektrischen Bauteile sind auf einer Ringplatine 62 angeordnet, die von dem Gehäusedeckel 14 in montiertem Zustand der Greifvorrichtung 10 vollständig abgedeckt ist. Die Ringplatine 62 liegt in einer zur Längsachse 20 senkrecht verlaufenden Ebene. Die Greifer 18 durchgreifen hierbei den zentralen Durchbruch der Ringplatine 62. Aufgrund der erforderlichen Länge der Greifer 18 steht zur Anordnung der Ringplatine 62 der Raum zwischen dem Grundgehäuse 12 und den Greifabschnitten 36 der Greifer 18 zur Verfügung. Die Ringplatine 62 wird durch Hülsen 64 von dem Flansch 32 beabstandet.A voltage of approximately 450 V is required to control the torque blocks 38 . As shown in FIGS. 4 to 6, the device has an electrical connection 60 . This connection is intended for connection to a 24 V voltage source. Within the housing, the gripping device 10 has electrical components for transforming the applied low voltage into a high voltage, with which the torque blocks 38 can be energized. The electrical components, not shown in the figures, are arranged on a ring plate 62 which is completely covered by the housing cover 14 in the assembled state of the gripping device 10 . The ring plate 62 lies in a plane running perpendicular to the longitudinal axis 20 . The grippers 18 reach through the central opening of the ring plate 62 . Due to the required length of the grippers 18 , the space between the basic housing 12 and the gripping sections 36 of the grippers 18 is available for arranging the ring plate 62 . The ring plate 62 is spaced from the flange 32 by sleeves 64 .

Die Ringplatine 62 ist insbesondere in Fig. 5 deutlich zu erkennen, die die Greifvorrichtung 10 ohne den Gehäusedeckel 14 darstellt. In Fig. 6 ist das Grundgehäuse 12 der Greifvorrichtung ohne den Flansch 32 dargestellt. Das Vorsehen der elektrischen Bauteile zur Transformation der Niederspannung in eine geeignete Hochspannung hat den Vorteil, dass keine separaten Transformatoren benötigt werden, die mit den Greifvorrichtungen zu verkabeln sind. Die Greifvorrichtungen können vielmehr mit der gleichen Spannung betrieben werden, wie andere, elektrisch betätigbare Handhabungsgeräte.The ring plate 62 can be clearly seen in particular in FIG. 5, which represents the gripping device 10 without the housing cover 14 . In FIG. 6, the base housing 12 is shown without the gripping device to the flange 32. The provision of the electrical components for transforming the low voltage into a suitable high voltage has the advantage that no separate transformers are required which are to be wired to the gripping devices. Rather, the gripping devices can be operated with the same voltage as other, electrically operable handling devices.

Claims (18)

1. Greif- oder Spannvorrichtung (10) für die Handhabung von Gegenständen, mit wenigstens einem in und gegen eine Greifrichtung (R) beweglich angeordneten Greiffinger (18), mit einem Stellorgan (22), das direkt oder unter Zwischenschaltung eines Druck- oder Zugkörpers (24) auf den Greiffinger (18) einwirkt, wobei das Stellorgan (22) von einem piezoelektrischen Aktor (48) gebildet ist, und mit elektrischen Bauteilen zur Transformation einer Niederspannung in eine Hochspannung, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Greiffinger (18) innerhalb eines Gehäuses (12, 14) angeordnet ist, und dass in dem Gehäuse (12, 14) außerdem die elektrischen Bauteilen vorgesehen sind, die zur Transformation der Niederspannung in eine Hochspannung dienen. 1. Gripping or tensioning device ( 10 ) for handling objects, with at least one gripping finger ( 18 ) arranged to be movable in and against a gripping direction (R), with an actuator ( 22 ) which is connected directly or with the interposition of a pressure or tensile body ( 24 ) acts on the gripping finger ( 18 ), the actuator ( 22 ) being formed by a piezoelectric actuator ( 48 ) and with electrical components for transforming a low voltage into a high voltage, characterized in that the at least one gripping finger ( 18 ) is arranged within a housing ( 12 , 14 ) and that the electrical components are also provided in the housing ( 12 , 14 ), which are used to transform the low voltage into a high voltage. 2. Vorrichtung (10) nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Gehäuseboden (12) und einen Gehäusedeckel (14) aufweist, wobei der piezoelektrische Aktor (48) in dem Gehäuseboden angeordnet ist.2. Device ( 10 ) according to 1, characterized in that the housing has a housing base ( 12 ) and a housing cover ( 14 ), the piezoelectric actuator ( 48 ) being arranged in the housing base. 3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (14) einen zentralen Durchbruch aufweist, den die Greiffinger (18) durchgreifen. 3. Device ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the housing cover ( 14 ) has a central opening which the gripping fingers ( 18 ) pass through. 4. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (14) die elektrischen Bauteile gegen Umwelteinflüsse abgedeckt.4. Device ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the housing cover ( 14 ) covers the electrical components against environmental influences. 5. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Bauteile auf einer Ringplatine (62) angeordnet sind, die wenigstens abschnittsweise um die Greiffinger (18) verläuft.5. The device ( 10 ) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the electrical components are arranged on a ring plate ( 62 ) which extends at least in sections around the gripping fingers ( 18 ). 6. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Aktor (48) wenigstens zwei Torque-Blöcke aufweist, die sich einerends an dem Gehäuse (12) und andererends an dem Druck- oder Zugkörper (24) abstützen.6. The device ( 10 ) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the piezoelectric actuator ( 48 ) has at least two torque blocks, one end of the housing ( 12 ) and the other end of the push or pull body ( 24 ) support. 7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Torque-Blöcke (48) quer zur Stellrichtung des Druck- oder Zugkörper angeordnet sind, wobei zwischen dem Druck- oder Zugkörper (24) und/oder zwischen dem Gehäuse (12) und den Torque-Blöcken (48) Gelenkelemente (42) angeordnet sind, entlang derer bei Ansteuerung der Torque-Blöcke (48) eine Auslenkbewegung und damit eine Bewegung des Druck- oder Zugkörpers (24) in Stellrichtung erfolgt. 7. The device ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the torque blocks ( 48 ) are arranged transversely to the adjusting direction of the pressure or tension body, between the pressure or tension body ( 24 ) and / or between the housing ( 12 ) and the torque blocks ( 48 ) articulated elements ( 42 ) are arranged, along which, when the torque blocks ( 48 ) are actuated, a deflection movement and thus a movement of the push or pull body ( 24 ) in the adjusting direction takes place. 8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkelemente (42) als Festkörpergelenke ausgebildet sind. 8. The device ( 10 ) according to claim 7, characterized in that the joint elements ( 42 ) are designed as solid body joints. 9. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Greiffinger (18) einen Längsspalt (26) aufweist, der den einstückig ausgebildeten Greiffinger (18) in einen Festschenkel (28) und einen Stellschenkel (30) teilt, wobei das Stellorgan (22) auf den Stellschenkel (30) einwirkt. 9. The device ( 10 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one gripper finger ( 18 ) has a longitudinal gap ( 26 ) which divides the integrally formed gripper finger ( 18 ) into a fixed leg ( 28 ) and an adjusting leg ( 30 ) , wherein the actuator ( 22 ) acts on the adjusting leg ( 30 ). 10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Festschenkel (28) gegenüber dem Gehäuse (12, 14) fixiert gehaltert ist.10. The device ( 10 ) according to claim 9, characterized in that the fixed leg ( 28 ) relative to the housing ( 12 , 14 ) is fixed. 11. Vorrichtung (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsspalt (26) quer zur Greifrichtung (R) des Greiffingers (18) verläuft. 11. The device ( 10 ) according to claim 9 or 10, characterized in that the longitudinal gap ( 26 ) extends transversely to the gripping direction (R) of the gripping finger ( 18 ). 12. Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stellschenkel (30) und dem Stellorgan (22) Verstellmittel (52, 54, 56, 58) vorgesehen sind, mit denen eine Voreinstellung der Greiffinger (18) ermöglicht wird.12. The device ( 10 ) according to claim 9, 10 or 11, characterized in that between the adjusting leg ( 30 ) and the actuator ( 22 ) adjusting means ( 52 , 54 , 56 , 58 ) are provided, with which a presetting of the gripping fingers ( 18 ) is made possible. 13. Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellmittel eine Verstellschraube (52) zwischen dem Stellorgan (22) und dem Stellschenkel (30) und ein Federelement (56) umfassen, wobei über die Verstellschraube (52) der Abstand zwischen Stellorgan (22) und Stellschenkel (30) verstellbar ist und wobei das Federelement (56) das Stellorgan (22) von dem Stellschenkel (30) unter Vorspannung beabstandet.13. The device ( 10 ) according to claim 12, characterized in that the adjusting means comprise an adjusting screw ( 52 ) between the actuator ( 22 ) and the adjusting leg ( 30 ) and a spring element ( 56 ), the distance being via the adjusting screw ( 52 ) is adjustable between the actuator ( 22 ) and the actuator leg ( 30 ) and the spring element ( 56 ) spaces the actuator ( 22 ) from the actuator leg ( 30 ) under pretension. 14. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise drei Greiffinger (18) zentrisch angeordnet sind.14. Device ( 10 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that several, preferably three gripping fingers ( 18 ) are arranged centrally. 15. Vorrichtung (10) nach Anspruch 14, dass die jeweiligen Stellschenkel (30) radial innen und die jeweiligen Festschenkel (28) radial außen liegen.15. The device ( 10 ) according to claim 14, that the respective adjusting legs ( 30 ) are located radially inside and the respective fixed legs ( 28 ) are located radially outside. 16. Vorrichtung (10) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen den Stellschenkeln (30) und dem Stellorgan (22) angeordneter Druck- oder Zugkörper (24) kolbenartig ausgebildet ist und auf alle Stellschenkel (30) einwirkt.16. The device ( 10 ) according to claim 14 or 15, characterized in that a pressure or tension body ( 24 ) arranged between the adjusting legs ( 30 ) and the adjusting member ( 22 ) is piston-like and acts on all adjusting legs ( 30 ). 17. Vorrichtung (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck- oder Zugkörper (24) in einem gehäuseseitigen Zylinderabschnitt (48) läuft, wobei zwischen dem Druck- oder Zugkörper (24) und dem Zylinderabschnitt (48) ein Dichtelement (50) angeordnet ist.17. The device ( 10 ) according to claim 16, characterized in that the push or pull body ( 24 ) runs in a housing-side cylinder section ( 48 ), a sealing element () between the push or pull body ( 24 ) and the cylinder section ( 48 ). 50 ) is arranged. 18. Vorrichtung (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Festschenkel (28) an dem den Zylinderabschnitt (28) aufweisenden Bauteil verankert oder gehalten sind.18. Device (10) according to claim 17, characterized in that the fixed leg (28) on the cylinder portion (28) component having anchored or held.