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Technisches Anwendungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Greifwerkzeug mit einem oder
mehreren Antrieben und einem oder mehreren Greifelementen, auf die
direkt oder über einen Mechanismus zur Kraftübertragung von
dem einen oder den mehreren Antrieben eine Kraft zur Ausführung
einer Greifbewegung ausübbar ist.
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Stand der Technik
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Greifwerkzeuge
mit Greifelementen, insbesondere Greiffingern, werden vor allem
im Bereich der industriellen Fertigung zum Handhaben und/oder Montieren
von Gegenständen eingesetzt. Hierbei sind bereits unterschiedliche
2- und 3-Fingergreifwerkzeuge bekannt, bei denen die Greifbewegung über
elektromotorische Antriebe ausgeführt wird. Ein derartiges
Greifwerkzeug ist bspw. der
DE 102004022201 B3 zu entnehmen. Weitere
bekannte Greifwerkzeuge arbeiten mit pneumatischen (zylindrischen)
Antrieben.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein für
industrielle Greifaufgaben einsetzbares Greifwerkzeug anzugeben,
das bei geringem Gewicht ohne elektromotorischen Antrieb rein mechanisch
arbeitet und sich einfach und kostengünstig realisieren
lässt.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird mit dem Greifwerkzeug gemäß Patentanspruch
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Greifwerkzeugs
sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der
nachfolgenden Beschreibung sowie dem Ausführungsbeispiel
entnehmen.
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Das
vorgeschlagene Greifwerkzeug weist einen oder mehrere Antriebe und
einen oder mehrere Greifelemente auf, auf die direkt oder über
einen Mechanismus zur Kraftübertragung von dem einen oder den
mehreren Antrieben eine Kraft zur Ausführung einer Greifbewegung
ausübbar ist. Das vorgeschlagene Greifwerkzeug zeichnet
sich dadurch aus, dass der eine oder die mehreren Antriebe jeweils
wenigstens einen hohlen Blähkörper umfassen, der
sich bei Einleiten eines Fluids unter Druck aufbläht und
dadurch die Kraft für die Ausführung der Greifbewegung direkt
oder über den Mechanismus zur Kraftübertragung
auf die Greifelemente ausübt.
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Unter
einem Blähkörper wird in diesem Zusammenhang ein
Behältnis mit einer zumindest in einem Abschnitt elastischen
Außenhaut verstanden, die sich bei Einleiten eines Fluids
unter Druck in den Blähkörper ausdehnt. Dieses
Behältnis kann bspw. ein elastischer Ballon oder ein elastischer
Schlauch sein. Vorzugsweise wird hierbei die Ausdehnung des Blähkörpers
bei Einleiten des Fluids durch starre Führungselemente
so begrenzt, dass sich der Blähkörper hauptsächlich
in Richtung von Krafteinleitungspunkten oder Krafteinleitungsbereichen
in die Greifelemente oder den Mechanismus zur Kraftübertragung
ausdehnt. Die starren Führungselemente begrenzen somit
die Ausdehnung des Blähkörpers in Richtungen,
in denen keine Kraft auf ein Greifelement oder einen Mechanismus
zur Kraftübertragung ausgeübt werden muss. Bspw.
kann es sich bei diesen Führungselementen um Begrenzungswände
des Volumens handeln, in dem der Blähkörper angeordnet
ist.
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Bei
dem vorgeschlagenen Greifwerkzeug kann jedes Greifelement mit einem
eigenen Antrieb, d. h. über einen separaten Blähkörper,
zur Ausführung der Greifbewegung angetrieben werden. Weiterhin
ist es möglich, weniger Antriebe oder Blähkörper
als Greifelemente vorzusehen, wobei dann mehrere Greifelemente über
einen einzigen Blähkörper angetrieben werden.
Obwohl in den bevorzugten Ausgestaltungen des Greifwerkzeugs mehrere
Greifelemente zur Ausführung der Greifbewegung vorgesehen
sind, ist es selbstverständlich auch möglich, ein
Greifwerkzeug mit lediglich einem Greifelement auszugestalten. In
diesem Fall kann ein starres Gegenelement vorgesehen sein, gegen
das das Greifelement bewegt wird, um ein Objekt greifen zu können.
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Im
Folgenden wird die Erfindung rein beispielhaft lediglich unter Bezugnahme
auf ein Greifelement und einen Blähkörper erläutert,
ohne das Greifwerkzeug auf lediglich einen Blähkörper
oder lediglich ein Greifelement einzuschränken. Sämtliche Kombinationen
von Blähkörpern und Greifelementen sind selbstverständlich
möglich und arbeiten nach dem im folgenden beschriebenen
Prinzip.
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Der
Blähkörper und das Greifelement sind so gegenseitig
angeordnet, dass der Blähkörper beim Aufblähen
die Greifkraft für die Ausführung der Greifbewegung
auf das Greifelement ausübt. Dies kann durch direkten Kontakt
mit einem Bereich des Greifelements oder auch über einen
geeigneten Kraftübertragungsmechanismus erfolgen, bspw. über
ein Gestänge oder ein Getriebe. Als Fluid kann hierbei
sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas oder Gasgemisch,
bspw. Druckluft, in den Blähkörper eingeleitet werden.
Das Greifwerkzeug hat hierzu eine Einlassöffnung oder einen
Anschluss für die Einleitung des Fluids in den Blähkörper.
Zum Öffnen des durch das Greifelement bei Ausführung
der Greifbewegung bewirkten Griffes wird das Fluid wieder zumindest
zum Teil aus dem Blähkörper ausgelassen, so dass
dieser keine Kraft mehr auf das Greifelement ausübt. Vorzugsweise
ist das Greifelement hierbei mit einem elastischen Rückstellelement
verbunden, durch das die Rückstellung des Greifelements
in eine Ausgangs- oder Ruheposition bewirkt wird. Ein Beispiel für
ein derartiges Rückstellelement ist bspw. eine Feder oder
ein elastisches Bandscharnier, über das das Greifelement
aufgehängt ist.
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Das
Greifwerkzeug arbeitet somit rein mechanisch und erfordert keinerlei
elektrische Antriebe. Der einfache Aufbau und die geringen Kosten
für geeignete Blähkörper ermöglichen
eine kostengünstige Realisierung eines derartigen Greifwerkzeugs.
Ein Vorteil gegenüber pneumatisch, zylindrisch angetriebenen
Greifern liegt in der Gewichtsersparnis durch den Blähkörper.
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Vorzugsweise
sind die Greifelemente als Greiffinger ausgebildet, die an einem
Grundkörper des Greifwerkzeugs um eine Achse kippbar aufgehängt
sind. Die Achse steht hierbei senkrecht zu der Ebene der Greifbewegung
des jeweiligen Greifwerkzeugs. Der Blähkörper
greift beim Aufblähen an einem hinteren Krafteinleitungspunkt
oder einer hinteren Krafteinleitungsfläche des Greiffingers
direkt oder über den Kraftübertragungsmechanismus
an, um die Greifbewegung des vorderen Endes des Greiffingers durch
dessen Rotation oder Kippung um die Achse auszuführen.
Besonders vorteilhaft ist hierbei eine elastische Aufhängung
für die Greiffinger, die den jeweiligen Greiffinger beim
Zusammenziehen des Blähkörpers in eine Ausgangs-
oder Ruheposition zurückstellt.
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Vorzugsweise
umfasst das Greifwerkzeug zwei oder drei Greiffinger, die eine zentrische
Greifbewegung ausüben. Unter zentrischer Greifbewegung
wird hierbei verstanden, dass sich die zwei oder drei Greiffinger
bei der Ausführung der Greifbewegung mit ihren Enden auf
ein gemeinsames Zentrum aufeinander zu bewegen. Die Greifelemente
sind hierbei um eine zentrale Achse angeordnet und werden vorzugsweise über
einen gemeinsamen, auf der zentralen Achse angeordneten Blähkörper
zur Ausführung einer gleichzeitigen Greifbewegung mit der erforderlichen
Kraft beaufschlagt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Das
vorgeschlagene Greifwerkzeug wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert.
Hierbei zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen
Greifwerkzeugs; und
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2 eine
schematische Darstellung des Greifvorgangs.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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Im
folgenden Ausführungsbeispiel wird eine Ausgestaltung des
vorgeschlagenen Greifwerkzeugs beschrieben, das zwei Greiffinger 2 aufweist,
die über einen gemeinsamen Blähkörper 4 zur
Ausführung der Greifbewegung angetrieben werden. Die Form
der Greiffinger ist beim vorgeschlagenen Greifwerkzeug selbstverständlich
nicht auf die in den Figuren dargestellte Form beschränkt.
Die Form richtet sich vielmehr nach der jeweiligen Anwendung und muss
lediglich sicherstellen, dass mit der gewählten Form eine über
ein oder mehrere Blähkörper angetriebene Greifbewegung
möglich ist.
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Das
Greifwerkzeug der 1 weist einen Grundkörper 1 auf,
der die Greiffinger 2 trägt. Die Greiffinger 2 sind
mittels elastischer Bandscharniere 3 am Grundkörper
so befestigt, dass sie um eine Achse senkrecht zu ihrer Greifbewegung
kippbar sind. Alternativ können als Aufhängung
für die Greiffinger selbstverständlich auch herkömmliche
lineare oder rotatorische Lager eingesetzt werden, wobei dann ein
zusätzliches Rückstellelement je Greiffinger vorgesehen
ist, das den Greiffinger nach einer Greifbewegung zum Öffnen
des Griffes in eine Ausgangsposition zurück bewegt, wenn
sich der Blähkörper wieder zusammenzieht.
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Der
Blähkörper 4 ist im vorliegenden Beispiel aus
einem Gummischlauch gebildet, der auf einer Seite mit einem Verschlussstopfen 5 abgeschlossen ist.
Der Blähkörper ist an einer Grundplatte 7 befestigt,
die mit dem Grundkörper (Trägerkörper
für die Finger) 1 über geeignete Befestigungselemente 9 verbunden
ist. Der Blähkörper 4 ist in diesem Beispiel auf
einen Stutzen der Grundplatte 7 aufgeschoben, durch den
ein Luftkanal durch die Grundplatte zu einem Luftanschluss 10 an
einer Seite der Grundplatte 7 verläuft. Über
diesen Luftanschluss 10 kann Druckluft in den Blähkörper 4 eingeleitet
werden, so dass sich dieser aufbläht. Die Ausdehnung des
Blähkörpers 4 beim Aufblasen ist hierbei
auf zwei Seiten durch Seitenwandungen des Grundkörpers 1 begrenzt,
so dass sich der Blähkörper 4 nur nach
den zwei Seiten ausdehnen kann, auf denen die Greiffinger 2 liegen.
Die Greiffinger 2 haben hierzu an ihrem hinteren Ende auf
der zum Blähkörper 4 gerichteten Seite
geeignete Krafteinleitungsflächen 6, an denen der
Blähkörper 4 beim Aufblähen
angreift. Die Grundplatte 7 hat auf der den Greiffingern
abgewandten Seite einen Flansch 8, mit dem das Greifwerkzeug
an geeigneten Manipulatoren, bspw. einem Roboterarm, befestigt werden
kann.
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Der
Greifvorgang mit einem derartigen Greifwerkzeug ist schematisch
vereinfacht in 2 dargestellt. Der linke Teil
des Bildes zeigt hierbei die Ruhestellung oder Ausgangsposition
der Greiffinger 2. Die Greiffinger 2 sind entsprechend 1 über Bandscharniere 3 um
eine Achse senkrecht zur Ebene der Greifbewegung, im Beispiel der 2 die
Zeichenebene, kippbar am Grundkörper 1 aufgehängt. In
diesem Zustand ist der auf der zentralen Achse 11 angeordnete
Blähkörper 4 nicht aufgebläht.
Zur Durchführung des Greifvorgangs wird in den Blähkörper 4 unter
Druck ein Fluid eingebracht, so dass er sich aufbläht,
wie im rechten Teil der 2 angedeutet. Dadurch wird über
die Krafteinleitungsflächen der Greiffinger 2 eine
Kippkraft auf die Greiffinger 2 ausgeübt, die
zu einer Greifbewegung der Greiffinger 2 führt.
Die vorderen Enden der Greiffinger 2 werden hierbei aufeinander
zu bewegt, wie in der Figur angedeutet. Wird das Fluid zumindest
teilweise wieder aus dem Blähkörper 4 abgelassen,
so zieht sich der Blähkörper 4 wieder
zusammen und die Greiffinger 2 kehren aufgrund der elastischen
Eigenschaften der Aufhängung wieder in ihre Ausgangsposition
zurück.
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- 1
- Grundkörper
für Greiffinger
- 2
- Greiffinger
- 3
- elastisches
Bandscharnier
- 4
- Blähkörper
- 5
- Verschlussstopfen
- 6
- Krafteinleitungsfläche
- 7
- Grundplatte
- 8
- Flansch
- 9
- Befestigungselement
- 10
- Luftanschluss
- 11
- zentrale
Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004022201
B3 [0002]