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Die Offenbarung betrifft einen Greifermechanismus, und insbesondere einen Greifermechanismus an welchem zweckmäßig ein Endstück montiert werden kann.
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Eine herkömmliche Roboterhand, wie sie z.B. im US-Patent
US 8 388 035 B2 offenbart ist, ist üblicherweise mit einer Vielzahl beweglicher Fingermechanismen ausgebildet zur Handhabung eines Werkstücks, das von den Fingermechanismen umgeben ist. Angesichts eines Trends zur Miniaturisierung kann ein Endstück (z.B. eine Videokamera, Ansaugplatte etc.) zur Unterstützung der Handhabung des Werkstücks eingesetzt werden. Jedoch kann das Endstück den für diese Handhabung verfügbaren Arbeitsbereich räumlich begrenzen, und eine Blockierung des Endstücks kann leicht zu einer fehlerhaften Bedienung führen.
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Die
US 1 465 820 A und die
JP H07-112 308 A betreffen ein Drehfutter bzw. den Antrieb einer Drehmaschine, welche Merkmale der vorliegenden Erfindung verwirklichen.Daher ist es eine Aufgabe der Offenbarung, einen Greifermechanismus bereitzustellen, der wenigstens einen der Nachteile des Standes der Technik verringern kann.
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Greifermechanismus mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der Offenbarung umfasst der Greifermechanismus eine Außenschale, eine Motoreinheit, eine erste Übertragungseinheit, und eine Vielzahl von im Winkel voneinander beabstandeten zweiten Übertragungseinheiten.
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Die Außenschale umfasst eine erste Wandung und eine zweite Wandung, die voneinander beabstandet sind und die in Zusammenwirkung einen Aufnahmeraum definieren, und eine Eingangswandung, die sich von der zweiten Wandung zur ersten Wandung erstreckt und die einen Eingangskanal definiert, der sich auf einer ersten Achse erstreckt und zur Aufnahme eines Endstücks ausgebildet ist. Die zweite Wandung weist eine Öffnung auf, die mit dem Eingangskanal räumlich verbunden ist und zum Durchführen des Endstücks in den Eingangskanal hinein ausgebildet ist. Die Motoreinheit ist in dem Aufnahmeraum angeordnet. Die erste Übertragungseinheit umfasst eine Zahnradgetriebeeinheit, die in dem Aufnahmeraum angeordnet ist und von der Motoreinheit zur Drehung um die erste Achse angetrieben wird. Die zweiten Übertragungseinheiten umgeben die Eingangswandung. Jede der zweiten Übertragungseinheiten umfasst ein Griffelement, das von der Zahnradgetriebeeinheit bezüglich der Außenschale beweglich angetrieben wird. Die Griffelemente der zweiten Übertragungseinheiten sind bezüglich der Außenschale aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegbar. Weiterhin umfasst die Außenschale eine dritte Wandung, welche die erste und die zweite Wandung miteinander verbindet und die als Begrenzung des Aufnahmeraums dient. Zudem ist eine Wandung vorgesehen, die einen Kanal definiert und sich von der dritten Wandung zur Eingangswandung erstreckt und die einen Seitenkanal definiert, der mit dem Eingangskanal räumlich verbunden ist, wobei die dritte Wandung eine Öffnung aufweist, die mit dem Seitenkanal räumlich verbunden ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Offenbarung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor, die folgendes zeigen:
- 1 ist eine Perspektivansicht, die eine erste Ausführungsform eines Greifermechanismus, welcher nicht erfindungsgemäß ausgebildet ist, mit einem daran angebrachten Endstück;
- 2 ist eine schematische Perspektivansicht einer Motoreinheit, einer ersten Übertragungseinheit und einer zweiten Übertragungseinheit der ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform und des Endstücks;
- 3 ist eine perspektivische Teilexplosionsansicht der ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform und des Endstücks;
- 4 ist eine schematische, teilgeschnittene Darstellung der ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform und des Endstücks;
- 5 ist eine schematische Perspektivansicht und zeigt eine zweite Ausführungsform eines Greifermechanismus, welcher nicht erfindungsgemäß ausgebildet ist, an dem ein Endstück angebracht ist, wobei die Außenschale der zweiten Ausführungsform durch eine Strichlinie angedeutet ist;
- 6 ist eine perspektivische Teilexplosionsansicht der zweiten nicht erfindungsgemäße Ausführungsform und des Endstücks;
- 7 ist eine schematische, teilgeschnittene Darstellung der zweiten nicht erfindungsgemäße Ausführungsform und des Endstücks;
- 8 ist eine schematische Perspektivansicht und zeigt eine dritte Ausführungsform eines Greifermechanismus, welcher erfindungsgemäß ausgebildet ist , an dem ein Endstück angebracht ist, wobei eine Außenschale der dritten Ausführungsform durch eine Strichlinie angedeutet ist;
- 9 ist eine perspektivische Teilexplosionsansicht der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform und des Endstücks;
- 10 ist eine schematische, teilgeschnittene Darstellung der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform und des Endstücks; und
- 11 ist eine schematische, teilgeschnittene Darstellung, die eine vierte Ausführungsform eines Greifermechanismus zeigt, welcher erfindungsgemäß ausgebildet ist, mit einem daran angebrachten Endstück.
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Bevor die Offenbarung im einzelnen beschrieben wird, ist anzumerken, dass an geeigneter Stelle die Bezugszeichen oder Zusätze zu den Bezugszeichen in den Figuren wiederholt werden, um entsprechende oder analoge Elemente anzudeuten, die gegebenenfalls gleiche Eigenschaften aufweisen können.
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Nun wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen, worin eine erste Ausführungsform eines Greifermechanismus, wobei diese Ausführungsform rein illustrativ und nicht erfindungsgemäß ist. Die erste Ausführungsform eines Greifermechanismus umfasst eine Außenschale 2, eine Motoreinheit 3, eine erste Übertragungseinheit 4 und zwei im Winkel voneinander beabstandete zweite Übertragungseinheiten 5.
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Weiterhin wird auf 4 Bezug genommen; hierin umfasst die Außenschale 2 eine erste Wandung 22, eine zweite Wandung 23, eine Eingangswandung 25, und eine Verlängerungswandung 20. Die erste und die zweite Wandung 22, 23 sind voneinander beabstandet und definieren zusammen einen Aufnahmeraum 21. Die Eingangswandung 25 erstreckt sich von der zweiten Wandung 23 zur ersten Wandung 22 und definiert einen Eingangskanal 24, der sich auf einer ersten Achse (L1) erstreckt und zur Aufnahme eines Endstücks 6 ausgebildet ist. Die Verlängerungswandung 20 erstreckt sich auf der ersten Achse (L1) von der ersten Wandung 22 zur Eingangswandung 25 und definiert einen Verlängerungskanal 200, der mit dem Eingangskanal 24 räumlich verbunden ist. Die erste Wandung 22 weist eine Öffnung 201 auf, die mit dem Verlängerungskanal 200 räumlich verbunden ist. Die zweite Wandung 23 weist eine Öffnung 241 auf, die mit dem Eingangskanal 24 räumlich verbunden ist und die zum Durchführen des Endstücks 6 in den Eingangskanal 24 hinein ausgebildet ist, und zwei voneinander beabstandete Schlitze 26, die auf gegenüber liegenden Seitenflächen der Öffnung 241 angeordnet sind.
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Die Motoreinheit 3 ist in dem Aufnahmeraum 21 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Motoreinheit 3 einen Getrieberotor 31, der drehbar und außen um die Verlängerungswandung 20 der Außenschale 2 befestigt ist.
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Die erste Übertragungseinheit 4 umfasst eine Zahnradgetriebeeinheit 41, die in dem Aufnahmeraum 21 angeordnet ist und von der Motoreinheit 3 zur Drehung um die erste Achse (L1) angetrieben wird. Die Zahnradgetriebeeinheit 41 umfasst ein erstes Kegelzahnrad 411, das die Eingangswandung 25 drehbar umgibt und von dem Getrieberotor 31 angetrieben wird.
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Die zweiten Übertragungseinheiten 5 sind in gleichem Winkelabstand voneinander beabstandet und umgeben die Eingangswandung 25. Jede der zweiten Übertragungseinheiten 5 umfasst ein zweites Kegelzahnrad 51, einen Gewindeschaft 52, einen Schaftverbindungssitz 53, eine Führungsschiene 54 und ein Griffelement 55.
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Das zweite Kegelzahnrad 51 kämmt mit dem ersten Kegelzahnrad 411 und ist um eine zweite Achse (L2) quer zur ersten Achse (L1) drehbar. Der Gewindeschaft 52 ist mit dem zweiten Kegelzahnrad 51 zur gemeinsamen Drehung verbunden, erstreckt sich auf der zweiten Achse (L2) und ist drehbar an der Außenschale 2 befestigt. Der Gewindeschaft 52 ist in den Schaftverbindungssitz 53 eingeschraubt. Die Führungsschiene 54 ist in der Außenschale 2 angeordnet und erstreckt sich parallel zum Gewindeschaft 52. Das Griffelement 55 ist gleitend auf der Führungsschiene 54 angeordnet und ist fest mit dem Schaftverbindungssitz 53 verbunden. Diese Konfiguration ermöglicht es, das Griffelement 55 bezüglich der Außenschale 2 drehbar anzutreiben, mittels der Zahnradgetriebeeinheit 41 über den Eingriff des ersten Kegelzahnrades 411 der Zahnradgetriebeeinheit 41 mit dem zweiten Kegelzahnrad 51. Das heißt, die Griffelemente 55 der zweiten Übertragungseinheiten 5 gleiten auf den Führungsschienen 54, um sich bezüglich der Außenschale 2 aufeinander zu oder voneinander weg zu bewegen. Bei dieser Ausführungsform ist die zweite Achse (L2) senkrecht zur ersten Achse (L1), und die Griffelemente 55 sind an den Schlitzen 26 angeordnet und entlang dieser bewegbar.
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Genauer gesagt treibt beim Betrieb der Getrieberotor 31 der Motoreinheit 3 die Drehung des ersten Kegelzahnrads 411 an, um die zweiten Kegelzahnräder 51 und die Gewindeschäfte 52 um die zweite Achse (L2) zu drehen. Die Drehung des Gewindeschafts 52 treibt den Schaftverbindungssitz 53 an, damit er sich auf der zweiten Achse (L2) bewegt, um dadurch die gleitende Bewegung der Griffelemente 55 auf den entsprechenden Führungsschienen 54 anzutreiben. Wenn auf den Griffelementen 55 jeweils ein Fingerelement als Fingermechanismus angebracht wird, können die Fingerelemente zusammenwirken, um ein Werkstück (nicht gezeigt) durch Bewegung der Griffelemente 55 zu führen. Es sei angemerkt, dass die Anzahl der zweiten Übertragungseinheiten 5 nicht auf zwei begrenzt ist, und es können drei, vier, fünf, ..., etc. sein, je nach Anwendungsfall.
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Bei dieser Ausführungsform ist das Endstück 6 ein elektrischer Zylinder. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Endstück 6 eine Videokamera, eine Ansaugplatte, ein Elektromagnet, eine Luftpistole, ein Sensor oder eine andere Einrichtung sein, welche die Handhabung des Werkstücks unterstützt.
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Es ist anzumerken, dass sich beim tatsächlichen Gebrauch die elektrischen Drähte der Motoreinheit 3 und des Endstücks 6 aus der Außenschale 2 durch die Öffnung 201 der ersten Wandung 22 hinaus erstrecken können, wodurch die Verdrahtung auf ein Minimum begrenzt und eine saubere Erscheinung gewährleistet wird.
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Nun wird auf die 5 bis 7 Bezug genommen, worin eine zweite Ausführungsform des Greifermechanismus , wobei diese Ausführungsform rein illustrativ und nicht erfindungsgemäß ist. Diese zweite Ausführungsform eines Greifermechanismus ist ähnlich wie die erste Ausführungsform. Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass die Motoreinheit 3 der zweiten Ausführungsform auf einer Seite der Eingangswandung 25 angeordnet ist und einen Ausgangsschaft 32 umfasst, der um eine Drehachse (L3) drehbar ist. Die erste Übertragungseinheit 4 der zweiten Ausführungsform umfasst ferner ein Antriebszahnrad 42, das mit dem Ausgangsschaft 32 zur gemeinsamen Drehung gekoppelt ist. Die Zahnradgetriebeeinheit 41 der zweiten Ausführungsform umfasst ferner ein Abtriebszahnrad 412, das die Eingangswandung 25 drehbar umgibt und mit dem Antriebszahnrad 42 kämmt. Das erste Kegelzahnrad 411 ist mit dem Abtriebszahnrad 412 zur gemeinsamen Drehung gekoppelt, so dass es von der Motoreinheit 3 angetrieben wird, um die Bewegung der Griffelemente 55 zu führen. Bei dieser Ausführungsform ist die Drehachse (L3) parallel zur ersten Achse (L1), und das Endstück 6 ist eine Videokamera.
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Beim Betrieb treibt die Motoreinheit 3 die Drehung des Ausgangsschaftes 32 um die Drehachse (L3) an, um das Antriebszahnrad 42 zu drehen, um so jeweils die Drehung des Abtriebszahnrads 412 und des ersten Kegelzahnrads 411 um die erste Achse (L1) anzutreiben, um die Bewegung der Griffelemente 55 zu führen.
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Es ist anzumerken, dass bei einer Variation dieser Ausführungsform das Antriebszahnrad 42 und das Abtriebszahnrad 412 durch einen Getriebemechanismus ohne Zahnradstruktur ersetzt werden können, wie z.B. mehrere Walzen, die mit Riemen arbeiten.
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Nun wird auf die 8 bis 10 Bezug genommen, worin eine dritte Ausführungsform des Greifermechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich der zweiten Ausführungsform ist. Der Unterschied zwischen der zweiten und der dritten Ausführungsform besteht darin, dass bei der dritten Ausführungsform die Drehachse (L3) senkrecht zur ersten Achse (L1) ist und das Antriebszahnrad 42 und das Abtriebszahnrad 412 als Kegelzahnräder ausgebildet sind. Die Außenschale 2 der dritten Ausführungsform umfasst ferner eine dritte Wandung 27, welche die erste und die zweite Wandung 22, 23 schneidet und als Begrenzung des Aufnahmeraums 21 dient, und eine Wandung 29, die einen Kanal definiert und sich von der dritten Wandung 27 zur Verlängerungswandung 20 erstreckt und einen Seitenkanal 28 definiert, der mit dem Verlängerungskanal 200 räumlich verbunden ist. Die dritte Wandung 27 weist eine Öffnung 281 auf, die mit dem Verlängerungskanal 28 räumlich verbunden ist. Mit dieser Konfiguration ist dieselbe Funktion wie mit der zweiten Ausführungsform erreichbar. Darüber hinaus können sich die elektrische Verdrahtung der Motoreinheit 3 und des Endstücks 6 durch die Öffnung 201 der ersten Wandung 22 oder die Öffnung 281 der dritten Wandung 27 aus der Außenschale 2 heraus, wodurch die Verdrahtung auf ein Minimum begrenzt und eine saubere Erscheinung gewährleistet wird. Bei dieser Ausführungsform ist das Endstück 6 eine Ansaugplatte.
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Nun wird auf die 11 Bezug genommen, worin eine vierte Ausführungsform des Greifermechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich der dritten Ausführungsform ist. Der Unterschied zwischen der dritten und der vierten Ausführungsform besteht darin, dass bei der vierten Ausführungsform die Verlängerungswandung 20 und die Öffnung 201 der ersten Wandung 22 weggelassen sind, dass die Kanal-definierende Wandung 29 L-förmig ausgebildet ist und sich von der dritten Wandung 27 zur Eingangswandung 25 erstreckt, und dass der Seitenkanal 28 mit dem Eingangskanal 24 räumlich verbunden ist. Auf diese Weise können sich die elektrische Verdrahtung der Motoreinheit 3 und des Endstücks 6 durch die Öffnung 281 der dritten Wandung 27 aus der Außenschale 2 heraus erstrecken, wodurch die Verdrahtung auf ein Minimum begrenzt und eine saubere Erscheinung gewährleistet wird.
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Zusammenfassend kann, aufgrund der Konfiguration der die Eingangswandung 25 umgebenden zweiten Übertragungseinheiten 5 und der Ausführung des Eingangskanals 24 und der Öffnung 241 der zweiten Wandung 23, das Endstück 6 einfach und bequem auf dem Greifermechanismus angebracht werden, und es kann die Handhabung des Werkstücks unterstützen, ohne ein Hindernis darzustellen.
