DE102017208972A1

DE102017208972A1 - Greifeinrichtung

Info

Publication number: DE102017208972A1
Application number: DE102017208972.5A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Langbein
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2017-05-29
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2018-11-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Greifeinrichtung zum Greifen von Gegenständen (2), mit einem Greifergehäuse (3; 103), in dem eine Antriebseinrichtung (5; 105) zur Bereitstellung einer Ansteuerbewegung angeordnet ist und an dem eine Greiferanordnung (7; 107) zur Umsetzung der Ansteuerbewegung in eine Greifbewegung angeordnet ist, wobei die Antriebseinrichtung (5; 105) mit der Greiferanordnung (7; 107) über eine Koppeleinrichtung (6; 116) bewegungsgekoppelt verbunden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung (5; 105) relativbeweglich am Greifergehäuse (3; 103) gelagert ist und dass zwischen der Antriebseinrichtung (5; 105) und dem Greifergehäuse (3; 103) eine Stützeinrichtung (31, 32; 131, 132; 167, 168; 169, 170)) ausgebildet ist, die für eine Bereitstellung einer Stützkraft in Abhängigkeit von einer Relativbewegung der Antriebseinrichtung (5; 105) gegenüber dem Greifergehäuse (3; 103) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifeinrichtung zum Greifen von Gegenständen, mit einem Greifergehäuse, in dem eine Antriebseinrichtung zur Bereitstellung einer Ansteuerbewegung angeordnet ist und an dem eine Greiferanordnung zur Umsetzung der Ansteuerbewegung in eine Greifbewegung angeordnet ist, wobei die Antriebseinrichtung mit der Greiferanordnung über eine Koppeleinrichtung bewegungsgekoppelt verbunden ist.
Aus der DE 100 48 673 A1 ist ein elektrischer Greifer mit einem Paar von Klauenelementen zur Durchführung von Öffnungsbewegungen und Schließbewegungen zum Halten eines Werkstücks bekannt. Dieser Greifer umfasst einen Schrittmotor, einem Umsetzmechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung einer Ausgangswelle des Schrittmotors in eine Öffnungsbewegung und Schließbewegung der Klauenelemente und einen Puffermechanismus, der ein Federmittel zwischen einem antriebsseitigen Element, das mit der Ausgangswelle zusammenwirkt und einem abtriebsseitigen Element, das mit den Klauenelementen zusammenwirkt, aufweist. Dabei steht das antriebsseitige Element bei einer Öffnungsbewegung der Klauenelemente direkt mit dem abtriebsseitigen Element in Eingriff, um eine direkte Übertragung einer Antriebskraft von der Ausgangswelle auf die Klauenelemente zu erlauben. Beim Halten des Werkstücks ist das antriebsseitige Element über die Federmittel mit dem abtriebsseitigen Element gekoppelt, um eine elastische Übertragung der Antriebskraft von der Ausgangswelle über die Federmittel auf die Klauenelemente zu erlauben
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Greifeinrichtung bereitzustellen, die mit geringem technischem Aufwand eine hohe Reproduzierbarkeit für die von der Greiferanordnung bereitgestellte Greifkraft gewährleistet.
Diese Aufgabe wird für eine Greifeinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung relativbeweglich am Greifergehäuse gelagert ist und dass zwischen der Antriebseinrichtung und dem Greifergehäuse eine Stützeinrichtung ausgebildet ist, die für eine Bereitstellung einer Stützkraft in Abhängigkeit von einer Relativbewegung der Antriebseinrichtung gegenüber dem Greifergehäuse ausgebildet ist.
Die relativbewegliche Lagerung der Antriebseinrichtung gegenüber dem Greifergehäuse ermöglicht eine Relativbewegung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Greifergehäuse mit einem Bewegungsweg, der größer als ein Bewegungsweg ist, den eine Antriebseinrichtung zurücklegen könnte, wenn zwischen der Antriebseinrichtung und dem Greifergehäuse übliche Mittel zur Schwingungsentkopplung wie Gummielemente oder Gummi-Metallelemente vorgesehen sind. Dabei kann die Relativbewegung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Greifergehäuse in Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Antriebseinrichtung als reine Linearbewegung oder als reine Rotationsbewegung oder auch als Überlagerung einer Linearbewegung mit einer Rotationsbewegung vorgesehen sein. In der Praxis kann vorgesehen sein, dass der Bewegungsweg für die Relativbewegung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Greifergehäuse zumindest einige Millimeter, eventuell einen oder mehrere Zentimeter, für eine Linearbewegung bzw. zumindest 5 Grad für eine Rotationsbewegung beträgt.
Die Aufgabe der Stützeinrichtung besteht darin, in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Greifergehäuse in reproduzierbarer Weise eine Stützkraft bereitzustellen. Aufgrund der relativbeweglichen Lagerung der Antriebseinrichtung am Greifergehäuse, die auch als schwimmende Lagerung bezeichnet werden kann, sowie der Bewegungskopplung der Antriebseinrichtung mit der Greifanordnung kommt der Stützeinrichtung die Aufgabe zu, eine zumindest nahezu eindeutige Beziehung zwischen der Relativbewegung der Antriebseinrichtung gegenüber dem Greifergehäuse und einer Greifkraft der Greiferanordnung zu gewährleisten. Vorzugsweise wird eine proportionale Beziehung zwischen der Stützkraft und der Greifkraft angestrebt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung und das Greifergehäuse zueinander korrespondierende Führungsmittel aufweisen, die, insbesondere ausschließlich, für die Gewährleistung der Relativbeweglichkeit zwischen Antriebseinrichtung und Greifergehäuse ausgebildet sind und dass die Stützeinrichtung als zusätzliche Komponente ausgebildet ist, die, insbesondere ausschließlich, zur Bereitstellung der Stützkraft dient.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die zwischen der Antriebseinrichtung und dem Greifergehäuse ausgebildete Stützeinrichtung in einer Doppelfunktion auch als Führungseinrichtung dient und dadurch sowohl die Bereitstellung der Stützkraft als auch die Relativbeweglichkeit gewährleistet. Exemplarisch kann die Stützeinrichtung als, insbesondere eben oder V-förmig oder S-förmig profilierte, Blattfeder ausgebildet sein, die an der Antriebseinrichtung und am Greifergehäuse festgelegt ist, wobei eine Ausrichtung einer größten Oberfläche der Blattfeder sowie Elastizitätseigenschaften der Blattfeder an die Anforderungen der Antriebseinrichtung sowie der Greiferanordnung angepasst sind.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die Stützeinrichtung für eine drehbewegliche Lagerung der Antriebseinrichtung gegenüber dem Greifergehäuse und ferner für eine Bereitstellung eines Drehmoments zwischen Antriebseinrichtung und Greifergehäuse ausgebildet. Eine derartige Stützeinrichtung kann beispielsweise als Torsionsfeder oder Wendelfeder oder Spiralfeder ausgebildet sein und wird in Verbindung mit einer als Drehantrieb ausgebildeten Antriebseinrichtung eingesetzt. In diesem Fall führt eine Ausübung eines Drehmoments von der Antriebseinrichtung auf die Koppeleinrichtung zeitgleich zu einer Deformation der Stützeinrichtung, wobei diese Deformation zu einer Rotationsbewegung der Antriebseinrichtung gegenüber dem Greifergehäuse führt und aufgrund der Deformation der Stützeinrichtung ein Drehmoment von der Stützeinrichtung bereitgestellt wird, das dem auf die Koppeleinrichtung eingeleiteten Drehmoment entspricht.
Durch die schwimmende Lagerung der Antriebseinrichtung gegenüber dem Greifergehäuse können, insbesondere bei elektrischen Antriebseinrichtungen und schnellen Greifbewegungen, auftretende Greifkraftspitzen vermieden werden, da stets eine Ausgleichsbewegung der über die Stützeinrichtung abgestützen Antriebseinrichtung erfolgt. Ferner gewährleistet die schwimmende der Antriebseinrichtung gegenüber dem Greifergehäuse auch bei Setzvorgängen, wie sie beispielsweise in der kinematischen Kette zwischen der Antriebseinrichtung und den Greifbacken und/oder durch Materialrelaxation an dem zu greifenden Gegenstand auftreten können, eine zumindest nahezu konstante Greifkraft, ohne dass hier eine Nachstellung durch die Antriebseinrichtung vorgenommen werden muss.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
Zweckmäßig ist es, wenn die Antriebseinrichtung aus der Gruppe: elektrischer Lineardirektantrieb, fluidischer Lineardirektantrieb, elektrischer Gewindespindelantrieb, fluidischer Gewindespindelantrieb ausgewählt ist und zur Bereitstellung einer linearen Ansteuerbewegung für die Greiferanordnung ausgebildet ist. Bei einem elektrischen Lineardirektantrieb und einem fluidischen Lineardirektantrieb findet eine unmittelbare Umsetzung der bereitgestellten (elektrischen bzw. fluidischen) Energie in eine Linearbewegung statt. Der elektrische Lineardirektantrieb kann beispielsweise als elektrodynamischer Linearantrieb, insbesondere als Magnetspulenantrieb, ausgebildet sein. Der fluidische Lineardirektantrieb kann beispielsweise als Hydraulikzylinder oder Pneumatikzylinder ausgebildet sein. Bei Gewindespindelantrieben ist eine Umsetzung einer Rotationsbewegung eines Antriebsmotors in eine Linearbewegung vorgesehen, wobei diese Bewegungsumsetzung mit Hilfe von ineinandergreifenden Gewindekomponenten, beispielsweise einer Schlossmutter und einer Gewindestange, erfolgen kann. Der Antriebsmotor ist entweder für einen elektrischen Betrieb oder für einen fluidischen, insbesondere einen hydraulischen oder einen pneumatischen, Betrieb ausgebildet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Koppeleinrichtung als, insbesondere schiebebeweglich längs einer Bewegungsachse am Greifergehäuse gelagerte, Koppelstange ausgebildet ist, die zwischen der Antriebseinrichtung und der Greiferanordnung angeordnet ist. Die Aufgabe der als Koppelstange ausgebildeten Koppeleinrichtung besteht in der Übertragung von Zugkräften und/oder Druckkräften und/oder Drehmomenten zwischen der Antriebseinrichtung und der Greifanordnung. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass die Greifanordnung über ein Hebelgetriebe verfügt, das für eine Umsetzung der Linearbewegung der Koppelstange längs der Bewegungsachse in eine Linearbewegung oder Schwenkbewegung wenigstens eines Greifelements gegenüber einem zweiten Greifelement ausgebildet ist. Dabei kann das zweite Greifelement ortsfest oder beweglich an der Greiferanordnung angeordnet sein. Beispielhaft ist hierbei eine Greifbewegung des wenigstens einen Greifelements quer, insbesondere in einem Winkel von 90 Grad, gegenüber der Bewegungsachse vorgesehen. Bevorzugt umfasst die Greiferanordnung zwei bewegliche Greifelemente, die in Abhängigkeit von einer Bewegung der Koppelstange zueinander gegensinnige Greifbewegungen durchführen und ein symmetrisches Ergreifen eines Gegenstands ermöglichen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung als Schrittmotor, insbesondere als Hohlwellen-Schrittmotor, ausgebildet ist und dass die Koppeleinrichtung einen, insbesondere selbsthemmend ausgebildeten, Gewindetrieb für eine Bewegungsumsetzung einer Drehbewegung des Schrittmotors in eine als Ansteuerbewegung für die Greiferanordnung dienende Linearbewegung umfasst. Eine Ausgestaltung der Antriebseinrichtung als Schrittmotor ermöglicht eine einfache elektrische Ansteuerung der Antriebseinrichtung, da von einer zugeordneten Steuereinheit lediglich die Anzahl der für ein Öffnen oder Schließen erforderlichen Schritte des Schrittmotors vorgegeben werden muss und keine aufwändige Regelung der Antriebseinrichtung erforderlich ist. Die von der Greifanordnung auf einen zu ergreifenden Gegenstand ausgeübte Greifkraft wird hierbei im Wesentlichen von der räumlichen Ausdehnung des Gegenstands, von der Ausgestaltung der Greifanordnung sowie von der Anzahl der vom Schrittmotor auszuführenden Schritte sowie ferner von den Eigenschaften der relativbewegliche Lagerung zwischen Antriebseinrichtung und Greifergehäuse sowie der Eigenschaften der Stützeinrichtung bestimmt. Vorzugsweise ist die Anzahl der vom Schrittmotor auszuführenden Schritte derart an die Eigenschaften der schwimmenden Lagerung für die Antriebseinrichtung angepasst, dass eine vorgegebene Greifkraft nicht oder nur innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereichs, unterschritten bzw. überschritten wird. Für eine besonders kompakte Gestaltung der Greifeinrichtung ist die Verwendung eines Hohlwellen-Schrittmotors vorteilhaft, der mit einem radial außenliegend angeordneten Motorgehäuse relativbeweglich am Greifergehäuse gelagert ist und dessen radial innenliegende, drehbeweglich am Motorgehäuse gelagerte und als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle von der Koppelstange durchsetzt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Hohlwelle des Hohlwellen-Schrittmotors zumindest abschnittsweise mit einem Innengewinde versehen ist, das in ein zumindest abschnittsweise an der Koppelstange ausgebildetes Außengewinde eingreift und somit einen Gewindetrieb bildet. Dieser Gewindetrieb gewährleistet die Umsetzung einer Rotationsbewegung der Hohlwelle in eine Linearbewegung der Koppelstange. Vorzugsweise ist eine Steigung des Gewindetriebs so gewählt, dass der Gewindetrieb gegenüber einer Einkopplung von linearen Kräften auf die Koppelstange selbsthemmend ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung und das Greifergehäuse eine Linearführung zur Beschränkung von Relativbewegungen zwischen der Antriebseinrichtung und dem Greifergehäuse auf einen linearen, insbesondere auf einen parallel zu einer Längsachse der Koppelstange ausgerichteten, Bewegungsfreiheitsgrad bilden. Dabei kann die Linearführung als Gleitführung oder als Wälzlagerführung ausgebildet sein. Eine Gleitführung kann beispielsweise als Säulenführung verwirklicht werden, bei der vorzugsweise zwei an der Antriebseinrichtung oder am Greifergehäuse angebrachte Säulen eine lineare Gleitbewegung eines die Säulen umgreifenden, insbesondere mit einem an die Querschnitte der Säulen angepassten Ausnehmungen versehenen, Gegenstücks ermöglichen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Säulen jeweils kreiszylindrisch ausgestaltet sind und das Gegenstück zwei, gegebenenfalls mit geeigneten Gleitbuchsen versehene, Führungsausnehmungen aufweist. Alternativ sind an der Antriebseinrichtung und/oder am Greifergehäuse längs des Bewegungswegs für die Relativbewegung zwischen Antriebseinrichtung und Greifergehäuse jeweils Führungsprofile angeordnet. Diese Führungsprofile sind vorzugsweise mit konstantem Querschnitt profiliert ausgebildet und weisen jeweils wenigstens eine, insbesondere eben ausgebildete, Wälzfläche für die Auflage wenigstens eines Wälzelements, auf. Bevorzugt ist vorgesehen, dass mehrere Wälzelemente zwischen den gegenüberliegenden Wälzflächen angeordnet sind. Unabhängig von der Art der Ausgestaltung der Linearführung ist stets vorgesehen, dass die Linearführung einen einzigen Freiheitsgrad der Bewegung zwischen Antriebseinrichtung und Greifergehäuse zulässt, während Bewegungen in anderen Richtungen entweder vollständig ausgeschlossen sind und sich lediglich im Rahmen eines toleranzbedingten Spiels bewegen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zwischen der Antriebseinrichtung und dem Greifergehäuse eine als Blattfederanordnung, insbesondere als Blattfeder-Parallelogrammführung, ausgebildete Linearführung zur Beschränkung von Relativbewegungen zwischen der Antriebseinrichtung und dem Greifergehäuse auf einen linearen, insbesondere auf einen parallel zu einer Längsachse der Koppelstange ausgerichteten, Bewegungsfreiheitsgrad angeordnet ist. Hierbei erfüllt die Blattfederanordnung vorzugsweise zwei unterschiedliche Aufgabenstellungen. Eine erste Aufgabenstellung besteht darin, dass die Blattfederanordnung als Stützeinrichtung dient und eine Linearbeweglichkeit der Antriebseinrichtung gegenüber dem Greifergehäuse gewährleistet. Dabei ist vorteilhaft, dass die Blattfederanordnung zumindest typischerweise eine lineare Federkennline, also eine lineare Beziehung zwischen einer elastischen Deformation und einer daraus resultierenden Rückstellkraft aufweist. Eine zweite Aufgabenstellung besteht darin, dass die Blattfederanordnung eine Beschränkung der Bewegungsfreiheitsgrade der Antriebseinrichtung gegenüber dem Greifergehäuse auf einen, insbesondere genau einen, linearen Bewegungsfreiheitsgrad ermöglicht, während andere lineare Bewegungen oder Drehbewegungen zumindest weitgehend, für kleine Bewegungen in vernachlässigbarer Weise, verhindert werden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Blattfederanordnung wenigstens zwei parallel zueinander ausgerichtete Blattfedern umfasst, die eine Blattfeder-Parallelogrammführung bilden und von denen zumindest eine, vorzugsweise beide, derart mit der Antriebseinrichtung und mit dem Greifergehäuse verbunden sind, dass eine Drehmomentabstützung zwischen Antriebseinrichtung und Greifergehäuse gewährleistet ist.
Bevorzugt ist die Koppelstange längs eines ersten Bewegungswegs beweglich im Greifergehäuse aufgenommen, um die Greiferanordnung zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung zu bewegen und die Antriebseinrichtung ist längs eines zweiten Bewegungswegs beweglich im Greifergehäuse aufgenommen, wobei eine Länge des zweiten Bewegungswegs zumindest 0,5mm, vorzugsweise zumindest 1mm, bevorzugt 5 Prozent einer Länge des ersten Bewegungswegs, besonders bevorzugt zumindest 10 Prozent einer Länge des ersten Bewegungswegs, insbesondere zumindest 20 Prozent einer Länge des ersten Bewegungswegs, beträgt. Dabei dient der erste Bewegungsweg als Ansteuerbewegung für die Greiferanordnung und wird in der Greiferanordnung in die Greifbewegung der Greifelemente umgesetzt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Umsetzung zwischen der Bewegung der Koppelstange und der Bewegung der Greifelemente durch ein Getriebe, insbesondere ein Hebelgetriebe, erfolgt und eine Bewegungsuntersetzung sowie eine damit einhergehende Kraftverstärkung durch das Getriebe vorgesehen ist. Um eine einfache Ansteuerung der Antriebseinrichtung, insbesondere unter Vermeidung einer geregelten Ansteuerung der Antriebseinrichtung, zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn der durch die Relativbeweglichkeit zwischen Antriebseinrichtung und Greifergehäuse bestimmte zweite Bewegungsweg eine Länge aufweist, die der Länge des ersten Bewegungswegs zumindest ähnlich ist, insbesondere entspricht. Rein exemplarisch kann vorgesehen sein, dass der erste Bewegungsweg 20 Millimeter beträgt, woraus beispielsweise eine Greiferbewegung von 10mm resultiert, und dass der zweite Bewegungsweg 1 Millimeter und somit wenigstens 5 Prozent des ersten Bewegungswegs beträgt.
Zweckmäßig ist es, wenn die Stützeinrichtung ein Federmittel, vorzugsweise eine Druckfeder, insbesondere eine Wendelfeder, umfasst. Hierdurch wird eine besonders kompakte Ausgestaltung der Stützeinrichtung ermöglicht, wobei durch geeignete Auswahl des Federmittels auch Eigenschaften wie eine, bevorzugt proportionale, Kraft-Weg-Kennlinie und/oder Anforderungen an einem Dauerfestigkeit der Stützeinrichtung in kostengünstiger Weise erfüllt werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Greiferanordnung drehbeweglich am Greifergehäuse gelagert ist und dass zwischen Greifergehäuse und Greiferanordnung ein Drehantrieb, vorzugsweise als Schrittmotor, insbesondere als Hohlwellen-Schrittmotor, ausgebildet ist, der für eine Einleitung einer Drehbewegung auf die Greiferanordnung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Kopplung zwischen der Antriebseinrichtung und der Greiferanordnung mit wenigstens einem Drehgelenk, beispielsweise einem Kugellager, ausgebildet. Somit kann die Greiferanordnung unabhängig von der Antriebseinrichtung verdreht werden und eine Verdrehung der Greifeinrichtung führt nicht zu einer Beeinflussung der Greifereigenschaften, die durch die Ansteuerbewegung der Antriebseinrichtung bestimmt werden. Bei einer Ausgestaltung des Drehantriebs als Hohlwellen-Schrittmotor wird die Hohlwelle vorzugsweise von der Koppelstange durchsetzt und trägt die Greifeinrichtung, so dass eine rotatorische Relativbewegung der Hohlwelle gegenüber einem radial außen liegend angeordneten und mit dem Greifergehäuse verbundenen Motorgehäuse zu der gewünschten Drehbewegung oder Schwenkbewegung der Greifereinrichtung gegenüber dem Greifergehäuse führt.
Bevorzugt ist dem Greifergehäuse eine Sensoreinrichtung zugeordnet, die für eine Erfassung einer Relativbewegung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Greifergehäuse oder für eine Erfassung einer Relativbewegung zwischen der Koppeleinrichtung und dem Greifergehäuse ausgebildet ist. Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise als magnetfeldempfindlicher Sensor ausgebildet sein und zur Ermittlung einer Position eines insbesondere an der Antriebseinrichtung oder der Koppeleinrichtung angebrachten, insbesondere als Permanentmagnet ausgebildeten, Gebers genutzt werden. Beispielsweise gibt die Sensoreinrichtung ein logisches „Low“-Signal aus, sofern sich der Permanentmagnet nicht in einem vorgebbaren Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung befindet. Ferner gibt die Sensoreinrichtung ein logisches „High“-Signal aus, sofern sich der Permanentmagnet in einem vorgebbaren Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung befindet. Alternativ kann die Sensoreinrichtung auch als magnetfeldempfindlicher Positionssensor ausgebildet sein, der in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen dem Positionssensor und einem Permanentmagneten ein zum Abstand proportionales, beispielsweise analoges, Ausgangssignal bereitstellt. Andere Sensortypen wie beispielsweise induktive Näherungsschalter oder Lichtschranken können ebenfalls zur Erfassung von Relativbewegungen zwischen dem Greifergehäuse und der Antriebseinrichtung bzw. der Koppeleinrichtung vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung derart ausgebildet, dass sie eine Positionsveränderung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Greifergehäuse in einem Bereich von wenigen 1/10mm, vorzugsweise 1mm, unterscheiden kann und somit bereits eine solche Relativbewegung ausreichend ist, um eine Unterscheidung zwischen einer Ruhestellung und einer Funktionsstellung für die Antriebseinrichtung zu ermöglichen. Eine Justierung für die Unterscheidung zwischen der Ruhestellung und der Funktionsstellung kann durch eine mechanische Verschiebung der Sensoreinrichtung und/oder des Gebers erfolgen. Ergänzend oder alternativ kann eine Justierung für die Unterscheidung zwischen der Ruhestellung und der Funktionsstellung auch durch eine elektronische Schaltpunkteinstellung vorgenommen werden, bei der ein Positionssensor in einer geeigneten Weise auf einen oder mehrere Schaltpunkte programmiert wird.
Durch die Nutzung einer Sensoreinrichtung kann eine von der Antriebseinrichtung über die Koppeleinrichtung bis zur Greiferanordnung übertragene Ansteuerbewegung in reproduzierbarer Weise in eine konstante Greifkraft umgesetzt werden. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass bei Erreichen eines vorgebbaren Greifkraftniveaus die damit verbundene Kraftrückwirkung auf die Antriebsanordnung zu einer Relativbewegung der Antriebseinrichtung gegenüber dem Greifergehäuse führt. Dabei ist die Kraftrückwirkung auf die Antriebsanordnung unabhängig von der Stellung der Greifbacken der Greiferanordnung, so dass auch unterschiedlich dimensionierte Gegenstände stets mit der gleichen Greifkraft gegriffen werden.
Für einen Betrieb der Greifeinrichtung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Stützeinrichtung bei geöffneter Greiferanordnung derart vorgespannt ist, dass die Antriebseinrichtung eine vorgebbare erste Funktionsposition einnimmt. Bei Einleitung einer Ansteuerbewegung von der Antriebseinrichtung auf die Greiferanordnung sowie einem Ergreifen eines Gegenstands durch die Greiferanordnung wirkt aufgrund der dabei auftretenden Greifkräfte eine der Vorspannung der Stützeinrichtung entgegengesetzte Kraftrückwirkung von der Antriebseinrichtung auf die Stützeinrichtung und führt zur Relativbewegung zwischen Antriebseinrichtung und Greifergehäuse.
Bei einer ersten exemplarischen Betriebsweise für die Greifereinrichtung ist vorgesehen, dass ein Stoppen oder eine Stilllegung der Antriebseinrichtung, beispielsweise durch Abschaltung einer Energieversorgung für die Antriebseinrichtung oder durch Bereitstellung eines vorgebbaren Haltestroms, erfolgt, sobald eine Relativbewegung zwischen Antriebseinrichtung und Greifergehäuse stattfindet, die auf eine Überschreitung der Vorspannkraft der Stützeinrichtung durch die Kraftrückwirkung der Antriebseinrichtung zurückzuführen ist und die zur Bereitstellung eines diesbezüglichen Sensorsignals der Sensoreinrichtung führt.
Bei einer zweiten, alternativen Betriebsweise für die Greifeinrichtung ist vorgesehen, dass mit Hilfe der Sensoreinrichtung zunächst eine Relativbewegung zwischen Antriebseinrichtung und Greifergehäuse detektiert wird und daraufhin noch Energie über einen bestimmten Zeitraum oder gemäß einer vorgegebenen Energiemenge oder zur Erreichung eines vorgebbaren Zusatzstellwegs für die Ansteuerbewegung an die Antriebseinrichtung bereitgestellt wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass am Greifergehäuse ein Einstellmittel angeordnet ist, das für eine Bewegungsbegrenzung der Relativbewegung zwischen Antriebseinrichtung und Greifergehäuse oder für eine Einstellung der Stützkraft der Stützeinrichtung oder für eine Bewegungsbegrenzung der Relativbewegung zwischen Antriebseinrichtung und Koppeleinrichtung ausgebildet ist. Das Einstellmittel kann beispielsweise als Einstellschraube ausgebildet sein, die von einem Benutzer manuell betätigt wird, um eine Anpassung der Greifereinrichtung an die Erfordernisse des Greifvorgangs zu ermöglichen. Exemplarisch führt eine Bewegungsbegrenzung der Relativbewegung zwischen Antriebseinrichtung und Greifergehäuse zu einem Anstieg der Greifkraft bei Erreichen einer vorgebbaren Bereitstellung der Greiferanordnung, da durch ein Auftreffen der Antriebseinrichtung an dem Einstellmittel praktisch eine Umschaltung von der schwimmenden Lagerung der Antriebseinrichtung auf eine Festlagerung der Antriebseinrichtung erfolgt. Eine derartige Bewegungsbegrenzung wird in der Praxis eher selten eingesetzt werden.
Sofern das Einstellmittel für die Einstellung der Stützkraft eingesetzt wird, kann hiermit aufgrund der kinematischen Beziehung zwischen der Bewegung der Antriebseinrichtung und der Greifanordnung ein Einfluss auf die von der Greiferanordnung bereitgestellte Greifkraft genommen werden. In der Praxis bedeutet dies, dass beispielsweise eine Vorspannung für die Stützeinrichtung verändert wird, um hierdurch die Greifkraft zu beeinflussen. Bei einer Einwirkung des Einstellmittels auf die Relativbewegung zwischen Antriebseinrichtung und Koppeleinrichtung kann eine eindeutig definierte Greifkraftbegrenzung bewirkt werden, sofern das Einstellmittel zur Einstellung eines maximalen Bewegungswegs zwischen Antriebseinrichtung und Koppeleinrichtung ausgebildet ist und jeweils gleiche Werkstücke gegriffen werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:

1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Greifeinrichtung in einer Öffnungsstellung,
2 eine Schnittdarstellung der Greifeinrichtung gemäß der 1 in einer Schließstellung,
3 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Greifeinrichtung in einer Öffnungsstellung und
4 eine Variante der zweiten Ausführungsform einer Greifeinrichtung.

Eine in den 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform einer Greifeinrichtung 1 ist zum Ergreifen eines rein exemplarisch quaderförmigen Gegenstands 2 ausgebildet und beispielhaft zur Anbringung an einem nicht näher dargestellten Maschinengestell oder Manipulator, insbesondere Roboterarm, ausgebildet.
Die Greifeinrichtung 1 umfasst ein Greifergehäuse 3, das rein exemplarisch quaderförmig ausgebildet ist und zumindest bereichsweise mit einer Ausnehmung 4 versehen ist. In der Ausnehmung 4 sind eine Antriebseinrichtung 5 sowie ein Drehantrieb 6 angeordnet. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung 5 als Hohlwellen-Schrittmotor ausgebildet ist. Ferner ist beispielhaft vorgesehen, dass der Drehantrieb 6 als Hohlwellen-Schrittmotor ausgebildet ist. Die Antriebseinrichtung 5 ist zur Bereitstellung einer Ansteuerbewegung an eine nachstehend näher beschriebene Greiferanordnung 7 ausgebildet und ist schwimmend am Greifergehäuse 3 gelagert, so dass sie eine Relativbewegung gegenüber dem Greifergehäuse 3 durchführen kann. Der Drehantrieb 6 ist am Greifergehäuse 3 festgelegt und dient zur Bereitstellung einer Drehbewegung für die Greiferanordnung 7.
Die Antriebseinrichtung 5 umfasst beispielhaft ein Motorgehäuse 8, in dem eine drehbeweglich gelagerte Hohlwelle 9 aufgenommen ist. Die zur Einleitung eines Drehmoments vom Motorgehäuse 8 auf die Hohlwelle 9 erforderlichen Einrichtungen wie beispielsweise elektrische Spulen und Permanentmagnete der exemplarisch als Hohlwellen-Schrittmotor ausgebildeten Antriebseinrichtung 5 sind in den 1 und 2 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellt.
Die Antriebseinrichtung 5 ist dazu ausgebildet, bei Bereitstellung von elektrischer Energie, die insbesondere von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung zur Verfügung gestellt wird, eine Rotationsbewegung der Hohlwelle 9 um eine Mittelachse 10 durchzuführen. Beispielhaft ist die Hohlwelle 9 an einer Innenseite 11 abschnittsweise mit einem Innengewinde 12 versehen, das in ein Außengewinde 15 einer als Koppeleinrichtung ausgebildeten Koppelstange 16 eingreift. Die Koppelstange 16 dient zur Übertragung der Ansteuerbewegung von der Antriebseinrichtung 5 auf die Greiferanordnung 7: Hierfür bilden das Innengewinde 12 und das Außengewinde 15 einen Gewindetrieb, der für eine Umsetzung einer Rotationsbewegung der Hohlwelle 9 in eine Linearbewegung der Koppelstange 16 dient. Um eine unerwünschte Rotationsbewegung der Koppelstange 16 zu verhindern, ist diese rein exemplarisch an einem der Greifanordnung 7 abgewandten Endbereich mit einem beispielhaft quaderförmig ausgebildeten Endabschnitt 17 versehen, der in einen von zwei Wandabschnitten 18, 19 des Greifergehäuse 3 begrenzten Führungsschlitz 20 eingreift. Der Führungsschlitz 20 ermöglicht eine lineare Bewegung des Endabschnitts 17 längs der Mittelachse 10, verhindert jedoch eine Rotationsbewegung der mit dem Endabschnitt 17 versehenen Koppelstange 16 um die Mittelachse 10.
Um eine vorteilhafte Führung für die Hohlwelle 9 zu gewährleisten, ist diese an einem dem Innengewinde 12 abgewandten Endbereich mit einer, insbesondere aus Kunststoff hergestellten, Gleitbuchse 21 versehen, die sowohl eine Linearbewegung als auch eine Rotationsbewegung zwischen der Koppelstange 16 und der Hohlwelle 9 ermöglicht.
Das Motorgehäuse 8 ist an einer von der Greiferanordnung 7 abweisenden, beispielhaft kreisringförmig ausgebildeten, Stirnfläche 22 mit zwei Führungsbolzen 23, 24 versehen, die sich jeweils in einer von der Greiferanordnung 7 abweisenden Richtung parallel zur Mittelachse 10 erstrecken. Dabei durchsetzen die beiden Führungsbolzen 23, 24 jeweils Führungsausnehmungen 27, 28, die in nach innen abragenden Vorsprüngen 25, 26 des Greifergehäuses 3 ausgebildet sind. Ferner sind die beiden Führungsbolzen 23, 24 an einem dem Motorgehäuse 8 abweisenden Endbereich mit einem Ringbund 29, 30 versehen, der als Auflagefläche für eine Wendelfeder 31, 32 dient, die sich längs des jeweiligen Führungsbolzens 23, 24 bis zum gegenüberliegenden Vorsprung 25, 26 erstreckt und dort ebenfalls anliegt. Beispielhaft bilden die Führungsbolzen 23, 24 zusammen mit den Führungsausnehmungen 27, 28 eine Linearführung für die Antriebseinrichtung 5, die somit gegenüber dem Greifergehäuse 3 genau einen linearen Bewegungsfreiheitsgrad aufweist.
Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass die Wendelfedern 31, 32, die eine Stützeinrichtung bilden, bereits in der in 1 dargestellten Ruhestellung der Greifeinrichtung 1 vorgespannt sind und dementsprechend eine Vorzugsstellung für die Antriebseinrichtung 5 bestimmen. Beispielhaft ist die Vorzugsstellung für die Antriebseinrichtung 5 derart gewählt, dass die Stirnfläche 22 an den Vorsprüngen 25, 26 flächig anliegt.
Die Greiferanordnung 7 umfasst rein exemplarisch ein Getriebegehäuse 33, in dem beispielhaft zwei Schwenkhebel 34, 35 schwenkbeweglich an Lagerbolzen 36, 37 gelagert sind. Die Schwenkhebel 34, 35 greifen jeweils endseitig in einen Mitnehmer 38 sowie jeweils in eine Greifbacke 39, 40 ein. Dabei ist der Mitnehmer 38 unter Zwischenschaltung eines Rillenkugellagers 41 drehbeweglich und axial ortsfest an der Koppelstange 16 angeordnet und ermöglicht somit eine Übertragung von linearen Ansteuerbewegungen von der Koppelstange 16 auf die Schwenkhebel 34, 35, während eine Übertragung von Drehmomenten zwischen der Koppelstange 16 und dem Mitnehmer 38 durch das Rillenkugellager 41 verhindert wird. Das Getriebegehäuse 33 weist eine nur andeutungsweise dargestellte Führungsprofilierung 42 auf, die entlang einer quer zur Mittelachse 10 erstreckten Profilachse 43 ein konstantes Profil aufweist. Dabei sind die Führungsprofilierung 42 und die Greifbacken 39, 40 derart aufeinander abgestimmt, dass die Greifbacken lediglich einen durch die Bewegungspfeile 44, 45 angedeuteten linearen Bewegungsfreiheitsgrad aufweisen. Dementsprechend führt eine lineare Bewegung der Koppelstange 16 und des daran angebrachten Mitnehmers 38 zu einer gegensinnigen Schwenkbewegung der beiden Schwenkhebel 34, 35 sowie einer daraus resultierenden gegensinnigen Linearbewegung der Greifbacken 39, 40. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass bei einer linearen Bewegung der Koppelstange 16 und des daran angebrachten Mitnehmers 38, die gemäß der Darstellung der 1 zu einer Verlagerung des Mitnehmers 38 nach unten führt, eine Vergrößerung eines Abstands 46 zwischen einander gegenüberliegenden Greifflächen über 40, 48 der Greifbacken 39, 40 stattfindet. Eine entgegengesetzte lineare Bewegung der Koppelstange 16 führt dementsprechend zu einer Verringerung des Abstands 46, womit ein Gegenstand 2 gegriffen werden kann, wie dies in der 2 dargestellt ist.
Beispielhaft ist vorgesehen, dass das Getriebegehäuse 33 an einer Hohlwelle 50 des Drehantriebs 6 festgelegt ist, so dass eine Bereitstellung von elektrischer Energie an den beispielhaft als Hohlwellen-Schrittmotor ausgebildeten Drehantrieb 6 zu einer Drehbewegung der Greiferanordnung 7 um die Mittelachse 10 führt. Da aufgrund der Anordnung des Rillenkugellagers 41 zwischen dem Mitnehmer 38 und der Koppelstange 16 eine freie Drehbeweglichkeit des Mitnehmers 38 gegenüber der Koppelstange 16 gewährleistet ist, führt eine Drehbewegung der Greiferanordnung 7 nicht zu einer Veränderung der axialen Lage der Koppelstange 16 oder der Greifbacken 39, 40.
Rein exemplarisch ist gegenüberliegend zu einer Stirnfläche 54 des Führungsbolzens 24 eine beispielhaft als induktiver Näherungsschalter ausgebildete Sensoreinrichtung 55 angeordnet. Ferner ist an dem Wandabschnitt 19 eine rein exemplarisch ebenfalls als induktiver Näherungsschalter ausgebildete Sensoreinrichtung 56 angeordnet. Dabei besteht die Aufgabe der Sensoreinrichtung 55 darin, eine axiale Verlagerung des Führungsbolzens 24 zu detektieren, während die Aufgabe der Sensoreinrichtung 56 darin besteht, eine axiale Verlagerung des quaderförmig ausgebildeten Endabschnitts 17 zu detektieren.
Eine Funktionsweise der Greifeinrichtung 1 kann die folgt beschrieben werden:
Eine Bereitstellung von elektrischer Energie an den Drehantrieb 6 führt zu einer Rotation der Greiferanordnung 7 um die Mittelachse 10, ohne dass hierbei der Abstand 46 zwischen den Greifflächen 47, 48 beeinflusst wird.
Eine Bereitstellung von elektrischer Energie an die Antriebseinrichtung 5 führt ausgehend von der in 1 dargestellten Ruhestellung für die Greifeinrichtung 1 zu einer Einleitung eines Drehmoments vom Motorgehäuse 8 auf die Hohlwelle 9. Hierdurch beginnt eine Rotationsbewegung der Hohlwelle 9 um die Mittelachse 10, wobei das Innengewinde 12 der Hohlwelle 9 in Verbindung mit dem Außengewinde 15 der Koppelstange 16 eine Bewegungsumsetzung der Rotationsbewegung der Hohlwelle 9 in eine Linearbewegung der Koppelstange 16 bewirken, da eine Rotation der Koppelstange 16 durch die Wechselwirkung zwischen dem Endabschnitt 17 und den Wandabschnitten 18, 19 verhindert wird. Bei geeigneter Drehrichtung der Hohlwelle 9 erfolgt somit eine axiale Verlagerung der Koppelstange 16, durch die der Mitnehmer 38 gemäß der Darstellung der 1 nach oben verlagert wird.
Durch diese Linearbewegung des Mitnehmers 38 erfolgt eine Annäherungsbewegung der Greifbacken 39, 40, da diese mit der Koppelstange 16 durch das von den Schwenkhebeln 34, 35 gebildete Hebegetriebe kinematisch gekoppelt sind. Bei der damit einhergehenden Verringerung des Abstands 46 zwischen den beiden Greifflächen 47, 48 kommen diese in Anlage an den Gegenstand 2 und beginnen mit der Ausübung von einander entgegengesetzten Greifkräften auf den Gegenstand 2, der hiermit gegriffen wird. Hierdurch erfolgt eine Kraftrückwirkung von den Greifbacken 39, 40 über die Schwenkhebel 34, 35, die in der Ausübung einer Zugkraft auf die Koppelstange 16 resultiert. Diese Zugkraft wird von der Koppelstange 16 über den vom Außengewinde 15 und vom Innengewinde 12 gebildeten Gewindetrieb auf die Hohlwelle 9 eingeleitet, die in nicht näher dargestellter Weise ausschließlich drehbeweglich am Motorgehäuse 8 gelagert ist. Dementsprechend wird die Zugkraft vom Motorgehäuse 8 auf die beiden Führungsbolzen 23, 24 eingeleitet, die sich jeweils mit dem gegenseitigen Ringbund 29, 30 an der jeweils zugeordneten Wendelfeder 31, 32 abstützen.
Beispielhaft ist vorgesehen, dass die beiden Wendelfedern eine lineare Kennlinie aufweisen und durch die Einleitung der Zugkraft in axialer Richtung komprimiert werden und dadurch eine zur ausgebübten Greifkraft proportionale axiale Verlagerung des Motorgehäuses 8 längs der Mittelachse 10 ermöglichen. Dabei entfernt sich die Stirnfläche 54 von der Sensoreinrichtung 55, was in Abhängigkeit von einer Sensorcharakteristik der Sensoreinrichtung 55 bei Vorliegen eines vorgebbaren Mindestabstands zur Ausgabe eines Schaltsignals durch die Sensoreinrichtung 55 führt.
Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass ein Schaltsignal von der Sensoreinrichtung 55 bereitgestellt wird, wenn sich die Stirnfläche 54 um einen Betrag von rein exemplarisch 3/10mm von der Sensoreinrichtung 55 entfernt hat. Dieses Schaltsignal wird von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung empfangen, die auch zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung 5 dient und die beispielhaft mit dem Eintreffen des Schaltsignals eine weitere Bereitstellung von elektrischer Energie an die Antriebseinrichtung 5 unterbinden kann oder gegebenenfalls eine Fortführung der Bereitstellung von elektrischer Energie an die Antriebseinrichtung 5 für einen vorgegebenen Zeitraum oder eine zusätzliche Durchführung einer vorgebbaren Anzahl von Schritten für die rein exemplarisch als Hohlwellen-Schrittmotor ausgebildete Antriebseinrichtung 5 vorsehen kann. Hierdurch wird in Kombination mit der schwimmenden Lagerung der Antriebseinrichtung 5 die gewünschte Begrenzung der Greifkraft, die von den Greifbacken 39, 40 auf den Gegenstand 2 ausgeübt wird, gewährleistet.
Um eine Aufhebung eines Greifzustands für den Gegenstand 2 zu ermöglichen, ist eine Beaufschlagung der Antriebseinrichtung 5 mit elektrischer Energie derart vorgesehen, dass eine Rotationsrichtung der Hohlwelle 9 in entgegengesetzter Weise zum vorstehend beschriebenen Greifvorgang erfolgt. Im Zuge dieser entgegengesetzten Rotationsrichtung der Hohlwelle 9 und der damit einhergehenden Reduzierung der Greifkraft findet auch eine Reduzierung der Zugkraft statt, die von den Greifbacken 39, 40 in der vorstehend beschriebenen Weise bis auf die Wendelfedern 31, 32 einwirkt. Dementsprechend verlagern sich aufgrund der in den Wendelfedern 31, 32 gespeicherten Federenergie die Führungsbolzen 23, 24 gemäß der Darstellung der 1 nach oben, wodurch auch eine Kompression der Wendelfedern 31, 32 reduziert wird. Somit nähert sich das Motorgehäuse 8 mit seiner Stirnfläche 22 an die Vorsprünge 25, 26 an, bis die in der 1 dargestellten Ruhestellung wieder eingenommen ist.
Exemplarisch kann ferner vorgesehen sein, dass der vorstehend beschriebene Öffnungsvorgang für die Greifbacken 39, 40 mit Hilfe der Sensoreinrichtung 56 festgestellt wird, indem die Sensoreinrichtung 56 eine Annäherung des Endabschnitts 17 bei einer gemäß der Darstellung der 1 und 2 nach unten gerichteten Linearbewegung der Koppelstange 16 feststellt und aufgrund dieser Annäherungsbewegung auf eine vollständige Öffnung der Greifbacken 39, 40 geschlossen werden kann.
Bei der in 3 dargestellten Greifeinrichtung 101 sind abweichend von der Greifeinrichtung 1 die beiden Wendelfedern 131, 132 jeweils endseitig am Motorgehäuse 108 abgestützt und liegen jeweils an einander entgegengesetzten Innenoberflächen 160, 161 des Greifergehäuses 103 an. Wahlweise kann vorgesehen sein, dass die beiden Wendelfedern 131, 132 auch für eine Abstützung des von der Antriebseinrichtung 105 bereitgestellten Drehmoments ausgebildet sind oder dass eine nicht dargestellte Linearführung zwischen dem Motorgehäuse 108 und dem Greifergehäuse 103 ausgebildet ist, die eine Relativbeweglichkeit des Motorgehäuses 108 gegenüber dem Greifergehäuse 103 auf eine lineare Bewegung längs der Mittelachse 110 beschränkt. Ferner ist rein exemplarisch und abweichend von der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 bei der Greifeinrichtung 101 eine feste, beispielhaft einstückig ausgebildete, Kopplung zwischen dem Getriebegehäuse 133 und dem Greifergehäuse 103 vorgesehen, so dass die Greiferanordnung 107 bei dieser spezifischen Ausführungsform nicht drehbeweglich am Greifergehäuse 103 gelagert ist. Dementsprechend entfällt bei dieser speziellen Ausführungsform auch ein Drehantrieb.
Beispielhaft ist in dem vom Greifergehäuse 103 begrenzten Innenraum 162 eine gedruckte Schaltung 163 angeordnet, auf der eine nicht näher dargestellte elektrische Steuereinrichtung ausgebildet ist. Die gedruckte Schaltung 163 ist ferner mit einem Anschlussstecker 164 elektromechanisch verbunden, der das Greifergehäuse 103 durchsetzt und zur Verbindung mit einer externen, nicht dargestellten Stromquelle und/oder einer externen, nicht dargestellten Greifersteuerung ausgebildet ist. Auf der gedruckten Schaltung 163 ist neben anderen elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen ein Positionssensor 165 angebracht, der zur Erfassung einer Position eines am Motorgehäuse 108 angebrachten Permanentmagneten 166 ausgebildet ist. Dabei ist der Positionssensor 165 vorzugsweise für die Erfassung von zwei längs der Mittelachse 110 maximal voneinander beabstandeten Endpositionen des Motorgehäuses 108 ausgebildet, um eine einfache und kostengünstige Abschaltung der Energiezufuhr an die Antriebseinrichtung 105 zu ermöglichen.
Alternativ ist der Positionssensor 165 für die Erfassung einer Vielzahl von Positionen zwischen den beiden Endpositionen ausgebildet, um beispielsweise eine Überprüfung der von der Greifeinrichtung 101 bereitgestellten Greifkraft anhand der axialen Verlagerung des Motorgehäuse des 108 relativ zum Greifergehäuse 103 zu ermöglichen. Eine solche aufwändige Positionserfassung wird beispielhaft dann vorgesehen, wenn besonders empfindliche Gegenstände gegriffen werden sollen.
Die Funktionsweise für einen Greifvorgang mit der Greifeinrichtung 101 entspricht im Wesentlichen der Funktionsweise für den Greifvorgang mit der Greifeinrichtung 1. Im Unterschied zur Greifeinrichtung 1 ist bei der Greifeinrichtung 101 die Koppelstange 116 als Motorwelle der als Schrittmotor ausgebildeten Antriebseinrichtung 105 vorgesehen und greift für eine Bewegungsumsetzung der Drehbewegung der Motorwelle in eine Linearbewegung des Mitnehmers 138 mit einem nicht näher bezeichneten Außengewindeabschnitt in einen korrespondierenden Innengewindeabschnitt des Mitnehmers 138 ein. Ferner entfällt aufgrund der fehlenden Drehbeweglichkeit der Greiferanordnung 107 gegenüber dem Greifergehäuse 103 die Drehlagerung im Mitnehmer 138.
Anstelle der Wendelfedern 131, 132 können bei der Greifeinrichtung 101 auch Blattfedern verwendet werden. Rein exemplarisch sind in der 3 beispielhaft V-förmig profilierte Blattfedern 167, 168 gezeigt, die bei einer Festlegung am Motorgehäuse 108 sowie am Greifergehäuse 103 einen vorteilhaften Kompromiss zwischen einer axialen Elastizität und einer Drehmomentfestigkeit um die Mittelachse 110 gewährleisten. Hierbei nehmen die Blattfedern 167, 168 in einer Doppelfunktion neben der Aufgabe als Stützeinrichtung auf die Aufgabe einer Linearführung wahr, so dass keine weiteren Anpassungen zwischen Motorgehäuse 108 und Greifergehäuse 103 erforderlich sind.
Die als weitere Abwandlung der Federmittel in der 4 dargestellten Blattfedern 169, 170 sind rein exemplarisch jeweils als nur schematisch dargestellte, rechtwinklig abgewinkelte Winkelbleche aus planparallelen Federblechstreifen ausgebildet und jeweils endseitig mit Befestigungsmitteln 171, 172 am Motorgehäuse 108 und am Greifergehäuse 103 festgelegt.
Die Blattfedern 169, 170 sind zumindest abschnittsweise parallel zueinander angeordnet und bilden hierdurch eine Parallelogrammführung, die zumindest für kleine Relativbewegungen zwischen Motorgehäuse 108 und Greifergehäuse 103 eine zumindest nahezu ausschließlich lineare Relativbeweglichkeit längs der Mittelachse 110 sicherstellen, während unerwünschte Drehbewegungen zwischen Motorgehäuse 108 und Greifergehäuse 103 aufgrund der diesbezüglichen Steifigkeit der Blattfedern 169, 170 und deren Festlegung am Motorgehäuse 108 und am Greifergehäuse 103 vermieden werden.
Bei den vorstehend näher beschriebenen Ausführungsformen ist stets ein Greifen durch Annähern der Greifbacken vorgesehen. Bei weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsformen der Erfindung ist ein Greifen durch Entfernen der Greifbacken oder ein wahlweises Greifen durch Annähern oder Entfernen der Greifbacken vorgesehen. Bei diesen nicht dargestellten Varianten ist eine Anpassung der Stützeinrichtung vorzusehen, die bei gleichbleibender kinematischer Kette zwischen der Antriebseinrichtung und den Greifbacken entweder in umgekehrter Weise verglichen mit den Ausführungsformen der 1 bis 4 oder für eine bidirektionale Relativbewegung der Antriebseinrichtung bezüglich des Greifergehäuses ausgehend von einer greifkraftfreien Neutralstellung ausgebildet sein muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10048673 A1 [0002]

Claims

Greifeinrichtung zum Greifen von Gegenständen (2), mit einem Greifergehäuse (3; 103), in dem eine Antriebseinrichtung (5; 105) zur Bereitstellung einer Ansteuerbewegung angeordnet ist und an dem eine Greiferanordnung (7; 107) zur Umsetzung der Ansteuerbewegung in eine Greifbewegung angeordnet ist, wobei die Antriebseinrichtung (5; 105) mit der Greiferanordnung (7; 107) über eine Koppeleinrichtung (6; 116) bewegungsgekoppelt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (5; 105) relativbeweglich am Greifergehäuse (3; 103) gelagert ist und dass zwischen der Antriebseinrichtung (5; 105) und dem Greifergehäuse (3; 103) eine Stützeinrichtung (31, 32; 131, 132; 167, 168; 169, 170) ausgebildet ist, die für eine Bereitstellung einer Stützkraft in Abhängigkeit von einer Relativbewegung der Antriebseinrichtung (5; 105) gegenüber dem Greifergehäuse (3; 103) ausgebildet ist.
Greifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (5; 105) aus der Gruppe: elektrischer Lineardirektantrieb, fluidischer Lineardirektantrieb, elektrischer Gewindespindelantrieb, fluidischer Gewindespindelantrieb ausgewählt ist und zur Bereitstellung einer linearen Ansteuerbewegung für die Greiferanordnung (7; 107) ausgebildet ist.
Greifereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (16; 116) als, insbesondere schiebebeweglich längs einer Bewegungsachse (10; 110) am Greifergehäuse (3; 103) gelagerte, Koppelstange ausgebildet ist, die zwischen der Antriebseinrichtung (5; 105) und der Greiferanordnung (7; 107) angeordnet ist.
Greifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (5; 105) als Schrittmotor, insbesondere als Hohlwellen-Schrittmotor, ausgebildet ist und dass die Koppeleinrichtung (16; 116) einen, insbesondere selbsthemmend ausgebildeten, Gewindetrieb (12, 15) für eine Bewegungsumsetzung einer Drehbewegung des Schrittmotors in eine als Ansteuerbewegung für die Greiferanordnung (7; 107) dienende Linearbewegung umfasst.
Greifereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (5; 105) und das Greifergehäuse (3; 103) eine Linearführung zur Beschränkung von Relativbewegungen zwischen der Antriebseinrichtung (5; 105) und dem Greifergehäuse (3; 103) auf einen linearen, insbesondere auf einen parallel zu einer Längsachse (10; 110) der Koppelstange (16; 116) ausgerichteten, Bewegungsfreiheitsgrad bilden.
Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebseinrichtung (5; 105) und dem Greifergehäuse (3; 103) eine als Blattfederanordnung (167, 168; 169, 170), insbesondere als Blattfeder-Parallelogrammführung (169, 170), ausgebildete Linearführung zur Beschränkung von Relativbewegungen zwischen der Antriebseinrichtung (5; 105) und dem Greifergehäuse (3; 103) auf einen linearen, insbesondere auf einen parallel zu einer Längsachse (10; 110) der Koppelstange (16; 116) ausgerichteten, Bewegungsfreiheitsgrad angeordnet ist.
Greifereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstange (16; 116) längs eines ersten Bewegungswegs beweglich im Greifergehäuse (3; 103) aufgenommen ist, um die Greiferanordnung (7; 107) zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung zu bewegen und dass die Antriebseinrichtung (5; 105) längs eines zweiten Bewegungswegs beweglich im Greifergehäuse (3; 103) aufgenommen ist, wobei eine Länge des zweiten Bewegungswegs zumindest 0,5mm, vorzugsweise zumindest 1mm, bevorzugt 5 Prozent einer Länge des ersten Bewegungswegs, besonders bevorzugt zumindest 10 Prozent einer Länge des ersten Bewegungswegs, insbesondere zumindest 20 Prozent einer Länge des ersten Bewegungswegs, beträgt.
Greifereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinrichtung (31, 32; 131, 132; 167, 168; 169, 170) ein Federmittel, vorzugsweise eine Druckfeder, insbesondere eine Wendelfeder (31, 32; 131, 132), umfasst und/oder dass die Greiferanordnung (7) drehbeweglich am Greifergehäuse (3) gelagert ist und dass zwischen Greifergehäuse (3) und Greiferanordnung (7) ein Drehantrieb (6), vorzugsweise als Schrittmotor, insbesondere als Hohlwellen-Schrittmotor, ausgebildet ist, der für eine Einleitung einer Drehbewegung auf die Greiferanordnung (7) ausgebildet ist.
Greifereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Greifergehäuse (3; 103) eine Sensoreinrichtung (55, 56; 165) zugeordnet ist, die für eine Erfassung einer Relativbewegung zwischen der Antriebseinrichtung (5; 105) und dem Greifergehäuse (3; 103) oder für eine Erfassung einer Relativbewegung zwischen der Koppeleinrichtung (16; 116) und dem Greifergehäuse (3; 103) ausgebildet ist.
Greifereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Greifergehäuse (3; 103) ein Einstellmittel angeordnet ist, das für eine Bewegungsbegrenzung der Relativbewegung zwischen Antriebseinrichtung (5; 105) und Greifergehäuse (3; 103) oder für eine Einstellung der Stützkraft der Stützeinrichtung (31, 32; 131, 132) oder für eine Bewegungsbegrenzung der Relativbewegung zwischen der Antriebseinrichtung (5; 105) und der Koppeleinrichtung (16; 116) ausgebildet ist.