AT516782B1

AT516782B1 - Elastic gripper finger

Info

Publication number: AT516782B1
Application number: ATA54/2015A
Authority: AT
Inventors: Bachl Martin; Dipl Ing Dr Matzner Andreas; Dipl Ing Dr Abraham Gerhard
Original assignee: Fh Campus Wien Forschungs- Und Entw Gmbh
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2017-01-15
Also published as: AT516782A1

Abstract

Ein elastischer Greiffinger ist aus mehreren Fingergliedern (2), die auf einem elastisch biegsamen Element (1) befestigt sind, aufgebaut, wobei die Fingerglieder (2) zusätzlich durch einen Schlauch (3) mechanisch verbunden sind. Erfindungsgemäß ist das elastisch biegsame Element in Form eines Bandes (1) ausgebildet und der Schlauch (3) leicht dehnbar, wobei der Schlauch bei Druckbeaufschlagung im Bereich zwischen den Befestigungsstellen der Fingerglieder in Längsrichtung dehnbar ist. Durch die Dehnung des Schlauches krümmt sich der Greiffinger. Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn die Fingerglieder (2) auf dem biegsamen Band (1) als Durchführungselemente für den Schlauch (3) ausgeführt sind, in denen dieser befestigt ist, insbesondere wenn das biegsame Band (1) und die Fingerglieder (2) als ein Kunststoffformteil ausgeführt sind. Zur Anpassung an spezielle Gegebenheiten kann die Länge und die Härte des biegsamen Bandes (1) in verschiedenen gelenkigen Abschnitten zwischen den Fingergliedern (2) unterschiedlich gewählt und/oder die einzelnen Bereiche des Schlauchs (3) zwischen den Fingergliedern (2) zur Anpassung an die zu greifenden Objekte mit unterschiedlichem Druck beaufschlagt werden.An elastic gripping finger is constructed of a plurality of finger members (2) fixed on an elastically flexible element (1), the finger members (2) being additionally mechanically connected by a hose (3). According to the invention, the elastically flexible element in the form of a band (1) is formed and the hose (3) is easily stretchable, wherein the hose is stretchable in the longitudinal direction when pressurized in the region between the attachment points of the finger members. By stretching the hose, the gripper fingers curls. A particularly simple construction results when the phalanges (2) on the flexible band (1) are designed as lead-through elements for the tube (3) in which it is fastened, in particular if the flexible band (1) and the phalanges (2 ) are designed as a plastic molding. To adapt to specific conditions, the length and the hardness of the flexible band (1) in different articulated sections between the finger members (2) selected differently and / or the individual areas of the hose (3) between the finger members (2) to adapt to to be gripped objects to be acted upon with different pressure.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erf indung betrifft einen elastischen Greiffinger, aufgebaut aus mehreren Fingergliedern, die auf einem elastisch biegsamen Element befestigt sind, wobei die Fingerglie-der zusätzlich durch einen Schlauch mechanisch verbunden sind.Description: The present invention relates to an elastic gripping finger constructed of a plurality of phalanges, which are fastened on an elastically flexible element, wherein the finger glides are additionally mechanically connected by a hose.

[0002] Aus DE 202012012083 U1; DE 3529596 A1; DE 19535971 A1; EP 0529445 A1; US 6145904 A; US 20130285401 A1 sind unterschiedliche Systeme zum Greifen bekannt.From DE 202012012083 U1; DE 3529596 A1; DE 19535971 A1; EP 0529445 A1; US 6145904 A; US 20130285401 A1 discloses different systems for gripping.

[0003] Die derzeit am Markt befindlichen pneumatischen elastischen Greifer sind aus starren Fingergliedern aufgebaut und haben meist nur elastische Auflagen auf den Greifflächen, z. B. aus Gummi Oder elastischen Membranen, wodurch sie sich nicht an verschiedene Greifobjekte richtig anlegen Oder diese umschlingen können.The currently available on the market pneumatic elastic gripper are constructed of rigid phalanges and usually have only elastic pads on the gripping surfaces, z. As rubber or elastic membranes, so they do not invest properly to different gripping objects Or these can entwine.

[0004] Ein Greiffinger der eingangs genannten Art ist aus Fig. 18c der JP 2004/090193 A bzw. aus der Fig. 1c der JP 6-339887 bekannt. Der Schlauch ist allerdings eher als Rohr zu bezeich-nen, denn er besteht aus einer Formgedächtnislegierung, die eine Martensit-Austenit-Umwand-lung zeigt. Der Umwandlungspunkt ist 60°C. Über dieser Temperatur versucht die Legierung mit großer Kraft, die urspriingliche gekriimmte Form wieder einzunehmen; unterhalb dieser Temperatur ist die Legierung jedoch relativ leicht verformbar.A gripping finger of the type mentioned is known from Fig. 18c of JP 2004/090193 A and from Fig. 1c of JP 6-339887 known. However, the tube is more likely to be called a tube because it consists of a shape memory alloy that exhibits martensite-austenite transformation. The transformation point is 60 ° C. Above this temperature, the alloy tries with great force to retake the original curved form; however, below this temperature, the alloy is relatively easily deformable.

[0005] Es wird nun dieses Rohr mit einer Feder (in Form einer Klaviersaite) kombiniert, die die gerade Form anstrebt.It is now this tube combined with a spring (in the form of a piano string), which aims at the straight shape.

[0006] Unterhalb der Umwandlungstemperatur - wo das Rohr leicht verformbar ist - gelingt dies auch, der Finger ist gerade; oberhalb der Umwandlungstemperatur versucht die Formgedächt-nislegierung des Rohrs 1 jedoch mit großer Kraft, die urspriingliche gebogene Form wiederein-zunehmen, und bringt somit sich selbst und auch die Feder - und somit den gesamten Finger -in eine gebogene Form.Below the transition temperature - where the tube is easily deformed - this is also possible, the finger is straight; However, above the transition temperature, the shape memory alloy of the tube 1 tries with great force to re-assume the original curved shape, thus bringing itself and also the spring - and thus the entire finger - into a curved shape.

[0007] In der WO 2006080088 A1 zeigt Fig. 16 die Außenseite einer Hand, deren Innenseite in Fig. 15 zu sehen ist; die Fig. 18a und 18b zeigen Abwandlungen davon. Die einzelnen Finger-glieder sind durch Scharniere miteinander verbunden, wobei fiir jedes Scharnier eine eigene Betätigungsvorrichtung vorgesehen ist; die Betätigungsvorrichtungen sind alle gleich aufgebaut und im Detail in den Fig. 1-4 dargestellt.In WO 2006080088 A1, Fig. 16 shows the outside of a hand, the inside of which can be seen in Fig. 15; Figs. 18a and 18b show modifications thereof. The individual finger members are connected to each other by hinges, with a separate actuating device being provided for each hinge; the actuators are all constructed the same and shown in detail in Figs. 1-4.

[0008] Aus dem Vorhandensein von Scharnieren ergibt sich, dass das elastische Element gemäß dieser Schrift elastisch dehnbar sein muss; die rückstellende Kraft ergibt sich dadurch, dass sich das elastische Element zusammenzieht. Gemäß dieser Schrift sind die Fingerglieder aneinander (mittels Scharnieren) befestigt und bilden so die tragende Struktur, und an den Fingergliedern ist das elastische Element angebracht.From the presence of hinges it follows that the elastic element according to this document must be elastically extensible; the restoring force results from the fact that the elastic element contracts. According to this document, the phalanges are attached to each other (by means of hinges) and thus form the supporting structure, and on the phalanges the elastic element is attached.

[0009] Gemäß Fig. 18b dieser Schrift sind die Fingerglieder durch ein elastisches Band, welches das elastische Element bildet, miteinander verbunden. Dieses elastische Band sorgt fiir die Riickstellung der Fingerglieder, wenn keine Betätigungskraft angewendet wird.According to Fig. 18b of this document, the phalanges are connected to each other by an elastic band which forms the elastic element. This elastic band provides for the return of the phalanges, when no actuation force is applied.

[0010] Die Betätigungselemente sind gemäß dieser Schrift so aufgebaut, dass ein Expansions-körper in einer nicht dehnbaren Hiille angeordnet ist; damit zieht sich die Hiille in Längsrichtung zusammen, wenn sie durch den Expansionskörper in Querrichtung expandiert wird. Durch Druckluft im Expansionskörper wird also die Hiille verkiirzt.The actuators are constructed according to this document so that an expansion body is arranged in a non-extensible Hiille; Thus, the sheath contracts in the longitudinal direction when it is expanded by the expansion body in the transverse direction. By compressed air in the expansion body so the sheath is verkkiirzt.

[0011] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen elastischen und flexiblen Greiffinger zu schaffen, der einfach im Aufbau ist und dessen Fingerglieder sich an unterschiedliche Form und Geometrie der Greifobjekte selbsttätig anpassen können.The aim of the present invention is to provide an elastic and flexible gripping fingers, which is simple in construction and whose phalanges can adapt to different shape and geometry of the gripping objects automatically.

[0012] Dies wird bei einem elastischen Greiffinger der eingangs genannten Art erfindungsge-mäß dadurch erreicht, dass das elastisch biegsame Element in Form eines Bandes ausgebildet ist und dass der Schlauch leicht dehnbar ist, wobei der Schlauch bei Druckbeaufschlagung im Bereich zwischen den Befestigungsstellen der Fingerglieder in Längsrichtung dehnbar ist. Er-findungsgemäß kann also der Schlauch durch ein externes Medium mit Druck beaufschlagt werden und sich dadurch in den Bereichen zwischen den Befestigungsstellen der Fingerglieder auf dem Band ausdehnen, wodurch die Fingerglieder auseinandergedriickt werden, sodass sich der Greiffinger in der durch das Band vorgegebenen Richtung kriimmt und sich an ein zu grei-fendes Objekt anlegt Oder dieses umschlingt.This is achieved according to the invention in an elastic gripping finger of the aforementioned type in that the elastically flexible element is formed in the form of a band and that the tube is easily stretchable, wherein the hose when pressurized in the area between the attachment points of the phalanges is extensible in the longitudinal direction. According to the invention, therefore, the tube can be subjected to pressure by an external medium and thereby expand in the areas between the attachment points of the phalanxes on the band, whereby the phalanxes are pressed apart, so that the gripping finger is in the direction predetermined by the band and Attacks an object to be grasped or wraps around it.

[0013] Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Band also nicht dehnbar, sondern elastisch biegsam, sodass auf einzelne Scharniere verzichtet werden kann. Das Band ist somit das tra-gende Element und iibernimmt sowohl die Rolle der Scharniere als auch die rückstellende Kraft. Dies vereinfacht den Aufbau erheblich.According to the present invention, the tape is therefore not stretchable, but elastically flexible, so that can be dispensed with individual hinges. The band is thus the wearer element and takes over both the role of the hinges and the restoring force. This simplifies the construction considerably.

[0014] Vorteile des erfindungsgemäßen Greiffingers sind der einfache und kostengünstige Aufbau, die Spielfreiheit der Fingergelenke sowie die Vielfalt der einsetzbaren Werkstoffe, wodurch die Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen und zu greifende Objekte erfolgen kann. Es können zwei Oder mehrere gleichartige Oder auch unterschiedlich aufgebaute Greiffinger anwendungsspezifisch angeordnet werden, wodurch vielseitig einsetzbare Greif-oder Spannvorrichtungen realisiert werden können. Durch entsprechende Wahl der Werkstoffe und Bauteildimensionen können die Baugröße sowie die Greifkraft in weiten Bereichen variiert werden. Durch Anpassung des verwendeten Drucks kann außerdem der Anpressdruck schnell an die jeweilige Situation angepasst werden. Auch eine sequenzielle Ansteuerung einzelner Greiffinger ist ohne Probleme möglich.Advantages of the gripper finger according to the invention are the simple and inexpensive construction, the backlash of the finger joints and the variety of usable materials, whereby the adaptation to different operating conditions and objects to be gripped can take place. It can be arranged application-specific two or more similar or differently constructed gripping fingers, which can be realized versatile gripping or clamping devices. By appropriate choice of materials and component dimensions, the size and the gripping force can be varied within wide ranges. By adjusting the pressure used also the contact pressure can be quickly adapted to the particular situation. Also, a sequential control of individual gripping fingers is possible without problems.

[0015] Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn die Fingerglieder auf dem biegsamen Band als Durchführungselemente für den Schlauch ausgefiihrt sind, in denen dieser befestigt ist. Die Abstände der Durchführungselemente (und damit der Fingerglieder) sowie deren Anzahl kann beliebig gewählt werden. Im Bereich der Befestigungsstellen kann sich der Schlauch nicht dehnen, aber in den Bereichen dazwischen erfolgt die Dehnung und damit die Verbiegung des Greiffingers.A particularly simple structure is obtained when the phalanges are executed on the flexible band as lead-through elements for the tube in which it is attached. The distances between the lead-through elements (and thus the phalanges) and their number can be chosen arbitrarily. In the area of attachment points, the hose can not stretch, but in the areas between the expansion and thus the bending of the gripper finger occurs.

[0016] Das biegsame Band und die Fingerglieder können dabei als ein Kunststoffformteil aus-geführt sein, sodass der gesamte Greiffinger aus nur zwei Elementen zusammengesetzt werden kann.The flexible band and the phalanges can be performed as a plastic molding, so that the entire gripping finger can be composed of only two elements.

[0017] Indem man die Länge und die Härte des biegsamen Bandes in verschiedenen gelenki-gen Abschnitten zwischen den Fingergliedern unterschiedlich wählt, kann man den Greiffinger individuell an unterschiedliche Greifbedingungen anpassen.By choosing the length and the hardness of the flexible band differently in different jointed sections between the phalanges, the gripper finger can be adapted individually to different grasping conditions.

[0018] Alternativ dazu Oder auch zusätzlich können die einzelnen Bereiche des Schlauchs zwischen den Fingergliedern zur Anpassung an die zu greifenden Objekte mit unterschiedli-chem Druck beaufschlagbar sein.Alternatively, or in addition, the individual areas of the tube between the finger members to adapt to the objects to be gripped with unterschiedli-chem pressure can be acted upon.

[0019] Die Beaufschlagung des Schlauchs erfolgt vorzugsweise mit Druckluft Oder mit einem flüssigen Medium.The application of the hose is preferably carried out with compressed air or with a liquid medium.

[0020] Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Es zeigt: [0021] Fig. 1 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elastischen Greiffingers; [0022] Fig. 2 denselben in gekriimmtem Zustand; [0023] Fig. 3 eine zweite Ausfiihrungsform eines erfindungsgemäßen Greiffingers; [0024] Fig. 4 einen aus zwei Greiffingern gemäß Fig. 3 aufgebauten elastischen Grei- fer; und [0025] Fig. 5 diesen Greifer beim Greifen eines Objekts.Reference to the accompanying drawings, the present invention will be explained in more detail. 1 shows an illustration of a first embodiment of an elastic gripping finger according to the invention; FIG. 2 shows the same in a drawn state; FIG. FIG. 3 shows a second embodiment of a gripping finger according to the invention; FIG. FIG. 4 shows an elastic gripper constructed from two gripper fingers according to FIG. 3; FIG. and Figure 5 shows this gripper when gripping an object.

[0026] Fig. 1 zeigt den Grundaufbau eines erfindungsgemäßen Greiffingers, bestehend aus einem flexiblen biegsamen Band 1 und zwei Oder mehreren darauf befestigten Fingergliedern 2, welche durch einen dehnbaren Schlauch 3 untereinander verbunden sind.Fig. 1 shows the basic structure of a gripping finger according to the invention, consisting of a flexible flexible band 1 and two or more attached thereto phalanges 2, which are interconnected by an expandable tube 3.

[0027] Durch das biegsame Band 1, z.B. ausgeführt als Blattfeder, wird die mögliche Bewe-gungsrichtung vorgegeben. Auf dem biegsamen Band sind in beliebiger Anzahl und in beliebi-gem Abstand Fingerglieder 2 als Halterung für den dehnbaren Schlauch 3 angebracht, welche vorteilhaft als Durchführungselemente ausgeführt sind, durch die der Schlauch hindurchge-steckt und festgehalten wird. Er kann sich somit bei Druckbeaufschlagung nur zwischen den Befestigungsstellen in den Fingergliedern ausdehnen, wodurch diese auseinandergedriickt werden und das biegsame Band verbiegen.By the flexible band 1, e.g. executed as a leaf spring, the possible direction of movement is specified. On the flexible band finger members 2 are mounted as a holder for the expandable tube 3 in any number and at any distance, which are advantageously designed as feedthrough elements through which the tube hindurchge-stuck and is held. He can thus expand when pressurized only between the attachment points in the phalanges, whereby they are pressed apart and bend the flexible band.

[0028] Die Bewegung des Greiffingers wird durch das Erhöhen des anliegenden Druckes mit Hilfe eines Llbertragungs-Mediums erreicht. Dieses Medium kann flüssig Oder gasförmig sein, wobei sich die Verwendung von Druckluft besonders anbietet.The movement of the gripper finger is achieved by increasing the applied pressure with the aid of an Llbertragungs medium. This medium can be liquid or gaseous, with the use of compressed air is particularly suitable.

[0029] Fig. 2 zeigt die Kmmmung des elastischen Greiffingers in die durch das elastische Band vorgegebene Richtung nach Erhöhung des anliegenden Druckes mit Hilfe eines Llbertragungs-Mediums.Fig. 2 shows the Kmmmung of the elastic gripper finger in the predetermined by the elastic band direction after increasing the applied pressure by means of a Llbertragungs- medium.

[0030] Abhängig von der Länge des Fingers und der Anzahl der Fingerglieder kann dieser beliebige Gegenstände greifen Oder umfassen.Depending on the length of the finger and the number of phalanges, this may include or include any objects.

[0031] Mit Hilfe des angelegten Drucks kann dabei die Anpresskraft des Fingers gegen das zu greifende Objekt gesteuert werden. Eine ungewollte Verdrehung Oder ein zu starker Verzug im Greiffinger wird durch das elastische Band verhindert.With the help of the applied pressure while the contact pressure of the finger can be controlled against the object to be gripped. An unintentional twisting or excessive distortion in the gripper finger is prevented by the elastic band.

[0032] Eine besonders vorteilhafte Ausfiihrung des erfindungsgemäßen elastischen Greiffingers ergibt sich durch die gemeinsame Fertigung des biegsamen Bandes sowie der Schlauch-durchführungen als ein Kunststoffformteil.A particularly advantageous embodiment of the elastic gripping finger according to the invention results from the joint production of the flexible band and the hose-throughs as a plastic molding.

[0033] Varianten von elastischen Materialien mit nicht notwendigerweise konstantem Quer-schnitt sind ebenfalls möglich. Durch unterschiedliche Dicke Oder unterschiedliche Materialien an der Innen-bzw. Außenseite des biegsamen Bandes lassen sich auch gezielt begrenzte Bie-gebereiche erzeugen.Variants of elastic materials with not necessarily constant cross-section are also possible. Due to different thickness or different materials on the interior or. Outside of the flexible band can also produce selectively limited bending areas.

[0034] Fig. 3 zeigt eine Ausfiihrungsform des erfindungsgemäßen elastischen Greiffingers, bei der im vorderen Fingerbereich das biegsame Band weicher als im hinteren Bereich ausgefiihrt ist, wodurch bei Druckbeaufschlagung sich der vordere Fingerbereich stärker krümmt.3 shows an embodiment of the elastic gripping finger according to the invention, in which the flexible band is made softer in the front area of the finger than in the rear area, whereby the front area of the finger is bent more when pressurized.

[0035] Die Steuerung des Fingers geschieht in erster Linie durch den angelegten Druck und die gewählte Elastizität des Materials des biegsamen Bandes. In weiterer Folge kann jedoch eine Unterteilung des Schlauchs in mehrere Kammern mit separaten Zuleitungen erfolgen. Dadurch kann die Fingerkriimmung in unterschiedlichen Bereichen individuell gesteuert werden.The control of the finger is done primarily by the applied pressure and the selected elasticity of the material of the flexible band. As a result, however, a subdivision of the tube into several chambers can be carried out with separate supply lines. As a result, the fingering in different areas can be controlled individually.

[0036] Durch das Kombinieren von einem Oder mehreren elastischen Fingern Oder Fingerglie-dern mit einem fixierten Gegenhalt sind diverse Ausprägungen von Greifern Oder Haltevorrich-tungen mit diesem Prinzip möglich.By combining one or more elastic fingers or Fingerglie-countries with a fixed counter-hold various manifestations of grippers or Haltevorrich-lines are possible with this principle.

[0037] Fig. 4 zeigt einen elastischen Greifer, aufgebaut aus zwei erfindungsgemäßen elastischen Fingern, verbunden durch ein Zwischenstiick 4, im Ruhezustand, also ohne Druckbeaufschlagung.Fig. 4 shows an elastic gripper, constructed of two elastic fingers according to the invention, connected by a Zwischenstiick 4, at rest, so without pressurization.

[0038] In Fig. 5 ist derselbe Greifer gemäß Fig. 4 dargestellt, jedoch beim Greifen eines Objekts 5. Die Greiffinger sind dabei mit Druck beaufschlagt.5, the same gripper is shown in FIG. 4, but when gripping an object 5. The gripping fingers are subjected to pressure.

Claims

claims

1. Elastic gripper fingers, constructed of several phalanges (2), which are fixed on an elastically flexible element (1), wherein the finger members (2) are additionally mechanically connected by a hose (3), characterized in that the elastically flexible element in the form of a band (1) is formed and that the hose (3) is easily stretchable, wherein the tube is stretchable in the longitudinal direction between the attachment points of the finger members when pressurized.

2. Elastic gripping finger according to claim 1, characterized in that the finger members (2) on the flexible band (1) as lead-through elements for the hose (3) are executed out, in which this is fixed.

3. Elastic gripping finger according to claim 1 or 2, characterized in that the flexible band (1) and the finger members (2) are designed as a plastic molded part.

4. Elastic gripping finger according to one of Anspriiche 1 to 3, characterized in that the length and the hardness of the flexible strip (1) in different articulated sections between the finger members (2) is different.

5. Elastic gripper finger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the individual regions of the hose (3) between the finger members (2) for adaptation to the objects to be gripped with different pressure can be acted upon.

6. Elastic gripper finger according to one of Anspriiche 1 to 5, characterized in that the hose (3) can be acted upon with compressed air.

7. Elastic gripper finger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the hose (3) can be acted upon by a liquid medium. For this 3 sheets of drawings