DE10048673A1 - Elektrischer Greifer - Google Patents

Abstract

Eine oder mehrere Federn sind zwischen antriebsseitigen Elementen, die zusammen mit einer Ausgangswelle eines Schrittmotors betätigt werden, und abtriebsseitigen Elementen, die zusammen mit einem Klauenelement betätigt werden, vorgesehen. Wenn die Klauenelemente eine Öffnungsbewegung durchführen, stehen die antriebsseitigen Elemente und abtriebsseitigen Elemente direkt in Kontakt miteinander, so dass die Antriebskraft direkt von der Ausgangswelle auf die Klauenelemente übertragen werden kann. Wenn die Klauenelemente ein Werkstück halten, greifen die antriebsseitigen und die abtriebsseitigen Elemente aneinander über die Federn an, so dass die Antriebsksraft von der Antriebswelle über die Feder elastisch auf die Klauenelemente übertragen werden kann. Bei dieser Konfiguration wird der Schrittmotor beim Halten eines Werkstücks durch die Klauenelemente so gesteuert, dass er in gepufferter Weise überdreht.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Greifer, der einen Elektromotor dazu verwendet, Öffnungs-/Schließbewegungen von Klauenele­ menten, die ein Werkstück halten, durchzuführen, und insbesondere auf einen elektrischen Greifer, der einen Schrittmotor verwendet.

Stand der Technik

Als Greifer zum Halten verschiedener Werkstücke zur Bearbeitung, Transport und dgl. sind elektrische Greifer bekannt, die einen Elektromotor zur Durchfüh­ rung von Öffnungs- und Schließbewegungen der Klauenelemente verwenden.

Der elektrische Greifer vollzieht eine Öffnungs-/Schließsteuerung Schritt für Schritt mit sehr geringen Bewegungen der Klauenelemente entsprechend einer Vielzahl von Antriebsimpulsen, so dass die Klauenelemente die Öffnungs- /Schließbewegung entsprechend der Größe eines zu haltenden Objektes durch­ führen können.

Wird ein Schrittmotor verwendet, muss die Anordnung so sein, dass die Öff­ nungsbreite der Klauenelemente, die entsprechend der Anzahl der Antriebsim­ pulse eingestellt wird, mit der Breite eines Abschnitts eines gehaltenen Werk­ stücks übereinstimmt. Alternativ kann eine Anordnung vorgesehen sein, bei der die Anzahl der Antriebspulse etwas erhöht wird, um die Haltebreite der Klauen­ elemente etwas kleiner zu machen als die Breite eines Werkstücks. Dann muss der elektrische Greifer die Haltebewegung so durchführen, dass die an den Klauenelementen vorgesehenen Werkstückhalteverlängerungen sich flexibel biegen können.

Die Größe der Werkstücke ist jedoch nicht konstant. Daher muss die Anzahl der Antriebsimpulse für den Motor entsprechend der Größe des Werkstücks einge­ stellt werden. In der Praxis ist eine solche Anpassung für unterschiedliche Werkstücke jedoch schwierig. Außerdem tritt dann, wenn die Objekthalteverlän­ gerungen an den Klauenelementen sich nicht biegen oder dann, wenn die Klau­ enelemente die Haltebewegung über den Biegebereich der Verlängerungen hinaus durchführen, ein Asynchronphänomen auf, bei dem die Antriebsimpulse nicht mehr synchron mit dem Schrittmotor gehalten werden, so dass der elektri­ sche Greifer eine Beschädigung bewirkt.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung soll die oben beschriebenen Probleme lösen. Dem­ entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Greifer mit Schrittmotor vorzuschlagen, bei dem eine Beschädigung aufgrund einer Puls­ asynchronisation verhindert wird und bei dem eine Haltebreite von Klauenele­ menten, die der Breite eines Werkstücks entspricht, sichergestellt wird, so dass das Werkstück sicher gehalten werden kann.

Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe weist ein erfindungsgemäßer elektrischer Greifer einen Puffermechanismus zur gepufferten Überdrehung eines Schrittmotors innerhalb eines festgelegten Pulszahlbereiches auf, wenn ein Werkstück durch ein Paar von Klauenelementen gehalten wird.

Der Puffermechanismus weist ein antriebsseitiges Element, das mit einer Aus­ gangswelle des Schrittmotors zusammenwirkt, ein abtriebsseitiges Element, das mit dem Paar von Klauenelementen zusammenwirkt, und Federelemente auf, die zwischen dem antriebsseitigen Element und dem abtriebsseitigen Element angeordnet sind. Das antriebsseitige Element steht direkt mit dem abtriebsseiti­ gen Element in Eingriff, um eine direkte Übertragung einer Antriebskraft von der Ausgangswelle auf die Klauenelemente zu ermöglichen, wenn die Klauenele­ mente geöffnet sind. Das antriebsseitige Element steht mit dem abtriebsseitigen Element über die Federmittel in Eingriff, um die Antriebskraft über die Federmit­ tel elastisch von der Ausgangswelle auf die Klauenelemente zu übertragen, wenn das Werkstück von den Klauenelementen gehalten wird.

Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten elektrischen Greifer kann die Aus­ gangswelle des Schrittmotors elastisch überdreht werden, auch nachdem die Klauenelemente das Werkstück ergriffen haben. Durch vorläufiges Einstellen der Anzahl an Antriebspulsen des Schrittmotors innerhalb eines Bereiches, der die oben beschriebene Überdrehung erlaubt, kann das Werkstück dadurch si­ cher gehalten werden, ohne eine Beschädigung durch eine Asynchronität zwi­ schen dem Schrittmotor und den Antriebspulsen zu bewirken.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der oben beschriebene Umsetzmechanismus eine Drehwelle auf, die an der Aus­ gangswelle des Schrittmotors befestigt ist, sowie ein Antriebselement, das über eine Gewindeverbindung mit der Drehwelle verbunden ist und entsprechend der hin und her gehenden und drehenden Bewegung der Rotationswelle in Axial­ richtung linear vorwärts und rückwärts bewegt wird, sowie einen Öffnungs- /Schließmechanismus zum Umsetzen der Linearbewegung, die von dem An­ triebselement übertragen wird, über eine Transmissionswelle in die Öffnungs- /Schließbewegung des Paares von Klauenelementen. Zusätzlich sind die Fe­ dermittel zwischen dem Antriebselement und der Transmissionswelle angeord­ net, so dass der Puffermechanismus aus dem Antriebselement, der Transmissi­ onswelle und den Federmitteln besteht.

Vorzugsweise weist das oben beschriebene Antriebselement ein hohles Puffer­ gehäuse an einer distalen Endseite auf, in dem ein proximaler Endabschnitt der Transmissionswelle so aufgenommen ist, dass er um eine bestimmte Strecke gleiten kann, wobei die oben genannten Federmittel zwischen einem Flansch­ abschnitt an der Transmissionswelle und dem Puffergehäuse angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der oben beschriebene Umsetzmechanismus ein Zahnrad, das an der Ausgangswelle des Schrittmotors befestigt ist, ein Paar von Antriebselementen mit Zahnstangen, die mit dem Zahnrad in Eingriff stehen, und ein Paar von Transmissionselemen­ ten auf, die jeweils zwischen einem Antriebselement und einem Klauenelement vorgesehen sind, um eine Bewegung der Antriebselemente auf die Klauenele­ mente zu übertragen und das Paar von Klauenelementen zu öffnen bzw. zu schließen. Bei dieser Ausgestaltung sind die oben genannten Federmittel zwi­ schen dem Paar von Antriebselementen und dem Paar von Transmissionsele­ menten angeordnet, so dass der oben genannte Puffermechanismus aus den Antriebselementen, den Transmissionselementen und den Federmitteln besteht.

Vorzugsweise sind die oben genannten Transmissionselemente in den An­ triebselementen aufgenommen, die zylindrisch sind, so dass sie um eine be­ stimmte Strecke gleiten können, und sind mit den Klauenelementen über An­ triebsstifte verbunden, die sich von den Transmissionselementen erstrecken. Die Federmittel sind zwischen den Transmissionselementen und den Antriebs­ elementen angeordnet, so dass sie die Transmissionselemente elastisch in die Richtung zur Durchführung der Halteoperation vorspannen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der oben genannte Umsetzmechanismus ein Rotationselement, das an der Ausgangswel­ le des Schrittmotor befestigt ist, ein Nockenelement, das an dem Rotationsele­ ment befestigt ist, ein Paar von Nockennuten, die im Wesentlichen halbkreis­ förmig geformt und in dem Nockenelement ausgebildet sind, und Antriebsstifte auf, die jeweils an dem Paar von Klauenelementen angebracht und individuell in das Paar von Nockennuten eingesetzt sind und die in den Nockennuten entsprechend der Drehung des Nockenelementes gleiten, um die Klauenelemente zu öffnen bzw. zu schließen. Außerdem weist das oben beschriebene Rotati­ onselement einen Basisabschnitt, der an der Ausgangswelle befestigt ist, und einen Befestigungsabschnitt auf, der so mit dem Basisabschnitt zusammenge­ setzt ist, dass er sich relativ zu dem Basisabschnitt um einen bestimmten Win­ kel drehen kann. Das Nockenelement ist an dem Befestigungsabschnitt ange­ bracht. Die Federmittel sind zwischen dem Basisabschnitt und dem Befesti­ gungsabschnitt vorgesehen, und der Puffermechanismus besteht aus dem Ba­ sisabschnitt, dem Befestigungsabschnitt und den Federmitteln.

Vorzugsweise weist der oben beschriebene Basisabschnitt des Rotationsele­ ments einen Hebel auf. Der Befestigungsabschnitt weist die Federmittel und ei­ ne Federaufnahme auf, wobei der Hebel direkt an dem Befestigungsabschnitt anliegt, um eine direkte Übertragung der Rotationskraft des Basisabschnitts auf den Befestigungsabschnitt zu erlauben, wenn sich der Basisabschnitt in einer Richtung dreht. Der Hebel liegt an dem Befestigungsabschnitt über die Feder­ aufnahme auf, um eine elastische Übertragung der Rotationskraft des Basisab­ schnitts über die Federmittel auf den Befestigungsabschnitt zu erlauben, wenn sich der Basisabschnitt in der entgegengesetzten Richtung dreht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schnitt, der einen elektrischen Greifer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist eine ausschnittweise Schnittdarstellung zur Erläuterung der Be­ triebsweise der ersten Ausführungsform.

Fig. 3 ist ein Schnitt durch einen elektrischen Greifer gemäß einer zwei­ ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die zweite Ausführungsform.

Fig. 5 ist ein Schnitt durch die zweite Ausführungsform in einem Zustand, in dem Klauenelemente entfernt sind.

Fig. 6 ist eine Vorderansicht der zweiten Ausführungsform.

Fig. 7 ist ein Schnitt durch einen elektrischen Greifer gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8 ist ein Schnitt durch die dritte Ausführungsform.

Fig. 9 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 7.

Fig. 10 ist ein Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 7.

Fig. 11 ist ein Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 9.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugen Ausführungsformen

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein elektrischer Greifer (Hand) 1 der ersten Ausführungsform weist einen rever­ sibel (hin und her) drehenden Schrittmotor 3 an einem Greifergrundkörper 2, ein Paar von Klauenelementen 4, die durch Antreiben des Schrittmotor geöffnet und geschlossen werden, und einen Umsetzmechanismus 5 auf, der die Antriebs­ kraft des Schrittmotors 3 in die Öffnungs-/Schließbewegung der Klauenelemente 4, 4 umsetzt. Die Größe der Rotation des Schrittmotors 3 wird entsprechend der Anzahl von Antriebspulsen gesteuert. Das Paar von Klauenelementen 4, 4 ist an einem Ende des Greifergrundkörpers 2 über eine Führung gehalten und so zusammengesetzt, dass sie in einer Richtung senkrecht zu einer Axiallinie einer Ausgangswelle 3a des Schrittmotors 3 geöffnet bzw. geschlossen werden kön­ nen.

Der in dem Greifergrundkörper aufgenommene Umsetzmechanismus 5 weist eine Rotationswelle, die an einem distalen Endabschnitt der Ausgangsweile 3a des Schrittmotors 3 angebracht ist, einen Gewindeabschnitt 6a, der an einem distalen Endabschnitt der Rotationswelle 6 vorgesehen ist, ein Antriebselement 7, das über eine an einer proximalen Endseite ausgebildete Gewindeöffnung 7a in Gewindeverbindung mit dem Gewindeabschnitt 6a steht, einen Öffnungs- /Schließmechanismus 8, der eine Bewegung des Antriebselements 7 in Axial­ richtung in die Öffnungs-/Schließbewegung des Paares von Klauenelementen 4 umsetzt, und eine Transmissionswelle 9 auf, die zwischen dem Antriebselement 7 und dem Öffnungs-/Schließmechanismus 8 so vorgesehen ist, dass sie die Antriebskraft des Antriebselements 7 auf den Öffnungs-/Schließmechanismus 9 überträgt.

Das Antriebselement 7 weist eine gerade Führungsnut 7a auf, die sich in Axial­ richtung an seiner Außenfläche erstreckt. Ein Rotationsverhinderungsstift 2a, der in dem Greifergrundkörper 2 vorgesehen ist, ist so in die gerade Führungs­ nut 7b eingesetzt, dass die Drehung des Antriebselements 7 verhindert wird. In dem so beschränkten Zustand bewegt sich das Antriebselement 7 linear vor­ wärts und rückwärts in Richtung der Rotationswelle 6, wenn sich die Rotations­ welle 6 und der Gewindeabschnitt 6a drehen.

Außerdem weist der Öffnungs-/Schließmechanismus 8 ein Paar von Hebeln 11 auf, die zu einer im Wesentlichen L-förmigen Gestalt gebogen sind. Jeder der Hebel 11 wird von dem Greifergrundkörper 2 so gehalten, dass ein mittlerer ge­ bogener Abschnitt des Hebels 11 durch einen Haltestift 12 drehbar ist. Außer­ dem weist der Hebel 11 einen proximalen Endabschnitt auf, der mit einem Antriebsstift 10 an einem distalen Ende der Transmissionswelle 9 in Eingriff steht, während das andere Ende des Hebels 11 mit einem entsprechenden Klauen­ element 4 in Eingriff steht. Wenn sich die Transmissionswelle 9 in dem in Fig. 1 gezeigten Zustand nach rechts bewegt, drehen sich die Hebel 11 individuell um die Haltestifte 12 in einer solchen Richtung, dass sich ihre Enden einander an­ nähern, so dass das Paar von Klauenelementen 4 ein Werkstück W halten kann.

Andererseits ist die Transmissionswelle 9 gleitend in einem Puffergehäuse 14 aufgenommen, das an einem distalen Endabschnitt des Antriebselements 7 an­ geschraubt ist. Das Gehäuse 14 ist in dem Greifergrundkörper 2 so aufgenom­ men, dass es gemeinsam mit dem Antriebselement 7 in Axialrichtung gleiten kann. In dem Puffergehäuse 14 wird die Transmissionswelle 9 über eine zwi­ schen dem Puffergehäuse 14 und einem Flanschabschnitt 9a vorgesehene Fe­ der 15 zu dem Antriebselement 7 hin vorgespannt, d. h. in der Richtung, in der das Paar von Klauenelementen 4 das Halten durchführt. Zusätzlich weist die Transmissionswelle 9 einen abgestuften Abschnitt 9b auf, der an seinem vorde­ ren Ende mit dem Puffergehäuse 14 in Eingriff steht. Entsprechend dem abge­ stuften Abschnitt 9b kann sich die Transmissionswelle 9 innerhalb des Puffer­ gehäuses 14 um eine durch das Antriebselement 7 festgelegte Strecke S in Axi­ alrichtung bewegen.

Wenn die Transmissionswelle 9, das Antriebselement 7 und das Puffergehäuse 14 sich gemeinsam zu einer in Fig. 1 gezeigten vorderen Position bewegen, öff­ net sich das Paar von Klauenelementen 4, um das Werkstück W freizugeben. Wenn sich umgekehrt die Transmissionswelle 9, das Antriebselement 7 und das Puffergehäuse 14 gemeinsam zurück bewegen, d. h. in Fig. 1 nach rechts, schließen sich die Klauenelemente 4 und halten zwischen sich das Werkstück W fest. Wenn das Antriebselement 7 und das Puffergehäuse 14 sich um eine kurze Strecke weiter rückwärts bewegen, wird die Feder 15 zusammengedrückt und eine elastische Kraft der Feder 15 erzeugt eine Haltekraft.

Somit wird ein Puffermechanismus, der den Schrittmotor 3 in gepufferter Weise innerhalb eines festgelegten Pulsbereiches überdreht, wenn das Werkstück W von den Klauenelementen 4 gehalten wird, durch das Antriebselement 7 und das Puffergehäuse 14, die antriebsseitige Elemente sind und gemeinsam mit der Ausgangswelle 3a des Schrittmotors 3 betrieben werden, die Transmissi­ onswelle 9 (als abtriebsseitiges Element), die zusammen mit den Klauenele­ menten 4 betätigt wird, und die dazwischen angeordnete Feder 15 gebildet.

Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten ersten elektrischen Greifer wird der Schrittmotor angetrieben, um die Drehwelle 6 in einer normalen Richtung zu drehen, so dass sich die Klauenelemente 4 individuell in Öffnungsrichtung be­ wegen. Dadurch bewegen sich das Antriebselement 7, das mit dem Gewinde­ abschnitt 6a der Drehwelle 6 verschraubt ist, und das mit dem Antriebselement 7 verbundene Puffergehäuse 14 in Axialrichtung vorwärts bis zu der in Fig. 1 gezeigten Position. Dadurch bewegt sich die Transmissionswelle 9 vorwärts, um das Paar von Hebeln 11 in Richtungen zu drehen, in denen sich deren Kanten öffnen. Fig. 1 zeigt den Zustand, in dem die oben beschriebenen Operationen durchgeführt werden. In diesem Fall wird keine Asynchronisation von Pulsen bewirkt, da eine Antriebsbegrenzung des Schrittmotors 3 vorab eingestellt ist.

Um zu bewirken, dass sich die Klauenelemente individuell in Schließrichtung bewegen, wird der Schrittmotor 3 umgekehrt in der entgegengesetzten Richtung betrieben, um die Drehwelle 6 in der entgegengesetzten Richtung zu drehen. Dadurch bewegen sich die Antriebswelle 7 und das Puffergehäuse 14, wie in Fig. 2 gezeigt, rückwärts. Dementsprechend bewegt sich die Transmissionswel­ le 9 nach hinten, um das Paar von Hebeln 11 in Richtungen zu drehen, in denen sich ihre Kanten schließen. Als Folge hiervon schließen die Klauenelemente 4 und das Werkstück W wird dazwischen gehalten. Auch nachdem das Werkstück W gehalten wird, werden das Antriebselement 7 und das Puffergehäuse 14 von dem Schrittmotor 3 um eine kurze Strecke weiter nach hinten bewegt. Die kurze Rückwärtsbewegung wird jedoch durch die Kompression der Feder 15 absor­ biert, und eine Haltekraft der Klauenelemente 4 wird erzeugt.

Auf diese Weise erlaubt es die Feder 15 dem Antriebselement 7 und dem Puf­ fergehäuse 14, sich um eine festgelegte Strecke S weiter zurückzubewegen, wenn die Klauenelemente 4 das Werkstück W halten, obwohl sich die Trans­ missionswelle 9 nicht weiter zurückbewegen kann. Dadurch kann in dem gege­ benen Bereich der Schrittmotor 3 ohne das Problem einer Asynchronisation der Pulse laufen. Somit kann das Werkstück W durch die Vorabeinstellung der Pulszahl zum Antrieb des Schrittmotors 3 ohne Beschädigung sicher gehalten werden, die beim Stand der Technik aufgrund von asynchronen Pulsen erzeugt wurde. Die Feder 15 kann in dem Bereich der Strecke S zusammengedrückt werden.

Wenn die Zahl der Pulse zum Antreiben des Schrittmotors 3 den Bereich der Strecke S überschreitet, schlägt das Puffergehäuse 14 an dem abgestuften Ab­ schnitt 9b der Übertragungswelle 9 an. Dadurch wird die Bewegung des Puffer­ gehäuses 14 blockiert, so dass eine Beschädigung durch asynchrone Pulse auf­ treten kann.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen eine zweite Ausführungsform eines elektrischen Greifers gemäß der vorliegenden Erfindung. Der elektrische Greifer 21 der zweiten Aus­ führungsform weist einen Schrittmotor 23, der an einem Greifergrundkörper 22 vorgesehen ist, ein Paar von Klauenelementen 24, die eine lineare Öffnungs- /Schließbewegung durchführen, und einen Umsetzmechanismus 25 mit einem Zahnrad und einer Zahnstange auf, der eine Rotationskraft einer Ausgangswelle 23a des Schrittmotors 23 in die Öffnungs-/Schließbewegung der Klauenelemente 24 umsetzt. Die Klauenelemente 24 sind jeweils beweglich von einem Paar von Führungen 24a gehalten, die parallel zueinander an dem Greifergrundkör­ per 22 angeordnet sind. Die Klauenelemente 24 bewegen sich entlang der Füh­ rungen 24a synchron in einander gegenüberliegenden Richtungen, wodurch ei­ ne Öffnungs-/Schließbewegung in senkrecht zu der Axiallinie der Ausgangswei­ le 23a liegenden Richtungen durchgeführt wird.

Bei dem Greifergrundkörper 22 weist der Umsetzmechanismus 25 ein Zahnrad 26, das an der Ausgangswelle 23a des Schrittmotors 23 angebracht ist, im We­ sentlichen zylindrische Antriebselemente 27, die symmetrisch relativ zu dem Zahnrad 26 angeordnet sind, Zahnstangen 27a, die jeweils an Seitenflächen der Antriebselemente 27 ausgebildet sind und mit dem Zahnrad 26 in Eingriff ste­ hen, und ein Paar von Transmissionselementen 29 auf, die die Antriebselemen­ te 27 jeweils mit entsprechenden Klauenelementen 24 verbinden.

Wie deutlich aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist jedes Transmissionselement 29 glei­ tend in dem entsprechenden Antriebselement 27 angeordnet und mit dem ent­ sprechenden Klauenelement 24 verbunden, indem es an einem Antriebsstift 30 angreift, der mit den Klauenelementen 24 an den Transmissionselementen 29 angebracht ist. Das Transmissionselement 29 und das Antriebselement 27 wei­ sen einen bestimmten Abstand zueinander auf, so dass das Transmissionsele­ ment 29 sich um eine bestimmte Strecke S in Richtungen bewegen kann, in de­ nen die Klauenelemente 24 die Öffnungs-/Schließbewegung durchführen. Zu­ sätzlich ist zwischen dem Transmissionselement 29 und dem Antriebselement 27 eine Feder 35 vorgesehen, die eine elastische Kraft erzeugt, um die Klauen­ elemente 24 in Schließrichtung vorzuspannen.

Somit wird bei der zweiten Ausführungsform ein Puffermechanismus durch die Antriebselemente 27, die antriebsseitige Elemente sind und zusammen mit der Ausgangswelle 23a betätigt werden, die Transmissionselemente 29, die abtriebsseitige Elemente sind und zusammen mit den Klauenelementen 24 betätigt werden, und die dazwischen angeordneten Federn 35 gebildet.

In den Figur bezeichnet das Bezugszeichen 36 Positionsdetektiermagneten, die in dem Antriebselement 27 angeordnet sind. Das Bezugszeichen 37 bezeichnet eine Befestigungsnut für einen Proximitätsschalter, der das Annähern des Mag­ neten 36 feststellt.

Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten elektrischen Greifer gemäß der zweiten Ausführungsform wird der Schrittmotor 23 angetrieben, um das Zahnrad 26 in einer Vorwärtsrichtung zu drehen und dadurch eine Öffnungsbewegung der Klauenelemente 24 zu bewirken. Dabei werden die Antriebselemente 27, deren Zahnstangen 27a mit dem Zahnrad 26 kämmen, voneinander weg in die in Fig. 5 gezeigten Positionen bewegt, so dass die Bewegung der Antriebsele­ mente 27 über die Transmissionselemente 29 und die Antriebsstifte 30 auf die entsprechende Klauenelemente 24 übertragen wird. Dementsprechend öffnen sich die Klauenelemente 24. In diesem Fall wird keine Asynchronität von Pulsen bewirkt, da das Antriebslimit des Schrittmotors vorab eingestellt wurde.

Damit die Klauenelemente 24 die Schließbewegung durchführen, wird der Schrittmotor 23 angetrieben, um das Zahnrad 26 in der entgegengesetzten Richtung zu drehen. Dadurch werden die Antriebselemente 27 so bewegt, dass sie sich einander annähern. Da sich die Transmissionselemente 29 zusammen mit den Antriebselementen 27 bewegen, bewegen sich die Klauenelemente 24 jeweils in Richtungen, in denen sie sich einander annähern und das Werkstück W wird dazwischen gehalten. Auch nachdem das Werkstück W gehalten wird, werden die Antriebselemente 27 um eine kurze Strecke weiterbewegt. Die kurze Bewegung wird jedoch durch die Kompression der Feder 35 absorbiert, und durch die elastische Kraft der komprimierten Feder 35 wird eine Haltekraft der Klauenelemente 24 erzeugt.

Auch bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform erlaubt es die Fe­ der 35 den Antriebselementen 27, sich um eine festgelegte Strecke S weiter zurückzubewegen, wenn die Klauenelemente 24 das Werkstück W halten, ob­ wohl sich die Transmissionswelle 29 nicht weiter zurückbewegen kann. Daher kann der Schrittmotor 23 in dem gegebenen Bereich ohne Asynchronität der Pulse weiterlaufen. Dadurch kann das Werkstück W sicher gehalten werden, ohne eine Beschädigung durch eine Asynchronität der Pulse zu bewirken, in­ dem die Anzahl der Pulse zum Antrieb des Schrittmotors 23 vorab eingestellt wird, so dass die Feder 35 in dem Bereich der Strecke S komprimiert werden kann.

Die Fig. 7 bis 11 zeigen eine dritte Ausführungsform eines elektrischen Greifers gemäß der vorliegenden Erfindung. Der elektrische Greifer 41 der dritten Aus­ führungsform weist einen Schrittmotor 43, der in dem Greifergrundkörper 42 vorgesehen ist, ein Paar von Klauenelementen 44, die durch den Schrittmotor 43 angetrieben werden und dadurch die lineare Öffnungs-/Schließbewegung durchführen, und einen Nocken-Umsetzmechanismus 45 auf, der eine An­ triebskraft des Schrittmotors 43 in die Öffnungs-/Schließbewegung der Klauen­ elemente 44 umwandelt.

Das Paar von Klauenelementen 44 ist jeweils mit ihren proximalen Endabschnit­ ten gleitend in an dem Greifergrundkörper 42 vorgesehene T-förmige Führungs­ nuten 42a eingesetzt. Die Klauenelemente 44 vollziehen die Öffnungs- /Schließbewegung entlang der individuellen Führungsnut 42a.

Der Umsetzmechanismus 45 weist ein Rotationselement 46, das an einer Aus­ gangswelle 43a des Schrittmotors 43 angebracht ist, ein scheibenartiges No­ ckenelement 49, das an einer oberen Fläche des Rotationselements 46 ange­ bracht ist, Nockennuten 49a, die symmetrisch zu der Axiallinie an einer oberen Fläche des Nockenelements 49 ausgebildet sind, und Antriebsstifte 50 auf, die jeweils an unteren Flächen der einzelnen Klauenelemente 44 angebracht sind, um mit den Nockennuten 49a in Eingriff zu treten.

Die Nockennuten 49a sind, wie in Fig. 10 gezeigt ist, halbkreisförmig, wobei das Krümmungszentrum auf einer geraden Linie angeordnet ist, die durch den Drehmittelpunkt des Nockenelements 49 hindurchtritt. Außerdem nehmen die Nockennuten 49a Positionen ein, die voneinander in entgegengesetzter Rich­ tung um denselben Abstand von dem Drehmittelpunkt beabstandet sind.

Wie aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, weist das Rotationselement 46 einen Basisabschnitt 47, der an der Ausgangswelle 43a befestigt ist, und einen Befes­ tigungsabschnitt 48 auf, der mit dem Basisabschnitt so verbunden ist, dass er relativ zu diesem drehbar ist. An dem Befestigungsabschnitt 48 ist das oben be­ schriebene Nockenelement 49 angebracht. Hebel 51 sind an dem Basisab­ schnitt 47 vorgesehen. Wenn der Basisabschnitt 47 angetrieben wird, um sich im Uhrzeigersinn in den in Fig. 9 gezeigten Zustand zu drehen, liegen die oben genannten Hebel 41 direkt an dem Befestigungsabschnitt 48 an. Dadurch wird die Rotationskraft des Basisabschnitts 47 direkt auf den Befestigungsabschnitt 48 übertragen. Wenn der Basisabschnitt dagegen entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, liegen die distalen Enden der Hebel 51 jeweils an einem Aufnah­ meelement 53 an, das in einer Federführung 52 über eine an dem Befesti­ gungsabschnitt 48 vorgesehene Feder 55 gehalten wird. Bei dieser Ausgestal­ tung werden die Federn 55 zusammengedrückt und die dadurch erzeugten Kräf­ te dazu verwendet, den Befestigungsabschnitt 48 zu drehen. Wenn jede der Fe­ dern 55 von dem distalen Ende der Hebel 51 über das Aufnahmeelement 53 zusammengedrückt wird, dient die Federführung 52 gleichzeitig als Stopper, der ein Limit für eine bestimmte Rotationsgeschwindigkeit der Hebel 51 festlegt.

Somit ist der Befestigungsabschnitt 48 so angebracht, dass er relativ zu dem Basisabschnitt 47 in Öffnungs-/Schließrichtung der Klauenelemente 44 um den festgelegten Winkel drehbar ist. Gleichzeitig wird er in einem Zustand ange­ bracht, in dem er von der Feder 55 in einer solchen Richtung vorgespannt wird, dass die Klauenelemente 44 ihre Halteoperation durchführen. Wenn der Befes­ tigungsabschnitt 48 in einer solchen Richtung angetrieben wird, dass die Klau­ enelemente 44 das Werkstück freigeben, wird er zusammen mit dem Basisab­ schnitt 47 angetrieben. Wenn das Werkstück gehalten wird, werden die Klauen­ elemente 44 über die Federn 55 angetrieben, und der Zustand, in dem das Werkstück gehalten wird, wird entsprechend der Vorspannkraft der Feder 55 aufrechterhalten.

Somit wird bei der dritten Ausführungsform ein Puffermechanismus durch den Basisabschnitt 47 und die Hebel 51, die antriebsseitige Elemente sind und zu­ sammen mit der Ausgangswelle 43a betätigt werden, den Befestigungsabschnitt 48, der ein abtriebsseitiges Element ist und zusammen mit den Klauenelemen­ ten 44 betätigt wird, und die dazwischen angeordneten Federn 55 gebildet.

Zusätzlich weist, wie in Fig. 8 gezeigt ist, der elektrische Greifer ein Positionsde­ tektierelement 56 zur Feststellung der Position der Klauenelemente 44 auf. Das Positionsdetektierelement 56 ist an einem der Antriebsstifte 50 angebracht und in diesem Zustand senkrecht zu der Querschnittsfläche in Fig. 8 bewegbar. Ein Positionsdetektiermagnet 57 ist an dem Ende des Positionsdetektierelements 56 angebracht, so dass er von einem Positionsdetektiersensor, der in einer in dem Greifergrundkörper 42 vorgesehenen Sensorbefestigungsnut 58 angeordnet ist, festgestellt werden kann.

Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten elektrischen Greifer gemäß der drit­ ten Ausführungsform wird, wenn ein Paar von Klauenelementen 44 zum Öffnen betätigt wird, der Schrittmotor 43 angetrieben, so dass sich der Basisabschnitt 48 des Rotationselements 46 im Uhrzeigersinn in den in Fig. 9 gezeigten Zu­ stand dreht. Dabei dienen die Hebel 51 der Drehung des Befestigungsabschnitts 48 und des darauf immobilisierten Nockenelements 49 in derselben Richtung wie der Basisabschnitt 47. Die Antriebsstifte 50, die einzeln in die Nockennuten 49a eingreifen, bewegen sich zu den äußeren Enden der Nockennuten 49a. Da­ durch werden die Klauenelemente 44 linear in einander gegenüberliegenden Richtungen angetrieben, so dass sie offen sind. In diesem Zustand wird durch vorzeitiges Einstellen des Antriebslimits des Schrittmotors kein Problem einer Asynchronität von Pulsen bewirkt.

Wenn umgekehrt die Klauenelemente 44 zum Schließen betätigt werden, wird der Schrittmotor 43 in entgegensetzter Richtung angetrieben. In diesem Fall wird die Rotationskraft des Basisabschnitts 47 von den Hebeln 41 über die Auf­ nahmeelemente 53 und die Federn 55 auf den Befestigungsabschnitt 48 über­ tragen. Die Drehung des Nockenelements 49 bewirkt, dass sich die Antriebsstif­ te 50 individuell in den Nockennuten 49a zu deren inneren Enden bewegen, so dass die Klauenelemente 44 die Schließbewegung durchführen. Auch dann, wenn die Klauenelemente 44 das Werkstück bereits halten, wird der Basisab­ schnitt 47 durch Antreiben des Schrittmotors 43 leicht in der Richtung gedreht, in der die Klauenelemente 44 die Schließbewegung durchführen. Die leichte Drehung wird jedoch durch die Feder 55 absorbiert und der Zustand, in dem die Klauenelemente 44 das Werkstück halten, wird dadurch aufrechterhalten. Wenn die Klauenelemente 44 das Werkstück halten, obwohl sich der Befestigungsab­ schnitt 48 nicht weiter drehen kann, erlaubt es die Feder 55 dem Basisabschnitt 47, sich um einen festgelegten Winkel weiter zu drehen, bis die Aufnahmeele­ mente 58 an den Kanten der Federführungen 52 anschlagen. Dadurch arbeitet der Schrittmotor 43 in dem gegebenen Bereich, ohne eine Asynchronität von Pulsen zu bewirken.

Dadurch wird durch Vorabeinstellung der Anzahl von Pulsen zum Antrieb des Schrittmotors 43 auf einen Bereich, in dem die Feder 55 zusammengedrückt wird, das Werkstück sicher gehalten, ohne das eine Beschädigung durch eine Asynchronität von Pulsen bewirkt würde.

Mit den oben beschriebenen elektrischen Greifern jeder der Ausführungsformen wird trotz der Verwendung eines Schrittmotors eine Beschädigung aufgrund ei­ ner Asynchronität von Pulsen vermieden. Die Haltebreite der Klauenelemente kann entsprechend dem Werkstück sichergestellt werden, und das Werkstück kann zuverlässig gehalten werden.

Claims (8)

1. Elektrischer Greifer mit:
einem Paar von Klauenelementen zur Durchführung von Öffnungs-/Schließ­ bewegungen zum Halten eines Werkstücks, einem Schrittmotor, dessen Rotati­ onsmenge entsprechend der Anzahl von Antriebspulsen gesteuert wird, einem Umsetzmechanismus zur Umwandlung der hin und her drehenden Bewegung einer Ausgangswelle des Schrittmotors in eine Öffnungs-/Schließbewegung der Klauenelemente und einem Puffermechanismus zum Überdrehen des Schritt­ motors in gepufferter Weise innerhalb eines festgelegten Bereiches einer An­ zahl von Pulsen beim Halten des Werkstücks durch die Klauenelemente, wobei
der Puffermechanismus ein antriebsseitiges Element, das mit der Ausgangswel­ le zusammenwirkt, ein abtriebsseitiges Element, das mit den Klauenelementen zusammenwirkt, und zwischen dem antriebsseitigen Element und dem abtriebs­ seitigen Elemente angeordnete Federmittel aufweist, und wobei das antriebssei­ tige Elemente direkt mit dem abtriebsseitigen Element in Eingriff steht, um bei einer Öffnungsbewegung der Klauenelemente eine direkte Übertragung einer Antriebskraft von der Ausgangswelle auf die Klauenelemente zu erlauben, wäh­ rend das antriebsseitige Element beim Halten des Werkstücks durch die Klau­ enelemente über die Federmittel mit dem abtriebsseitigen Element in Eingriff steht, um eine elastische Übertragung der Antriebskraft von der Ausgangswelle über die Federmittel auf die Klauenelemente zu erlauben.

2. Elektrischer Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umsetzmechanismus eine Drehwelle, die an der Ausgangswelle des Schrittmotors angebracht ist und an einem Ende einen Gewindeabschnitt auf­ weist, ein Antriebselement, das mit dem Gewindeabschnitt der Drehwelle ver­ schraubt ist und entsprechend der hin und her drehenden Bewegung der Drehwelle in Axialrichtung linear vorwärts und rückwärts bewegt wird, und einen Öff­ nungs-/Schließmechanismus zum Umsetzen der von dem Antriebselement übertragenen linearen Bewegung über eine Transmissionswelle in die Öffnungs- /Schließbewegung des Paares von Klauenelementen aufweist, wobei die Fe­ dermittel zwischen dem Antriebselement und der Transmissionswelle angeord­ net sind und wobei der Puffermechanismus aus dem Antriebselement, der Transmissionswelle und den Federmitteln besteht.

3. Elektrischer Greifer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement an einer distalen Endseite ein hohles Puffergehäuse auf­ weist, dass ein proximaler Endabschnitt der Transmissionswelle in dem Puffer­ gehäuse so aufgenommen ist, dass er um eine bestimmte Strecke gleiten kann, und dass die Federmittel zwischen einem an der Transmissionswelle ausgebil­ deten Flanschabschnitt und dem Puffergehäuse angeordnet sind, so dass sie die Transmissionswelle elastisch in Rückwärtsrichtung vorspannen.

4. Elektrischer Greifer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungs-/Schließmechanismus ein Paar von im Wesentlichen L-förmigen Hebeln aufweist, wobei die Hebel so vorgesehen sind, dass ihre mittleren Ab­ schnitte drehbar von Stiften gehalten werden, dass ihre Endabschnitte mit den Klauenelementen in Eingriff stehen, dass ihre proximalen Endabschnitte mit ei­ nem Endabschnitt der Transmissionswelle in Eingriff stehen, und dass das Paar von Hebeln entsprechend der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen der Trans­ missionswelle gedreht wird, um die Öffnungs-/Schließbewegung des Paares von Klauenelementen zu bewirken.

5. Elektrischer Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umsetzmechanismus ein Zahnrad, dass an der Ausgangswelle des Schritt­ motor angebracht ist, ein Paar von Antriebselementen, die symmetrisch ange­ ordnet sind, so dass sie das Zahnrad sandwichartig zwischen sich aufnehmen, und Zahnstangen aufweisen, die jeweils mit dem Zahnrad in Eingriff stehen, und Transmissionselemente aufweist, die jeweils zwischen den Antriebselementen und den Klauenelementen vorgesehen sind, um eine Bewegung der Antriebs­ elemente auf die Klauenelemente zu übertragen, so dass das Paar von Klauen­ elementen die Öffnungs-/Schließbewegungen durchführen kann, wobei die Fe­ dermittel zwischen den Antriebselementen und Transmissionselementen ange­ ordnet sind und wobei der Puffermechanismus aus den Antriebselementen, den Transmissionselementen und den Federmitteln besteht.

6. Elektrischer Greifer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmissionselemente individuell in den Antriebselementen aufgenommen sind, die zylindrisch sind, so dass sie um eine bestimmte Strecke gleiten kön­ nen, und die mit den Klauenelementen über Antriebsstifte, die sich von den Transmissionselementen erstrecken, verbunden sind, und dass die Federmittel zwischen den Transmissionselementen und den Antriebselementen angeordnet sind, um die Transmissionselemente elastisch in der Richtung zum Durchführen der Halteoperation vorzuspannen.

7. Elektrischer Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umsetzmechanismus ein Rotationselement, das an der Ausgangswelle des Schrittmotors angebracht ist, ein an dem Rotationselement angebrachtes No­ ckenelement, ein Paar von im Wesentlichen halbkreisförmigen Nockennuten, die in dem Nockenelement ausgebildet sind, und Antriebsstifte aufweist, die an dem Paar von Klauenelementen angebracht sind, individuell in das Paar von Nockennuten eingreifen und die in dem Paar von Nockennuten entsprechend der Rotation des Nockenelementes gleiten, um die Öffnungs-/Schließbewegung der Klauenelemente zu bewirken, dass das Drehelement einen an der Aus­ gangswelle angebrachten Basisabschnitt und einen Befestigungsabschnitt auf­ weist, der an dem Basisabschnitt so angebracht ist, dass er sich um einen be­ stimmten Winkel relativ zu diesem drehen kann, dass das Nockenelement an dem Befestigungselement angebracht ist, dass die Federmittel zwischen dem Basisabschnitt und dem Befestigungsabschnitt angeordnet sind, und dass der Puffermechanismus aus dem Basisabschnitt, dem Befestigungsabschnitt und den Federmitteln besteht.

8. Elektrischer Greifer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt des Rotationselements Hebel aufweist, dass der Befesti­ gungsabschnitt die Federmittel und Federaufnahmen aufweist, dass die Hebel direkt an dem Befestigungsabschnitt anliegen, um die direkte Übertragung einer Rotationskraft des Basisabschnitts auf den Befestigungsabschnitt zu erlauben, wenn sich der Basisabschnitt in einer Richtung dreht, und dass die Hebel über die Federaufnahmen an dem Befestigungsabschnitt anliegen, um eine elasti­ sche Übertragung der Rotationskraft des Basisabschnitts über die Federmittel auf den Befestigungsabschnitt zu erlauben, wenn sich der Basisabschnitt in der entgegengesetzten Richtung dreht.