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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Greifer,
der einen Elektromotor dazu verwendet, Öffnungs-/Schließbewegungen
von Klauenelementen, die ein Werkstück halten, durchzuführen, und
insbesondere auf einen elektrischen Greifer, der einen Schrittmotor
verwendet.
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Stand der
Technik
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Als
Greifer zum Halten verschiedener Werkstücke zur Bearbeitung, Transport
und dgl. sind elektrische Greifer bekannt, die einen Elektromotor
zur Durchführung
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 durchführen
können.
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Wird
ein Schrittmotor verwendet, muss die Anordnung so sein, dass die Öffnungsbreite
der Klauenelemente, die entsprechend der Anzahl der Antriebsimpulse
eingestellt wird, mit der Breite eines Abschnitts eines gehaltenen
Werkstücks übereinstimmt.
Alternativ kann eine Anordnung vorgesehen sein, bei der die Anzahl
der Antriebspulse etwas erhöht
wird, um die Haltebreite der Klauenelemente 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.
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Die
Größe der Werkstücke ist
jedoch nicht konstant. Daher muss die Anzahl der Antriebsimpulse
für den
Motor entsprechend der Größe des Werkstücks eingestellt
werden. In der Praxis ist eine solche Anpassung für unterschiedliche
Werkstücke
jedoch schwierig. Außerdem
tritt dann, wenn die Objekthalteverlängerungen an den Klauenelementen sich
nicht biegen oder dann, wenn die Klauenelemente 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 elektrische Greifer eine Beschädigung bewirkt.
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In
der
DE 36 06 874 C2 wird
ein elektrisch betätigbarer
Greifer vorgeschlagen, bei welchem eine Überdrehung des Motors federnd
abgepuffert werden kann. Die hierzu erforderlichen Federmittel sind
dem auf einem Schlitten beweglich angeordneten Motor unmittelbar
zugeordnet.
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Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung soll die oben beschriebenen Probleme lösen. Dementsprechend
ist es Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Greifer mit Schrittmotor
vorzuschlagen, bei dem eine Beschädigung aufgrund einer Pulsasynchronisation verhindert
wird und bei dem eine Haltebreite von Klauenelementen, die der Breite
eines Werkstücks entspricht,
sichergestellt wird, so dass das Werkstück sicher gehalten werden kann.
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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.
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Der
Puffermechanismus weist ein antriebsseitiges Element, das mit einer
Ausgangswelle 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 abtriebsseitigen Element in Eingriff, um eine direkte Übertragung
einer Antriebskraft von der Ausgangswelle auf die Klauenelemente
zu ermöglichen,
wenn die Klauenelemente geöffnet
sind. Das antriebsseitige Element steht mit dem abtriebsseitigen
Element über
die Federmittel in Eingriff, um die Antriebskraft über die
Federmittel elastisch von der Ausgangswelle auf die Klauenelemente
zu übertragen,
wenn das Werkstück
von den Klauenelementen gehalten wird.
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Bei
dem wie oben beschrieben aufgebauten elektrischen Greifer kann die
Ausgangswelle 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 sicher gehalten werden, ohne eine Beschädigung durch eine Asynchronität zwischen
dem Schrittmotor und den Antriebspulsen zu bewirken.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der oben
beschriebene Umsetzmechanismus eine Drehwelle auf, die an der Ausgangswelle
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 Axialrichtung linear vorwärts
und rückwärts bewegt
wird, wobei ein in eine axiale Führungsnut
eingreifender Rotationsverhinderungsstift eine Drehung des Antriebselements verhindert,
sowie einen Öffnungs-/Schließmechanismus
zum Umsetzen der Linearbewegung, die von dem Antriebselement übertragen
wird, über
ein Transmissionselement in die Öffnungs-/Schließbewegung
des Paares von Klauenelementen. Der Puffermechanismus besteht aus
dem Antriebselement, einem Puffergehäuse, dem Transmissionselement und
Federmitteln.
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Weiter
weist das oben beschriebene Antriebselement ein hohles Puffergehäuse an einer
Endseite auf, in dem ein innerer Endabschnitt des Transmissionselements
so aufgenommen ist, dass er um eine bestimmte Strecke gleiten kann,
wobei die oben genannten Federmittel zwischen einem Flanschabschnitt
an dem Transmissionselement und dem Puffergehäuse angeordnet sind.
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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 Transmissionselementen auf, die jeweils zwischen einem
Antriebselement und einem Klauenelement vorgesehen sind, um eine
Bewegung der Antriebselemente auf die Klauenelemente zu übertragen
und das Paar von Klauenelementen zu öffnen bzw. zu schließen. Bei
dieser Ausgestaltung sind die oben genannten Federmittel zwischen
dem Paar von Antriebselementen und dem Paar von Transmissionselementen
angeordnet, so dass der oben genannte Puffermechanismus aus den
Antriebselementen, den Transmissionselementen und den Federmitteln
besteht.
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Vorzugsweise
sind die oben genannten Transmissionselemente in den Antriebselementen aufgenommen,
die zylindrisch sind, so dass sie um eine bestimmte Strecke gleiten
können,
und sind mit den Klauenelementen über Antriebsstifte verbunden, die
sich von den Transmissionselementen erstrecken. Die Federmittel
sind zwischen den Transmissionselementen und den Antriebselementen
angeordnet, so dass sie die Transmissionselemente elastisch in die
Richtung zur Durchführung
der Halteoperation vorspannen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der oben
genannte Umsetzmechanismus ein Rotationselement, das an der Ausgangswelle
des Schrittmotor befestigt ist, ein Nockenelement, das an dem Rotationselement
befestigt ist, ein Paar von Nockennuten, die im Wesentlichen halbkreisförmig 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
ent sprechend der Drehung des Nockenelementes gleiten, um die Klauenelemente
zu öffnen
bzw. zu schließen.
Außerdem weist
das oben beschriebene Rotationselement einen Basisabschnitt, der
an der Ausgangswelle befestigt ist, und einen Befestigungsabschnitt
auf, der so mit dem Basisabschnitt zusammengesetzt ist, dass er
sich relativ zu dem Basisabschnitt um einen bestimmten Winkel drehen
kann. Das Nockenelement ist an dem Befestigungsabschnitt angebracht.
Die Federmittel sind zwischen dem Basisabschnitt und dem Befestigungsabschnitt
vorgesehen, und der Puffermechanismus besteht aus dem Basisabschnitt, dem
Befestigungsabschnitt und den Federmitteln.
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Vorzugsweise
weist der oben beschriebene Basisabschnitt des Rotationselements
einen Hebel auf. Der Befestigungsabschnitt weist die Federmittel und
eine 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 Federaufnahme auf,
um eine elastische Übertragung
der Rotationskraft des Basisabschnitts über die Federmittel auf den
Befestigungsabschnitt zu erlauben, wenn sich der Basisabschnitt
in der entgegengesetzten Richtung dreht.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Schnitt, der einen elektrischen Greifer gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine ausschnittweise Schnittdarstellung zur Erläuterung der Betriebsweise der
ersten Ausführungsform.
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3 ist
ein Schnitt durch einen elektrischen Greifer gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
eine Draufsicht auf die zweite Ausführungsform.
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5 ist
ein Schnitt durch die zweite Ausführungsform in einem Zustand,
in dem Klauenelemente entfernt sind.
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6 ist
eine Vorderansicht der zweiten Ausführungsform.
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7 ist
ein Schnitt durch einen elektrischen Greifer gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
ein Schnitt durch die dritte Ausführungsform.
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9 ist
ein Schnitt entlang der Linie A-A in 7.
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10 ist
ein Schnitt entlang der Linie B-B in 7.
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11 ist
ein Schnitt entlang der Linie C-C in 9.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugen Ausführungsformen
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Die 1 und 2 zeigen
eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ein elektrischer Greifer (Hand) 1 der
ersten Ausführungsform weist
einen reversibel (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 Antriebskraft 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 zu sammengesetzt, dass sie in einer Richtung senkrecht zu
einer Axiallinie einer Ausgangswelle 3a des Schrittmotors 3 geöffnet bzw.
geschlossen werden können.
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Der
in dem Greifergrundkörper
aufgenommene Umsetzmechanismus 5 weist eine Rotationswelle,
die an einem distalen Endabschnitt der Ausgangswelle 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 Axialrichtung
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 8 überträgt.
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Das
Antriebselement 7 weist eine gerade Führungsnut 7a auf,
die sich in Axialrichtung an seiner Außenfläche erstreckt. Ein Rotationsverhinderungsstift 2a,
der in dem Greifergrundkörper 2 vorgesehen
ist, ist so in die gerade Führungsnut 7b eingesetzt,
dass die Drehung des Antriebselements 7 verhindert wird.
In dem so beschränkten
Zustand bewegt sich das Antriebselement 7 linear vorwärts und rückwärts in Richtung
der Rotationswelle 6, wenn sich die Rotationswelle 6 und
der Gewindeabschnitt 6a drehen.
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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 gebogener Abschnitt des Hebels 11 durch
einen Haltestift 12 drehbar ist. Außerdem weist der Hebel 11 einen
proximalen Endabschnitt auf, der mit einem An triebsstift 10 an
einem distalen Ende der Transmissionswelle 9 in Eingriff
steht, während
das andere Ende des Hebels 11 mit einem entsprechenden
Klauenelement 4 in Eingriff steht. Wenn sich die Transmissionswelle 9 in dem
in 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 annähern, so
dass das Paar von Klauenelementen 4 ein Werkstück W halten
kann.
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Andererseits
ist die Transmissionswelle 9 gleitend in einem Puffergehäuse 14 aufgenommen, das
an einem distalen Endabschnitt des Antriebselements 7 angeschraubt
ist. Das Gehäuse 14 ist
in dem Greifergrundkörper 2 so
aufgenommen, dass es gemeinsam mit dem Antriebselement 7 in
Axialrichtung gleiten kann. In dem Puffergehäuse 14 wird die Transmissionswelle 9 über eine
zwischen dem Puffergehäuse 14 und
einem Flanschabschnitt 9a vorgesehene Feder 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 vorderen Ende mit dem Puffergehäuse 14 in Eingriff
steht. Entsprechend dem abgestuften Abschnitt 9b kann sich
die Transmissionswelle 9 innerhalb des Puffergehäuses 14 um
eine durch das Antriebselement 7 festgelegte Strecke S
in Axialrichtung bewegen.
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Wenn
die Transmissionswelle 9, das Antriebselement 7 und
das Puffergehäuse 14 sich
gemeinsam zu einer in 1 gezeigten vorderen Position bewegen, öffnet 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 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.
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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 Transmissionswelle 9 (als
abtriebsseitiges Element), die zusammen mit den Klauenelementen 4 betätigt wird,
und die dazwischen angeordnete Feder 15 gebildet.
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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
bewegen. Dadurch bewegen sich das Antriebselement 7, das
mit dem Gewindeabschnitt 6a der Drehwelle 6 verschraubt
ist, und das mit dem Antriebselement 7 verbundene Puffergehäuse 14 in
Axialrichtung vorwärts bis
zu der in 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. 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.
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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 2 gezeigt, rückwärts. Dementsprechend
bewegt sich die Transmissionswelle 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 absorbiert, und
eine Haltekraft der Klauenelemente 4 wird erzeugt.
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Auf
diese Weise erlaubt es die Feder 15 dem Antriebselement 7 und
dem Puffergehäuse 14,
sich um eine festgelegte Strecke S weiter zurückzubewegen, wenn die Klauenelemente 4 das
Werkstück
W halten, obwohl sich die Transmissionswelle 9 nicht weiter
zurückbewegen
kann. Dadurch kann in dem gegebenen 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.
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Wenn
die Zahl der Pulse zum Antreiben des Schrittmotors 3 den
Bereich der Strecke S überschreitet,
schlägt
das Puffergehäuse 14 an
dem abgestuften Abschnitt 9b der Übertragungswelle 9 an. Dadurch
wird die Bewegung des Puffergehäuses 14 blockiert,
so dass eine Beschädigung
durch asynchrone Pulse auftreten kann.
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Die 3 bis 6 zeigen
eine zweite Ausführungsform
eines elektrischen Greifers gemäß der vorliegenden
Erfindung. Der elektrische Greifer 21 der zweiten Ausführungsform
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 Klauenelemen te 24 umsetzt. Die Klauenelemente 24 sind
jeweils beweglich von einem Paar von Führungen 24a gehalten,
die parallel zueinander an dem Greifergrundkörper 22 angeordnet
sind. Die Klauenelemente 24 bewegen sich entlang der Führungen 24a synchron
in einander gegenüberliegenden
Richtungen, wodurch eine Öffnungs-/Schließbewegung
in senkrecht zu der Axiallinie der Ausgangswelle 23a liegenden
Richtungen durchgeführt
wird.
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Bei
dem Greifergrundkörper 22 weist
der Umsetzmechanismus 25 ein Zahnrad 26, das an
der Ausgangswelle 23a des Schrittmotors 23 angebracht ist,
im Wesentlichen 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 stehen, und ein Paar von Transmissionselementen 29 auf,
die die Antriebselemente 27 jeweils mit entsprechenden Klauenelementen 24 verbinden.
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Wie
deutlich aus 5 ersichtlich ist, ist jedes
Transmissionselement 29 gleitend in dem entsprechenden
Antriebselement 27 angeordnet und mit dem entsprechenden
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 weisen
einen bestimmten Abstand zueinander auf, so dass das Transmissionselement 29 sich
um eine bestimmte Strecke S in Richtungen bewegen kann, in denen
die Klauenelemente 24 die Öffnungs-/Schließbewegung durchführen. Zusätzlich ist
zwischen dem Transmissionselement 29 und dem Antriebselement 27 eine Feder 35 vorgesehen,
die eine elastische Kraft erzeugt, um die Klauenelemente 24 in
Schließrichtung vorzuspannen.
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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 ab triebsseitige Elemente
sind und zusammen mit den Klauenelementen 24 betätigt werden,
und die dazwischen angeordneten Federn 35 gebildet.
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In
den Fig. 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 Magneten 36 feststellt.
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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 5 gezeigten Positionen bewegt,
so dass die Bewegung der Antriebselemente 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.
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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.
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Auch
bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform erlaubt es die Feder 35 den
Antriebselementen 27, sich um eine festgelegte Strecke S
weiter zurückzubewegen,
wenn die Klauenelemente 24 das Werkstück W halten, obwohl 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, indem 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.
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Die 7 bis 11 zeigen
eine dritte Ausführungsform
eines elektrischen Greifers gemäß der vorliegenden
Erfindung. Der elektrische Greifer 41 der dritten Ausführungsform
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 Antriebskraft
des Schrittmotors 43 in die Öffnungs-/Schließbewegung
der Klauenelemente 44 umwandelt.
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Das
Paar von Klauenelementen 44 ist jeweils mit ihren proximalen
Endabschnitten gleitend in an dem Greifergrundkörper 42 vorgesehene
T-förmige Führungsnuten 42a eingesetzt.
Die Klauenelemente 44 vollziehen die Öffnungs-/Schließbewegung entlang der individuellen
Führungsnut 42a.
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Der
Umsetzmechanismus 45 weist ein Rotationselement 46,
das an einer Ausgangswelle 43a des Schrittmotors 43 angebracht
ist, ein scheibenartiges Nockenelement 49, das an einer
oberen Fläche des
Rotationselements 46 angebracht 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.
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Die
Nockennuten 49a sind, wie in 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 Richtung um denselben
Abstand von dem Drehmittelpunkt beabstandet sind.
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Wie
aus den 7 und 8 ersichtlich
ist, weist das Rotationselement 46 einen Basisabschnitt 47,
der an der Ausgangswelle 43a befestigt ist, und einen Befestigungsabschnitt 48 auf,
der mit dem Basisabschnitt so verbunden ist, dass er relativ zu
diesem drehbar ist. An dem Befestigungsabschnitt 48 ist das
oben beschriebene Nockenelement 49 angebracht. Hebel 51 sind
an dem Basisabschnitt 47 vorgesehen. Wenn der Basisabschnitt 47 angetrieben wird,
um sich im Uhrzeigersinn in den in 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 Aufnahmeelement 53 an, das in einer Federführung 52 über eine
an dem Befestigungsabschnitt 48 vorgesehene Feder 55 gehalten
wird. Bei dieser Ausgestaltung werden die Federn 55 zusammengedrückt und die
dadurch erzeugten Kräfte
dazu verwendet, den Befestigungsabschnitt 48 zu drehen.
Wenn jede der Federn 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.
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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 angebracht, in dem er
von der Feder 55 in einer solchen Richtung vorgespannt wird,
dass die Klauenelemente 44 ihre Halteoperation durchführen. Wenn
der Befestigungsabschnitt 48 in einer solchen Richtung
angetrieben wird, dass die Klauenelemente 44 das Werkstück freigeben,
wird er zusammen mit dem Basisabschnitt 47 angetrieben. Wenn
das Werkstück
gehalten wird, werden die Klauenelemente 44 über die
Federn 55 angetrieben, und der Zustand, in dem das Werkstück gehalten
wird, wird entsprechend der Vorspannkraft der Feder 55 aufrechterhalten.
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Somit
wird bei der dritten Ausführungsform ein
Puffermechanismus durch den Basisabschnitt 47 und die Hebel 51,
die antriebsseitige Elemente sind und zusammen mit der Ausgangswelle 43a betätigt werden,
den Befestigungsabschnitt 48, der ein abtriebsseitiges
Element ist und zusammen mit den Klauenelementen 44 betätigt wird,
und die dazwischen angeordneten Federn 55 gebildet.
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Zusätzlich weist,
wie in 8 gezeigt ist, der elektrische Greifer ein Positionsdetektierelement 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 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.
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Bei
dem wie oben beschrieben aufgebauten elektrischen Greifer gemäß der dritten
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 9 gezeigten
Zustand 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. Dadurch 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.
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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 Aufnahmeelemente 53 und die Federn 55 auf
den Befestigungsabschnitt 48 übertragen. Die Drehung des
Nockenelements 49 bewirkt, dass sich die Antriebsstifte 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 Basisabschnitt 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 Befestigungsabschnitt 48 nicht weiter drehen
kann, erlaubt es die Feder 55 dem Basisabschnitt 47,
sich um einen festgelegten Winkel weiter zu drehen, bis die Aufnahmeelemente 58 an
den Kanten der Federführungen 52 anschlagen.
Dadurch arbeitet der Schrittmotor 43 in dem gegebenen Bereich,
ohne eine Asynchronität
von Pulsen zu bewirken.
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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.
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Mit
den oben beschriebenen elektrischen Greifern jeder der Ausführungsformen
wird trotz der Verwendung eines Schrittmotors eine Beschädigung aufgrund
einer Asynchronität
von Pulsen vermieden. Die Haltebreite der Klauenelemente kann entsprechend
dem Werkstück
sichergestellt werden, und das Werkstück kann zuverlässig gehalten
werden.