DE102007006542B3

DE102007006542B3 - Greifvorrichtung mit Schaltwalzenmechanik

Info

Publication number: DE102007006542B3
Application number: DE200710006542
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl.-Ing. Becker
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2027-02-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung mit drei Lagerungen für drei fingerförmige Greifelemente, mit denen mindestens zwei verschiedene Greifarten ausgeführt werden können. Die drei Lagerungen sind auf einem Kreis angeordnet und derart ausgebildet, dass mit allen drei Greifelementen eine Schwenkbewegung um eine Querachse und mit zwei der Greifelemente zusätzlich eine Drehbewegung um eine Hochachse durchführbar ist. Die Greifvorrichtung weist zwei Schaltwalzen auf, durch die in Eingriff mit einer Betätigungseinrichtung die Dreh- und Schwenkbewegungen der beiden drehbaren Greifelemente sowie die Schwenkbewegung des nicht drehbaren Greifelements zur Durchführung der zumindest zwei Greifarten gekoppelt sind, so dass die zumindest zwei Greifarten durch Bewegung der Betätigungseinrichtung mit einem einzigen Antrieb ausgeführt werden können. Die vorgeschlagene Greifvorrichtung hat einen einfachen Aufbau und lässt sich über einen einzigen Antrieb steuern.

Description

Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung mit drei Lagerungen für drei fingerförmige Greifelemente, mit der mindestens zwei verschiedene Greifarten ausgeführt werden können, wobei die drei Lagerungen auf einem Kreis angeordnet und derart ausgebildet sind, dass mit allen drei Greifelementen eine Schwenkbewegung um jeweils eine durch die Lagerung verlaufende Querachse durchführbar ist.
Greifvorrichtungen mit fingerförmigen Greifelementen finden vor allem in Bereichen Anwendung, in denen bei Handhabungsaufgaben flexibel auf unterschiedliche Objektgeometrien reagiert werden muss. Derartige Greifvorrichtungen werden in der Mehrzahl der Fälle mit einer geeigneten Handhabungseinrichtung, d. h. bspw. einem Roboter oder einer Kinematik, eingesetzt.
Stand der Technik
Bekannte Greifvorrichtungen unterscheiden sich vor allem durch das eingesetzte Greifprinzip und ihren unterschiedlichem Flexibilitätsgrad in Bezug auf das Greifspektrum. Alle derzeit bekannten Greifvorrichtungen weisen ein sehr hohes Maß an Komplexität bzgl. der Kinematik bzw. der erforderlichen steuerungstechnischen Schnittstellen auf.
Ein Beispiel für eine bekannte Greifvorrichtung ist die sog. Barrett-Hand der Firma Barrett Technology Inc., die drei fingerförmige Greifelemente für die Durchführung der Greifaufgaben aufweist. Zwei der Greifelemente sind nebeneinander, das dritte diesen gegenüber angeordnet. Alle drei Greifelemente sind unabhängig voneinander um ihre Querachse schwenkbar. Die Greifvorrichtung verfügt über vier Antriebe. Drei der Antriebe bewegen die drei Greifelemente je über einen Seilantrieb. Ein vierter Antrieb erzeugt eine Drehbewegung der beiden nebeneinander angeordneten Greifelemente um das Zentrum der Hand. Diese Greifvorrichtung weist ein hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich der zu greifenden Gegenstände auf, ist jedoch aufgrund der Komplexität ihrer Kinematik für viele Anwendungen nicht wirtschaftlich einsetzbar.
Einige weitere bekannte Greifvorrichtungen weisen eine noch höhere Komplexität der Greifkinematik auf. Diese hohe Komplexität führt dazu, dass viele dieser Greifvorrichtungen nicht ausreichend robust gegen mechanische oder elektromagnetische Störeinflüsse sind. Die hohe Anzahl an Einzelteilen und Antrieben verursacht zudem hohe Kosten, so dass diese Greifvorrichtungen für viele Anwendungen zu teuer sind. Weiterhin lässt der hohe steuerungstechnische Aufwand zum Betrieb der Greifvorrichtungen eine vollständige Integration der Steuerungstechnik in diese Greifer nicht zu.
Aus FR 11 88 167 A ist eine Greifvorrichtung bekannt, deren Greifelemente ausschließlich Schwenkbewegungen um Querachsen ausführen. Die Greifelemente werden über eine schaltkulissenartige Betätigungseinrichtung bewegt.
Aus der DE 10 2004 022 201 B3 ist eine Greifvorrichtung zur flexiblen Handhabung von Objekten bekannt, die ebenfalls drei Greifelemente aufweist, deren Lagerungen auf einem Kreis angeordnet sind. Zwei der Greifelemente sind unabhängig voneinander um jeweils eine Querachse schwenkbar. Das dritte Greifelement ist gegenüber dem ersten und zweiten Greifelement zwischen zwei Positionen verschiebbar angeordnet, wobei die Querachsen des ersten und zweiten Greifelements zusätzlich um Hochachsen schwenkbar sind. Diese Greifvorrichtung ermöglicht das flexible kraft- oder formschlüssige Greifen von Objekten mit unterschiedlichen geometrischen Eigenschaften bei einer geringeren Komplexität der Ansteuerung mit nur wenigen Antrieben und lässt sich somit kostengünstig realisieren.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Greifvorrichtung zum flexiblen Greifen von Objekten unterschiedlicher Geometrien anzugeben, die eine geringe Komplexität aufweist und sich mit nur einem Antrieb betreiben lässt.
Die Aufgabe wird mit der Greifvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Greifvorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie dem Ausführungsbeispiel entnehmen.
Die vorgeschlagene Greifvorrichtung umfasst drei Lagerungen für drei fingerförmige Greifelemente, mit denen mindestens zwei verschiedene Greifarten ausgeführt werden können. Die fingerförmigen Greifelemente können hierbei unlösbar in den Lagerungen sitzen oder lösbar mit diesen verbunden sein. In diesem Fall sind die Greifelemente nicht Teil der Greifvorrichtung, sondern werden erst vor dem Einsatz der Greifvorrichtung in die Lagerungen eingesetzt. Dies ermöglicht einen Austausch oder die Verwendung unterschiedlich ausgestalteter Greifelemente in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung. Die fingerförmigen Greifelemente können hierbei unterschiedliche Geometrien aufweisen, beispielsweise als starre oder elastische geradlinige oder gebogene Stäbe beliebiger Querschnittsform oder als gliedrige adaptive Elemente ausgebildet sein.
Die Lagerungen sind bei der vorgeschlagenen Greifvorrichtung auf einem gedachten Kreis angeordnet und derart ausgebildet, dass mit allen drei Greifelementen eine Schwenkbewegung um jeweils eine parallel zu einer durch den Kreis aufgespannten Kreisebene und durch ihre Lagerung verlaufende Querachse durchführbar ist und dass ein erstes und ein zweites der Greifelemente zusätzlich eine Drehbewegung um eine vertikal zur Kreisebene und durch ihre jeweilige Lagerung verlaufende Hochachse durchführen können. Unter Lagerungen sind hierbei die Komponenten der Greifvorrichtung zu verstehen, an denen die Greifelemente befestigt werden bzw. mit denen die Greifelemente verbunden sind und die die Dreh- und Schwenkbarkeit ermöglichen. Die Greifvorrichtung weist zumindest zwei Schaltwalzen auf, die mit den beiden Lagerungen des ersten und des zweiten Greifelements verbunden sind und durch die in Eingriff mit einer eine Linearbewegung ausführenden Betätigungseinrichtung die Dreh- und Schwenkbewegungen des ersten und des zweiten Greifelements sowie die Schwenkbewegung des dritten Greifelements zur Durchführung der zumindest zwei Greifarten gekoppelt sind. Damit können die zumindest zwei Greifarten durch Bewegung der Betätigungseinrichtung mit einem einzigen Antrieb ausgeführt werden.
Durch den Einsatz der Schaltwalzen in Verbindung mit den Dreh- und Schwenkmöglichkeiten der drei Greifelemente wird eine Steuerung der Greifvorrichtung über nur einen einzigen Antrieb ermöglicht. Aufgrund der geringen Komplexität der Greifvorrichtung und der damit geringeren Anzahl der Bauteile werden sowohl Gewicht als auch Anschaffungskosten der Greifvorrichtung reduziert. Der rein mechanische und einfache Aufbau der Greifvorrichtung ermöglicht eine Skalierbarkeit bis in kleine Baugrößen.
Mit der vorgeschlagenen Greifvorrichtung sind vorzugsweise die folgenden zwei Greifarten durchführbar. Bei der ersten Greifart werden die drei Greifelemente in drei zueinander parallelen Ebenen um ihre Querachsen geschwenkt, wobei das erste und das zweite Greifelement auf die dem dritten Greifelement zugewandte Seite und das dritte Greifelement auf die dem ersten und zweiten Greifelement zugewandte Seite geschwenkt werden. Die drei Ebenen haben dabei vorzugsweise den gleichen Abstand zueinander. Bei der zweiten Greifart werden die drei Greifelemente um ihre Querachsen in Richtung des gemeinsamen Mittelpunktes ihrer Anordnung geschwenkt. Die Querachse des dritten Greifelements ist dabei für alle Greifarten so orientiert, dass das dritte Greifelement zumindest annähernd in Richtung des Mittelpunktes der Anordnung der drei Greifelemente bzw. Lagerungen geschwenkt werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Greifvorrichtung so ausgebildet, dass sie drei Greifarten ausführen kann. Zusätzlich zu den oben beschriebenen beiden Greifarten werden bei der dritten Greifart das erste Greifelement in Richtung des zweiten Greifelements und das zweite Greifelement in Richtung des ersten Greifelements jeweils um ihre Querachse geschwenkt. Das dritte Greifelement wird dabei vorzugsweise durch eine Schwenkbewegung um seine Querachse weggeklappt, d. h. in Richtung weg von dem ersten und zweiten Greifelement geschwenkt.
Die Greifvorrichtung lässt sich auch so ausgestalten, dass die zumindest zwei Greifarten in einer der Alternativen der ersten und dritten oder der zweiten und dritten Greifart entsprechen.
Die Betätigungseinrichtung ist bei der vorgeschlagenen Greifvorrichtung vorzugsweise mit einem frei programmierbaren elektromotorischen Linearantrieb verbunden, mit dem alle notwendigen Stell- bzw. Positionierfunktionen erfüllt werden können. Es können auch andere geeignete Antriebe eingesetzt werden, bspw. ein pneumatisch betätigter Mehrstellungszylinder.
Die Betätigungseinrichtung ist vorzugsweise durch eine zentral angeordnete Walze oder Welle mit Führungsstrukturen gebildet, die zumindest zeitweise mit korrespondierenden Betätigungsstrukturen an den Lagerungen zur Durchführung der Schwenkbewegungen der drei Greifelemente in Eingriff kommen. Die Betätigungseinrichtung greift hierbei auch in entsprechende Führungsnuten oder andere Strukturen in den beiden Schaltwalzen für die Drehung des ersten und des zweiten Greifelementes ein. Die Schaltwalzen ermöglichen eine stufenweise Drehung der beiden Greifelemente in einer Drehrichtung um ihre Hochachsen, um die verschiedenen Greifarten einzustellen. Über die Führungsstrukturen, bspw. geeignete Anschlagflächen, kann die mit dem Linearantrieb verbundene Betätigungseinrichtung auch die notwendige Kraft für die Greifaufgaben auf die entsprechenden Betätigungsstrukturen, insbesondere Betätigungshebel, an den Lagerungen für die Schwenkbewegung der Greifelemente übertragen.
Die Schaltwalzen werden vorzugsweise durch geeignete mechanische Vorrichtungen gezwungen, sich nur in eine Richtung zu bewegen. Derartige Vorrichtungen können bspw. Rollenfreiläufe, federnde Rasterteile mit einer geeigneten sägezahnförmigen Verzahnung oder Sperren in den Nuten oder Spuren der Schaltwalzen sein. während das erste und das zweite Greifelement jeweils sowohl um ihre Querachse geschwenkt werden können, um zuzugreifen, als auch mit samt ihren Gehäusen um ihre Hochachse geschwenkt werden können, um verschiedene Greifarten einzustellen, kann das dritte Greifelement nicht um eine Hochachse gedreht werden. Dieses dritte Greifelement wird in einer der Ausgestaltungen der Greifvorrichtung von der Betätigungseinrichtung nur betätigt, um durch die Schwenkbewegung um seine Querachse zuzugreifen. In einer anderen Ausgestaltung der Greifvorrichtung wird dieses dritte Greifelement in gleicher Weise für zwei der Greifarten betätigt, um zuzugreifen, und für die dritte Greifart betätigt, um wegzuklappen.
Die Lagerungen der Greifvorrichtung sind vorzugsweise so ausgebildet, bspw. mit Greiferbacken, dass sie lösbar unterschiedliche Greifelemente aufnehmen können. Als Greifelemente können wahlweise, wie bereits ausgeführt, starre eingliedrige oder adaptive zwei- oder mehrgliedrige fingerartige Greifelemente eingesetzt werden.
Die vorliegende Greifvorrichtung ermöglicht mit einer minimalen Anzahl an elektrischen Aktoren und einer geringen Zahl von mechanischen Komponenten ein hohes Maß an Flexibilität in Bezug auf die zu greifenden Objektgeometrien, so dass damit eine industrietaugliche Kinematik bereitgestellt wird. Die Greifvorrichtung kann zum flexiblen kraft- oder formschlüssigen Greifen von Objekten mit unterschiedlichen geometrischen Eigenschaften eingesetzt werden. Die zu greifenden Objekte können in Geometrie und Größe in definierten Bereichen variieren. Vorzugsweise wird die Greifvorrichtung hierbei an einer Handhabungseinrichtung eingesetzt, bspw. einem Roboter oder einer Kinematik, an die sie geeignet angekoppelt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorgeschlagene Greifvorrichtung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine beispielhafte Anordnung sowie Bewegungsmöglichkeiten der Greifelemente der vorgeschlagenen Greifvorrichtung;
2 eine erste mögliche Greifart der vorgeschlagenen Greifvorrichtung;
3 eine zweite mögliche Greifart der vorgeschlagenen Greifvorrichtung;
4 eine dritte mögliche Greifart der vorgeschlagenen Greifvorrichtung;
5 ein Beispiel für den Aufbau der Greifvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
6 ein Beispiel für den Aufbau der Greifvorrichtung in Seitenansicht;
7 eine vergrößerte Darstellung des Betätigungsmechanismus für das erste oder zweite Greifelement;
8 eine vergrößerte Darstellung des Rückstellmechanismus für das erste oder zweite Greifelement;
9 eine vergrößerte Darstellung, die das dritte Greifelement in weg geklapptem Zustand zeigt; und
10 ein Beispiel für den Verlauf der Nuten der Schaltwalzen in abgerollter Darstellung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
1 stellt beispielhaft eine Anordnung der Lagerungen bzw. Halterungen mit den Greifelementen sowie die Bewegungsmöglichkeiten dieser Greifelemente bei der vorgeschlagenen Greifvorrichtung dar. Die drei Greifelemente bzw. deren Lagerungen sind hierbei auf einem gedachten Kreis angeordnet, der in der 1 eingezeichnet ist. In diesem Beispiel haben die drei Greifelemente bzw. deren Lagerungen den gleichen Abstand zueinander. Das erste und das zweite Greifelement werden im Folgenden als Finger 7, das dritte Greifelement als Daumen 8 bezeichnet. Die beiden Finger 7 lassen sich jeweils um eine senkrecht auf der Kreisebene stehende und durch ihre Lagerungen verlaufende vertikale Drehachse (Hochachse) drehen, wie dies mit den gekrümmten Pfeilen in der 1 angedeutet ist. Zusätzlich lassen sich alle drei Greifelemente, d. h. auch der Daumen 8, jeweils um eine parallel zur Kreisebene und durch die jeweiligen Halterungen bzw. Lagerungen verlaufende horizontale Achse (Querachse) schwenken. Der Daumen 8 lässt sich hierbei nur in einer Ebene schwenken, während die beiden Finger 7 aufgrund ihrer Drehmöglichkeit in mehrere Richtungen schwenkbar sind, wie dies mit den Doppelpfeilen angedeutet ist.
Mit der Greifvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels sind die drei im Folgenden anhand der 2 bis 4 beschriebenen Greifarten möglich. Die Darstellungen zeigen die Greifelemente und deren Bewegungsrichtungen wie auch bei 1 in Draufsicht. Der Begriff parallel bedeutet hier nicht ein lineares Verschieben der Greifelemente, wie dies z. B. bei Parallelbackengreifern der Fall ist, sondern ein Schwenken der Greifelemente in parallel liegenden Ebenen.
2 zeigt eine zentrische Greifart, bei der sowohl die beiden Finger 7 als auch der Daumen 8 in Richtung auf den Mittelpunkt ihrer Anordnung geschwenkt werden. 3 zeigt eine Greifart, bei der die beiden Finger parallel auf die Seite des Daumens 8 geschwenkt werden und der Daumen 8 gleichzeitig auf die Seite der beiden Finger 7 geschwenkt wird. Die Schwenkbewegung erfolgt damit in drei zueinander parallelen Ebenen, die senkrecht zur Kreisebene orientiert sind und den gleichen Abstand zueinander aufweisen. Eine dritte Greifart ist in 4 dargestellt. Bei dieser Greifart werden die beiden Finger 7 aufeinander zu geschwenkt, wie dies aus der Figur ersichtlich ist. Der Daumen 8 wird entweder nicht bewegt oder kann von den Fingern 7 weg geschwenkt werden, um beim Greifen nicht zu stören.
5 zeigt ein Beispiel für einen Aufbau einer derartigen Greifvorrichtung in perspektivischer Ansicht. Die Greifvorrichtung wird durch einen zentral angeordneten Aktor angetrieben, der linear steuerbare Bewegungen ausführt, z. B. einen elektrischen Linearantrieb 3. Der Linearantrieb 3 muss über einen vergleichsweise großen Hubbereich verfügen. Die Richtung der Hubbewegung wird im Folgenden als die senkrechte Achse der gesamten Baugruppe bezeichnet. Die Seite der Greiferelemente zum Objekt hin als unten, die Seite des Antriebes als oben.
Der Linearantrieb 3 ist mit der zentralen Betätigungseinrichtung 1 verbunden, die mit drei Führungsstrukturen bzw. Führungskonturen 2 versehen ist. In den Führungskonturen werden Mitnehmer des Daumens 8 und der Betätigungsringe 5 der Finger 7 geführt. Die zentrale Betätigungseinrichtung 1 hat drei Bewegungsbereiche. Der erste Bewegungsbereich reicht von einer neutralen Stellung ausgehend nach oben, um zuzugreifen. Der zweite Bewegungsbereich reicht von der neutralen Stellung ausgehend nach unten, um die Greifart zu verstellen. Der dritte Bewegungsbereich reicht davon ausgehend noch weiter nach unten, um den Daumen 8 wegzuklappen.
Das Zugreifen wird formschlüssig über eine Bewegung der zentralen Betätigungseinrichtung 1 nach oben erwirkt, die Rückstellung der Finger 7 und des Daumens 8 über Federkraft.
Die Führungskonturen der zentralen Betätigungseinrichtung 1 werden unten mit einem Deckel 6 abgeschlossen. An diesem Abschluss liegen bei der Zugreifbewegung die Mitnehmer 4 der Betätigungsringe 5 der Finger 7 an, so dass die Finger 7 und der Daumen 8 beim Hochziehen der zentralen Betätigungseinrichtung 1 über eine Kontur im Betätigungsring 5 zur Greifermitte geschwenkt werden, sobald die Mitnehmer 4 mit dem Abschluss in Berührung kommen. Auf diese Weise kann die verfügbare Greifkraft in voller Höhe genutzt werden, da dann dieselbe Kinematik wie bei handelsüblichen Winkelgreifern im Einsatz ist. Diese Funktion ist bei allen drei Greifelementen gleich.
Die Betätigungsringe 5 sind im Greifergehäuse 9 linear verschiebbar eingebaut und besitzen im Inneren eine Betätigungskontur 10, an der sich der Betätigungshebel des jeweiligen Fingers 7 abstützt und der das Schwenken des Fingers 7 nach Innen bewirkt. Dies ist in der Detaildarstellung der 7 erkennbar, die auch die Schwenkachse 15 eines der Finger 7 zeigt. Eine Drehbewegung um eine senkrechte Achse ist beim Zugreifen nicht erforderlich und wird durch den Mitnehmer 4 gesperrt. In den Betätigungsringen 5 sind vorzugsweise die unteren Enden der koaxial eingebauten Schaltwalzen 14 drehbar gelagert.
Der Betätiger 11 des Daumens 8 besitzt oberhalb der Betätigungskontur noch eine weitere Betätigungskontur 12, die den Daumen 8 in der Position für den Griff mit nur zwei Fingern nach außen vom Greiferzentrum wegklappt. Der Daumen 8 wird in dieser Position durch eine Push-Push Mechanik 13 eingerastet und erst bei der nächsten Betätigung durch die zusätzliche Kontur 12 wieder ausgerastet. 9 zeigt hierzu eine Detaildarstellung, die den Daumen 8 in der weg geklappten Stellung sowie die für die Rückholung erforderliche Rückstellfeder 21 zeigt. Diese Rückstellfeder 21 kann bspw. als Drehfeder ausgestaltet sein. Der Betätiger 11 des Daumens und die weitere Betätigungskontur 12 sind nochmals in der Seitenansicht der 6 zu erkennen, in der auch die Anschlussflansche 19 der Finger 7 sowie der Anschlussflansch 20 des Daumens 8 angedeutet sind. Über diese Flansche können die Benutzer dann ihre spezifischen Fingerenden befestigen. Die Rückstellfedern 22 der Finger 7 sind bspw. in den Schaltwalzen 14 entgegengehalten, wie dies in der 8 angedeutet ist, die Rückstellfeder 21 des Daumens 8 im Gehäuseboden 23.
Die Schaltwalzen 14 der Finger 7 sind im Gehäuse um die senkrechte Achse drehbar und koaxial zu den darunter liegenden Betätigungsringen 5 eingebaut. In axialer Richtung sind sie gelagert. Diese Schaltwalzen 14 haben die folgenden Funktionen:

– Aufnahme der Schwenkachsen 15 der Finger 7 und Aufnahme des Gegenmomentes der Fingerkräfte;
– Blockieren der Drehbewegung in einer Richtung durch eine geeignete Mechanik, bspw. durch eine federbelastete Rastsperre 16, einen Rollenfreilauf oder gefederte Rückfallsperren in den Schaltwalzennuten 17;
– Einstellen der Greifarten; und
– Gegenlager für die Rückstellfedern 21, 22, die die Finger 7 und den Daumen 8 in unbetätigtem Zustand nach außen drücken.

Die Nuten in den Schaltwalzen sind so ausgeführt, dass im oberen Bewegungsbereich der Betätigungseinrichtung 1 die Verstellung der Greifart blockiert, das Zugreifen jedoch möglich ist. Im unteren Bewegungsbereich ist über eine Zickzack-Kontur ein Weiterdrehen der Schaltwalzen 14 durch abwechselndes Auf- und Abbewegen der zentralen Betätigungseinrichtung 1 möglich. Durch die Blockierung einer Drehrichtung der Schaltwalzen wird sichergestellt, dass die Position jederzeit genau bekannt ist, und dass sich die Drehstellung der Finger zueinander während des Betriebes nicht verstellen kann. An zwei Positionen ist die Nut in den Schaltwalzen nach unten länger ausgeführt. An diesen Positionen kann die Push-Push-Mechanik des Daumens betätigt und der Daumen damit nach außen geklappt werden. An einer der beiden Positionen sollte die verlängerte Nut nach unten offen ausgebildet sein (nach unten offene Nut 18), um die Montage der Greifvorrichtung zu erleichtern. 10 zeigt beispielhaft eine abgewickelte Kurve der Schaltwalze 14. Der Pfeil gibt die Bewegungsrichtung der Schaltwalze bei Betätigung und bei feststehendem Führungsbolzen an. Die Schaltkurve der beiden Finger sollte dabei vorzugsweise auf den beiden Schaltwalzen 14 spiegelbildlich angeordnet sein.
Eine derartige Greifvorrichtung hat als mechanische Schnittstellen die Anschlussflansche für die Greifelemente sowie einen Flansch zur Ankopplung an eine Handhabungseinrichtung. Weiterhin ist eine elektrische Schnittstelle für die Stromversorgung erforderlich. Zusätzlich können informationstechnische Schnittstellen (Ethernet, serielles Interface, wie z. B. Bussystem) vorgesehen sein. Über eine Auswertung des Motorstromes des elektromotorischen Linearantriebs können zusätzlich Rückschlüsse auf die Greifkraft gezogen werden.

1: Betätigungseinrichtung
2: Führungskonturen
3: Linearantrieb
4: Mitnehmer
5: Betätigungsringe
6: Deckel
7: Finger
8: Daumen
9: Greifergehäuse
10: Kontur der Betätigungsringe
11: Betätiger des Daumens
12: obere Betätigungskontur für Daumen
13: Push-Push Mechanik
14: Schaltwalzen
15: horizontale Schwenkachse
16: Rastsperre
17: Schaltwalzennuten
18: offene Nut für Montage
19: Fingerflansche
20: Daumenflansch
21: Rückstellfedern der Finger
22: Rückstellfeder des Daumens
23: Gehäuseboden

Claims

Greifvorrichtung mit drei Lagerungen für drei fingerförmige Greifelemente (7, 8), mit denen mindestens zwei verschiedene Greifarten ausgeführt werden können, wobei die drei Lagerungen auf einem Kreis angeordnet und derart ausgebildet sind, dass mit allen drei Greifelementen (7, 8) eine Schwenkbewegung um jeweils eine durch ihre Lagerung verlaufende Querachse (15) durchführbar ist, wobei zwei der Lagerungen so ausgebildet sind, dass mit einem ersten und einem zweiten der Greifelemente (7) zusätzlich eine Drehbewegung um jeweils eine vertikal zur Kreisebene durch ihre Lagerung verlaufende Hochachse durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerungen des ersten und des zweiten Greifelements (7) mit zwei Schaltwalzen (14) verbunden sind, durch die in Eingriff mit einer eine Linearbewegung ausführenden Betätigungseinrichtung (1) die Dreh- und Schwenkbewegungen des ersten und des zweiten Greifelementes (7) sowie die Schwenkbewegung des dritten Greifelements (8) zur Durchführung der zumindest zwei Greifarten gekoppelt sind, so dass die zumindest zwei Greifarten durch Bewegung der Betätigungseinrichtung (1) mit einem einzigen Antrieb ausgeführt werden können.
Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalzen (14) jeweils einen ersten Abschnitt einer Nut aufweisen, durch die im Eingriff mit der Betätigungseinrichtung (1) die Schaltwalzen (14) bei Linearbewegung der Betätigungseinrichtung (1) so gedreht werden, dass bei einer ersten Greifart die drei Greifelemente (7, 8) in drei zueinander parallelen Ebenen geschwenkt werden, die gleichen Abstand zueinander aufweisen, wobei das erste und das zweite Greifelement (7) auf eine dem dritten Greifelement (8) zugewandte Seite und das dritte Greifelement (8) auf eine dem ersten und zweiten Greifelement (7) zugewandte Seite geschwenkt werden.
Greifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalzen (14) jeweils einen zweiten Abschnitt einer Nut aufweisen, durch die im Eingriff mit der Betätigungseinrichtung (1) die Schaltwalzen (14) bei Linearbewegung der Betätigungseinrichtung (1) so gedreht werden, dass bei einer zweiten Greifart die drei Greifelemente (7, 7) in Richtung eines gemeinsamen Mittelpunktes ihrer Anordnung geschwenkt werden.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalzen (14) jeweils einen dritten Abschnitt einer Nut aufweisen, durch die im Eingriff mit der Betätigungseinrichtung (1) die Schaltwalzen (14) bei Linearbewegung der Betätigungseinrichtung (1) so gedreht werden, dass bei einer dritten Greifart das erste Greifelement in Richtung des zweiten und das zweite Greifelement in Richtung des ersten Greifelementes geschwenkt werden.
Greifvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalzen jeweils einen vierten Abschnitt einer Nut aufweisen, durch die im Eingriff mit der Betätigungseinrichtung (1) bei der dritten Greifart das dritte Greifelement (8) von dem ersten und zweiten Greifelement (7) weg geschwenkt wird.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung für das dritte Greifelement (8) in gleichem Abstand zu den Lagerungen für das erste und zweite Greifelement (7) angeordnet ist.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung einen Linearantrieb (3) umfasst, mit dem die Betätigungseinrichtung (1) zur Ausführung der Greifarten angetrieben wird.
Greifvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (3) programmierbar ist.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (1) eine zentral angeordnete Walze oder Welle mit Führungsstrukturen ist, die zumindest zeitweise mit korrespondierenden Betätigungsstrukturen an den Lagerungen zur Durchführung der Schwenkbewegungen in Eingriff kommen.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (1) Anschläge aufweist und dass für die Ausführung der Schwenkbewegungen jeweils ein Anschlag an der Betätigungseinrichtung (1) gegen einen Anschlag der jeweiligen Lagerung stößt.