DE102007017417A1 - Actuator for use as e.g. gripping device, has contraction drive griping working elements, which covers element connection at opposite sides, with both end sections of drive, where contraction hose passes to hinge region of connection - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Aktuator, mit mindestens einer mehrgliedrigen Aktuatoreinheit, die mehrere in einer Reihe aufeinanderfolgend angeordnete biegesteife Arbeitsglieder enthält, die unter Bildung einer Gliederkette derart gelenkig miteinander verkettet sind, dass sie in einer Arbeitsebene relativ zueinander verschwenkbar sind, wobei sich entlang mindestens eines mehrere der Arbeitsglieder enthaltenden Gliederverbundes ein Längsgestalt aufweisendes biegeflexibles Zugelement erstreckt, das an dem mindestens einen Gelenkbereich des Gliederverbundes vorbeiläuft, sodass seine eine Zugkraft hervorrufende Aktivierung ein Krümmen dieses Gliederverbundes herbeiführen kann.The The invention relates to an actuator with at least one multi-membered Actuator unit, which arranged several in a row consecutively rigid working members containing the formation of a Link chain are hinged together so articulated that they are pivotable relative to each other in a working plane, wherein along at least one of the working members containing Linking a flexible flexure having a longitudinal shape Pulling element extends, which at the at least one joint region passes through the member compound, so that its a pulling force causing Activation bring about a bending of this linkage can.
Die
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aktuator der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass er sich in kompakter Bauweise realisieren lässt.It It is therefore an object of the present invention to provide an actuator of the aforementioned type so that it is in a compact Construction can be realized.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass das Zugelement von einem mittels Fluidkraft betätigbaren, einen sich bei Fluidbeaufschlagung seines Innenraumes verkürzenden Kontraktionsschlauch aufweisenden Kontraktionsantrieb gebildet ist, der mit seinen beiden Endabschnitten an den beiden den Gliederverbund an entgegengesetzten Seiten abschließenden Ar beitsgliedern angreift, wobei sein Kontraktionsschlauch den mindestens einen Gelenkbereich des Gliederverbundes passiert.to Solution to this problem is provided that the tension element from a fluid-actuated one at Fluid supply to its interior shortening contraction tube having formed contracting drive, with its two End sections at the two the linkage on opposite Being the end of the work is attacking its members Contraction hose the at least one joint region of the linkage happens.
Bei einem solchen Aktuator wird die zum Krümmen eines Gliederverbundes erforderliche Zugkraft nicht mehr von einem externen Fluidantrieb erzeugt, sondern durch einen unmittelbar als Zugelement fungierenden Kontraktionsantrieb, der an der Gliederkette angeordnet ist und sich längs dieser erstreckt. Dieser Kontraktionsantrieb beinhaltet als Kernkomponente einen sich bei Innendruckbeaufschlagung verkürzenden Kontraktionsschlauch, sodass bei Aktivierung des Kontraktionsantriebes in die den Gliederverbund abschließenden Arbeitsglieder eine Zugkraft eingeleitet wird, die ein Krümmen des Gliederverbundes herbeiführen kann, indem die aneinander angelenkten Arbeitsglieder relativ zueinander verschwenken. Bei diesem Verschwenken wird der biegeflexible Kontraktionsschlauch in den Gelenkbereichen mit abgebogen, er kann also die Krümmung des Gliederverbundes ohne weiteres mitmachen.at Such an actuator is used to bend a linkage required traction no longer from an external fluid drive generated, but by acting directly as a tension element Contraction drive, which is arranged on the link chain and extending along this. This contraction drive contains as a core component in an internal pressurization shortening contraction tube, so when activated of the contraction drive in the final linkage Working links a tensile force is initiated, a curving of the linkage can bring about by putting together pivoted articulated work members relative to each other. at this pivoting is the bend flexible contraction tube in the joint areas with bent, so he can the curvature join the link easily.
Der Gliederverbund enthält wenigstens zwei gelenkig miteinander verbundene Arbeitsglieder, kann aber ohne weiteres auch eine größere Anzahl gelenkig miteinander verketteter Arbeitsglieder umfassen. Bei einer mehr als zweigliedrigen Gliederkette besteht der durch einen einzigen Kontraktionsantrieb betätigbare Gliederverbund vorzugsweise aus sämtlichen Ar beitsgliedern der Gliederkette. Allerdings wäre es hier auch möglich, die Gliederkette funktionell in mehrere Gliederverbunde einzuteilen, denen jeweils ein eigener Kontraktionsantrieb zugeordnet ist, insbesondere wenn an bestimmten Gelenkbereichen ein voneinander unabhängiges Abknicken der Gliederkette ermöglicht werden soll.Of the Linkage contains at least two articulated with each other connected working members, but can easily a larger Include number hingedly interconnected work members. In a more than two-member link chain consists of by a single contraction drive operable linkage preferably from all Ar beitsgliedern the link chain. However, it would also be possible here, the link chain functional into several member associations, each with its own Contraction drive is assigned, in particular if at certain Joint areas an independent kinking the link chain should be enabled.
Für
den Kontraktionsantrieb empfiehlt sich besonders ein Aufbau, wie
er beispielsweise aus der
Um ein exakt definiertes Krümmungsverhalten der Gliederkette zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn der Kontraktionsantrieb derart an der Gliederkette angeordnet ist, dass seine Zugachse mit Querversatz an dem oder den Gelenkbereichen des Gliederverbundes vorbeiläuft.Around a precisely defined curvature behavior of the link chain To ensure it is beneficial when the contraction drive is arranged on the link chain such that its traction axis with transverse offset passes by the joint area or areas of the linkage.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims out.
Zumindest eine Aktuatoreinheit kann einen beweglichen Finger bilden. Hierbei kann es sich insbesondere um einen mehrgliedrigen Finger handeln. Ohne weiteres können mehrere, insbesondere fingerartig gestaltete Aktuatoreinheiten nebeneinander angeordnet werden, beispielsweise, um die Finger einer menschlichen Hand nachzubilden. Mehrere Aktuatoreinheiten können auch ein gemeinsames Arbeitsglied enthalten, an dem die Kontraktionsantriebe mehrerer Aktuatoreinheiten angreifen.At least an actuator unit can form a movable finger. in this connection it may in particular be a multi-limbed finger. Without Further, several, in particular finger-like designed Actuator units are arranged side by side, for example, to imitate the fingers of a human hand. Several actuator units may also include a common working member which attack the contraction drives of several actuator units.
Der Kontraktionsantrieb könnte sich prinzipiell längsseits neben und außerhalb der zugeordneten Gliederkette erstrecken. Vorteilhafter ist jedoch eine Integration derart, dass der Kontraktionsantrieb im Innern der Gliederkette verläuft. Diese kann hierbei insbesondere über eine Hohlstruktur verfügen.Of the Contraction drive could in principle be alongside extend next to and outside the associated link chain. However, more advantageous is an integration such that the contraction drive runs inside the link chain. This can in particular about have a hollow structure.
In Verbindung mit einer Integration des Kontraktionsantriebes in die Gliederkette ist es von Vorteil, wenn ein oder mehrere Arbeitsglieder an ihrer dem Krümmungszentrum der Aktuatorein heit zugewandten inneren Längsseite über mindestens eine Öffnung verfügen, durch die hindurch sich der Kontraktionsschlauch bei Aktivierung des Kontraktionsantriebes nach außen radial ausbauchen kann. Der sich hier ausbauchende Wandabschnitt des Kontraktionsschlauches kann in vorteilhafter Weise als nachgiebige Greiffläche herangezogen werden, wenn die Aktuatoreinheit beispielsweise als Greifvorrichtung konzipiert ist.In Connection with an integration of the contraction drive in the Link chain, it is advantageous if one or more working links at its the curvature center of the Aktuatorein unit facing inner longitudinal side over at least one opening through which the contraction tube passes upon activation of the contraction drive radially outward can bulge. The bulging wall section of the contraction tube can advantageously as a resilient gripping surface be used when the actuator unit, for example, as Gripping device is designed.
Für die einzelnen Arbeitsglieder empfiehlt sich insbesondere ein schalenartiger Aufbau. An der dem Krümmungszentrum zugewandten inneren Längsseite können ein oder mehrere Arbeitsglieder mindestens ein Gurtelement aufweisen, das den Kontraktionsschlauch umschließt und ihn im Innern der Gliederkette zurückhält, wenn eine Aktivierung stattfindet. Die Gurtelemente sind zugfest, können ansonsten aber flexibel sein. Zweckmäßigerweise handelt es sich aber um insgesamt starre Elemente, die zweckmäßigerweise einstückige Bestandteile der Arbeitsglieder sind.For the individual working members are recommended in particular a dish-like Construction. At the center of curvature facing inner longitudinal side can one or more working members at least one belt element have, which encloses the contraction tube and holding him back inside the link chain if an activation takes place. The belt elements are resistant to tension, otherwise they can but be flexible. Appropriately, acts but it is a total of rigid elements, which expediently integral parts of the working members are.
Für den Aktuator sind vielfältige Verwendungsmöglichkeiten denkbar. Er kann insbesondere als Greifvorrichtung eingesetzt werden, sei es in einer Ausführung als nachgebildete Hand eines humanoiden Roboters oder als eigenständiger Greifer zur Handhabung von Gegenständen in der Fertigungs- und Montage technik und/oder in der Verpackungsindustrie. Der Aktuator kann auch als Spannvorrichtung fungieren, um zu bearbeitende Werkstücke lösbar gegen eine Unterlage zu spannen, wobei er an die Stelle sonst üblicher Pratzenspanner oder Kniehebelspanner treten kann. Auch in der Prothetik kann der Aktuator ohne weiteres eingesetzt werden. Die aufgezählten Anwendungsgebiete sind nicht als abschließend zu verstehen.For the actuator are versatile uses conceivable. It can be used in particular as a gripping device, be it in an embodiment as a replicated hand of a humanoid robot or as an independent gripper for handling of objects in manufacturing and assembly technology and / or in the packaging industry. The actuator can also be called Clamping act to workpieces to be machined releasably against a base to tension, whereby he to the Place otherwise usual Pratzenspanner or toggle clamp can occur. Also in prosthetics, the actuator can easily be used. The listed application areas are not to be understood as final.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:following The invention will be more apparent from the accompanying drawings explained. In this show:
Die
Zeichnung zeigt einen in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer
In
den Gelenkbereichen
Durch
die Gelenkbereiche
Zweckmäßigerweise
ist die aus den Arbeitsgliedern
Die
einzelnen Arbeitsglieder
Damit
kein Achskörper den Aufnahmeraum
Die
einander zugewandten Stirnseiten benachbarter Arbeitsglieder
Durch
das Verschwenken der aneinander angelenkten Arbeitsglieder
Die
Gliederkette
Der
schon erwähnte Kontraktionsantrieb
Die
Einbettung des Kontraktionsantriebes
Mit
seinen beiden Endabschnitten
Der
Kontraktionsantrieb
Wie
dem vergrößerten Detail der
Endseitig
ist der Kontraktionsschlauch
Der
am ersten Abschlussglied
Bei
einer solchen Innendruckbeaufschlagung erfährt der im drucklosen
Zustand eine im Wesentlichen lineare Strecklage einnehmende Schlauchkörper
Im
drucklosen, also deaktivierten Zustand des Kontraktionsantriebes
Um
diesen Krümmungsvorgang problemlos auszulösen,
ist ein dahingehender Verlauf des Kontraktionsantriebes
Wird
durch entsprechende Ansteuerung der Innendruck im Kontraktionsschlauch
Aufgrund
seiner Biegeelastizität ist es dem Kontraktionsschlauch
Besonders
vorteilhafte Ausführungsformen für einen bei der
Aktuatoreinheit
Während
beim Ausführungsbeispiel der von dem Kontraktionsantrieb
Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass sich auf Basis des erfindungsgemäßen Prinzips in besonders vorteilhafter Weise Aktuatoreinheiten realisieren lassen, die einen beweglichen Finger bilden, insbesondere auch einen mehrgliedrigen Finger. Auf dieser Basis können beispielsweise Prothesen realisiert werden oder auch Bestandteile einer Hand eines humanoiden Roboters. Ebenso lässt sich auf dieser Basis vorteilhaft eine Greifvorrichtung realisieren, insbesondere ein Mehrfinger greifer, mit dem sich Werkstücke oder sonstige Objekte festhalten lassen, um eine Umpositionierung vorzunehmen.Out The drawing shows that based on the invention Principle of realizing actuator units in a particularly advantageous manner, which form a movable finger, in particular a multi-membered Finger. For example, prostheses can be used on this basis be realized or even components of a hand of a humanoid Robot. Likewise can be advantageous on this basis realize a gripping device, in particular a multi-finger gripper, with which to hold workpieces or other objects leave to reposition.
Auch eine Spannvorrichtung lässt sich ohne weiteres realisieren, mit der zu bearbeitende Werkstücke gegen eine Unterlage gespannt werden können.Also a clamping device can be easily realized, with the workpieces to be processed against a base can be stretched.
Normalerweise
wird beim Einsatz des Aktuators das erste Abschlussglied
Um
beispielsweise einen Mehrfingergreifer zu realisieren, können
mehrere Aktuatoreinheiten
Aufgrund
der Schalenstruktur der Arbeitsglieder
Beim
Ausführungsbeispiel verfügen das erste Abschlussglied
Die
Gurtelemente
Zwischen
benachbarten Gurtelementen
An
den Befestigungsstellen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20111001 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |