DE102007017662A1

DE102007017662A1 - Expansions-Fingergreifer

Info

Publication number: DE102007017662A1
Application number: DE102007017662A
Authority: DE
Inventors: Guiseppe Roncadelle Maffeis
Original assignee: Gimatic SpA
Current assignee: Gimatic SpA
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2007-10-31
Also published as: ITBS20060083A1; JP2007290118A; US20070241578A1; US7452017B2

Abstract

Es ist ein pneumatisch gesteuerter Expansions-Fingergreifer angegeben, welcher umfasst: ein Gehäuse (111), welches eine Kammer (115) begrenzt und welches an einem proximalen Ende (111') verschlossen und an einem distalen Ende (111'') offen ist; eine stationäre axiale Stange (119), welche sich innerhalb der Kammer (115) erstreckt, wobein ein erstes Ende der Stange (119) mit dem proximalen Ende (111') des Gehäuses (111) verbunden ist und ein zweites Ende der Stange (119) nach außen aus der Kammer (115) herausragt; einen Druckteller (113), welcher mit dem zweiten Ende der Stange (119) verbunden ist; einen pneumatisch gesteuerten Steuerkolben (112), welcher längs der Stange (119) geführt ist und innerhalb der Kammer (115), bezogen auf den Druckteller (113), zwischen einer eingefahrenen inaktiven Position, in welcher der Steuerkolben (112) von dem Druckteller (113) beabstandet ist, und einer ausgefahrenen aktiven Position, in welcher der Steuerkolben (112) dichter an den Druckteller (113) herangeführt ist, bewegbar ist; ein elastisches Halteelement (114), welches zwischen dem Druckteller (113) und dem Steuerkolben (112) angeordnet ist und sich zwischen einer kontrahierten und einer expandierten Stellung bewegt, wobei diese Bewegung von der Hubbewegung des Steuerkolbens (112) gegenüber dem Druckteller (113) abhängt.

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatisch gesteuerten Expansions-Fingergreifer, welcher dazu dient, Gehäuse, Gegenstände oder Behälter zu halten und zu handhaben, indem diese von außen oder bei Vorliegen eines Hohlraums auch von Innen gegriffen werden.
Es wurde bereits in der früheren, am Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung BS 2006 A 000071 vom selben Anmelder ein pneumatisch gesteuerter Expansions-Fingergreifer vorgeschlagen, welcher ausgehend von einer kontrahierten Stellung mittels mechanischer Einrichtungen expandierbar ist. Bei diesem Expansions-Fingergreifer werden zwar die bauliche Komplexität und die Nachteile eines bekannten aufblasbaren Fingers vermieden. Dieser Expansions-Fingergreifer hat aus praktischer Sicht jedoch noch den Nachteil, dass mit ihm Gehäuse oder Gegenstände, die auf einer Fläche aufliegen oder mit einem nur geringen Abstand dazu angeordnet sind, nicht ohne Mühe gegriffen werden können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen pneumatisch gesteuerten Expansions-Fingergreifer zu schaffen, welcher wenigstens einige der Vorteile und Betriebsfunktionen des oben erläuterten bereits vorgeschlagenen Expansions-Fingergreifers hat, darüber hinaus jedoch derart unterschiedlich dazu ausgebildet ist, dass mit ihm Gehäuse oder Gegenstände sicher gegriffen und gehalten werden können, auch wenn diese nur eine geringe Größe und/oder Dicke aufweisen und/oder auf einer ebenen Fläche oder einem anderen stationären Element aufliegen oder mit nur geringem Abstand dazu angeordnet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Expansions-Fingergreifer gelöst, welcher umfasst:
ein Gehäuse, welches eine Kammer begrenzt und welches an einem proximalen Ende verschlossen und an einem distalen Ende offen ist;
eine stationäre axiale Stange, welche sich innerhalb der Kammer erstreckt, wobei ein erstes Ende der Stange mit dem proximalen Ende des Gehäuses verbunden ist und ein zweites Ende der Stange nach außen aus der Kammer herausragt;
einen Druckteller, welcher mit dem zweiten Ende der Stange verbunden ist;
einen pneumatisch gesteuerten Steuerkolben, welcher längs der Stange geführt ist und innerhalb der Kammer bezogen auf den Druckteller zwischen einer eingefahrenen inaktiven Position, in welcher der Steuerkolben von dem Druckteller beabstandet ist, und einer ausgefahrenen aktiven Position, in welcher der Steuerkolben dichter an den Druckteller herangeführt ist, bewegbar ist;
ein elastisches Halteelement, welches zwischen dem Druckteller und dem Steuerkolben angeordnet ist und sich zwischen einer kontrahierten und einer expandierten Stellung bewegt, wobei diese Bewegung von der Hubbewegung des Steuerkolbens gegenüber dem Druckteller abhängt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert; in diesen zeigen:
1 eine Explosionsansicht der Komponenten eines Expansions-Fingergreifers;
2 den zusammengebauten Expansions-Fingergreifer, wobei das Haltelement seine kontrahierte Stellung einnimmt;
3 den zusammengebauten Expansions-Fingergreifer, wobei das Halteelement seine expandierte Stellung einnimmt;
4 einen Längsschnitt durch den Expansions-Fingergreifer von 2 mit dem Halteelement in seiner kontrahierten Stellung; und
5 einen Längsschnitt durch den Expansions-Fingergreifer von 3 mit dem Halteelement in seiner expandierten Stellung.
In den Figuren ist ein Expansions-Fingergreifer gezeigt, welcher ein Gehäuse 111, einen pneumatisch gesteuerten Steuerkolben 112, einen Druckteller 113 sowie ein expandierbares Halteelement 114 umfasst.
Das Gehäuse 111 weist ein proximales Ende 111' und ein distales Ende 111'' auf. Es begrenzt eine Kammer 115, welche am proximalen Ende 111' durch eine Wand 116 verschlossen ist. Das distale Ende 111'' des Gehäuses 111 ist dagegen offen. An seinem proximalen Ende 111' kann das Gehäuse 111 einen Ansatz oder einen Anschluss 118 aufweisen, welchem Muttern 117 zugeordnet sind, wodurch der Expansions-Fingergreifer mit jeder Art von Träger oder Manipulator – welche hier nicht dargestellt sind – verbunden werden kann.
Der Steuerkolben 112 weist wenigstens eine umlaufende Dichtung 112' auf, die an der Innenmantelfläche der Kammer 115 anliegt. Der Steuerkolben 112 ist in der Kammer 115 hin- und her bewegbar und ragt aus dem distalen Ende 111'' des Gehäu ses 111 heraus. Der Steuerkolben 112 ist längs einer stationären zentralen Stange 119 geführt, deren eines Ende mit der Wand 116 des Gehäuses 111 verbunden ist. Die stationäre Stange 119 verläuft durch den Steuerkolben 112 hindurch, und ihr dem Ende an der Wand 116 gegenüberliegendes freies Ende erstreckt sich über den Steuerkolben 112 hinaus nach außen.
Der Druckteller 113 kann, wie es in den Figuren gezeigt ist, flach ausgebildet sein, er kann jedoch auch eine konische Form haben. Der Druckteller 113 ist mit dem freien Ende der stationären Stange 119 verbunden, beispielsweise mittels eines mit einem Gewinde versehenen Schafts 113'.
Das expandierbare Halteelement 114 ist im Wesentlichen röhrenförmig und aus einem elastischen Material wie Gummi, Polyurethan oder Silikon gefertigt. In seiner Grundform weist es eine nach außen gewölbte fassförmige Wand auf und kann in Richtung nach außen expandieren. Die äußere Oberfläche des Halteelements 115 kann durchgehend, d. h. gleichmäßig, sein, Durchbrüche aufweisen oder profiliert sein.
Das Halteelement 114 ist zwischen dem Druckteller 113 und der Stirnseite des Steuerkolbens 112 angeordnet und umgibt denjenigen Bereich, in welchem die Verbindung der stationären Stange 119 mit dem Druckteller 113 liegt.
Der Steuerkolben 112 ist innerhalb der Kammer 115 längs der den Druckteller 113 tragenden stationären Stange 119 zwischen einer eingefahrenen inaktiven Position und einer ausgefahrenen aktiven Position hin- und her bewegbar.
Wenn er seine eingefahrene inaktive Position einnimmt, ist der Steuerkolben 112 in Richtung auf die proximale Wand 116 des Gehäuses 111 so verfahren, dass er gegenüber dem Druckteller 113 beabstandet ist. Das elastische Halteelement 114 ist dann entspannt und nimmt seine kontrahierte Stellung ein, wie es in den 2 und 4 gezeigt ist. Im Gegensatz dazu ist der Steuerkolben 112, wenn er seine ausgefahrene aktive Position einnimmt, in Richtung auf den Druckteller 113 verfahren. Wenn der Steuerkolben 112 in seine ausgefahrene aktive Position verfahren ist, ist das elastische Halteelement 114 zusammengedrückt und nimmt dadurch seine expandierte Stellung ein, wobei es zwischen dem Druckteller 113 und dem Steuerkolben 112 eingeklemmt wird, wie es in den 3 und 5 gezeigt ist.
Aufgrund der dem Halteelement 114 eigenen Elastizität und/oder mittels einer gegebenenfalls vorgesehenen – hier nicht gezeigten – Rückstellfeder nimmt der Steuerkolben 112 als Grundstellung seine eingefahrene inaktive Position ein und verbleibt auch in dieser. Demgegenüber wird der Steuerkolben 112 mittels eines unter Druck stehenden Fluids, üblicherweise Luft, in seine aktive Position verfahren. Dazu wird der Kammer 115 das unter Druck stehende Fluid über eine seitlich am Gehäuse 111 vorgesehene Zuführöffnung oder über eine in den Figuren gezeigte Zuführleitung 122, welche longitudinal durch die proximale Wand 116 verläuft und, in einer radialen Anordnung, in dem Steuerkolben 112 selbst vorgesehen sein kann, zugeführt. Das Halteelement 114 kann in einen Hohlraum eines zu handhabenden Gegenstandes oder Behälters eingeführt werden, wenn es seine kontrahierte Stellung einnimmt. Dann wird der Steuerkolben 112 in Richtung auf den Druckteller 113, welcher stationär verbleibt und zudem auf einer ebenen Fläche aufliegen kann, verfahren, indem der Kammer 115 das unter Druck stehende Fluid zugeführt wird. Die Vorwärtsbewegung des Steuerkolbens 112 führt dazu, dass das Halteelement 114 nach außen gerichtet expandiert, so dass es eng an der Innenmantelfläche des Hohlraums, in welchen es eingeführt worden ist, anliegt, so dass ein hohler Gegenstand oder Behälter sicher gehandhabt werden kann.
Neben seiner Anwendung zum Halten und Handhaben von Gegenständen oder Behältern, indem der Fingergreifer in einen Hohlraum eingeführt wird, kann der Fingergreifer außerdem in Verbindung mit wenigstens einem weiteren baugleichen Fingergreifer oder einer komplementären Halte- oder Greifvorrichtung dazu verwendet werden, Gegenstände und Körper von außen her zu greifen und zu handhaben, auch wenn diese auf einer Fläche aufliegen oder mit nur geringem Abstand dazu angeordnet sind. Voraussetzung dafür ist, dass der Druckteller 113 ebenfalls auf einer derartigen Fläche aufliegen oder dicht darüber angeordnet werden kann und dass das Haltelement 114 den Kontakt auch dann nicht verliert, wenn es zusammengedrückt wird.

Claims

Pneumatisch gesteuerter Expansions-Fingergreifer, dadurch gekennzeichnet, dass der Expansions-Fingergreifer umfasst: ein Gehäuse (111), welches eine Kammer (115) begrenzt und welches an einem proximalen Ende (111') verschlossen und an einem distalen Ende (111'') offen ist; eine stationäre axiale Stange (119), welche sich innerhalb der Kammer (115) erstreckt, wobei ein erstes Ende der Stange (119) mit dem proximalen Ende (111') des Gehäuses (111) verbunden ist und ein zweites Ende der Stange (119) nach außen aus der Kammer (115) herausragt; einen Druckteller (113), welcher mit dem zweiten Ende der Stange (119) verbunden ist; einen pneumatisch gesteuerten Steuerkolben (112), welcher längs der Stange (119) geführt ist und innerhalb der Kammer (115) bezogen auf den Druckteller (113) zwischen einer eingefahrenen inaktiven Position, in welcher der Steuerkolben (112) von dem Druckteller (113) beabstandet ist, und einer ausgefahrenen aktiven Position, in welcher der Steuerkolben (112) dichter an den Druckteller (113) herangeführt ist, bewegbar ist; ein elastisches Halteelement (114), welches zwischen dem Druckteller (113) und dem Steuerkolben (112) angeordnet ist und sich zwischen einer kontrahierten und einer expandierten Stellung bewegt, wobei diese Bewegung von der Hubbewegung des Steuerkolbens (112) gegenüber dem Druckteller (113) abhängt.
Fingergreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammer (115) im Gehäuse (111) ein unter Druck stehendes Fluid zuführbar ist, so dass der Steuerkolben (112) wenigstens aus der eingefahrenen inaktiven Position, in welcher das Halteelement (114) kontrahiert ist, in die ausgefahrene aktive Position, in welcher das Halteelement (114) expandiert ist, verfahren wird.
Fingergreifer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eingefahrene inaktive Position des Steuerkolbens (112) aufgrund der Elastizität des Halteelements (114) und/oder aufgrund einer Rückstellfeder aufrechterhalten wird.
Fingergreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Halteelement (114) im wesentlichen röhrenförmig und aus Gummi, Polyurethan oder Silikon gefertigt ist und eine nach außen gewölbte Wand aufweist, aufgrund welcher lediglich eine nach außen gerichtete Expansion möglich ist.
Fingergreifer nach Anspruch 4, bei welchem das elastische Halteelement (114) eine Oberfläche hat, die entweder durchgehend und gleichmäßig ist oder Durchbrüche aufweist oder profiliert ist.
Fingergreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das proximale Ende (111') des Gehäuses (111) einen Ansatz oder Anschluss (118) zur Verbindung mit einem Manipulator aufweist.
Fingergreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckteller (113) flach oder konvex ausgebildet ist.