DE102009046346B4

DE102009046346B4 - Greifhilfe

Info

Publication number: DE102009046346B4
Application number: DE200910046346
Authority: DE
Inventors: Klaus Bornack
Original assignee: Bornack GmbH and Co KG
Current assignee: Bornack GmbH and Co KG
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2009-11-03
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2029-11-04
Also published as: EP2316615A2; EP2316615A3; DE102009046346A1

Abstract

Vorrichtung zum Greifen eines Gegenstands, wobei die Vorrichtung (100) aufweist: eine Betätigungseinrichtung (110), eine Kraftumlenkeinrichtung (120), und eine Greifeinrichtung (130), an welcher eine Greifkraft (F) auf den Gegenstand übertragbar ist, wobei die Greifeinrichtung (130) einen ersten Greifhebel (131) mit einem ersten Greifbereich (132) und einen zweiten Greifhebel (133) mit einem zweiten Greifbereich (134) aufweist, wobei der erste Greifhebel (131) und der zweite Greifhebel (133) außerhalb des ersten Greifbereichs (132) und des zweiten Greifbereichs (134) mittels eines Gelenks (135) miteinander verbunden sind, wobei die Betätigungseinrichtung (110) derart eingerichtet ist, dass die Greifkraft (F) mittels Betätigens der Betätigungseinrichtung (110) erzeugbar ist, wobei die Kraftumlenkeinrichtung (120) derart eingerichtet ist, dass die Greifkraft (F) von der Betätigungseinrichtung (110) auf die Greifeinrichtung (130) umlenkbar ist, und wobei die Kraftumlenkeinrichtung (120) eingerichtet ist, die umgelenkte Greifkraft (F) innerhalb der Greifeinrichtung (130) einzuleiten, wobei an dem ersten Greifbereich (132) ein erster Kraftanteil...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Greifen eines Gegenstands und ein Verfahren zum Greifen eines Gegenstands.
Hintergrund der Erfindung
In der modernen Arbeitswelt wird einem Arbeiter oder einem Monteur eine Vielzahl von Sicherungsmitteln zur Verfügung gestellt, um ein möglichst sicheres Arbeiten zu ermöglichen. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, den Arbeiter in einem Einsatzgebiet in großen Höhen mittels eines Sicherheitsgurts oder mittels anderer Sicherheitsmittel zu sichern, so dass beispielsweise ein Absturz verhindert wird.
Zur Verbesserung des Arbeitsschutzes und auch zur Verbesserung des Arbeitsablaufs können Greifhilfen bereitgestellt werden, welche es dem Arbeiter ermöglichen, einen entfernten Gegenstand zu greifen und zu bearbeiten, ohne dass die gesicherte Arbeitsposition des Arbeiters verlassen werden muss. Mit anderen Worten kann beispielsweise ein verlängerter Greifarm mittels einer Greifvorrichtung bereitgestellt werden, um entfernt zu bearbeitende Gegenstände zu greifen. Zudem können die zu bearbeitenden Gegenstände ein Gefahrenpotential aufweisen, beispielsweise in einem Hochstromarbeitsbereich. Über eine Greifvorrichtung kann ein indirektes Greifen bereitgestellt werden, ohne dass die Gefahr eines Stromschlags oder einer chemischen Verätzung durch direkten Kontakt mit dem Gegenstand besteht.
Bei einer Verlängerung des Greifarmes mittels einer Greifvorrichtung sind beispielsweise zangenähnliche Greifvorrichtungen bekannt, bei welchen der Arbeiter in seinem Armbereich ein Betätigungssignal auslöst und entfernt an dem zu bearbeitenden Gegenstand Greifelemente der Greifvorrichtung steuert, um den Gegenstand zu greifen. Die Krafteinleitung zum Greifen des Gegenstands wird üblicherweise entfernt von den Greifelementen des Betätigungselements eingeleitet, so dass durch eine Kraftübersetzung die Greifkraft an dem Gegenstand selbst um ein Vielfaches kleiner ist als die aufgewendete und eingeleitete Greifkraft. Durch diese Kraftübersetzung wirkt die Greifvorrichtung wie ein Fremdelement für den Arbeiter, da die durch seine Hand aufgewendete Greifkraft und der Greifhub ungleich mit der tatsächlichen Greifkraft und dem Greifhub am zu greifenden Gegenstand ist. Somit ist es für den Arbeiter deutlich schwerer, entfernte Gegenstände mit der Greifvorrichtung gezielt mit der gewünschten Sensibilität zu greifen.
DE 33 23 705 C2 offenbart eine Pinzette zum Herausziehen von z. B. Haaren. Federnde Greiferarme weisen an den jeweiligen Enden Greifbacken auf, zwischen welchen beispielsweise Haare oder Splitter eingeklemmt werden können. Mittels Griffarmen können die Greiferarme betätigt werden. Zwei Rollen sind zwischen den Greiferarmen und den Griffarmen eingefügt, um eine Greifkraft von den Griffarmen auf die Greiferarme zu übertragen.
DE 68 12 454 U offenbart eine automatische Pinzette. Die Pinzette weist zwei Schenkel auf, an welchen Enden ein Gegenstand eingeklemmt werden kann. Beide Schenkel sind in einer Zwinge an einem Ende zusammengeführt. Um die Schenkel sind Halterschenkel angeordnet. Die Halterschenkel werden in einem Bereich ihrer freien Enden zusammengedrückt, um eine Greifkraft zu erzeugen. Die Greifkraft wird über Schwenkglieder, welche mittels Schwenkzapfen an den Halterschenkel gelagert sind, auf die Schenkel übertragen.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Greifvorrichtung bereitzustellen, welche eine verbesserte Sensibilität aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Greifen eines Gegenstands und durch ein Verfahren zum Greifen eines Gegenstands mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Greifen eines Gegenstands bereitgestellt. Die Vorrichtung weist eine Betätigungseinrichtung, eine Kraftumlenkeinrichtung und eine Greifeinrichtung auf, wobei in der Greifeinrichtung eine Greifkraft auf den Gegenstand übertragbar ist. Die Betätigungseinrichtung ist derart eingerichtet, dass die Greifkraft, zum Beispiel durch einen Benutzer oder Roboter, mittels Betätigens der Betätigungseinrichtung erzeugbar ist. Die Kraftumlenkeinrichtung ist derart eingerichtet, dass die Greifkraft von der Betätigungseinrichtung auf die Greifeinrichtung umlenkbar ist, wobei Kraftumlenkeinrichtung eingerichtet ist, die umgelenkte Greifkraft an die Greifeinrichtung einzuleiten.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Greifen eines Gegenstands bereitgestellt. Gemäß dem Verfahren wird eine Greifkraft mittels einer Betätigungseinrichtung erzeugt. Die Greifkraft wird von der Betätigungseinrichtung auf eine Greifeinrichtung mittels einer Kraftumlenkeinrichtung umgelenkt. Die umgelenkte Greifkraft wird von der Kraftumlenkeinrichtung innerhalb der Greifeinrichtung eingeleitet, wobei die Greifkraft erst an der Greifeinrichtung auf den Gegenstand übertragen wird.
Der Begriff „Betätigungseinrichtung” beschreibt eine Einrichtung zum Erzeugen der Greifkraft, beispielsweise durch einen Benutzer. Die Betätigungseinrichtung kann beispielsweise aus Griffelementen bestehen, wobei der Abstand der Griffelemente reduzierbar ist. Die Betätigungseinrichtung ist über die Kraftumlenkeinrichtung mit der Greifeinrichtung gekoppelt, so dass eine Änderung des Abstands der Griffelemente eine Aktivierung der Greifeinrichtung verursacht. Mittels der Betätigungseinrichtung kann mit anderen Worten ein Betätigungshub durch Reduzierung des Abstands der Griffelemente erzeugt werden, wobei der Betätigungshub über die Kraftumlenkeinrichtung auf die Greifeinrichtung übertragen werden kann, wobei die Greifeinrichtung einen Greifhub als Reaktion auf den Betätigungshub ausübt. Durch Erzeugung des Betätigungshubs wird ebenfalls die Greifkraft erzeugt, welche auf den Gegenstand übertragen wird.
Der Begriff „Kraftumlenkeinrichtung” beschreibt eine Einrichtung, welche die durch die Betätigungseinrichtung erzeugte Greifkraft bzw. dem Betätigungshub auf die Greifeinrichtung überträgt. Neben der Übertragung der Greifkraft und des Betätigungshubs ist die Kraftumlenkeinrichtung ferner ausgebildet, die Greifkraft ausgehend von einer Betätigungsrichtung, in welcher die Betätigungseinrichtung die Greifkraft bzw. den Betätigungshub erzeugt, in eine Greifrichtung umzulenken, in welche die Greifeinrichtung die Greifkraft auf den Gegenstand überträgt. Mit anderen Worten wird mittels der Kraftumlenkeinrichtung beispielsweise die Richtung des Betätigungshubs derart umgeleitet, dass der Betätigungshub zu einem Greifhub an der Greifeinrichtung umgelenkt wird, wobei der Greifhub und somit auch die Greifkraft eine Greifrichtung aufweist, die ausgehend von der Greifeinrichtung zum Gegenstand gerichtet ist.
Der Begriff „Greifeinrichtung” beschreibt diejenige Einrichtung der Vorrichtung, welche den Gegenstand greift bzw. welche die Greifkraft auf den Gegenstand (direkt) überträgt. Im Allgemeinen kann die Greifeinrichtung den Gegenstand greifen, indem die Greifeinrichtung den Gegenstand zwischen mehrere Greifhebel einklemmt. Die Greifhebel können Greifbereiche aufweisen, welche beim Greifen den Kontaktpunkt mit dem Gegenstand aufweisen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Greifkraft von der Kraftübertragungseinrichtung direkt in dem Greifbereich auf die Greifeinrichtung übertragen und von der Greifeinrichtung direkt auf den Gegenstand. Aufgrund der direkten Einleitung der Greifkraft im Greifbereich der Greifeinrichtung wird eine Kraftwandlung der Greifkraft aufgrund von Hebelgesetzen verhindert, sodass die Greifkraft ungefähr denselben Betrag wie die durch den Benutzer mit der Betätigungseinrichtung erzeugte Greifkraft aufweist. In herkömmlichen Greifvorrichtungen, wie beispielsweise in Zangen oder Scheren, ist die Betätigungseinrichtung starr mit der Greifeinrichtung verbunden, wobei die Betätigungseinrichtung und die Greifeinrichtung um einen gemeinsamen Drehpol drehen, wenn eine Greifkraft übertragen wird. Dabei sind die Abstände der Betätigungseinrichtung und der Greifeinrichtung zum Drehpol häufig unterschiedlich, sodass sich dadurch ein Hebelunterschied ergibt, welcher zu einer Verzerrung der Greifkraft zwischen der Betätigungseinrichtung und der Greifeinrichtung führt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Betätigungseinrichtung entfernt von der Greifeinrichtung angebracht, wobei die Betätigungseinrichtung und die Greifeinrichtung zunächst entkoppelte unabhängige Einrichtungen sind. Insbesondere kann die Greifeinrichtung einen ersten Drehpol aufweisen, wobei die Betätigungseinrichtung keinen Drehpol bzw. einen anderen, unabhängigen zweiten Drehpol bezüglich des ersten Drehpols aufweist. Die Betätigungseinrichtung und die Greifeinrichtung sind dann ausschließlich durch die Kraftumlenkeinrichtung derart gekoppelt, dass die Greifkraft bzw. der Betätigungshub von der Betätigungseinrichtung auf die Greifeinrichtung nur indirekt über die Kraftumlenkeinrichtung übertragbar ist. Mit anderen Worten kann der Benutzer die Greifkraft mittels der Betätigungseinrichtung an einem Ort erzeugen, welcher sich entfernt von der Greifeinrichtung befindet. Gleichzeitig ist der Betätigungshub an der Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gleich oder größer im Vergleich zu dem Greifhub in der Greifrichtung an dem Greifbereichen.
Mit der Greifvorrichtung wird bewirkt, dass die von einem Benutzer erzeugte Greifkraft direkt in den Greifbereich eingeleitet wird. Mit anderen Worten bestehen zwischen der Einleitung der Greifkraft durch den Benutzer und dem Greifbereich, in dem die Greifkraft auf den Gegenstand übertragen wird, keine unterschiedlichen Hebelwirkungen aufgrund eines etwaigen gemeinsamen Drehpols, so dass die durch den Benutzer erzeugte Greifkraft nahezu mit demselben Betrag auf den Gegenstand übertragen wird. Mit anderen Worten muss der Benutzer an der Betätigungseinrichtung nahezu dieselbe Kraft aufwenden, welche er an der Greifeinrichtung zum Greifen des Gegenstands wünscht. Dadurch wird das Greifempfinden des Benutzers nicht verzerrt, da er mit derselben Kraft, mit der er die Betätigungseinrichtung bedient, den Gegenstand. einklemmt bzw. greift. Die bessere Sensibilität und die Haptik einer solchen Greifvorrichtung ohne eine Kraftverzerrung zwischen der Betätigungseinrichtung und der Greifeinrichtung erhöht die Qualität der Greifvorrichtung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Greifeinrichtung einen ersten Greifhebel mit einem ersten Greifbereich und einen zweiten Greifhebel mit einem zweiten Greifbereich auf. Der erste Greifhebel und der zweite Greifhebel sind außerhalb des ersten Greifbereichs und des zweiten Greifbereichs mittels eines (gemeinsamen) Gelenks miteinander verbunden. Das Gelenk weist beispielsweise einen gemeinsamen Drehpol des ersten Greifhebels und des zweiten Greifhebels auf, von welchem gemeinsamen Drehpol die Betätigungseinrichtung vollständig entkoppelt ist. Die Kraftumlenkeinrichtung ist derart eingerichtet, dass an dem ersten Greifbereich ein erster Kraftanteil der Greifkraft und dass an dem zweiten Greifbereich ein zweiter Kraftanteil der Greifkraft einleitbar ist.
Mittels der gelenkigen Verbindung des ersten Greifhebels und des zweiten Greifhebels können sich der erste Greifhebel und der zweite Greifhebel um den Drehpol beispielsweise zueinander bewegen, wenn die Betätigungseinrichtung die Greifkraft erzeugt. Da die Greifkraft, welche durch die Betätigungseinrichtung erzeugt wird, in dem ersten und dem zweiten Greifbereich direkt in die Greifeinrichtung von der Kraftumlenkeinrichtung eingeleitet wird und die umgeleitete Greifkraft auf den Gegenstand wirkt, weisen beide Kräfte, die Greifkraft und die umgeleitete Greifkraft nahezu denselben Abstand zu dem Drehpol der Greifeinrichtung auf. Da der Abstand und damit die Hebel zwischen der erzeugten Greifkraft und der umgelenkten Greifkraft zum Drehpol nahezu gleich sind, sind auch die Beträge der Greifkraft und der umgelenkten Greifkraft nahezu gleich. Mit anderen Worten wird fast genau die Greifkraft auf den Gegenstand übertragen, welche der Benutzer auf die Betätigungseinrichtung aufbringen muss. Somit wird keine Verzerrung der Kräfte verursacht, so dass keine Irritation des Benutzers auftritt, sondern eine gut steuerbare, sensible Greifvorrichtung bereitgestellt wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Greifeinrichtung einen weiteren Greifhebel mit einem weiteren Greifbereich auf. Der weitere Greifhebel ist mit dem ersten Greifhebel und dem zweiten Greifhebel außerhalb des ersten und zweiten Greifbereichs mittels des gemeinsamen Gelenks miteinander verbunden. Das Gelenk weist einen gemeinsamen Drehpol des ersten Greifhebels, des zweiten Greifhebels und des weiteren Greifhebels auf. Die Kraftumlenkeinrichtung ist derart eingerichtet, dass in dem ersten Greifbereich der erste Kraftanteil, an dem zweiten Greifbereich der zweite Kraftanteil und an dem weiteren Greifbereich der weitere Kraftanteil der Greifkraft einleitbar ist. Mit einer Vielzahl von weiteren Greifhebeln können die Kraftanteile der Greifkraft an mehreren Stellen des Gegenstands übertragen werden, sodass ein sichereres und stabileres Greifen Gegenstands durch die Greifeinrichtung ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Kraftumlenkeinrichtung einen ersten Kraftübertragungsabschnitt und einen zweiten Kraftübertragungsabschnitt auf. Der erste Kraftübertragungsabschnitt überträgt den ersten Kraftanteil und der zweite Kraftübertragungsabschnitt überträgt den zweiten Kraftanteil von der Betätigungseinrichtung auf die Greifeinrichtung.
Einerseits besteht die Möglichkeit, die gesamte Greifkraft mittels der Kraftumlenkeinrichtung auf einen der ersten oder zweiten Greifhebel zu übertragen. Derjenige Greifhebel, der die gesamte Greifkraft erfährt, bewegt sich dann in Richtung des sich nicht bewegenden gegenüber liegenden Greifhebels. Ferner besteht die Möglichkeit, dass die durch die Betätigungseinrichtung erzeugte Greifkraft in einen ersten Kraftanteil und einen zweiten Kraftanteil aufgeteilt wird, wobei der erste Kraftanteil von dem ersten Kraftübertragungsabschnitt und der zweite Kraftanteil von dem zweiten Kraftübertragungsabschnitt auf die entsprechenden ersten und zweiten Greifhebel übertragen werden. Dann bewegen sich die ersten und zweiten Greifhebel aufeinander zu, da der jeweilige erste Kraftanteil und der jeweilige zweite Kraftanteil einen Greifhub an den Greifhebeln bzw. eine umgelenkte Greifkraft auf den Gegenstand erzeugt.
Der erste Kraftübertragungsabschnitt kann beispielsweise ein erstes Seilelement sein und der zweite Kraftübertragungsabschnitt kann beispielsweise ein zweites Seilelement aufweisen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform werden das erste Seilelement und das zweite Seilelement an einem gemeinsamen Befestigungspunkt in der Kraftumlenkeinrichtung befestigt, wobei die Greifkraft von der Betätigungseinrichtung in den gemeinsamen Befestigungspunkt einleitbar ist. Somit kann der Befestigungspunkt beispielsweise als Kraftweiche verstanden werden, von dem ab sich die Greifkraft in den ersten Kraftanteil und den zweiten Kraftanteil aufteilt und zu den entsprechenden Greifhebeln über die Seilelemente verläuft.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform führt das erste Seilelement von dem gemeinsamen Befestigungspunkt zu dem ersten Greifbereich und das zweite Seilelement führt von dem gemeinsamen Befestigungspunkt zu dem zweiten Greifbereich. Mit anderen Worten spreizen sich die Seilelemente auseinander, wobei jedes der Seilelemente z. B. die gleiche Seillänge zwischen dem entsprechenden Greifbereich und dem Befestigungspunkt aufweisen kann.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Kraftumlenkeinrichtung einen Kraftübertragungsarm auf, wobei der Kraftübertragungsarm an einem Armende mit der Betätigungseinrichtung gekoppelt ist und an dem gegenüberliegendem Armende den Befestigungspunkt enthält. Der Befestigungspunkt kann beispielsweise entfernt von der Betätigungseinrichtung und in einem näheren Umfeld der Greifeinrichtung definiert werden, so dass die Aufspaltung der Greifkraft in dem ersten Kraftanteil und dem zweiten Kraftanteil kurz vor dem ersten Greifbereich und dem zweiten Greifbereich geschieht. Dazu kann die Kraftumlenkeinrichtung beispielsweise einen starren Kraftübertragungsarm, wie z. B. einen Druck- bzw. Zugstab, aufweisen, welches auf der einen Seite an die Betätigungseinrichtung gekoppelt ist und an dem anderen Ende den Befestigungspunkt aufweist. Somit können Entfernungen zwischen der Betätigungseinrichtung und der Greifeinrichtung besser überwunden werden, da lediglich einen starren Kraftübertragungsarm eingesetzt werden muss. Ebenfalls wird die Stabilität erhöht, da lange Seillängen der Seilelemente zwischen der Betätigungseinrichtung und der Greifeinrichtung vermieden werden können, da die langen Seillängen zu einem Durchhängen der Seilelemente führen können.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das erste Seilelement (fest) an dem ersten Greifhebel im ersten Greifbereich befestigt und das zweite Seilelement (fest) an dem zweiten Greifhebel im zweiten Greifbereich befestigt. In der beispielhaften Ausführungsform sind das erste Seilelement und das zweite Element fest zwischen dem Befestigungspunkt und einem Fixpunkt in dem ersten Greifbereich und dem zweiten Greifbereich befestigt. Der Fixpunkt kann beispielsweise dadurch geschaffen werden, indem ein Seilende der Seilelemente aufgeklebt, verschmolzen oder mit einer Feststellschraube befestig wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das erste Seilelement und das zweite Seilelement eine geschlossene Seilschlaufe bilden. Somit verläuft das Seilelement beispielsweise von dem Befestigungspunkt über den ersten Greifbereich weiter zu dem zweiten Greifbereich und wiederum zurück zu dem gemeinsamen Befestigungspunkt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der erste Greifhebel und/oder der zweite Greifhebel eine Umlenkrolle auf. Die Umlenkrolle ist eingerichtet, das erste Seilelement oder das zweite Seilelement umzulenken. Das erste Seilelement oder das zweite Seilelement kann sich an die Umlenkrolle anschmiegen und um die Oberfläche der Umlenkrolle bewegen. Bilden das erste Seilelement und das zweite Seilelement eine geschlossene Seilschlaufe, kann eine automatische Längenausrichtung des ersten Seilelements und des zweiten Seilelements ermöglicht werden, da die Seilelemente beweglich um die Umlenkrollen angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist zumindest eines der ersten Seilelemente und eines der zweiten Seilelemente aus der Gruppe bestehend aus Drähten, Hanfseilen, Kunststoffseilen, Ketten und Keilriemen ausgewählt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Kraftumlenkeinrichtung zur Übertragung und zur Umlenkung der Greifkraft zumindest ein Zahnrad auf. Durch Einsetzen eines Zahnrades kann eine robuste Kraftumlenkeinrichtung bereitgestellt werden. Das Zahnrad kann auch als Riemenscheibe ausgeführt sein, welches einen Riemen als Kraftübertragungsabschnitt führt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Betätigungseinrichtung ein Kraftfeststellelement auf. Das Kraftfeststellelement ist eingerichtet, eine Stellung der Betätigungseinrichtung zu fixieren. Mit anderen Worten ist das Kraftfeststellelement eingerichtet, die Betätigungseinrichtung derart zu fixieren, dass nach Erzeugung der Greifkraft durch den Benutzer die erzeugte Greifkraft konstant bleibt. Das Kraftfeststellelement kann die Position der Betätigungseinrichtung verkeilen, so dass damit auch die Position beispielsweise des ersten und des zweiten Greifhebels fixiert wird. Damit kann beispielsweise der Benutzer einen Gegenstand mit einer gewünschten Greifkraft greifen und durch Aktivieren des Kraftfeststellelements diese gewünschte Greifkraft konstant halten, ohne dass er selber die Greifkraft permanent aufbringen muss. Das Kraftfeststellelement kann beispielsweise als Hacken oder als Keilstange mit gestuften Absätzen ausgebildet sein, wobei der Haken in entsprechenden Ösen an der Betätigungseinrichtung oder die gestuften Absätzen an entsprechenden Kanten der Betätigungseinrichtung verkeilt werden können.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Betätigungseinrichtung ein erstes Griffelement und ein zweites Griffelement auf. An das zweite Griffelement ist die Kraftumlenkeinrichtung gekoppelt. Das zweite Griffelement ist entlang einer Betätigungseinrichtung in Richtung des ersten Griffelements bewegbar. Durch die Bewegung des zweiten Griffelements in Richtung des ersten Griffelements ist die Greifkraft bzw. der Greifhub erzeugbar. An das zweite Griffelement kann beispielsweise der erste Kraftübertragungsabschnitt und der zweite Kraftübertragungsabschnitt der Kraftumlenkeinrichtung befestigt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist zumindest das erste Griffelement oder das zweite Griffelement einen Vorsprung auf. Der Vorsprung ist eingerichtet, die Hand eines Benutzers zumindest teilweise zu Umschließen, wen dieser das erste Griffelement oder das zweite Griffelement hält. Der Vorsprung kann eine Absicherung gegen ein ungewolltes Entgleiten der Betätigungsrichtung aus der Hand eines Benutzers bereitstellen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Betätigungseinrichtung derart eingerichtet, dass die Betätigungsrichtung in parallel oder in einem Winkel zwischen 1° Grad und 359° Grad, insbesondere ungefähr rechtwinklig, zu einer Greifkraftrichtung der Greifkraft in der Greifeinrichtung verläuft. Die Kraftumlenkeinrichtung kann die Greifkraft von der Betätigungsrichtung in die Greifkraftrichtung der Greifkraft umlenken. Damit besteht die Möglichkeit, die Betätigungseinrichtung einschließlich ihrer Betätigungsrichtung unabhängig von der Greifkraftrichtung der Greifkraft anzuordnen. Damit kann eine flexible Vorrichtung geschaffen werden, welche keine hohen Anforderungen an die spezielle Anordnung der einzelnen Einrichtungen aufweist. Die Umlenkung der Greifkraft von der Betätigungsrichtung in die Greifkraft kann beispielsweise über Zahnräder oder über Umlenkrollen umgesetzt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform überträgt die Kraftumlenkeinrichtung die Greifkraft entlang einer Ebene von der Betätigungseinrichtung auf die Greifeinrichtung. Das erste Griffelement und das zweite Griffelement weisen eine Erstreckungsrichtung auf, welche innerhalb der Ebene verläuft. Innerhalb der Ebene kann die Greifkraft in die Betätigungseinrichtung eingeleitet werden. Somit kann eine flache, platzsparende Greifvorrichtung bereitgestellt werden.
Unter dem Begriff „Erstreckungsrichtung” wird die Richtung verstanden, in welcher sich die Länge der Griffelemente erstreckt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform überträgt die Kraftumlenkeinrichtung die Greifkraft entlang der Ebene von der Betätigungsrichtung auf die Greifeinrichtung, wobei die Greifkraft innerhalb der Ebene von der Betätigungseinrichtung auf die Kraftumlenkeinrichtung übertragbar ist. Das erste Griffelement und das zweite Griffelement erstrecken sich von der Ebene fort. Somit kann die Einleitung der Greifkraft (z. B. durch den Benutzer) in die Betätigungseinrichtung außerhalb der Ebene stattfinden, in welcher die Betätigungseinrichtung die Greifkraft auf die Kraftumlenkeinrichtung überträgt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist zwischen dem ersten Griffelement und dem zweiten Griffelement eine Rückholfeder angeordnet. Die Rückholfeder wirkt entgegen der Betätigungsrichtung. Mittels der Rückholfeder kann die Vorrichtung und insbesondere die Greifeinrichtung und die Betätigungseinrichtung in eine Ausgangsposition zurückgebracht werden, wenn der Benutzer keine Greifkraft mehr auf die Betätigungseinrichtung aufbringt. Die Ausgangsposition kann beispielsweise diejenige Position sein, in welcher der Gegenstand nicht gegriffen wird bzw. in welcher der größten Abstand zwischen den Greifhebeln besteht. Ein manuelles Auseinanderziehen der Greifhebel zum lösen des Gegenstands aus der Greifposition ist beispielsweise nicht notwendig.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner eine Stabilisierungseinrichtung auf, welche mit der Greifeinrichtung fest verbunden ist. Die Stabilisierungseinrichtung ist derart eingerichtet, dass die Stabilisierungseinrichtung an einem Unterarm eines Benutzers anlegbar ist. Die Stabilisierungseinrichtung ist insbesondere fest bzw. steif mit der Greifeinrichtung verbunden, so dass keine relative Bewegung zwischen der Stabilisierungseinrichtung und der Greifeinrichtung besteht. Die Stabilisierungseinrichtung stellt beispielsweise eine Auflagefläche an einem Unterarm eines Benutzers bereit, so dass mittels der Auflagefläche eine höhere Stabilisierung der Greifvorrichtung bereitstellbar ist. Die Stabilisierungseinrichtung kann beispielsweise ein Teil der Greifeinrichtung sein. Insbesondere kann die Stabilisierungseinrichtung in einem Bereich hinter der Betätigungseinrichtung angeordnet sein, welcher Bereich auf der entgegengesetzten Seite von der Betätigungseinrichtung bezüglich der Greifeinrichtung liegt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Stabilisierungseinrichtung an einem Unterarm eines Benutzers anpassbar ausgebildet. Die Stabilisierungseinrichtung kann beispielsweise in ihrer Länge entlang eines Unterarms eingestellt werden, so dass die Stabilisierungseinrichtung individuell an einen Benutzer angepasst werden kann. Somit wird die Flexibilität und Wirkung der Stabilisierungseinrichtung erhöht.
Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Greifvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Bodenansicht einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3 eine herkömmliche Greifvorrichtung.
Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
1 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Greifen eines Gegenstands. Die Vorrichtung 100 weist eine Betätigungseinrichtung 110, eine Kraftumlenkeinrichtung 120 und eine Greifeinrichtung 130 auf. An der Greifeinrichtung 130 ist eine Greifkraft F auf den Gegenstand übertragbar. Die Betätigungseinrichtung 110 ist derart eingerichtet, dass die Greifkraft F mittels Betätigens der Betätigungseinrichtung 110 erzeugbar ist. Die Kraftumlenkeinrichtung 120 ist derart eingerichtet, dass die Greifkraft F von der Betätigungseinrichtung 110 auf die Greifeinrichtung 130 umlenkbar ist. Die Kraftumlenkeinrichtung 120 ist ferner eingerichtet, die umgelenkte Greifkraft F innerhalb der Greifeinrichtung 130 einzuleiten.
In der beispielhaften Ausführungsform, welche in 1 gezeigt ist, weist die Greifeinrichtung 130 einen ersten Greifhebel 131 mit einem ersten Greifbereich 132 und einen zweiten Greifhebel 133 mit einem zweiten Greifbereich 134 auf. Beide Greifhebel 131, 133 können an einer Seite mit einem Gelenk 135 verbunden sein. In dem Gelenk 135 kann beispielsweise ein Drehpol M gebildet werden, um welchen sich die beiden Greifhebel 131, 133 drehen können.
An dem entgegengesetzten Ende bezüglich des Gelenks 135 befindet sich der erste Greifbereich 132 des ersten Greifhebels 131 und der zweite Greifbereich 134 des zweiten Greifhebels 133. Zwischen dem ersten Greifbereich 132 und dem zweiten Greifbereich 134 kann ein zu greifender Gegenstand eingeklemmt werden, wenn sich die Greifbereiche 132, 134 in Greifrichtung K mit einem Greifhub aufeinander zu bewegen, bewegen sich der erste Greifhebel 131 und der zweite Greifhebel 133 um den Drehpol M zueinander.
Die Griffelemente 111, 112 bewegen sich entlang der Betätigungsrichtung B aufeinander zu und üben somit einen Betätigungshub aus. Entsprechend wird die Kraftübertragungseinrichtung der Betätigungshub auf die Greifhebel 131, 133 übertragen und ein Greifhub erzeugt. Mit der vorliegenden Erfindung, z. B. mit dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, ist der Betätigungshub immer gleich oder größer als der Greifhub.
Die Greifbereiche 132, 134 können eine Länge entlang der entsprechenden Greifhebel 131, 133 von der einfachen, doppelten oder dreifachen Länge eines Durchmessers oder einer Diagonalen des zu greifenden Gegenstands aufweisen. Ferner können die Greifbereiche 132, 134 eine Länge entlang der entsprechenden Greifhebel 131, 133 von 2 cm (Zentimeter), 6 cm, oder 15 cm aufweisen. Ferner können die Greifbereiche 132, 134 eine Länge entlang der entsprechenden Greifhebel 131, 133 von einem viertel, einem fünftel, einem sechstel oder einem siebtel einer Gesamtlänge eines entsprechenden Greifhebels 131, 133 aufweisen.
Der erste Greifbereich 132 und der zweite Greifbereich 134 kann eine in Richtung des zu greifenden Gegenstands ausgerichtete Greifoberfläche aufweisen, wobei die Greifoberfläche beispielsweise gut haftende Eigenschaften aufweist, damit der Gegenstand besser in der Greifposition gehalten werden kann. Eine solche Greifoberfläche kann beispielsweise eine Gummibeschichtung aufweisen. In dem Falle, dass magnetische Gegenstände mittels der Vorrichtung gehalten werden sollen, kann die Greifoberfläche ebenfalls aus Magnetpolen bestehen, um zu der Greifkraft noch eine Magnetkraft zum Greifen des Gegenstands aufzubringen. Ebenfalls kann die Greifoberfläche als selbstklebende Oberfläche ausgebildet sein, um einen Gegenstand daran aufzukleben.
Neben der in der 1 gezeigten Ausführungsform mit zwei Greifhebeln 131, 133 können ebenfalls noch weitere Greifhebel angeordnet werden, so dass beispielsweise drei, vier oder fünf Greifhebel an einem Gelenk 135 vereint sind und in ihren entsprechenden weiteren Greifbereich zueinander bewegbar sind, um einen Gegenstand zu greifen. Somit kann ein Gegenstand sicherer gegriffen werden, da um den Umfang des Gegenstands eine Vielzahl von Greifhebeln eine Greifkraft F auf den Gegenstand übertragen kann.
Wie in 1 dargestellt, wird mittels der Kraftumlenkeinrichtung 120 die Greifkraft F im Bereich des ersten Greifbereichs 132 und des zweiten Greifbereichs 134 auf dem ersten Greifhebel 131 und dem zweiten Greifhebel 133 eingeleitet. Dabei wird die Greifkraft F durch die Kraftumlenkeinrichtung 120 derart umgelenkt und eingeleitet, dass die Greifkraft F im Wesentlichen in den Greifbereichen 132, 134 eine Greifkraftrichtung K aufweist, die in Richtung des zu greifenden Gegenstands ausgerichtet ist. Die Greifkraftrichtung K kann im Wesentlichen senkrecht zu einer gedachten Verbindungslinie zu dem Drehpol M ausgerichtet sein.
Da die Greifkraft F in den Greifbereichen 132, 134 eingeleitet wird und die Greifkraft F von diesen Greifbereichen 132, 134 auf den zu greifenden Gegenstand übertragen wird, sind die Abstände der auf die Greifbereiche 132, 134 eingeleitete Greifkraft F und der auf den Gegenstand weitergeleitete Greifkraft F nahezu gleich zum Drehpol M. Da die Abstände (Hebel) zum Drehpol M nahezu gleich sind, ist der Betrag der Greifkraft F, welche durch die Betätigungseinrichtung 110 durch einen Benutzer eingeleitet wird, nahezu gleich zu der Greifkraft F, welche von den Greifbereichen 132, 134 auf einen Gegenstand übertragen wird. Da somit kaum eine Über- bzw. Untersetzung der Greifkraft F erzeugt wird, wird für den Benutzer eine sensible und haptisch bessere Bedienung der Greifvorrichtung 100 umgesetzt. Der Benutzer klemmt mit anderen Worten den Gegenstand mit derselben Greifkraft F ein, mit welcher er die Betätigungseinrichtung 110 bedient.
Die Kraftumlenkeinrichtung 120 ist einerseits an die Betätigungseinrichtung 110 und andererseits an die Greifeinrichtung 130 gekoppelt. Von der Betätigungseinrichtung 110 wird die Greifkraft F auf die Kraftumlenkeinrichtung 120 übertragen. Die Kraftumlenkeinrichtung 120 kann beispielsweise einen ersten Kraftanteil über einen ersten Kraftübertragungsabschnitt 121 auf den ersten Greifbereich 132 übertragen und über einen zweiten Kraftübertragungsabschnitt 12e einen zweiten Kraftanteil der Greifkraft F an den zweiten Greifbereich 134 übertragen. Der erste Kraftübertragungsabschnitt 121 und der zweite Kraftübertragungsabschnitt 122 sind dabei eingerichtet, dass die jeweiligen Kraftanteile direkt in die jeweiligen Greifbereiche 132, 134 eingeleitet werden.
In 1 ist der erste Kraftübertragungsabschnitt 121 und der zweite Kraftübertragungsabschnitt 122 beispielsweise jeweils als ein Seilelement ausgeführt. Ausgehend von einem Befestigungspunkt 123, in welchem jeweils ein Ende des Seilelements befestigt ist, wird die Greifkraft F zu einem ersten Kraftanteil auf das erste Seilelement 121 übertragen und ein zweiter Kraftanteil der Greifkraft F auf das zweite Seilelement 122 übertragen. An den gegenüber liegenden Enden der Seilelemente 121, 122 gegenüber von dem Befestigungspunkt 123 wird das erste Seilelement 121 an einer Umlenkrolle 136 im ersten Greifbereich 132 befestigt. Das zweite Seilelement 122 wird ebenfalls an einer Umlenkrolle 136 in dem zweiten Greifbereich 134 befestigt. Das erste Seilelement 121 und das zweite Seilelement 122 können ebenfalls eine geschlossene Seilschlinge bilden, so dass die jeweilige Umlenkrolle 136 die jeweiligen Seilelemente 121, 122 nicht festhalten, sondern dass die Umlenkrollen 136 lediglich die Seilrichtung der jeweiligen Seilelemente 121, 122 umlenken. Mit anderen Worten können die Seilelemente 121, 122 über die Oberfläche der Umlenkrollen 136 gleiten. Durch eine geschlossene Schlinge der Seilelemente 121, 122 besteht die Möglichkeit, dass sich die jeweiligen Seillängen vom Befestigungspunkt 123 zu den jeweiligen Umlenkrollen 136 ausjustieren und angleichen, so dass die Gefahr einer ungleichen Kraftübertragung der Greifkraft F aufgrund unterschiedlicher Seillängen der Seilelemente 121, 122 vermindert wird.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die gesamte Greifkraft F lediglich an einen einzigen Greifhebel 131, 133 übertragen werden, so dass sich nur der entsprechende Greifhebel 131, 133 um den Drehpol M dreht, welcher die Greifkraft F erhält und der entsprechende gegenüberliegende Greifhebel 131, 133 in seiner Position verharrt. Der bewegliche Greifhebel 131, 133 bewegt sich somit auf den nicht beweglichen Greifhebel 131, 133 zu und klemmt den Gegenstand zwischen den ersten Griffbereich 132 und den zweiten Griffbereich 134 ein.
In 1 wird verdeutlicht, dass die Kraftumlenkeinrichtung 120 ferner einen Kraftübertragungsarm 124 aufweist, welche an einer Seite mit der Betätigungseinrichtung 110 verbunden ist und an der gegenüber liegenden Seite den Befestigungspunkt 123 aufweist. Mittels der Länge des Kraftübertragungsarms 124 kann der Befestigungspunkt 123 näher an die Umlenkrollen 136 positioniert werden. Je näher der Befestigungspunkt 123 an den Umlenkrollen 136 angeordnet ist, desto größer ist der Winkel zwischen dem ersten Kraftübertragungsabschnitt 121 und dem zweiten Kraftübertragungsabschnitt 122 ausgehend von dem Befestigungspunkt 123. Mittels des Kraftübertragungsarms 124 kann auch die effektive Seillänge des ersten Seilelements 121 und des zweiten Seilelements 122 verkürzt werden, so dass eine robuste Ausgestaltung der Kraftumlenkeinrichtung 120 bereitgestellt werden kann.
Neben der Ausgestaltung der Kraftumlenkeinrichtung 120 mit einem ersten Kraftübertragungsabschnitt 121 und einem zweiten Kraftübertragungsabschnitt 122 können ebenfalls Zahnräder oder andere Kraftübertragungsabschnitt e 121, 122 eingesetzt werden, welche die Greifkraft F von der Betätigungseinrichtung 110 auf die jeweiligen Greifbereiche 132, 134 übertragen.
Zudem zeigt 1 die Betätigungseinrichtung 110, mittels welcher die Greifkraft F in die Vorrichtung 100 eingeleitet werden kann. In der beispielhaften Ausführungsform von 1 weist die Betätigungseinrichtung 110 ein erstes Griffelement 111 und ein zweites Griffelement 112 auf. Das erste Griffelement 111 kann beispielsweise durch einen Benutzer ergriffen werden und als fester Anschlag dienen. Das zweite Griffelement 112 ist beweglich, beispielsweise um ein Gelenk gelagert, und kann sich entlang einer Betätigungsrichtung B dem ersten Griffelement 111 annähern. Der Benutzer kann somit beispielsweise mit seinen Fingerspitzen den zweiten Kraftübertragungsabschnitt 122 umschließen und durch heranziehen des zweiten Kraftübertragungsabschnitts 122 in Betätigungsrichtung B zu dem ersten Kraftübertragungsabschnitt 121 den Greifhub und somit die Greifkraft F erzeugen.
Wie in 1 dargestellt, ist das zweite Griffelement 112 an einem Ende gelenkig mit dem ersten Griffelement 111 verbunden und an einem entgegengesetzten Ende ist das zweite Griffelement 112 mit der Kraftumlenkeinrichtung 120, beispielsweise mit dem Kraftübertragungsarm 124 gekoppelt. Wird das zweite Griffelement 112 nun in Betätigungsrichtung B bewegt, wird die der Greifhub und die Greifkraft F erzeugt und auf die Kraftumlenkeinrichtung 120 übertragen. Die Übertragung der Greifkraft F bewirkt eine Zugkraft auf die Kraftumlenkeinrichtung 120, so dass sich in der beispielhaften Ausführungsform von 1 der Befestigungspunkt 123 in Betätigungsrichtung B zu dem Gelenk 135 zu bewegt. Dies bewirkt wiederum, dass der erste Kraftübertragungsabschnitt 121 und der zweite Kraftübertragungsabschnitt 122 eine Zugkraft auf die jeweiligen Umlenkrollen 136 übertragen. Die Greifkraft F wird somit zu einem ersten Kraftanteil F/2 und zu einem zweiten Kraftanteil F/2 in den ersten Greifbereich 132 und den zweiten Greifbereich 134 eingeleitet, so dass sich der erste Greifhebel 131 und der zweite Greifhebel 133 aufeinander zu bewegen bis ein zu greifender Gegenstand zwischen den beiden Greifhebeln 131, 133 eingeklemmt wird und die Greifkraft F auf den Gegenstand übertragen wird.
Ferner kann die Betätigungseinrichtung 110 ein Kraftfeststellelement 113 aufweisen, welches eine Position der Betätigungseinrichtung 110 oder der Kraftumlenkeinrichtung 120 fixiert und somit die aufgebrachte Greifkraft F oder den Greifhub konstant hält.
In der beispielhaften Ausführungsform von 1 wird die Greifkraft F entlang einer Ebene von der Betätigungseinrichtung 110 über die Kraftumlenkeinrichtung 120 auf die Greifeinrichtung 130 übertragen. Ebenfalls befindet sich der erste Greifhebel 131 und der zweite Greifhebel 133 in dieser Ebene. Ausgehend von dieser Ebene erstrecken sich das erste Griffelement 111 und das zweite Griffelement 112 heraus aus der Ebene. Somit kann der Benutzer die Betätigungseinrichtung 110 außerhalb der Ebene bedienen und die Greifkraft F erzeugen.
Damit der Benutzer die Betätigungseinrichtung 110 besser greifen kann und damit ein ungewolltes Fallenlassen der Vorrichtung 100 verhindert wird, kann die Betätigungseinrichtung 110 einen Vorsprung 114 aufweisen, welcher beispielsweise an dem ersten Griffelement an dem Ende angeordnet ist, welches am entferntesten von der Ebene sich befindet. Somit umschließt der Vorsprung 114 einen Teilbereich der Hand eines Benutzers, so dass ein Entgleiten der Betätigungseinrichtung 110 und somit der gesamten Vorrichtung aus einer Hand eines Benutzers verhindert wird. Der Vorsprung 114 verläuft beispielsweise parallel zu der Ebene und erstreckt sich in Richtung des Gelenks 135.
In der 1 dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist das zweite Griffelement 112 beweglich ausgebildet und in Richtung der Greifbereiche 132, 134 angeordnet. Das erste Griffelement 111 ist fest und unbeweglich ausgebildet und in Richtung zu dem Gelenk 135 angeordnet. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können die ersten Griffelemente 111 und die zweiten Griffelemente 112 auch derart angeordnet werden, dass das erste Griffelement 111 durch den Benutzer bewegt wird und das zweite Griffelement 112 fest angeordnet ist. In diesem Fall ist das erste Griffelement 111 mit der Kraftumlenkeinrichtung 112 gekoppelt, um die Greifkraft F auf die Kraftumlenkeinrichtung 120 zu übertragen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können sich das erste Griffelement 111 und das zweite Griffelement 112 der Betätigungsrichtung 110 innerhalb der Ebene erstrecken, in welcher die Greifkraft F auf die Greifeinrichtung 130 übertragen wird. Beispielhafterweise erstrecken sich das erste Griffelement 111 und das zweite Griffelement 112 zwischen dem ersten Greifhebel 131 und dem zweiten Greifhebel 133.
Ferner kann die Vorrichtung 100 eine Stabilisierungseinrichtung aufweisen, welche sich von der Betätigungseinrichtung 110 in entgegengesetzter Richtung zu der Greifeinrichtung 130, bzw. in Richtung des Gelenks 135, erstreckt. Die Stabilisierungseinrichtung kann beispielsweise eine Auflagefläche bilden, auf welcher beispielsweise ein Unterarm des Benutzers aufgelegt werden kann. Durch die Ablagemöglichkeit des Unterarms auf die Auflagefläche kann eine höhere Stabilität und somit ein gezieltes Greifen der Vorrichtung 100 bereitgestellt werden. In dem Ausführungsbeispiel in 1 wird beispielsweise die Greifkraft erzeugt, indem der Benutzer das zweite Griffelement 112 bewegt. Da sich die Griffelemente 111, 112 außerhalb der Ebene befinden, in welcher die Greifkraft F auf die Kraftumlenkeinrichtung 120 übertragen wird, entsteht ein Moment, welches der Benutzer ausgleichen muss, um die Vorrichtung 100 stabil zu halten. Die Stabilisierungseinrichtung wirkt mit seiner Auflagefläche entgegen dieses Moments, indem der Unterarm auf der Auflagefläche der Stabilisierungseinrichtung aufliegt, so dass hier eine Kraftübertragung stattfinden kann und eine Stabilisierung der gesamten Vorrichtung 100 stattfindet, ohne dass der Benutzer selbst tätig werden muss. Die Stabilisierungseinrichtung kann ferner Gurtelemente aufweisen, welche den Unterarm des Benutzers fest umschlingen, so dass eine weitere Stabilisierung erreicht werden kann. Ferner kann sich die Stabilisierungseinrichtung an eine Länge bzw. an einen Umfang des Unterarms eines Benutzers flexibel einstellen, so dass eine Anpassbarkeit an verschiedene Benutzer erzielt werden kann.
2 zeigt eine Bodenansicht der beispielhaften Ausführungsform der Vorrichtung 100 aus 1. Insbesondere wird die Ausgestaltung des Gelenks 135 verdeutlicht. Das Gelenk 135 kann das erste Griffelement 111 und das zweite Griffelement 112 fest verbinden. Zudem kann an das Gelenk 135 eine Schiene angeordnet werden, auf welcher die Betätigungseinrichtung 110 und die Kraftumlenkeinrichtung 120 befestigt werden kann.
Es wird deutlich, dass die Schiene und somit die Betätigungseinrichtung 110 und die Kraftumlenkeinrichtung 120 vollständig von der Greifeinrichtung 130 bzw. dem ersten Greifhebel 131 und dem zweiten Greifhebel 133 entkoppelt sind. Die Betätigungseinrichtung 110 beinhaltet nicht den Drehpol M der Greifeinrichtung 130. Die einzige gezielte Kopplung zum Übertragen der Greifkraft zwischen der Greifeinrichtung 130 und der Kraftumlenkeinrichtung 120 kommt an den Umlenkrollen 136 des ersten Greifbereichs 132 und des zweiten Greifbereichs 134 mittels des ersten Kraftübertragungsabschnitts 121 und des zweiten Kraftübertragungsabschnitts 122 zustande. Damit wird sichergestellt, dass die Greifkraft F, welche durch die Betätigungseinrichtung 110 erzeugt wird, ausschließlich in den jeweiligen Greifbereichen 132, 134 eingeleitet wird, so dass insbesondere keine Verkleinerung der Greifkraft an der Greifeinrichtung 130 erzeugt wird.
In 2 wird ebenfalls deutlich, dass die Betätigungseinrichtung 110, die Kraftumlenkeinrichtung 120 und die Greifeinrichtung 130 modular aufgebaut sind. Beispielsweise kann das Gelenk 135, das Kraftfeststellelement 113, die Umlenkrollen und/oder die Griffelemente über lösbare Schraubverbindungen angebracht werden.
3 zeigt zum Vergleich eine herkömmliche Greifvorrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Greifvorrichtung 130 weist ein erstes Greifelement 131 mit einem ersten Greifbereich 132 und ein zweites Greifelement 133 mit einem zweiten Greifbereich 134 auf. Das erste Greifelement 131 und das zweite Greifelement 132 sind and einem Gelenk 135 gekoppelt, wobei sich im Gelenk ein Drehpol M der beiden Greifelemente 131, 133 befindet. Ein Benutzer kann eine erste Greifkraft F1 in einem ersten Abstand x1 in die Greifvorrichtung 130 einleiten. An einem zweiten Abstand x2 wird eine zweite Greifkraft F2 auf den Gegenstand übertragen. Aufgrund der unterschiedlichen Abstände x1, x2 zum Drehpol M unterscheiden sich die Kräfte F1 und F2 gemäß der folgenden Momentengleichung: F₁x₁ = F₂x₂
Dieser Unterschied zwischen der ersten Greifkraft F1 und der zweiten Greifkraft F2 kann den Bedienkomfort und die Bediengenauigkeit der Greifvorrichtung 100 beinträchtigen.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass ”umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und ”eine” oder ”ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung
110: Betätigungseinrichtung
111: erstes Griffelement
112: zweites Griffelement
113: Kraftfeststellelement
114: Vorsprung
120: Kraftumlenkeinrichtung
121: erster Kraftübertragungselement
122: zweiter Kraftübertragungsabschnitt
123: Befestigungspunkt
124: Kraftübertragungsarm
130: Greifeinrichtung
131: erster Greifhebel
132: erster Greifbereich
133: zweiter Greifhebel
134: zweiter Greifbereich
135: Gelenk
136: Umlenkrolle
B: Betätigungsrichtung
F: Greifkraft
K: Greifkraftrichtung im Befestigungsbereich
M: Drehpol

Claims

Vorrichtung zum Greifen eines Gegenstands, wobei die Vorrichtung (100) aufweist: eine Betätigungseinrichtung (110), eine Kraftumlenkeinrichtung (120), und eine Greifeinrichtung (130), an welcher eine Greifkraft (F) auf den Gegenstand übertragbar ist, wobei die Greifeinrichtung (130) einen ersten Greifhebel (131) mit einem ersten Greifbereich (132) und einen zweiten Greifhebel (133) mit einem zweiten Greifbereich (134) aufweist, wobei der erste Greifhebel (131) und der zweite Greifhebel (133) außerhalb des ersten Greifbereichs (132) und des zweiten Greifbereichs (134) mittels eines Gelenks (135) miteinander verbunden sind, wobei die Betätigungseinrichtung (110) derart eingerichtet ist, dass die Greifkraft (F) mittels Betätigens der Betätigungseinrichtung (110) erzeugbar ist, wobei die Kraftumlenkeinrichtung (120) derart eingerichtet ist, dass die Greifkraft (F) von der Betätigungseinrichtung (110) auf die Greifeinrichtung (130) umlenkbar ist, und wobei die Kraftumlenkeinrichtung (120) eingerichtet ist, die umgelenkte Greifkraft (F) innerhalb der Greifeinrichtung (130) einzuleiten, wobei an dem ersten Greifbereich (132) ein erster Kraftanteil der Greifkraft (F) und an dem zweiten Greifbereich (134) ein zweiter Kraftanteil der Greifkraft (F) einleitbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Greifeinrichtung (130) einen weiteren Greifhebel mit einem weiteren Greifbereich aufweist, wobei der weitere Greifhebel mit dem ersten Greifhebel (131) und dem zweiten Greifhebel (133) mittels des Gelenks (135) miteinander verbunden ist, wobei die Kraftumlenkeinrichtung (120) derart eingerichtet ist, dass innerhalb des ersten Greifbereichs (132) der erste Kraftanteil, innerhalb des zweiten Greifbereichs (134) der zweite Kraftanteil und innerhalb des weiteren Greifbereichs der weitere Kraftanteil der Greifkraft (F) einleitbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftumlenkeinrichtung (120) einen ersten Kraftübertragungsabschnitt (121) und einen zweiten Kraftübertragungsabschnitt (122) aufweist, wobei der erste Kraftübertragungsabschnitt (121) den ersten Kraftanteil und der zweite Kraftübertragungsabschnitt (122) den zweiten Kraftanteil von der Betätigungseinrichtung (110) auf die Greifeinrichtung (130) überträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der erste Kraftübertragungsabschnitt (121) ein erstes Seilelement und der zweite Kraftübertragungsabschnitt (122) ein zweites Seilelement aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das erste Seilelement und das zweite Seilelement an einem gemeinsamen Befestigungspunkt (123) befestigt sind, und wobei die Greifkraft (F) von der Betätigungseinrichtung (110) in den gemeinsamen Befestigungspunkt (123) einleitbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das erste Seilelement von dem gemeinsamen Befestigungspunkt (123) zu dem ersten Greifbereich (132) führt und das zweite Seilelement von dem gemeinsamen Befestigungspunkt (123) zu dem zweiten Greifbereich (134) führt.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Kraftumlenkeinrichtung (120) einen Kraftübertragungsarm (124) aufweist, wobei der Kraftübertragungsarm (124) an einem Armende mit der Betätigungseinrichtung (110) gekoppelt ist und an einem gegenüberliegendem Armende den Befestigungspunkt (123) enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das erste Seilelement an dem ersten Greifhebel (131) im ersten Greifbereich (132) befestigt ist und das zweite Seilelement an dem zweiten Greifhebel (133) im zweiten Greifbereich (134) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das erste Seilelement und das zweite Seilelement eine geschlossene Seilschlaufe bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei der erste Greifhebel (131) und/oder der zweite Greifhebel (133) eine Umlenkrolle (136) aufweist, wobei die Umlenkrolle(n) (136) eingerichtet ist/sind, das erste Seilelement und/oder das zweite Seilelement umzulenken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Betätigungseinrichtung (110) ein Kraftfestellelement aufweist, wobei das Kraftfeststellelement (113) eingerichtet ist, eine Stellung der Betätigungseinrichtung (110) zu fixieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Betätigungseinrichtung (110) ein erstes Griffelement (111) und ein zweites Griffelement (112) aufweist, wobei an das zweite Griffelement (112) die Kraftumlenkeinrichtung (120) gekoppelt ist, wobei das zweite Griffelement (112) entlang einer Betätigungsrichtung (B) in Richtung erstes Griffelement (111) bewegbar ist, wobei durch Bewegung des zweiten Griffelements (112) in Richtung des ersten Griffelements (111) die Greifkraft (F) erzeugbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das zumindest erste Griffelement (111) oder das zweite Griffelement (112) einen Vorsprung (114) aufweist, wobei der Vorsprung (114) eingerichtet ist, die Hand eines Benutzers zumindest teilweise zu umschließen, wenn dieser das erste Griffelement (111) oder das zweite Griffelement (112) hält.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Betätigungseinrichtung (110) derart eingerichtet ist, dass die Betätigungsrichtung (B) rechtwinklig zu einer Greifkraftrichtung (K) der Greifkraft (F) in der Greifeinrichtung (130) verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Kraftumlenkeinrichtung (120) die Greifkraft (F) entlang einer Ebene von der Betätigungseinrichtung (110) auf die Greifeinrichtung (130) überträgt, wobei das erste Griffelement (111) und das zweite Griffelement (112) eine Erstreckungsrichtung aufweisen, welche innerhalb der Ebene verläuft, und wobei innerhalb der Ebene die Greifkraft (F) in die Betätigungseinrichtung (110) einleitbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Kraftumlenkeinrichtung (120) die Greifkraft (F) entlang der Ebene von der Betätigungseinrichtung (110) auf die Greifeinrichtung (130) überträgt, wobei das erste Griffelement (111) und das zweite Griffelement (112) sich von der Ebene erstrecken und außerhalb der Ebene die Greifkraft (F) in die Betätigungseinrichtung (110) einleitbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei zwischen dem ersten Griffelement (111) und dem zweiten Griffelement (112) eine Rückholfeder angeordnet ist, wobei die Rückhohlfeder entgegen der Betätigungsrichtung (B) wirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, ferner aufweisend eine Stabilisierungseinrichtung, welche mit der Greifeinrichtung (130) fest verbunden ist, wobei die Stabilisierungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass die Stabilisierungseinrichtung an einem Unterarm des Benutzers anlegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Stabilisierungseinrichtung anpassbar an den Unterarm des Benutzers ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Betätigungseinrichtung (110), die Kraftumlenkeinrichtung (120) und die Greifeinrichtung (130) lösbar miteinander verbindbar sind.
Verfahren zum Greifen eines Gegenstands, wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen einer Greifkraft (F) mittels einer Betätigungseinrichtung (110), Umlenken der Greifkraft (F) von der Betätigungseinrichtung (110) auf eine Greifeinrichtung (130) mittels einer Kraftumlenkeinrichtung (120), und Einleiten der umgelenkten Greifkraft (F) von der Kraftumlenkeinrichtung (120) an einen ersten Greifhebel (131) mit einem ersten Greifbereich (132) und an einen zweiten Greifhebel (133) mit einem zweiten Greifbereich (134) der Greifeinrichtung (130), wobei die Greifkraft (F) erst an dem ersten Greifbereich (132) und an dem zweiten Greifbereich (134) der Greifeinrichtung (130) auf den Gegenstand übertragen wird und an dem ersten Greifbereich (132) ein erster Kraftanteil der Greifkraft (F) und an dem zweiten Greifbereich (134) ein zweiter Kraftanteil der Greifkraft (F) eingeleitet wird.