DE102011119784A1 - Fluidbetätigte Greifvorrichtung mit Sicherheitseinrichtung - Google Patents

Fluidbetätigte Greifvorrichtung mit Sicherheitseinrichtung

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DE102011119784A1
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    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06Safety devices

Abstract

Es wird eine fluidbetätigte Greifvorrichtung (1) vorgeschlagen, die wenigstens zwei relativ zueinander bewegbare Greifmittel (3, 4) aufweist, welche durch eine von einem fluidischen Druckmedium aufgebrachte fluidische Antriebskraft zu einer dem Greifen eines Gegenstandes dienenden Greifbewegung (5a) antreibbar sind. Eine zusätzlich vorhandene Sicherheitseinrichtung (24) unterteilt die Greifbewegung (5a) in Abhängigkeit von der zwischen den Greifmitteln (3, 4) vorliegenden Relativposition in eine Hochkraftphase am Ende der Greifbewegung (5a) und eine der Hochkraftphase vorgeschaltete Sicherheitsphase, wobei die fluidische Antriebskraft während der Sicherheitsphase im Vergleich zur Hochkraftphase reduziert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine fluidbetätigte Greifvorrichtung, mit wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren Greifmitteln, die durch eine von einem fluidischen Druckmedium aufgebrachte fluidische Antriebskraft relativ zueinander zu einer dem Greifen eines Gegenstandes dienenden Greifbewegung antreibbar sind.
  • Eine aus der EP 1 245 346 B1 bekannte Greifvorrichtung dieser Art enthält einen Parallelgreifer mit zwei parallel zueinander verschiebbaren Greifmitteln, die jeweils aus einem Greifbackenträger und einer lösbar an dem Greifbackenträger angeordneten Greifbacke bestehen. Die Greifmittel sind durch eine integrierte Antriebseinrichtung der Greifvorrichtung relativ zueinander bewegbar, wobei die benötigte Antriebskraft von einem fluidischen Druckmedium geliefert wird, das von außen her, unter der Kontrolle einer Steuerventileinrichtung, nach Bedarf eingespeist werden kann. Um einen Gegenstand zu greifen, werden die Greifmittel unter Vermittlung der Antriebseinrichtung durch das fluidische Druckmedium derart mit einer fluidischen Antriebskraft beaufschlagt, dass sie relativ zueinander eine Greifbewegung ausführen, bei der sie sich – wenn die Greifvorrichtung als Außengreifvorrichtung ausgebildet ist – einander annähern.
  • Die EP 1 245 345 A1 beschreibt ebenfalls eine fluidbetätigte Greifvorrichtung, bei der zwei Greifmittel durch Beaufschlagung mit einer fluidischen Antriebskraft zu einer relativ zueinander ausgeführten Greifbewegung antreibbar sind, wobei sich die Greifmittel je nach Bauform der Greifvorrichtung bei der Greifbewegung einander annähern oder – bei einer Ausgestaltung als Innengreifvorrichtung – voneinander entfernen.
  • Beim Betrieb derartiger Vorrichtungen können Gefahrensituationen auftreten, wenn eine sich im Arbeitsbereich der Greifvorrichtung aufhaltende Person aus Unachtsamkeit zwischen momentan eine Greifbewegung ausführende Greifmittel und den zu greifenden Gegenstand fasst. Hierbei kann es wegen der in der Regel sehr hohen fluidischen Antriebskraft zu Finger-Quetschungen oder sonstigen Verletzungen kommen. In aller Regel wird daher der Einsatzort von Greifvorrichtungen durch Schutzwände abgeschirmt. Eine solche Abschirmung ist jedoch platzbedingt nicht immer möglich oder aus prozessbedingten Gründen nicht ausführbar und außerdem relativ teuer in der Ausführung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzuschlagen, die die Betriebssicherheit beim Einsatz einer fluidbetätigten Greifvorrichtung im Sinne des Personenschutzes vergrößern.
  • Diese Aufgabe wird bei einer fluidbetätigten Greifvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sie mit einer Sicherheitseinrichtung ausgestattet ist, durch die die Greifbewegung in Abhängigkeit von der zwischen den Greifmitteln eingenommenen Relativposition in eine Hochkraftphase am Ende der Greifbewegung und eine der Hochkraftphase vorgeschaltete Sicherheitsphase unterteilt ist, wobei die fluidische Antriebskraft während der Sicherheitsphase im Vergleich zur Hochkraftphase reduziert ist.
  • Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die zum sicheren Greifen eines Gegenstandes erforderliche hohe fluidische Antriebskraft nur während einer eng begrenzten Strecke der zwischen den Greifmitteln relativ zueinander ausgeführten Greifbewegung auftritt. Der Beginn dieser als Hochkraftphase bezeichneten Betriebsphase ist mit einer Relativposition der Greifmittel synchronisierbar, bei der der zwischen den Greifmitteln und einem zu greifenden Gegenstand vorhandene Spalt so weit reduziert ist, dass ein versehentlicher Eingriff durch menschliche Gliedmaßen ausgeschlossen werden kann. Beispielsweise ist die Greifvorrichtung so ausgelegt, dass die Hochkraftphase erst einsetzt, wenn das Spaltmaß zwischen den Greifmitteln und dem zu greifenden Gegenstand unter 6 mm liegt. In der der Hochkraftphase vorausgehenden Betriebsphase, die als Sicherheitsphase bezeichnet ist, ist die den Greifmitteln auferlegbare fluidische Antriebskraft im Vergleich zur Hochkraftphase reduziert. Die während der Sicherheitsphase wirkende Antriebskraft ist insbesondere maximal nur so groß, dass Quetschungen menschlicher Gliedmaßen, die versehentlich zwischen die Greifmittel und den zu greifenden Gegenstand hineingehalten werden, ausgeschlossen werden können. Somit ist die Greifbewegung der Greifmittel in mehrere aufeinanderfolgende Bewegungsphasen unterteilt, die eine Hochkraftphase mit maximaler fluidischer Antriebskraft und eine der Hochkraftphase vorgeschaltete Sicherheitsphase mit reduzierter fluidischer Antriebskraft enthalten. Daher kann die fluidbetätigte Greifvorrichtung auch ohne aufwendige externe Abschirmmaßnahmen mit hoher Sicherheit betrieben werden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Die Greifvorrichtung enthält zweckmäßigerweise einen Grundkörper, welcher die Greifmittel trägt. Mindestens ein Greifmittel ist dabei zur Ermöglichung der Greifbewegung relativ zu dem Grundkörper bewegbar. Die Greifvorrichtung kann beispielsweise zwei Greifmittel aufweisen, von denen eines ortsfest am Grundkörper angeordnet ist, während das andere diesbezüglich bewegbar ist. Bei einer anderen Ausgestaltung sind an dem Grundkörper mehrere diesbezüglich bewegbare Greifmittel angeordnet, so dass die Greifbewegung nicht nur eine Relativbewegung zwischen den Greifmitteln selbst ist, sondern auch eine Relativbewegung zwischen jedem Greifmittel und dem Grundkörper. Je nach Ausgestaltung der Greifvorrichtung ist die Greifbewegung beispielsweise eine translatorische Bewegung oder eine Schwenkbewegung.
  • Um die Relativbewegung der Greifmittel hervorzurufen, die als Arbeitsbewegung bezeichnet werden kann, ist die Greifvorrichtung zweckmäßigerweise mit einer geeigneten Steuerventileinrichtung ausgestattet, die insbesondere vom elektrisch betätigbaren Typ ist. Die Steuerventileinrichtung ist insbesondere eine Richtungs-Steuerventileinrichtung, die es ermöglicht, die Greifmittel wahlweise zur Ausführung einer Greifbewegung oder zu einer diesbezüglich entgegengesetzten Lösebewegung anzutreiben, um einen Gegenstand entweder zu greifen oder loszulassen.
  • Vorzugsweise enthält die Sicherheitseinrichtung eine Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung, die den zum Erzeugen der Antriebskraft auf die Greifmittel einwirkenden Antriebsdruck des fluidischen Druckmediums während der Sicherheitsphase auf einen als Sicherheitsdruck bzw. Sicherheitsdruckwert bezeichneten Druckwert begrenzt, der kleiner ist als der während der Hochkraftphase wirkende, im Folgenden auch als Greifdruck bzw. Greifdruckwert bezeichnete Maximaldruckwert des Antriebsdruckes. Die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung, sorgt mithin dafür, dass der Antriebsdruck während der Sicherheitsphase einen gewissen Sicherheits-Grenzwert nicht überschreiten kann, der hinsichtlich des im Betrieb auftretenden Verletzungsrisikos problemlos tolerierbar ist.
  • Vorzugsweise ist die Sicherheitseinrichtung mit Steuermitteln ausgestattet, durch die die Ansprechschwelle der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung ab Beginn der Hochkraftphase erhöht wird, so dass während der Hochkraftphase ein höherer Antriebsdruck auf die Greifmittel einwirken kann als während der Sicherheitsphase. Das unterschiedliche Druckniveau in den beiden Betriebsphasen resultiert hier also maßgeblich aus einer Veränderung der für die jeweilige Ansprechschwelle der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung verantwortlichen Vorgabe oder Einstellung.
  • Um die Ansprechschwelle abhängig von der zwischen den Greifmitteln eingenommenen Relativposition zu verändern, ist die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung zweckmäßigerweise mit einem Ventilglied ausgestattet, das durch eine Federeinrichtung entgegen dem Antriebsdruck mit einer Vorspannkraft in eine Schließstellung vorgespannt ist. Übersteigt der Antriebsdruck während der Sicherheitsphase den vorgegebenen Wert für den Sicherheitsdruck, schaltet das Ventilglied in eine Offenstellung um und verhindert aufgrund des dadurch möglichen Fluidaustritts einen weiteren Druckanstieg. Erst wenn die Hochkraftphase erreicht ist, kann der Antriebsdruck über den Sicherheitsdruckwert hinaus ansteigen, weil hier durch die Steuermittel die das Ventilglied in die Schließstellung vorspannende Vorspannkraft verstärkt wurde.
  • Zur Verstärkung der Vorspannkraft enthalten die Steuermittel zweckmäßigerweise eine zweite Federeinrichtung, deren Federkraft in der Hochkraftphase in Parallelschaltung zu der Federeinrichtung der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung auf das Ventilglied in der Schließrichtung einwirkt. Während der der Hochkraftphase vorgeschalteten Sicherheitsphase ist diese zweite Federeinrichtung bezüglich des Ventilgliedes unwirksam. Die unterschiedlichen Öffnungsdruckwerte für die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung in einerseits der Sicherheitsphase und andererseits der Hochkraftphase werden hier also durch wahlweises Zuschalten oder Abschalten einer zweiten Federeinrichtung hervorgerufen.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Steuermittel ein bewegliches Betätigungsglied enthalten, das insbesondere stößelartig ausgebildet ist und das durch die zweite Federeinrichtung vorgespannt ist. Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung nimmt dieses Betätigungsglied außerhalb der Hochkraftphase keinen Einfluss auf das Ventilglied, ist jedoch während der Hochkraftphase antriebsmäßig mit dem Ventilglied gekoppelt und beaufschlagt das Ventilglied in Richtung seiner Schließstellung. Bei einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung sitzt die zweite Federeinrichtung zwischen dem Ventilglied und dem Betätigungsglied, wobei das Betätigungsglied durch eine Steuerfläche verstellbar ist, um die Vorspannung der zweiten Federeinrichtung beim Umschalten zwischen der Sicherheitsphase und der Hochkraftphase zu verändern.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Greifvorrichtung enthält Steuermittel, die die Ansprechschwelle der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung dadurch verändern können, dass sie während der Hochkraftphase eine Erhöhung der Vorspannung der Federeinrichtung der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung herbeiführen. Hier kann dann die variable Vorspannung des Ventilgliedes mit ein und derselben Federeinrichtung bewirkt werden, deren Vorspannung beim Übergang bzw. Umschalten aus der Sicherheitsphase in die Hochkraftphase verstärkt wird.
  • Es ist insbesondere in diesem Zusammenhang zweckmäßig, wenn die Federeinrichtung der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung einerseits auf das Ventilglied und andererseits auf ein bewegliches Abstützglied einwirkt, wobei die Steuermittel ein Stellglied aufweisen, das zumindest zu Beginn und zweckmäßigerweise auch während Hochkraftphase eine Verlagerung des Abstützgliedes derart bewirkt, dass die Vorspannung der von dem Abstützglied beaufschlagten Federeinrichtung erhöht wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Sicherheitseinrichtung ist mit Steuermitteln ausgestattet, durch die erreicht wird, dass die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung nur während der Sicherheitsphase wirksam ist. Während der Sicherheitsphase wird somit durch die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung der Antriebsdruck auf den angestrebten Sicherheitsdruckwert begrenzt. Sobald jedoch durch Veränderung der Relativposition der Greifmittel die Hochkraftphase erreicht ist, ist die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung bezüglich des Antriebsdruckes wirkungslos. Es ist hierbei von Vorteil, wenn die Steuermittel ein Absperrventil enthalten, das in eine Fluidverbindung zwischen den Greifmitteln und der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung eingeschaltet ist und das während der Sicherheitsphase die Fluidverbindung zwischen den Greifmitteln und der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung freigibt, diese Fluidverbindung jedoch während der Hochkraftphase absperrt. Bei abgesperrtem Absperrventil kann sich der Antriebsdruck ungehindert bis zum maximalen Greifdruck aufbauen.
  • Die Greifvorrichtung ist zweckmäßigerweise mit mindestens einem zur gesteuerten Fluidbeaufschlagung der Greifmittel dienenden Fluidsteuerkanal ausgestattet, der insbesondere zwischen einer Steuerventileinrichtung und einer den Greifmitteln zugeordneten Greifmittel-Antriebseinrichtung verläuft. In diesem Fluidsteuerkanal herrscht der momentan wirksame Antriebsdruck. Von dem Fluidsteuerkanal zweigt zweckmäßigerweise ein zu einer Drucksenke, beispielsweise zur Atmosphäre, führender Druckentlastungskanal ab, in dessen Verlauf die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung eingeschaltet ist. Die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung kann auch eingangsseitig direkt an den Fluidsteuerkanal angeschlossen sein. Wenn während der Sicherheitsphase eine ungestörte Betätigung der Greifmittel stattfindet, während der kein sicherheitsrelevantes Ereignis auftritt, bewegen sich die Greifmittel aufgrund fehlenden Widerstandes, ohne dass die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung anspricht. Wenn sich jedoch während der Sicherheitsphase ein sicherheitsrelevantes Ereignis einstellt, durch das die Greifbewegung der Greifmittel behindert wird, führt dies nicht zu einer problematischen Erhöhung der Stellkraft der Greifmittel, sondern zu einem Bewegungsstopp der Greifmittel aufgrund der hierbei in Aktion tretenden Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung.
  • Um auf unterschiedliche Anwendungsfälle schnell und flexibel reagieren zu können, ist die Sicherheitseinrichtung vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Umschaltpunkt zwischen der Sicherheitsphase und der Hochkraftphase variabel einstellbar ist und/oder dass die während der Sicherheitsphase maximal wirksame reduzierte fluidische Antriebskraft variabel einstellbar ist.
  • Prinzipiell könnte die für das Vorliegen der Sicherheitsphase oder der Hochkraftphase verantwortliche Relativposition der Greifmittel durch beliebige Sensoren ermittelt und in einer elektronischen Steuereinrichtung zur Steuerung der Antriebskraft verarbeitet werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Ausgestaltung, bei der die jeweilige Betriebsphase rein mechanisch und ohne elektrische Mittel hervorgerufen wird. Letzteres bietet eine besonders hohe Betriebssicherheit durch Fehlerausschluss und macht es sehr einfach, die Sicherheitseinrichtung mechanisch in die Greifvorrichtung zu integrieren.
  • Die Greifmittel der Greifvorrichtung enthalten zweckmäßigerweise jeweils einen Greifbackenträger, der je nach Anwendungsfall mit einer Greifbacke geeigneten Typs bestückt werden kann.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
  • 1 eine Kennlinie, in der die Antriebskraft über der Relativposition der Greifmittel aufgetragen ist, um die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung zu verdeutlichen,
  • 2 eine bevorzugte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung bei Einnahme einer Offenstellung,
  • 3 die Greifvorrichtung aus 2 in einer Übergangsstellung im Moment des Übergangs bzw. des Umschaltens zwischen der Sicherheitsphase und der Hochkraftphase,
  • 4 die Greifvorrichtung aus 2 und 3 in einer einen Gegenstand festhaltenden Greifstellung, während der die Hochkraftphase vorliegt,
  • 5 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung in der Offenstellung,
  • 6 die Greifvorrichtung aus 5 während des Überganges von der Sicherheitsphase zur Hochkraftphase,
  • 7 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung, und
  • 8 erneut ein Schaltbild einer alternativen Ausführungsform der Greifvorrichtung.
  • Die verschiedenen, insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichneten Greifvorrichtungen gemäß den Ausführungsbeispielen sind jeweils durch Fluidkraft betätigbar, wobei das für den Betrieb verwendete fluidische Druckmedium einer externen Druckquelle ”P” entstammt. Das Druckmedium kann sowohl gasförmig als auch flüssig sein, beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um Druckluft.
  • Jede Greifvorrichtung 1 enthält einen Grundkörper 2, der beim Ausführungsbeispiel der 2 bis 4 nur in der 2 strichpunktiert angedeutet ist und der beim Ausführungsbeispiel der 5 und 6 nicht weiter gezeigt ist.
  • Der Grundkörper 2 trägt mehrere Greifmittel 3, 4, wobei die Greifvorrichtungen 1 der Ausführungsbeispiele mit jeweils (nur) zwei Greifmitteln 3, 4 ausgestattet sind, die im Folgenden auch als erstes Greifmittel 3 und zweites Greifmittel 4 bezeichnet werden. Die Greifvorrichtung 1 kann auch mehr als zwei Greifmittel aufweisen.
  • Die Greifmittel 3, 4 sind unter Ausführung einer Greifmittel-Relativbewegung 5 relativ zueinander bewegbar. Die Greifmittel-Relativbewegung 5 ergibt sich bei allen Ausführungsbeispielen durch eine eigene Relativbewegung 6, 7 jedes Greifmittels 3, 4 bezüglich des Grundkörpers 2. Exemplarisch sind die eigenen Relativbewegungen 6, 7 Linearbewegungen. Bei anderen Ausführungsformen der Greifvorrichtung 1 kann mindestens eine eigene Relativbewegung 6, 7 auch eine Schwenkbewegung sein.
  • Bei einer ebenfalls nicht abgebildeten Ausführungsform kann nur das erste Greifmittel 3 eine eigene Relativbewegung 6 bezüglich des Grundkörpers 2 ausführen, während das zweite Greifmittel 4 ortsfest am Grundkörper 2 angeordnet ist. Hier ergibt sich dann die Greifmittel-Relativbewegung 5 durch die eigene Relativbewegung 6 des ersten Greifmittels 3 bezüglich des Grundkörpers 2 und des fest daran angeordneten zweiten Greifmittels 4.
  • Im Rahmen der Greifmittel-Relativbewegung 5 können die Greifmittel 3, 4 eine das Greifen eines beliebigen Gegenstandes 8 bezweckende relative Greifbewegung 5a oder eine das Loslassen eines zuvor ergriffenen Gegenstandes 8 ermöglichende relative Lösebewegung 5b ausführen. Exemplarisch bewegen sich die Greifmittel 3, 4 bei der Greifbewegung 5a aufeinander zu und bei der Lösebewegung 5b voneinander weg. Ein festzuhaltender Gegenstand 8 wird zwischen den beiden Greifmitteln 3, 4 angeordnet.
  • Die Greifmittel 3, 4 enthalten zweckmäßigerweise jeweils einen an dem Grundkörper 5 angeordneten Greifbackenträger 12 und eine lösbar an dem Greifbackenträger 12 angeordnete Greifbacke 13. Für unterschiedliche Anwendungsfälle kann jeder Greifbackenträger 12 alternativ mit Greifbacken 13 unterschiedlicher Gestalt ausgestattet werden.
  • Die Greifmittel-Relativbewegung 5 ist durch das von der Druckquelle ”P” zur Verfügung gestellte fluidische Druckmedium hervorrufbar. Das fluidische Druckmedium liefert eine die Greifmittel-Relativbewegung 5 erzeugende fluidische Antriebskraft, deren Wirkrichtung zweckmäßigerweise durch eine Steuerventileinrichtung 14 vorgebbar ist, mit der jede Greifvorrichtung 1 vorzugsweise ausgestattet ist. Die Steuerventileinrichtung 14 kann beispielsweise in Form eines elektrofluidisch vorgesteuerten 5/2-Wegeventils ausgebildet sein, das in an sich bekannter Weise durch elektrische Betätigungssignale betätigbar ist. Alternativ kann die Steuerventileinrichtung 14 aber auch mindestens ein direkt gesteuertes Ventil enthalten.
  • Die Greifvorrichtung 1 enthält eine mit den Greifmitteln 3, 4 wirkverbundene Greifmittel-Antriebseinrichtung 15, die zweckmäßigerweise in dem Grundkörper 2 untergebracht ist.
  • Jede Greifmittel-Antriebseinrichtung 15 verfügt pro Greifmittel 3, 4 über einen mit dem betreffenden Greifmittel 3, 4 bewegungsgekoppelten Antriebsabschnitt 16, 17. Diese nur in 2 bis 4 illustrierten Antriebsabschnitte 16, 17 haben jeweils eine erste Antriebsfläche 16a, 17a und eine diesbezüglich entgegengesetzte zweite Antriebsfläche 16b, 17b. Die erste Antriebsfläche 16a des einen, ersten Antriebsabschnittes 16 ist entgegengesetzt zu der ersten Antriebsfläche 17a des anderen, zweiten Antriebsabschnittes 17 orientiert.
  • Ausgehend von der Steuerventileinrichtung 14 verläuft ein erster Fluidsteuerkanal 18 zu den beiden ersten Antriebsflächen 16a, 17a und ein zweiter Fluidsteuerkanal 19 zu den beiden zweiten Antriebsflächen 16b, 17b.
  • Die Steuerventileinrichtung 14 lässt sich wahlweise in eine aus 2, 7 und 8 ersichtliche erste Schaltstellung oder in eine aus 3 und 4 ersichtliche zweite Schaltstellung schalten. In der ersten Schaltstellung ist die Druckquelle ”P” mit dem zweiten Fluidsteuerkanal 19 verbunden, während gleichzeitig der erste Fluidsteuerkanal 18 mit einer Drucksenke ”R” verbunden ist, bei der es sich exemplarisch um die Atmosphäre handelt. In der zweiten Schaltstellung liegt der erste Fluidsteuerkanal 18 an der Druckquelle ”P” und ist der zweite Fluidsteuerkanal 19 mit der Drucksenke ”R” verbunden. Somit werden die Greifmittel 3, 4 aufgrund der an den Antriebsflächen 16a, 16b; 17a, 17b anstehenden Druckdifferenz in der ersten Schaltstellung der Steuerventileinrichtung 14 unter Ausführung der Lösebewegung 5b in die aus 2, 7 und 8 ersichtliche Offenstellung bewegt. In dieser Offenstellung definieren die beiden Greifmittel 3, 4 zwischen sich einen Zwischenraum 23, der ausreichend groß bemessen ist, um einen festzuhaltenden Gegenstand 8 bequem einführen zu können. Die Greifvorrichtung 1 und der festzuhaltende Gegenstand sind derart aufeinander abgestimmt, dass in der Offenstellung der Greifvorrichtung 1 zwischen den Greifmitteln 3, 4 und dem in den Zwischenraum 23 eingeführten Gegenstand 8 ein relativ großer Spalt 22 verbleibt.
  • In der zweiten Schaltstellung der Steuerventileinrichtung 14 werden die Greifmittel 3, 4 zu der Greifbewegung 5a angetrieben, so dass sie sich unter Durchlaufen der in 3 gezeigten Übergangsstellung in die geschlossene Greifstellung gemäß 4 bewegen, in der sie den in dem Zwischenraum 23 angeordneten Gegenstand 8 klemmend festhalten.
  • Die Antriebskraft für die Greifmittel 3, 4 resultiert aus der an den Antriebsflächen 16a, 16b; 17a, 17b der beiden Antriebsabschnitte 16, 17 anliegenden Druckdifferenz. Diese wird bestimmt durch die Höhe des aus der Druckquelle ”P” eingespeisten Fluiddruckes, der als Antriebsdruck bezeichnet sei. Zum Ausführen der Greifbewegung 5a wirkt der Antriebsdruck auf die beiden ersten Antriebsflächen 16a, 17a.
  • Bei dem in 2 illustrierten, relativ großen Spaltmaß des Spaltes 22 besteht die Möglichkeit, dass eine im Bereich der Greifvorrichtung 1 arbeitende Person mit den Fingern einer Hand zwischen den Gegenstand 8 und ein Greifmittel 3 oder 4 eingreift. Diese Gefahr besteht nicht mehr, wenn sich die beiden Greifmittel 3, 4 im Rahmen der Greifbewegung 5a so weit aneinander angenähert haben, dass das Spaltmaß des Spaltes 22 nur noch sehr klein ist. Dieser gefährdungsfreie Zustand ist in 3 gezeigt, wobei die hierbei eingenommene Relativposition der Greifmittel 3, 4 als Übergangsstellung bezeichnet sei.
  • Die Greifvorrichtung 1 ist mit einer Sicherheitseinrichtung 24 ausgestattet, die die Verletzungsgefahr erheblich verringert, falls jemand während des sich zwischen der ersten Schaltstellung und der Übergangsstellung befindlichen Betriebszustandes der Greifvorrichtung 1 versehentlich in den Spalt 22 hineingreifen sollte.
  • Hierzu ist die Sicherheitseinrichtung 24 so ausgelegt, dass sie die Greifbewegung 5a, die die Greifmittel 3, 4 beim Schließen der Greifvorrichtung 1 relativ zueinander ausführen, in Abhängigkeit von der zwischen den Greifmitteln 3, 4 eingenommenen Relativposition in eine Hochkraftphase am Ende der Greifbewegung und eine der Hochkraftphase vorgeschaltete Sicherheitsphase unterteilt, wobei die auf die Greifmittel 3, 4 einwirkende fluidische Antriebskraft während der Sicherheitsphase geringer ist als in der Hochdruckphase.
  • Die Sicherheitsphase liegt vor, solange die Greifmittel 3, 4 sich in der Offenstellung oder in jeder beliebigen Relativposition zwischen der Offenstellung und der in 3 angedeuteten Übergangsstellung befinden. Die Hochkraftphase beginnt mit der Übergangsstellung und bleibt bis zur Greifstellung gemäß 4 erhalten.
  • Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Sicherheitseinrichtung 24 den während der Greifbewegung 5a in dem ersten Fluidsteuerkanal 18 herrschenden Antriebsdruck während der Sicherheitsphase auf einen im Vergleich zur Hochkraftphase reduzierten Druckwert – im Folgenden als ”Sicherheitsdruckwert” bezeichnet – begrenzt, der kleiner ist als der in der Hochkraftphase herrschende maximal mögliche Antriebsdruck, der als Greifdruck beziehungsweise Greifdruckwert bezeichnet sei.
  • Wäre die Sicherheitseinrichtung 24 nicht vorhanden, ergäbe sich in jeder Bewegungsphase der Greifbewegung 5a die Möglichkeit zu einem Druckaufbau bis zur maximalen Höhe des Greifdruckes. Dies könnte schwerwiegende Verletzungen zur Folge haben, wenn jemand beispielsweise beim Bestücken der Greifvorrichtung 1 während Einnahme der Offenstellung mit den Fingern einer Hand in den Spalt 22 geraten würde. Da die Antriebskraft durch die Sicherheitseinrichtung 24 jedoch während der zwischen der Offenstellung und der Übergangsstellung stattfindenden Sicherheitsphase auf einen reduzierten Sicherheitsdruck begrenzt ist, können ernsthafte Verletzungen durch Quetschen von Gliedmaßen wirksam ausgeschlossen werden. Der Greifdruck kann sich erst ab Erreichen der Übergangsstellung gemäß 3 und in der sich anschließenden Bewegungsphase bis zur Greifstellung gemäß 4 aufbauen, wobei keine Verletzungsgefahr mehr besteht, weil das Spaltmaß des Spaltes 22 zu klein ist, um Finger einer Hand hineinzustecken.
  • Die geschilderte Wirkungsweise wird durch das in 1 gezeigte Diagramm anschaulich illustriert. In diesem Diagramm ist die Antriebskraft ”F” über der Relativposition ”H” der beiden Greifmittel 3, 4 aufgetragen. Erkennbar ist während der Sicherheitsphase 25 die maximale Antriebskraft auf einen niedrigen Wert begrenzt und steigt erst in der sich daran anschließenden Hochkraftphase 26 auf die zum sicheren Festhalten eines Gegenstandes 8 erforderliche erhöhte Greifkraft an.
  • Maßgeblich verantwortlich für die Geringhaltung der Antriebskraft während der Sicherheitsphase 25 ist bei allen Ausführungsbeispielen eine als Bestandteil der Sicherheitseinrichtung 24 ausgebildete Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27. Sie sorgt dafür, dass während der Sicherheitsphase 25 der die Greifmittel 3, 4 beziehungsweise deren Antriebsabschnitte 16, 17 beaufschlagende Antriebsdruck den voreingestellten Sicherheitsdruckwert nicht überschreitet.
  • Allen Ausführungsbeispielen der Sicherheitseinrichtung 24 ist eine Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 gemeinsam, die einlassseitig mit dem ersten Fluidsteuerkanal 18 verbunden oder verbindbar und auslassseitig mit der Atmosphäre ”R” verbunden ist. Die einlassseitige Verbindung zum ersten Fluidsteuerkanal 18 erfolgt zweckmäßigerweise über einen Druckentlastungskanal 28, der den Eingang 32 der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 mit dem ersten Fluidsteuerkanal 18 verbindet. Der Auslass 33 der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 kommuniziert ständig mit der Atmosphäre ”R”.
  • Die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 hat ein zweckmäßigerweise sowohl den Eingang 32 als auch den Auslass 33 definierendes Ventilgehäuse 34 und ein diesbezüglich bewegbares Ventilglied 35. Eine Federeinrichtung 36 der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 beaufschlagt das Ventilglied 35 ständig in Richtung einer den Eingang 32 vom Auslass 33 fluiddicht absperrenden Schließstellung. Somit wirkt eine von der Federeinrichtung 36 generierte Vorspannkraft ständig in Schließrichtung auf das Ventilglied 35 ein.
  • Die durch die Federeinrichtung 36 auf das Ventilglied 35 einwirkende Vorspannkraft ist entgegengesetzt zu der über den Eingang 32 in eine Öffnungsrichtung auf das Ventilglied 35 einwirkenden Antriebskraft des fluidischen Druckmediums, die vom aktuellen Antriebsdruck des fluidischen Druckmediums hervorgerufen wird. Die Federeinrichtung 36 ist so ausgelegt oder durch Justieren so eingestellt, dass sie das Ventilglied 35 in der den Eingang 32 vom Auslass 33 absperrenden Schließstellung hält, solange der Antriebsdruck nicht den Sicherheitsdruckwert überschreitet.
  • Während der Sicherheitsphase 26 bleibt der im ersten Fluidsteuerkanal 18 herrschende Antriebsdruck aufgrund der ohne Widerstand frei bewegbaren Greifmittel 3, 4 im Normalfall unterhalb der Schwelle des Sicherheitsdruckwertes, so dass die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 nicht anspricht und die Greifmittel 3, 4 ungehindert bis in die Übergangsstellung gemäß 3 und 6 bis 8 verlagerbar sind, die das Ende der Sicherheitsphase markiert.
  • Wenn während der Sicherheitsphase aufgrund beispielsweise eines in den Spalt 22 eingreifenden Fingers einer menschlichen Hand der Antriebsdruck ansteigt, hat dies einen Druckaufbau im ersten Fluidsteuerkanal 18 bis zu dem durch die Federeinrichtung 36 vorgegebenen Sicherheitsdruckwert zur Folge, so dass das Ventilglied 35 unter Überwindung der Vorspannkraft der Federeinrichtung 36 in eine Offenstellung umschaltet, die einen Fluidaustritt aus dem ersten Fluidsteuerkanal 18 durch die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 hindurch ermöglicht. Letzteres verhindert einen Druckaufbau über den Sicherheitsdruckwert hinaus und begrenzt somit die auf die Greifmittel wirkende Antriebskraft. Die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 kann somit auch als Überdruck-Ventileinrichtung bezeichnet werden.
  • Während der Hochkraftphase 26 soll die volle Greifkraft zum Festhalten eines Gegenstandes 8 zur Verfügung stehen. Die Sicherheitseinrichtung 24 der in den 2 bis 7 illustrierten Ausführungsbeispiele weist daher Steuermittel 37 auf, durch die die Ansprechschwelle der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 ab Beginn der Hochkraftphase und während der Hochkraftphase im Vergleich zu der Sicherheitsphase erhöht wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass während der Hochkraftphase der gewünscht höhere Greifdruck auf die Greifmittel 3, 4 beziehungsweise auf deren Antriebsabschnitte 16, 17 einwirken kann.
  • Die Steuermittel 37 sind bei den Ausführungsbeispielen der 2 bis 7 so ausgebildet, dass sie ab Beginn und während der Hochkraftphase die auf das Ventilglied 35 der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 einwirkende Vorspannkraft verstärken.
  • Bei den Ausführungsbeispielen der 2 bis 4 und 7 enthalten die Steuermittel 37 eine zweite Federeinrichtung 38, deren Federkraft in der Hochkraftphase in Parallelschaltung zu der Federeinrichtung 36 in der Schließrichtung auf das Ventilglied 35 der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung einwirkt. Während der Sicherheitsphase ist diese zweite Federeinrichtung 38 bezüglich der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 unwirksam.
  • Beim Ausführungsbeispiel der 7 ist die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 mit ihrem Ventilgehäuse 34 ortsfest bezüglich des Grundkörpers 2 angeordnet, wobei sich die zweite Federeinrichtung 38, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Betätigungsgliedes 42, an einer mit einem der Greifmittel 3, 4 bewegungsgekoppelten Steuerfläche 43 abstützt. Die Steuerfläche 43 hat einen derartigen Verlauf, dass das während der Greifbewegung 5a an ihr abgleitende Betätigungsglied 42 ab Beginn der Hochkraftphase in Richtung zur zweiten Federeinrichtung 38 verlagert wird und dadurch diese zweite Federeinrichtung 38 verstärkt gegen das Ventilglied 35 vorspannt. Die Steuerfläche 43 hat insbesondere eine abgestufte Kontur, wobei der Umschaltpunkt 41 zwischen der Sicherheitsphase und der Hochkraftphase mittels einer schrägen Rampenfläche vorgegeben werden kann.
  • Beim Ausführungsbeispiel der 7 liegt das Betätigungsglied 42 auch während der Sicherheitsphase an der entsprechend geformten Steuerfläche 43 an. Ein hiervon abgewandeltes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Steuerfläche 43 erst mit Beginn der Hochkraftphase auf das Betätigungsglied 42 einwirkt.
  • Beim Ausführungsbeispiel der 7 ist die Bewegungsrichtung des Betätigungsgliedes 42 beziehungsweise die Kompressionsrichtung der zweiten Federeinrichtung 38 quer zur Bewegungsrichtung der Greifmittel-Relativbewegung 5 orientiert. Bei dem in 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die Kompressionsrichtung der zweiten Federeinrichtung 38 mit gleicher Ausrichtung wie die Greifmittel-Relativbewegung 5.
  • Das Ausführungsbeispiel der 2 bis 4 verdeutlicht weiterhin, dass die vorteilhafte Möglichkeit besteht, die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 am ersten Greifmittel 3 und die Steuermittel 37 an den zweiten Greifmitteln 4 vorzusehen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 bis 4 ist die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 so angeordnet, dass die Bewegungsrichtung des Ventilgliedes 35 parallel zur Greifmittel-Relativbewegung 5 ausgerichtet ist. Die an dem gegenüberliegenden zweiten Greifmittel 4 angeordneten Steuermittel 37 enthalten ein Betätigungsglied 44, das in Achsrichtung der Greifmittel-Relativbewegung 5 mit dem Ventilglied 35 fluchtet und das an einem an dem zweiten Greifmittel 4 angeordneten Lagerkörper 45 verschiebbar gelagert ist. Die zweite Federeinrichtung 38 stützt sich zwischen dem Lagerkörper 45 und dem Betätigungsglied 44 ab, wobei das Betätigungsglied 44 in Richtung zum Ventilglied 35 vorgespannt ist. Das Betätigungsglied 44 hat eine dem Ventilglied 35 zugewandte, bevorzugt stirnseitig angeordnete Drückfläche 46.
  • Während der Sicherheitsphase sind die Greifmittel 3, 4 so weit voneinander entfernt, dass zwischen dem Betätigungsglied 44 und dem Ventilglied 35 kein Kontakt besteht. Erst wenn ausgehend von der Offenstellung gemäß 2 die in 3 illustrierte Übergangsstellung erreicht ist, legt sich das Betätigungsglied 44 mit seiner Drückfläche 46 an das Ventilglied 35 an und drückt dieses mit der Kraft der auf es selbst einwirkenden zweiten Federeinrichtung 38 zusätzlich in die Schließstellung. Ab der Übergangsstellung, die den Beginn der Hochkraftphase bzw. den Umschaltpunkt zwischen der Sicherheitsphase und der Hochkraftphase markiert, ist somit das Ventilglied 35 durch sowohl die Federeinrichtung 36 als auch die zweite Federeinrichtung 38 in die Schließstellung vorgespannt.
  • Die Federkräfte der beiden Federeinrichtungen 36, 38 sind so aufeinander abgestimmt, dass die durch sie gemeinsam erzeugbare Schließkraft durch den in dem ersten Fluidsteuerkanal 18 aufbaubaren maximalen Greifdruck nicht überwindbar ist. Dadurch ist gewährleistet, dass bereits ab der Übergangsstellung zu jedem Zeitpunkt der Hochkraftphase eine sichere Schließstellung der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 gewährleistet ist.
  • Beim Ausführungsbeispiel der 5 und 6 sind die Steuermittel 37 vorzugsweise so ausgebildet, dass während der Hochkraftphase bei fortschreitender Greifbewegung 5a eine kontinuierliche Erhöhung der Vorspannung der eigenen Federeinrichtung 36 der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 herbeigeführt wird.
  • Die Steuermittel 37 enthalten hier zweckmäßigerweise ein in oder an dem Ventilgehäuse 34 in der Bewegungsrichtung des Ventilgliedes 35 relativ zum Ventilgehäuse 34 und auch relativ zum Ventilglied 35 beweglich gelagertes Abstützglied 47, das zweckmäßigerweise koaxial zu dem Ventilglied 35 angeordnet ist. Die Federeinrichtung 36 stützt sich wie bei den anderen Ausführungsbeispielen einerseits am Ventilglied 35 ab, andererseits jedoch nicht direkt am Ventilgehäuse 34, sondern an dem Abstützglied 47. Das Abstützglied 47 hat eine vom Ventilglied 35 wegweisende Betätigungsfläche 48, die vorzugsweise aus dem Ventilgehäuse 34 herausragt.
  • Dem Abstützglied 47 ist ein Stellglied 50 zugeordnet, das sich an die Betätigungsfläche 48 annähert, wenn die Greifmittel 3, 4 aus der Offenstellung in die Übergangsstellung gemäß 3 bewegt werden. Es besteht hierbei die Möglichkeit, die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 an dem einen Greifmittel 3 und das Stellglied 50 am anderen Greifmittel 4 oder am Grundkörper 2 anzuordnen. Jedenfalls sind diese beiden Komponenten so anzubringen, dass sie bei der Greifmittel-Relativbewegung 5 auch eine Relativbewegung zueinander ausführen.
  • Wenn nun die Hochkraftphase beginnt, drückt das Stellglied 50 gemäß 6 mit einer Druckfläche 52 so auf die Betätigungsfläche 48 des Abstützgliedes 47, dass selbiges eine Relativbewegung zum Ventilgehäuse 34 hin ausführt und die Federeinrichtung 36 komprimiert. Auf diese Weise wird die Vorspannung dieser Federeinrichtung 36 verstärkt. Dieser vorgespannte Zustand bleibt während der gesamten Hochkraftphase erhalten, so dass ein Öffnen der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 ausgeschlossen ist.
  • Bei dem in 8 illustrierten Ausführungsbeispiel ist die Sicherheitseinrichtung 24 mit Steuermitteln 53 ausgestattet, durch die die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 während der Hochkraftphase wirkungslos schaltbar ist. Dies wird insbesondere dadurch bewirkt, dass der Eingang 32 der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 während der Hochkraftphase vom ersten Fluidsteuerkanal 18 fluiddicht abgetrennt wird.
  • In diesem Zusammenhang enthalten die Steuermittel 53 zweckmäßigerweise ein in den Verlauf des Druckentlastungskanals 28 eingeschaltetes Absperrventil 54, das wahlweise eine Durchlassstellung oder eine Absperrstellung einnehmen kann und das während der Sicherheitsphase die Durchlassstellung und während der Hochkraftphase die Absperrstellung einnimmt. Zur Steuerung des Schaltzustandes des Absperrventils 54 kann beispielsweise wie beim Ausführungsbeispiel der 7 eine Steuerfläche 55 vorhanden sein, die mit einem der Greifmittel 4 bewegungsgekoppelt ist und sich relativ zu einem Betätigungsglied 56 des am anderen Greifmittel 3 oder am Grundkörper 2 fixierten Absperrventils 54 bewegt, wobei das Betätigungsglied 56 mit einem Ventilglied des Absperrventils 54 bewegungsgekoppelt ist.
  • Ein besonderer Sicherheitsaspekt stellt sich ein, wenn das Absperrventil 54 vom Typ ”normalerweise geschlossen” und ist durch Federmittel 58 ständig in Richtung seiner Absperrstellung vorgespannt ist, sodass durch die Steuerfläche 55 die Stellkraft der Federmittel 58 überwunden werden muss, um die Sicherheitsphase vorzugeben. Die Steuerfläche 55 ist hierbei so geformt, dass sie das Absperrventil 54 durch Einwirkung auf das Betätigungsglied 56 unter Überwindung der Stellkraft der Federmittel 58 in der Durchlassstellung hält, solange die Sicherheitsphase gewünscht ist. Ab Beginn der Hochkraftphase lässt die Steuerfläche 55 ein aktiv durch die Federmittel 58 bewirktes Umschalten des Absperrventils 54 in die Absperrstellung zu. Hierzu kann die Steuerfläche 55 einen abgestuften Verlauf haben, insbesondere mit einer schrägen Rampenfläche. Sollten die Federmittel 58 versagen, würde das Absperrventil 54 selbst dann in der Durchlassstellung verharren, wenn die Steuerfläche 55 ein Umschalten in die Absperrstellung prinzipiell zulassen würde. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das System bei einem Funktionsausfall der Federmittel 58 in der Sicherheitsphase verbleibt.
  • Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Sicherheitseinrichtung 24 rein mechanisch und ohne elektrische Energie arbeitet. Verglichen mit einer natürlich durchaus ebenfalls möglichen Bauform, bei der die für die diversen Betriebsphasen verantwortliche Relativposition zwischen den Greifmitteln 3, 4 durch separate Sensoren und eine zugeordnete elektronische Steuereinrichtung ermittelt und ausgewertet werden, hat die rein mechanische Auswertung der Relativposition der Greifmittel 3, 4 den Vorteil einer hohen Funktionssicherheit durch Fehlerausschluss bei geringem Wartungsbedarf.
  • Vorzugsweise ist die Sicherheitseinrichtung 24 so ausgebildet, dass der Umschaltpunkt zwischen der Sicherheitsphase und der Hochkraftphase anwendungsspezifisch einstellbar ist. Auf diese Weise lässt sich unterschiedlichen Abmessungen der zu greifenden Gegenstände 8 und/oder unterschiedlichen Formgebungen der Greifmittel 3, 4 optimal Rechnung tragen. Die Einstellbarkeit ließe sich bei dem Ausführungsbeispiel der 2 bis 4 beispielsweise durch eine verstellbare Lagerung des Lagerkörpers 45 an dem zweiten Greifmittel 4 realisieren.
  • Sollte im Betrieb der Greifvorrichtung 1 ein Fehler auftreten, der ein Umschalten aus der Sicherheitsphase in die Hochdruckphase verhindert, ist dies unproblematisch, weil die Sicherheitsfunktion dadurch nicht beeinträchtigt wird.
  • Die rein wegabhängige Betriebsweise der Sicherheitseinrichtung 24 in Abhängigkeit von der zwischen den Greifmitteln 3, 4 vorhandenen Relativposition hat den Vorteil, dass auf aufwendige und eventuell unzuverlässige Drucküberwachungen verzichtet werden kann und der Betrieb durch einfache mechanische Komponenten sicherstellbar ist.
  • Die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung 27 kann abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen auch in den Grundkörper 2 beziehungsweise das Gehäuse der Greifvorrichtung 1 oder in einen Antriebskolben der Greifvorrichtung 1 integriert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1245346 B1 [0002]
    • EP 1245345 A1 [0003]

Claims (17)

  1. Fluidbetätigte Greifvorrichtung, mit wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren Greifmitteln (3, 4), die durch eine von einem fluidischen Druckmedium aufgebrachte fluidische Antriebskraft relativ zueinander zu einer dem Greifen eines Gegenstandes (8) dienenden Greifbewegung (5a) antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung (1) eine Sicherheitseinrichtung (24) aufweist, durch die die Greifbewegung (5a) in Abhängigkeit von der zwischen den Greifmitteln (3, 4) eingenommenen Relativposition in eine Hochkraftphase (16) am Ende der Greifbewegung (5a) und eine der Hochkraftphase (26) vorgeschaltete Sicherheitsphase (25) unterteilt ist, wobei die fluidische Antriebskraft während der Sicherheitsphase (25) im Vergleich zur Hochkraftphase (26) reduziert ist.
  2. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Grundkörper (2) aufweist, der die Greifmittel (3, 4) trägt, wobei mindestens ein Greifmittel (3, 4) und vorzugsweise jedes Greifmittel (3, 4) zur Ausführung der relativen Greifbewegung (5a) relativ zu dem Grundkörper (2) bewegbar ist.
  3. Greifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine die Relativbewegung (5) der Greifmittel (3) steuernde, vorzugsweise elektrisch betätigbare Steuerventileinrichtung (14) aufweist.
  4. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (24) eine den zum Erzeugen der fluidischen Antriebskraft auf die Greifmittel (3, 4) einwirkenden Antriebsdruck des fluidischen Druckmediums während der Sicherheitsphase (25) auf einen im Vergleich zur Hochkraftphase (26) reduzierten Sicherheitsdruckwert begrenzende Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung (27) aufweist.
  5. Greifvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (24) Steuermittel (37) aufweist, durch die die Ansprechschwelle der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung (27) mit Beginn der Hochkraftphase (26) erhöht wird, derart, dass während der Hochkraftphase (26) ein höherer Antriebsdruck auf die Greifmittel (3, 4) einwirken kann als während der Sicherheitsphase.
  6. Greifvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung (27) ein durch eine Federeinrichtung (36) mit einer Vorspannkraft entgegengesetzt dem vom fluidischen Druckmedium zur Verfügung gestellten Antriebsdruck in eine Schließstellung vorgespanntes Ventilglied (35) aufweist, wobei die Steuermittel (37) ausgebildet sind, um die auf das Ventilglied (35) in der Schließrichtung einwirkende Vorspannkraft ab Beginn der Hochkraftphase (26) und während der Hochkraftphase (26) zu verstärken.
  7. Greifvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (37) eine zweite Federeinrichtung (38) aufweisen, deren Federkraft in der Hochkraftphase (26) in Parallelschaltung zur Federeinrichtung (36) der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung (27) in Schließrichtung auf das Ventilglied (35) einwirkt und in der Sicherheitsphase bezüglich des Ventilgliedes (35) unwirksam ist.
  8. Greifvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (37) ein beweglich gelagertes und durch die zweite Federeinrichtung (38) vorgespanntes Betätigungsglied (42, 44) enthalten, das ab Beginn der Hochkraftphase entsprechend der sich verändernden Relativposition der Greifmittel (3, 4) eine Komprimierung der zweiten Federeinrichtung (38) hervorruft und dadurch eine Erhöhung der in der Schließrichtung auf das Ventilglied (35) einwirkenden Vorspannkraft bewirkt, wobei zweckmäßigerweise vorgesehen ist, dass das Betätigungsglied (42, 44) erst ab Beginn der Hochkraftphase (26) auf das Ventilglied (35) einwirkt oder durch eine auf es einwirkende Steuerfläche (43) antreibbar ist.
  9. Greifvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (37) ausgebildet sind, um während der Hochkraftphase (26) eine Erhöhung der Vorspannung der Federeinrichtung (36) der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung (27) herbeizuführen, insbesondere derart, dass die Federeinrichtung (36) während der Hochkraftphase (26) eine stärkere Vorspannung erfährt als während der Sicherheitsphase.
  10. Greifvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (36) der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung (27) zwischen einerseits dem Ventilglied (35) und andererseits einem beweglichen Abstützglied (47) eingespannt ist, wobei die Steuermittel (37) ein Stellglied (50) aufweisen, das zumindest zu Beginn und zweckmäßigerweise auch während der Hochkraftphase (26) eine Verlagerung des Abstützgliedes (47) relativ zum Ventilglied (35) herbeiführt, mit der Folge einer Erhöhung der Vorspannung der Federeinrichtung (36).
  11. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (24) Steuermittel (53) aufweist, durch die die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung (27) während der Hochkraftphase (26) wirkungslos geschaltet ist, insbesondere indem sie von dem die fluidische Antriebskraft liefernden fluidischen Druckmedium abgetrennt ist.
  12. Greifvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (53) ein in Abhängigkeit von der Relativposition der Greifmittel (3, 4) betätigbares Absperrventil (54) enthalten, das während der Sicherheitsphase (25) eine Fluidverbindung zwischen den Greifmitteln (3, 4) und der Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung (27) freigibt und während der Hochkraftphase (26) diese Fluidverbindung abtrennt, wobei das Absperrventil (54) zweckmäßigerweise durch Federmittel (58) in eine die Hochkraftphase vorgebende Absperrstellung vorgespannt ist und zur Vorgabe der Sicherheitsphase unter Überwindung der Stellkraft dieser Federmittel (58) in eine Durchlassstellung umschaltbar ist.
  13. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen zum Hervorrufen der Greifbewegung (5a) der Greifmittel (3, 4) mit fluidischem Druckmedium beaufschlagbaren Fluidsteuerkanal (18) aufweist, an den die auslassseitig mit einer Drucksenke und insbesondere mit der Atmosphäre verbundene Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung (27) mit ihrem Eingang (32) angeschlossen ist, wobei die Druckbegrenzungs-Ventileinrichtung (27) zweckmäßigerweise in den Verlauf eines von dem Fluidsteuerkanal (18) abzweigenden Druckentlastungskanals (28) eingeschaltet ist.
  14. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (24) derart ausgebildet ist, dass der Umschaltpunkt zwischen der Sicherheitsphase (25) und der Hochkraftphase (26) variabel einstellbar ist und/oder dass die während der Sicherheitsphase (25) maximal wirksame reduzierte fluidische Antriebskraft variabel einstellbar ist.
  15. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (24) so ausgebildet ist, dass die von der gegenseitigen Relativposition der Greifmittel (3, 4) abhängige Veränderung der fluidischen Antriebskraft rein mechanisch und unelektrisch detektierbar und/oder hervorrufbar ist.
  16. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Greifmittel (3, 4) einen Greifbackenträger (12) und zweckmäßigerweise eine an dem Greifbackenträger (12) angeordnete oder lösbar anbringbare Greifbacke (13) enthält.
  17. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine fluidbetätigte Greifmittel-Antriebseinrichtung (15) für die Greifmittel (3, 4) aufweist, wobei zweckmäßigerweise mit jedem Greifmittel (3, 4) ein eigener Antriebsabschnitt (16, 17) bewegungsgekoppelt ist, der mindestens eine Antriebsfläche (16a, 16b; 17a, 17b) aufweist, die zum Hervorrufen einer Greifmittel-Relativbewegung (5) mit dem die fluidische Antriebskraft liefernden fluidischen Druckmedium beaufschlagbar sind.
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