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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung mit der Nr.
61/673876 , die am 20. Juli 2012 eingereicht wurde und hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Erfindung betrifft umkonfigurierbare Greifvorrichtungen, spezieller Roboterfinger, zum sicheren Ergreifen, Packen und Transportieren von Objekten in Industrieanwendungen, etwa zur Bewegung durch einen Montageprozess.
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HINTERGRUND
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Industrielle Fertigungsprozesse umfassen oft ein wiederholtes Ergreifen, Anheben und Transportieren von Werkstücken, die zu schwer, zu groß, oder zu zerbrechlich sind oder mit einer zu hohen Genauigkeit platziert werden müssen, als dass man sie ohne mechanische Unterstützung platzieren kann. Das Ergreifen oder Packen, der Transport und die Platzierung dieser Werkstücke kann manuell oder durch Automatisierungsmittel mit Materialhandhabungsvorrichtungen bewerkstelligt werden. Greifvorrichtungen ermöglichen, dass schwere, große und komplexe Werkstücke mit erhöhter Zuverlässigkeit und Effizienz durch Fertigungsprozesse hindurch transportiert werden.
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Herkömmliche Klemmvorrichtungen stellen eine kontinuierliche große Klemmkraft bereit und können sich an kleine Plattendrehungen durch die Verwendung eines Kugelgelenks anpassen. Jedoch können herkömmliche Klemmvorrichtungen nicht einfach an eine Vielzahl unterschiedlich gestalteter Werkstücke angepasst werden. Herkömmliche Klemmvorrichtungen müssen oft für eine spezielle Aufgabe konstruiert werden oder in Abhängigkeit von der Art des betreffenden Werkstücks mit mehreren verschiedenen Greiforganen ausgerüstet werden.
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Umkonfigurierbare mechanische Greifer oder herkömmliche Roboterfinger enthalten eine Folge von starren Gliedern. Diese Folge von starren Gliedern versucht, sich an Variationen bei der Klemmposition anzupassen. Die Anpassungsfähigkeit dieser Greifer kann jedoch nicht ausreichend sein, um sich an die Form einer Vielzahl unterschiedlich gestalteter Werkstücke anzupassen, speziell wenn der Greifer untersteuert wird. Diese untersteuerten Greifer weisen eine extrem niedrige Greifkraft von durchschnittlich weniger als fünfzehn Pfund (67 N) auf. Diese umkonfigurierbaren mechanischen Greifer sind eher so konstruiert, dass sie sich um ein kugelförmiges Werkstück herumwickeln oder dieses einhüllen. Da es nach dem Ergreifen keine Betätigung gibt, kann der umkonfigurierbare mechanische Greifer jedoch ein Werkstück während des Transports nicht ausreichend festklemmen.
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Die
US 7 795 832 B2 offenbart eine umkonfigurierbare Greifvorrichtung zum Ergreifen, Anheben und Transportieren eines Werkstücks, die mehrere Finger mit je drei Fingergliedern umfasst, welche durch Gelenke miteinander verbunden sind. Ein Gelenk zwischen einem distalen Fingerglied und einem mittleren Fingerglied kann durch einen in dem Gelenk angeordneten Motor betätigt werden, um ein vorsichtiges Ergreifen von Objekten zu realisieren.
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In der
US 5 762 390 A ist eine Greifvorrichtung mit mehreren mechanisch betätigten Fingern offenbart, bei der die mehreren Finger an einer gemeinsamen Plattform montiert sind und jeder Finger drei Fingerglieder aufweist. Alle Fingerglieder eines Fingers werden mit Hilfe eines an der Plattform montierten Aktors so bewegt, dass abhängig von einer Last auf ein erstes Fingerglied das erste oder ein zweites Fingerglied bewegt wird und abhängig von einer Last auf das zweite Fingerglied das zweite oder ein drittes Fingerglied bewegt wird.
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Die
JP 2005 -
66 803 A offenbart eine humanoide Roboterhand mit einer Handfläche, an der mehrere Finger mit je drei Fingergliedern angeordnet sind, die jeweils von drei Elektromotoren betätigt werden, welche ebenfalls an der Handfläche angeordnet sind. Die Fingerglieder werden jeweils durch Antriebsmechanismen angetrieben, die aus Kegelrädern und Gelenkstangen bestehen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es wird eine einzigartige umkonfigurierbare Greifvorrichtung zum sicheren Ergreifen, Anheben und Transportieren eines Werkstücks bereitgestellt, die eine erhöhte Flexibilität bereitstellt und während der Montage Stellfläche spart. Die umkonfigurierbare Greifvorrichtung kann mehrere Finger enthalten, welche mindestens einen ersten Finger und einen zweiten Finger umfassen, die jeweils mit einer Basisstütze an einer Basisplattform befestigt sind. Jeder jeweilige Finger kann ein erstes Glied, ein zweites Glied und ein drittes Glied aufweisen, die jeweils einen entsprechenden Antriebsmechanismus aufweisen, um das jeweilige Glied individuell anzutreiben. Der Antriebsmechanismus für das erste Glied und der Antriebsmechanismus für das zweite Glied sind ausgestaltet, um den Griff und die Anpassungsfähigkeit jedes der jeweiligen Finger so zu steuern, dass das dritte Glied auf einem Werkstück platziert wird. Der Antriebsmechanismus für das dritte Glied ist ausgestaltet, um das dritte Glied jedes der jeweiligen Finger zum Aufbringen einer Klemmkraft auf das Werkstück anzutreiben.
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Die umkonfigurierbare Greifvorrichtung kann auch mehrere erste Aktoren enthalten, die an mehreren Basisplattformen befestigt sind, die angepasst sind, um von einer Basisstruktur getragen zu werden. Die mehreren ersten Aktoren sind ausgestaltet, um den Antriebsmechanismus für das erste Glied zu betreiben; mehrere zweite Aktoren sind ausgestaltet, um den Antriebsmechanismus für das zweite Glied zu betreiben. Die umkonfigurierbare Greifvorrichtung enthält auch einen dritten Aktor, der zum Betreiben des Antriebsmechanismus für das dritte Glied ausgestaltet ist.
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Jeder der jeweiligen Finger kann mehrere Fingerglieder aufweisen, die mindestens drei Freiheitsgrade ermöglichen, um die Bewegung eines menschlichen Fingers anzunähern. Die mehreren Glieder ermöglichen Flexibilität bei der Greifvorrichtung zum Anpassen an viele unterschiedlich gestaltete Werkstücke und zum Transportieren dieser Werkstücke innerhalb eines größeren Bewegungsbereichs.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung einiger der besten Arten und anderer Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Aufrissansicht einer beispielhaften Ausführungsform der umkonfigurierbaren Greifvorrichtung, bei der jedes der ersten Glieder und zweiten Glieder der mehreren jeweiligen Finger durch den Antriebsmechanismus für das erste Glied bzw. den Antriebsmechanismus für das zweite Glied individuell angetrieben wird, wobei der Antriebsmechanismus für das erste Glied und der Antriebsmechanismus für das zweite Glied durch Elektromotoren angetrieben werden, die an der Basis jedes der mehreren Finger platziert sind.
- 2 ist eine schematische Draufsicht auf eine beispielhafte Ausführungsform des Antriebsmechanismus für das erste Glied und des Antriebsmechanismus für das zweite Glied von einem der mehreren Finger.
- 3 ist eine schematische Draufsicht auf eine beispielhafte Ausführungsform des Antriebsmechanismus für das dritte Glied von einem der mehreren Finger.
- 4 ist eine schematische Aufrissansicht einer beispielhaften Ausführungsform des Antriebsmechanismus für das dritte Glied, wobei der Antriebsmechanismus für das dritte Glied von jedem der jeweiligen Finger von einem Pneumatikzylinder angetrieben wird, der als einfach wirkender Pneumatikzylinder in einer eingefahrenen Leerlaufposition gezeigt ist.
- 5 ist eine schematische Aufrissansicht einer beispielhaften Ausführungsform des Antriebsmechanismus für das dritte Glied, wobei der Antriebsmechanismus für das dritte Glied jedes der jeweiligen Finger durch einen Pneumatikzylinder angetrieben wird, der als einfach wirkender Pneumatikzylinder in einer ausgefahrenen und betätigten Position gezeigt ist, wobei das Werkstück eingeklemmt zwischen den dritten Gliedern der mehreren Finger gezeigt ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug auf 1 - 5, bei denen gleiche Bezugszeichen in den mehreren Ansichten gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, ist eine umkonfigurierbare Greifvorrichtung 100 zum sicheren Ergreifen, Anheben und Transportieren eines Werkstücks 101, etwa eines Kraftfahrzeugkarosserieblechs oder dergleichen, bereitgestellt. Die umkonfigurierbare Greifvorrichtung 100 kann erhöhte Flexibilität bereitstellen und Stellfläche einsparen, wenn sie betrieben wird, um ein Produkt zu montieren. Die umkonfigurierbare Greifvorrichtung 100 enthält mehrere Basisplattformen 112, 113, mehrere Basisstützen 103a, 103b, 104a, 104b; mehrere Finger 105, 106; einen Antriebsmechanismus 123 für ein erstes Glied, einen Antriebsmechanismus 125 für ein zweites Glied; und einen Antriebsmechanismus 149 für ein drittes Glied.
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Die Basisplattformen 112, 113 der mehreren Finger können ausgelegt sein, um auf einer Basisstruktur 102 getragen zu werden. Die Basisplattformen 112, 113 der mehreren Finger können eine erste Plattform 112 und eine zweite Plattform 113 enthalten. Obwohl zwei Plattformen 112, 113 gezeigt sind, versteht es sich jedoch, dass die mehreren Basisplattformen 112, 113 eine beliebige Anzahl von Plattformen enthalten können, wobei die Anzahl der Plattformen gleich der Anzahl der Finger ist, die in den mehreren Fingern 105, 106 der umkonfigurierbaren Greifvorrichtung 100 vorhanden sind. Die erste Plattform 112 und die zweite Plattform 113 können durch einen dritten Aktor 111 wirksam verbunden sein. Mehrere Fingerbasisstützen 103a, 103b, 104a, 104b sind ausgelegt, um von den mehreren Basisplattformen 112, 113 getragen zu werden. Die mehreren Fingerbasisstützen können eine erste Basisstütze 103a, 103b und eine zweite Basisstütze 104a, 104b enthalten, die mit jedem der ersten Finger 105 und der zweiten Finger 106 verbunden sind.
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Die mehreren Finger können einen ersten Finger 105 und einen zweiten Finger 106 enthalten. Obwohl in jeder der jeweiligen Figuren nur zwei Finger 105, 106 zur Veranschaulichung gezeigt sind, versteht es sich, dass die mehreren Finger 105, 106 eine beliebige Anzahl von Fingern 105, 106, die größer als Eins ist, enthalten können. Der erste Finger 105 und der zweite Finger 106 können jeweils mehrere Glieder enthalten, wobei die mehreren Glieder mindestens ein erstes Glied 114a, 114b mit einem Basisende des ersten Glieds 115a, 115b und einem distalen Ende des ersten Glieds 116a, 116b; ein zweites Glied 117a, 117b mit einem Basisende des zweiten Glieds 118a, 118b und einem distalen Ende des zweiten Glieds 119a, 119b; und ein drittes Glied 120a, 120b mit einem Basisende des dritten Glieds 121a, 121b und einem distalen Ende des dritten Glieds 122a, 122b enthalten.
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Mit Bezug auf 1 und 2 kann das erste Glied 114a, 114b durch den Antriebsmechanismus 123 für das erste Glied individuell angetrieben werden. Das zweite Glied kann durch den Antriebsmechanismus 125 für das zweite Glied individuell angetrieben werden. Sowohl von dem Antriebsmechanismus 123 für das erste Glied als auch dem Antriebsmechanismus 125 für das zweite Glied wird eine Antriebskraft erzeugt. Jeder der jeweiligen Finger 105, 106 arbeitet mit mindestens drei Freiheitsgraden. Diese Freiheitsgrade ermöglichen, dass sich die umkonfigurierbare Greifvorrichtung 100 um ein kugelförmiges Werkstück 101 herumwickelt oder dieses umhüllt, und sie geben der Greifvorrichtung 100 außerdem die Freiheit, das dritte Glied 120a, 120b (in 3 - 5 gezeigt) jedes der jeweiligen ersten Finger 105 und zweiten Finger 106 zum sicheren Packen einer Vielzahl von verschieden gestalteten und verschieden dimensionierten Werkstücken 101 mit einer ausreichenden Klemmkraft zu positionieren.
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Das erste Glied 114a, 114b von jedem der jeweiligen ersten Finger 105 und zweiten Finger 106 kann durch einen Antriebsmechanismus 123 für ein erstes Glied direkt angetrieben werden, welcher durch einen von mehreren ersten Aktoren 107a, 107b betrieben werden kann. Die mehreren ersten Aktoren 107a, 107b können mehrere Elektromotoren oder dergleichen enthalten. Die Elektromotoren können ein (nicht gezeigtes) Getriebe und eine erste drehbare Ausgabeverbindungswelle 124a, 124b enthalten. Die erste drehbare Ausgabeverbindungswelle 124a, 124b kann das Basisende 115a, 115b des ersten Glieds an einem ersten Gelenk 132a, 132b mit der ersten Basisstütze 103a, 103b verbinden. Die erste drehbare Ausgabeverbindungswelle 124a, 124b kann ausgestaltet sein, um ein Drehmoment an das Basisende 115a, 115b des ersten Glieds zu übertragen, um das erste Glied 114a, 114b direkt und individuell anzutreiben.
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Die mehreren ersten Aktoren 107a, 107b können einen ersten Elektromotor 107a und einen zweiten Elektromotor 107b enthalten. Der erste Elektromotor 107a kann an der ersten Basisstütze 103a des ersten Fingers 105 proximal zu dem Basisende 115a des ersten Glieds des ersten Fingers 105 bei einer ersten Bolzengelenkverbindung 132a des ersten Fingers befestigt sein. Der zweite Elektromotor 107 kann an der ersten Basisstütze 103b des zweiten Fingers 106 proximal zu dem Basisende 115b des ersten Glieds des zweiten Fingers 106 bei einer ersten Bolzengelenkverbindung 132b des zweiten Fingers befestigt sein.
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Das zweite Glied 117a, 117bjedes der jeweiligen ersten Finger 105 und zweiten Finger 106 kann durch den Antriebsmechanismus 125 für das zweite Glied angetrieben und durch einen der mehreren zweiten Aktoren 109a, 109b betrieben werden. Der Antriebsmechanismus 125 für das zweite Glied kann ein erstes Antriebsglied 126a, 126b und ein erstes Antriebskoppelglied 127a, 127b enthalten. Das erste Antriebskoppelglied 127a, 127b kann ein Basisende 128a, 128b und ein distales Ende 129a, 129b enthalten.
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Der Antriebsmechanismus 125 für das zweite Glied kann von einem der mehreren zweiten Aktoren 109a, 109b betrieben werden. Die mehreren zweiten Aktoren 109a, 109b können mehrere Elektromotoren oder dergleichen enthalten. Jeder der Elektromotoren kann ein (nicht gezeigtes) Getriebe und eine zweite Ausgabeverbindungswelle 130a, 130b enthalten. Die zweite Ausgabeverbindungswelle 130a, 130b eines jeden der mehreren zweiten Elektromotoren 109a, 109b kann das erste Antriebsglied 126a, 126b wirksam mit der einen der mehreren zweiten Basisstützen 104a, 104b verbinden und ausgestaltet sein, um von einem der mehreren zweiten Elektromotoren 109a, 109b ein Drehmoment an das erste Antriebsglied 126a, 126b zu übertragen. Das erste Antriebsglied 126a, 126b kann außerdem an einer zweiten Bolzengelenkverbindung 131a, 131b mit dem Basisende 128a, 128b des ersten Antriebskoppelglieds wirksam verbunden sein. Das erste Antriebskoppelglied 127a, 127b kann an seinem distalen Ende 129a, 129b bei einer dritten Bolzengelenkverbindung 133a, 133b mit dem Basisende 118a, 118b des zweiten Glieds wirksam verbunden sein. Das Basisende 118a, 118b des zweiten Glieds kann bei einer vierten Bolzengelenkverbindung 134a, 134b mit dem distalen Ende 116a, 116b des ersten Glieds wirksam verbunden sein. Das erste Antriebskoppelglied 127a, 127b kann ausgestaltet sein, um Drehmoment von einem der mehreren zweiten Aktoren 109a, 109b an das zweite Glied 117a, 117b zu übertragen, um das zweite Glied 117a, 117b individuell anzutreiben.
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Die mehreren zweiten Aktoren 109a, 109b können einen dritten Elektromotor 109a und einen vierten Elektromotor 109b enthalten. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, kann der dritte Elektromotor 109a in der Nähe des Basisendes 128a des ersten Antriebskoppelglieds des ersten Fingers 105 an der zweiten Basisstütze 104a des ersten Fingers 105 befestigt sein; und der vierte Elektromotor 109b kann in der Nähe des Basisendes 128b des ersten Antriebskoppelglieds des zweiten Fingers 106 an der zweiten Basisstütze 104b des zweiten Fingers 106 befestigt sein.
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Anstelle eines ersten Antriebsglieds 126a, 126b und eines ersten Antriebskoppelglieds 127a, 127b kann der Antriebsmechanismus 125 für das zweite Glied mehrere (nicht gezeigte) Robotersehnen oder andere ähnliche flexible Elemente wie etwa Seile oder dergleichen (nicht gezeigt) enthalten. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann jede der (nicht gezeigten) Sehnen mit der zweiten Ausgabeverbindungswelle 130 und dem zweiten Glied 117a, 117b bei der Bolzengelenkverbindung 133a des ersten Fingers 105 und der dritten Bolzengelenkverbindung 133b des zweiten Fingers 106 wirksam verbunden sein. Die (nicht gezeigten) Sehnen können die Drehbewegung jedes der mehreren zweiten Aktoren, nämlich des dritten Elektromotors 109a und des vierten Elektromotors 109b, in eine Linearbewegung umsetzen, um die zweiten Glieder 117a, 117b von jedem jeweiligen ersten Finger 105 und zweiten Finger 106 individuell anzutreiben.
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Eine erste Sehne (nicht gezeigt) kann mit dem zweiten Glied 117a, 117b von jedem der jeweiligen Finger 105, 106 wirksam verbunden sein, so dass eine Spannung in der ersten Sehne (nicht gezeigt) das zweite Glied 117a, 117b zur Drehung in eine erste Richtung zwingt, um den Finger einzuziehen oder zu veranlassen, dass sich der Finger umfaltet und ein Objekt ergreift. Eine zweite Sehne (nicht gezeigt) kann mit dem zweiten Glied 117a, 117b wirksam verbunden sein, so dass eine Spannung in der zweiten Sehne (nicht gezeigt) das zweite Glied 117a, 117b zur Drehung in eine zweite Richtung zwingt, um den Finger 105, 106 zurückzuziehen oder zu öffnen.
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Statt die mehreren zweiten Aktoren 109a, 109b nahe bei einer der zweiten Basisstützen 104a, 104b zu positionieren, kann der Antriebsmechanismus 125 für das zweite Glied ausgestaltet sein, um das zweite Glied 117a, 117b direkt anzutreiben. Bei einer derartigen Ausgestaltung können der dritte Elektromotor 109a und der vierte Elektromotor 109b alternativ nahe bei dem distalen Ende 116a, 116b des ersten Glieds und dem Basisende 118a, 118b des zweiten Glieds von jedem der ersten Finger 105 und der zweiten Finger 106 angeordnet sein und ausgestaltet sein, um das zweite Glied 117a, 117b individuell und direkt anzutreiben. Der dritte Elektromotor 109a kann nahe bei dem distalen Ende 116a des ersten Gliedes und dem Basisende 118a des zweiten Gliedes des ersten Fingers 105 angeordnet sein; und der vierte Elektromotor 109b kann nahe bei dem distalen Ende 116b des ersten Glieds und dem Basisende 118b des zweiten Glieds des zweiten Fingers 106 angeordnet sein.
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Mit Bezug auf 3 - 5 kann jeder der ersten Finger 105 und der zweiten Finger 106 einen Antriebsmechanismus 149 für ein drittes Glied enthalten, der eine Klemmkraft F der umkonfigurierbaren Greifvorrichtung 100 erzeugen und steuern kann. Der Antriebsmechanismus 149 für das dritte Glied kann ein drehbares halbes Antriebsritzel 135a, 135b, das auf einer der mehreren Plattformen 112, 113 montiert ist, die angepasst sind, um von der Basisstruktur 102 getragen zu werden; ein zweites Antriebskoppelglied 136a, 136b mit einem Basisende 137a, 137b und einem distalen Ende 138a, 138b; ein zweites Antriebsglied 139a, 139b mit einem ersten Befestigungspunkt 144a, 144b, einem zweiten Befestigungspunkt 142a, 142b und einem dritten Befestigungspunkt 158a, 158b; und ein drittes Antriebskoppelglied 140a, 140b mit einem Basisende 146a, 146b und einem distalen Ende 147a, 147b enthalten.
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Das drehbare halbe Antriebsritzel 135a, 135b kann den Antriebsmechanismus 149 für das dritte Glied mit einer der mehreren Basisplattformen 112, 113 wirksam verbinden. Das drehbare halbe Antriebsritzel 135a, 135b kann sich um die erste drehbare Ausgabeverbindungswelle 124a, 124b bei der ersten Bolzengelenkverbindung 132a, 132b jedes jeweiligen ersten Fingers 105 und zweiten Fingers 106 drehen. Das drehbare halbe Antriebsritzel 135a, 135b kann außerdem bei einer fünften Bolzengelenkverbindung 141a, 141b jedes jeweiligen ersten Fingers 105 und zweiten Fingers 106 mit dem Basisende 137a, 137b des zweiten Antriebskoppelglieds verbunden sein.
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Die zweite Ausgabeverbindungswelle 130a, 130b jedes der mehreren zweiten Aktoren 109a, 109b kann das erste Antriebsglied 126a, 126b mit der einen der zweiten Basisstützen 104a, 104b wirksam verbinden. Das erste Antriebsglied 126a, 126b kann auch bei einer zweiten Bolzengelenkverbindung 131a, 131b mit dem Basisende 128a, 128b des ersten Antriebskoppelglieds wirksam verbunden sein. Das erste Antriebskoppelglied 127a, 127b kann an seinem distalen Ende 129a, 129b bei einer dritten Bolzengelenkverbindung 133a, 133b mit dem Basisende 118a, 118b des zweiten Glieds wirksam verbunden sein. Das Basisende 118a, 118b des zweiten Glieds kann mit dem distalen Ende 116a, 116b des ersten Glieds und dem ersten Befestigungspunkt 144a, 144b des zweiten Antriebsglieds 139a, 139b bei einer vierten Bolzengelenkverbindung 134a, 134b wirksam verbunden sein. Das zweite Antriebsglied 139a, 139b kann sich außerdem um die vierte Bolzengelenkverbindung 134a, 134b drehen.
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Das zweite Antriebsglied 139a, 139b kann zusätzlich bei dem zweiten Befestigungspunkt 142a, 142b an einer sechsten Bolzengelenkverbindung 143a, 143b mit dem distalen Ende 138a, 138b des zweiten Antriebskoppelglieds wirksam verbunden sein. Das zweite Antriebsglied 139a, 139b kann ferner an dem dritten Befestigungspunkt 158a, 158b mit dem Basisende 146a, 146b des dritten Antriebskoppelglieds bei einer siebten Bolzengelenkverbindung 148a, 148b wirksam verbunden sein.
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Das distale Ende 147a, 147b des dritten Antriebskoppelglieds kann bei einer achten Bolzengelenkverbindung 155a, 155b mit dem distalen Ende 122a, 122b des dritten Glieds wirksam verbunden sein. Das Basisende 121a, 121b des dritten Glieds kann mit dem distalen Ende 119a, 119b des zweiten Glieds bei einer neunten Bolzengelenkverbindung 156a, 156b wirksam verbunden sein.
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Wie in 4 und 5 gezeigt ist, kann die umkonfigurierbare Greifvorrichtung 100 einen dritten Aktor 111 enthalten, der zum Antreiben des Antriebsmechanismus 149 für das dritte Glied ausgestaltet ist. Der dritte Aktor 111 kann ein Pneumatikzylinder oder dergleichen sein, der ein erstes Verlängerungselement 170 und ein zweites Verlängerungselement 172 aufweist. Das drehbare halbe Antriebsritzel 135a des ersten Fingers 105 ist mit dem ersten Verlängerungselement 170 zur Bewegung damit gekoppelt, und das drehbare halbe Antriebsritzel 135b des zweiten Fingers 106 ist mit dem zweiten Verlängerungselement 172 zur Bewegung damit gekoppelt.
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Der dritte Aktor 111 kann ein einfach wirkender Pneumatikzylinder sein, der eine pneumatisch betriebene Antriebskraft durch die Verschiebung einer Pneumatikzylinderwelle 150 in eine ausgefahrene Position 167 außerhalb eines Zylinderaußengehäuses 151, wie in 5 gezeigt ist, in eine seitliche Richtung erzeugen kann. Der einfach wirkende Pneumatikzylinder 111 kann eine Rückstellkraft verwenden, die von einer Feder 152 getrieben wird, um die Welle 150 in ihre Ruheposition 165 im Inneren des Zylinderaußengehäuses 151 zurückzustellen, wie in 4 gezeigt ist. Der dritte Aktor 111 ist in 4 und 5 als einfach wirkender Pneumatikzylinder 111 gezeigt.
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Der dritte Aktor 111 kann alternativ ein doppelwirkender Pneumatikzylinder sein, der zwei Anschlüsse zum Lufteintritt (nicht gezeigt) und einen Anschluss zur Luftfreisetzung (nicht gezeigt) enthalten kann. Der doppelwirkende Pneumatikzylinder 111 kann eine pneumatische Antriebskraft verwenden, um die Pneumatikzylinderwelle 150 zwischen der ausgefahrenen Position 167 und der Ruheposition 165 in zwei seitliche Richtungen (d.h. Expansion und Retraktion) zu bewegen.
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Der dritte Aktor 111 kann die dritten Glieder 120a, 120b jedes jeweiligen ersten Fingers 105 und zweiten Fingers 106 antreiben. Der Pneumatikzylinder 111 kann sich zwischen den Basisplattformen 112, 113 und entlang der Basisstruktur 102 bewegen, um zu ermöglichen, dass sich die umkonfigurierbare Greifvorrichtung 100 an eine Vielzahl von Werkstücken 101 anpasst und die dritten Glieder 120a, 120b mit der benötigten Genauigkeit an dem Werkstück 101 platziert. Diese lineare Bewegung des Pneumatikzylinders 111 kann passiv sein, d.h. auf einem frei beweglichen Schlitten montiert, oder durch einen separaten linearen Aktor (nicht gezeigt) angetrieben sein, um den Pneumatikzylinder 111 in eine spezielle Position auf dem spezifizierten Werkstück 101 zu bewegen.
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Außerdem kann der Pneumatikzylinder 111 ausgestaltet sein, um die Pneumatikzylinderwelle 150 auszufahren, wodurch die lineare Dimension (D) zwischen dem ersten Verlängerungselement 170, das mit dem drehbaren halben Antriebsritzel 135a des ersten Fingers 105 gekoppelt ist, und dem zweiten Verlängerungselement 172, das mit dem drehbaren halben Antriebsritzel 135b des zweiten Fingers 106 gekoppelt ist, entlang der Basisstruktur 102 erhöht wird. Die Erhöhung der linearen Dimension (D) zwischen dem ersten Verlängerungselement 170 und dem zweiten Verlängerungselement 172 kann ein Drehmoment an die drehbaren halben Antriebsritzel 135a, 135b übertragen, welches den Antriebsmechanismus 149 für das dritte Glied betätigen kann und dadurch eine Klemmkraft F auf das Werkstück 101 über die dritten Glieder 120a, 120b jedes jeweiligen ersten Fingers 105 und zweiten Fingers 106 überträgt. Die durch den Pneumatikzylinder 111 ermöglichte Klemmkraft F an die dritten Glieder 120a, 120b kann bis zu einhundertfünfzig (150) Pfund (670 N) an Klemmkraft führen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform eines herkömmlichen umkonfigurierbaren mechanischen Greifers kann dieser, wenn er mit den benötigten Freiheitsgraden versehen ist, während der Ausführung eines Klemmgriffs nur bis zu fünfzehn Pfund (67 N) Klemmkraft erzeugen.
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Nach dem Ergreifen des Werkstücks 101 kann die umkonfigurierbare Greifvorrichtung 100 das Werkstück 101 innerhalb eines gewählten Bereichs manövrieren.
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Die umkonfigurierbare Greifvorrichtung 100 kann das Werkstück 101 an der gewünschten Stelle in der jeweiligen Anordnung selektiv platzieren und absetzen. Dann kann die umkonfigurierbare Greifvorrichtung 100 das Werkstück 101 loslassen. Beim Loslassen des Werkstücks 101 wird die Pneumatikzylinderwelle 150 in ihre Ruheposition 165 innerhalb des Zylinderaußengehäuses 151 zurückgestellt. Das Rückstellen der Pneumatikzylinderwelle 150 innerhalb des Zylinderaußengehäuses 151 verkürzt die lineare Dimension (D) zwischen dem ersten Verlängerungselement 170 und dem zweiten Verlängerungselement 172 entlang der Basisstruktur 102, wodurch sich die drehbaren halben Antriebsritzel 135a, 135b drehen, die mit jedem jeweiligen ersten Finger 105 und zweiten Finger 106 verbunden sind. Die Drehung der drehbaren halben Antriebsritzel 135a, 135b löst die Klemmkraft F, die von jedem der jeweiligen dritten Glieder 120a, 120b auf das Werkstück 101 aufgebracht wurde. Nachdem die Pneumatikzylinderwelle 150 des dritten Aktors 111 in ihre Ruheposition 165 im Zylinderaußengehäuse 151 zurückgekehrt ist, werden der Mechanismus 123 für das erste Antriebsglied und der Mechanismus 125 für das zweite Antriebsglied betätigt und diese sind ausgestaltet, um jeden jeweiligen ersten Finger 105 und zweiten Finger 106 zu öffnen, um loszulassen und die umkonfigurierbare Greifvorrichtung 100 vom Werkstück 101 abzuziehen.
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Die Kombination aus dem Bewegungsbereich, der Flexibilität und der erhöhten Klemmkraft ermöglicht, dass die umkonfigurierbare Greifvorrichtung 100 vielfältig gestaltete Werkstücke 101 an einer Vielfalt von Stellen festhält. Zudem kann die umkonfigurierbare Greifvorrichtung 100 eine Vielzahl unterschiedlich gestalteter Werkstücke 101 sicher manövrieren und platzieren, ohne die Notwendigkeit, für jeden Typ von Werkstück 101 ein neues Greiforgan für den Greifer zu verändern oder neu zu wählen. Dies ermöglicht, dass eine Maschine bei der Montage mehreren Zwecken dient und die notwendige Stellfläche verringert, die für die Montage eines Produkts benötigt wird.
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Die genaue Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Erfindung, aber der Umfang der Erfindung wird nur durch die Ansprüche definiert. Obwohl einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, in die Praxis.
