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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Roboterhand zum Greifen und Befördern eines zylinderförmigen Objekts, und einen Roboter mit der Roboterhand.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Im Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen zum Greifen und Befördern eines zylinderförmigen Objekts bekannt. Zum Beispiel offenbart die
JP 2004-345 051 A eine Greifvorrichtung mit einem Antriebswellenzahnrad
2, drei angetriebenen Zahnrädern
3, die in einen Außendurchmesser des Antriebswellenzahnrads
2 eingreifen und in Umfangsrichtung des Zahnrads
2 gleichmäßig beabstandet sind, sowie einen Greifer
6, der sich in axialer Richtung von einem Arm
5 erstreckt, der um eine angetriebene Welle
4 jedes angetriebenen Zahnrads schwenkbar ist.
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Die
JP 2011-083 837 A offenbart eine Roboterhand, die ausgestaltet ist, mittels drei oder mehr Handgreifern
14 eine Innen- oder Außenoberfläche eines Werkstücks
10 zu greifen und das Werkstück
10 in eine Festspannstellung eines Arbeitseinspannfutters einzusetzen. Ferner wird beschrieben, dass die Roboterhand einen freidrehenden Mechanismus aufweist, um das Werkstücks
10 frei zu drehen, wenn eine äußere Kraft in einer Drehrichtung um eine Achse auf das von den Handgreifern
14 gegriffene Werkstücks
10 ausgeübt wird.
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Ferner offenbart die
JP 2011-157 200 A eine Reifenauswahlvorrichtung, bei der Greifarme
24a bis
24c, die jeweils frei drehende Rollen R11 bis R13 aufweisen, einen Innenumfangsabschnitt eines Reifens greifen, und durch Drehen des Reifens ein Barcode auf dem Reifen ausgelesen wird.
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Bei einer Konstruktion, bei der eine Roboterhand drehbar über eine drehbare Handgelenkwelle an einem Roboterarm befestigt ist, kann sich, wenn die Roboterhand um einen bestimmten Winkel oder mehr gedreht wird, ein mit der Hand verbundenes Kabel in der Handgelenkwelle verheddern und/oder es kann eine zu große äußere Kraft auf das Kabel ausgeübt werden. In vielen Fällen ist daher der Drehwinkel der Handgelenkwelle auf einen bestimmten Bereich beschränkt. Ferner kann, wenn ein Mittel zum Greifen eines Objekts und ein Mittel zum Drehen des Objekts voneinander verschieden sind, auch wenn keine Beschränkung des Drehwinkels vorliegt, die Gesamtvorrichtung groß sein, wodurch eine solche Vorrichtung kosten- und betriebsmäßig ungünstig ist.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige und kompakte Roboterhand und einen Roboter mit der Roboterhand bereitzustellen, wobei die Roboterhand ausgestaltet ist, ein von der Roboterhand gegriffenes Objekt zu drehen, und ein mit der Roboterhand verbundenes Kabel usw. nicht beeinträchtigt.
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Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Roboterhand bereitgestellt, die ausgestaltet ist, einen Innen- oder Außenumfangsabschnitt eines zylinderförmigen Objekts zu greifen und das Objekt um eine Mittelachse des Objekts zu drehen, während sie das Objekt greift, wobei die Roboterhand umfasst: eine an einem Vorderende eines Roboterarms befestigte Handbasis; eine Anzahl N von beweglich an der Handbasis befestigten Fingern, wobei sich jeder Finger parallel zur Mittelachse des von den Fingern gegriffenen Objekts erstreckt und an jedem Eckpunkt eines N-seitigen Polygons in einer zur Mittelachse senkrechten Ebene positioniert ist; ein erstes Antriebsteil, das die Anzahl N von Fingern relativ zur Handbasis bewegt, so dass ein umbeschriebener Kreis des N-seitigen Polygons in einem konzentrischen Muster um die Mittelachse angeordnet ist; eine Anzahl N von ersten Rollen, die jeweils an der Anzahl N von Fingern befestigt sind, wobei jede erste Rolle um eine zur Mittelachse parallele Achse drehbar ist und ausgestaltet ist, den Innen- oder Außenumfangsabschnitt des Objekts durch Bewegung des Fingers relativ zur Handbasis zu berühren; und ein zweites Antriebsteil, das zumindest eine der Anzahl N von ersten Rollen dreht, wobei N eine natürliche Zahl von drei oder mehr ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Anzahl N von Fingern ausgestaltet, mittels eines ersten Antriebsteils gleichzeitig um die gleiche Entfernung bewegt zu werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Roboterhand: eine Anzahl N von sich linear bewegenden Teilen, die jeweils an der Anzahl N von Fingern befestigt und ausgestaltet sind, sich linear in der Erstreckungsrichtung des Fingers zu bewegen; ein drittes Antriebsteil, das die sich linear bewegenden Teile relativ zu den jeweiligen Fingern linear antreibt; zweite Rollen, die an den jeweiligen, sich linear bewegenden Teilen befestigt sind, so dass die zweite Rolle um eine Achse entlang einer radialen Richtung des umbeschriebenen Kreises drehbar ist; und dritte Rollen, die an Abschnitten der jeweiligen Anzahl N von Fingern in Bezug auf die Mittelachse gesehen weiter von der Handbasis entfernt angeordnet sind, als die jeweiligen zweiten Rollen, wobei die dritten Rollen zu den Drehachsen der jeweiligen zweiten Rollen parallele Drehachsen aufweisen.
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In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die Anzahl N von sich linear bewegenden Teilen mittels eines in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse verschiebbaren Verbindungsmechanismus mit einer Halterung verbunden sind, und eine Halterung mittels eines dritten Antriebsteils linear bewegt wird.
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Ferner ist es vorzuziehen, dass das zylinderförmige Objekt mittels der zweiten und der dritten Rolle per Kraftsteuerung anhand einer Rückmeldungserfassung der in axialer Richtung mittels der zweiten und dritten Rolle erzeugten Festhaltekraft festgehalten wird.
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Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass zumindest eines des ersten, zweiten und dritten Antriebsteils ein Servomotor ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das zylinderförmige Objekt mittels der Anzahl N von Fingern per Kraftsteuerung anhand einer Rückmeldungserfassung der in radialer Richtung von der Anzahl N von Fingern erzeugten Greifkraft gegriffen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Roboter bereitgestellt, der die erfindungsgemäße Roboterhand umfasst.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen derselben in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Roboterhand gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine perspektivische Ansicht der Roboterhand von 1, schräg von unten gesehen;
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3a eine Ansicht eines Zustands, in dem Finger der Roboterhand von 1 in ein zylinderförmiges Objekt eingeführt werden;
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3b eine Ansicht eines Zustands, in dem die Finger so bewegt werden, dass sie einen Innenumfangsabschnitt des Objekts greifen;
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3c eine Ansicht eines Zustands, in dem zweite und dritte Rollen ein axiales Ende des Objekts halten;
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4a eine Ansicht, in der schematisch eine beispielhafte Ausgestaltung für ein Greifen eines Innenumfangsabschnitts eines zylinderförmigen Objekts gezeigt ist;
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4b eine Ansicht, in der schematisch eine andere beispielhafte Ausgestaltung für ein Greifen eines Innenumfangsabschnitts eines zylinderförmigen Objekts gezeigt ist;
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4c eine Ansicht, in der schematisch eine beispielhafte Ausgestaltung für ein Greifen eines Außenumfangsabschnitts eines zylinderförmigen Objekts gezeigt ist;
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5a eine Ansicht der Roboterhand von 1, von unten gesehen, in der ein Zustand gezeigt ist, in welchem eine Anzahl N von ersten Gleitstücken (oder Fingern) nahe der Mitte einer Handbasis positioniert sind;
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5b eine Ansicht, in der ein Zustand gezeigt ist, in welchem die ersten Gleitstücke von der Mitte der Handbasis radial nach außen bewegt werden;
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5c eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem die ersten Gleitstücke weiter von der Mitte der Handbasis wegbewegt werden;
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6 ein Flussdiagramm, das einen Ablauf für ein Greifen und Befördern des zylinderförmigen Objekts mittels der erfinderischen Roboterhand zeigt;
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7a eine Ansicht, in der schematisch eine Konstruktion in Bezug auf die zweite und dritte Rolle gezeigt ist, in einem Zustand, in dem die Finger nahe der Mitte der Handbasis positioniert sind;
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7b eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Finger von der Mitte der Handbasis radial nach außen bewegt werden;
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7c eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die zweite Rolle linear von der dritten Rolle wegbewegt wird;
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8 eine perspektivische Ansicht einer Roboterhand gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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9 eine perspektivische Ansicht der Roboterhand von 8, schräg von unten gesehen;
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10a eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem Finger der Roboterhand von 8 in ein zylinderförmiges Objekt eingeführt sind;
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10b eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Finger so bewegt werden, dass sie einen Innenumfangsabschnitt des Objekts greifen;
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10c eine Ansicht eines Zustands in dem eine zweite und dritte Rolle ein axiales Ende des Objekts halten.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Roboterhand 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine perspektivische Ansicht der Roboterhand 10, schräg von unten gesehen. Die Roboterhand 10 von 1 ist an einem Vorderende eines Roboterarms 14 eines mehrgelenkigen Roboters 10 über eine drehbare Handgelenkachse 16 befestigt, und ausgestaltet, einen Innenumfangsabschnitt eines zylinderförmigen Objekts 18 zu greifen und das Objekt zu befördern (siehe 3a bis 3c). Im Einzelnen weist die Roboterhand 10 eine an dem Roboterarm 14 (an der Handgelenkachse 16) befestigte Handbasis 20 auf; eine Anzahl N von beweglich an der Handbasis 20 befestigten Fingern 22 (wobei N eine natürliche Zahl von drei oder mehr ist); ein erstes Antriebsteil 24, das die Anzahl N von Fingern 22 relativ zur Handbasis 20 bewegt; eine Anzahl N von ersten Rollen 26, die jeweils an einer Anzahl N von Fingern 22 befestigt sind; und ein zweites Antriebsteil 28, das zumindest eine der Anzahl N von ersten Rollen 26 dreht. Bei der ersten Ausführungsform und einer unten beschriebenen zweiten Ausführungsform ist N drei.
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Jeder der Anzahl N von Fingern 22 erstreckt sich parallel zu einer Mittelachse (in der dargestellten Ausführungsform entlang einer allgemein senkrechten Richtung) des von der Roboterhand 10 gegriffenen zylinderförmigen Objekts 18 (siehe 3b und 3c), und die Finger 22 sind jeweils an jedem Eckpunkt eines N-seitigen Polygons (vorzugsweise einem regelmäßigen N-seitigen Polygon) in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse positioniert. Konkret ist ein erster sich linear bewegender Mechanismus an einer Unterseite der Handbasis 20 (oder Vorderseite der Hand) angeordnet, wobei der erste Mechanismus eine Anzahl N von ersten Führungsschienen 30, die sich radial von einer allgemeinen Mitte der Handbasis 20 nach außen erstrecken, und ein erstes Gleitstück 32, das jeweils auf der ersten Führungsschiene 30 verschiebbar ist, umfasst. Die Finger 22 sind jeweils dadurch, dass sie mit dem Gleitstück 32 verbunden sind, relativ zur Handbasis 20 beweglich.
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Die Anzahl N von Fingern 22 werden mittels des ersten Antriebsteils 24 bewegt, so dass ein umbeschriebener Kreis des durch die Anzahl N von Fingern 22 gebildeten N-seitigen Polygons in einem konzentrischen Muster um die Mittelachse des Objekts 18 angeordnet ist (vorzugsweise ist der umbeschriebene Kreis stets in einem konzentrischen Muster innerhalb des Bewegungsbereichs des ersten Gleitstücks 32 angeordnet). Insbesondere können, wie in 2 gezeigt, durch Verwendung eines ersten Antriebsteils 24 drei erste Gleitstücke 32 gleichzeitig mittels eines allgemein an der Mitte der Handbasis 20 angeordneten Kraftübertragungsmechanismus 34 (zum Beispiel einer Kombination einer Drehachse des ersten Antriebsteils 24 und einer Anzahl N von in die Drehachse eingreifenden Kegelrädern) um die gleiche Entfernung bewegt werden. Hierdurch kann eine Ausgestaltung, in der eine Anzahl N von Fingern 22 von einem Antriebsteil radial so bewegt werden, dass die Finger stets auf einem konzentrischen Kreis positioniert sind, auf einfache Weise realisiert werden.
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Jede der jeweils an der Anzahl N von Fingern 22 befestigten Anzahl N von ersten Rollen 26 ist um eine Achse parallel zur Mittelachse des zylinderförmigen Objekts 18 drehbar, und ausgestaltet, den Innenumfangsabschnitt des Objekts 18 durch Bewegung (radial nach außen) des Fingers 22 relativ zur Handbasis 20 zu berühren. Das zweite Antriebsteil 28 ist ausgestaltet, zumindest eine der Anzahl N von ersten Rollen 26 drehend anzutreiben. Bei der gezeigten Ausführungsform treibt das zweite Antriebsteil 28 eine erste Rolle 26 über Energieübertragungsmittel wie einen Zahnriemen 36 drehend an. In diesem Fall sind zwei verbleibende erste Rollen 26 frei drehbar. Selbstverständlich können zwei oder mehr erste Rollen 26 drehend angetrieben werden. Durch die Anordnung des umbeschriebenen Kreises des durch die Anzahl N von Fingern 22 gebildeten N-seitigen Polygons in einem konzentrischen Muster, berühren die Anzahl N von Fingern den Innenumfangsabschnitt des zylinderförmigen Objektes einwandfrei. Ferner kann, dadurch dass, während eine radial nach außen gerichtete Kraft auf das Objekt 18 ausgeübt wird, zumindest eine erste Rolle 26 drehend angetrieben wird, das Objekt relativ zur Handbasis 20 gedreht werden.
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Als nächstes wird ein Mechanismus zum Festhalten des zylinderförmigen Objekts mittels einer Kraft in axialer Richtung des Objekts erläutert. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, weist eine Roboterhand 10 einen zweiten, sich linear bewegenden Mechanismus auf, mit einer zweiten Führungsschiene 38, die so an jedem der Anzahl N von Fingern 22 angeordnet ist, dass sie sich in die Erstreckungsrichtung des Fingers erstreckt, sowie ein zweites Gleitstück (sich linear bewegendes Teil) 40, das auf jeder zweiten Führungsschiene 38 verschiebbar ist. An jedem zweiten Gleitstück 40 ist eine zweite Rolle 42 befestigt, so dass die zweite Rolle um eine Achse entlang der radialen Richtung des durch die Anzahl N von Fingern 22 gebildeten umbeschriebenen Kreises drehbar ist. Jede zweite Rolle 42 ist ausgestaltet, aufgrund der linearen Bewegung des entsprechenden zweiten Gleitstücks 40, ein axiales Ende des zylinderförmigen Objekts 18 zu berühren.
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An Abschnitten der jeweiligen Anzahl N von Fingern 22 (zum Beispiel an Vorderenden der Finger) sind, in Bezug auf die Mittelachse gesehen weiter von der Handbasis entfernt als die jeweiligen zweiten Rollen 42, dritte Rollen 44 angeordnet. Jede dritte Rolle 44 weist eine zu einer Drehachse der entsprechenden zweiten Rolle 42 parallele Drehachse auf. Mit anderen Worten, jede zweite Rolle 42 kann mittels des zweiten linearen Mechanismus auf die auf demselben Finger wie die zweite Rolle positionierte dritten Rolle zu oder von dieser wegbewegt werden, während die zweite Rolle zur dritten Rolle parallel ist. Außerdem können, obgleich vorzuziehen ist, dass sowohl die zweite Rolle 42 als auch die dritte Rolle 44 ohne ein Antriebsmittel aufzuweisen frei drehbar sind, diese Rollen auch mittels Motoren, usw. angetrieben werden.
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Die 4a bis 4c zeigen in schematischer Form verschiedene Beispiele, in denen ein zylinderförmiges Objekt in dessen axialer Richtung mittels der zweiten Rolle 42 und der dritten Rolle 44 festgehalten oder gehalten wird. 4a zeigt ein zylinderförmiges Objekt 18a mit einem hohlen Abschnitt 46 und einer relativ großen Wandstärke. Bei diesem Beispiel wird eine erste Rolle 26 radial nach außen bewegt, so dass sie einen Innenumfangsabschnitt (Oberfläche) 48 des Objekts 18a berührt und das Objekt 18a ergreift. Die zweite Rolle 42 und die dritte Rolle 44 berühren jeweils axiale Enden 50 und 52 des Objekts 18s von der Außenseite des Objekts her, um die axiale Bewegung des Objekts 18a einzuschränken.
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4b zeigt ein zylinderförmiges Objekt 18b, das einen hohlen Abschnitt 54 aufweist, der weiter ist als ein hohler Abschnitt 46, und eine relativ kleine Wandstärke besitzt. Bei diesem Beispiel wird, ähnlich wie beim Beispiel des Objekts 18a, eine erste Rolle 26 radial nach außen bewegt, so dass sie einen Innenumfangsabschnitt (Oberfläche) 56 des Objekts 18b berührt. Die zweite Rolle 42 und die dritte Rolle 44 berühren jedoch jeweils axial innere Enden 58 und 60 des Objekts 18b von der Innenseite des Objekts her, um die axiale Bewegung des Objekts 18b einzuschränken. Ein Beispiel von 4c wird unten erläutert.
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Wie in 1, 2, 5a, 5b, 5c und 6 gezeigt ist, kann jedes der Anzahl N von zweiten Gleitstücken (sich linear bewegende Teile) 40 mittels eines in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse verschiebbaren Verbindungsmechanismus 62 mit einer Halterung 64 verbunden sein. Hierdurch können, dadurch dass unter Verwendung eines dritten Antriebsteils 66 eine Halterung 64 linear entlang der Richtung der Mittelachse bewegt wird, eine Anzahl N von zweiten Gleitstücken 40 gleichzeitig linear um die gleiche Entfernung bewegt werden. Außerdem kann die Bewegung der Halterung 64 mittels des dritten Antriebsteils 66 mittels einer einfachen Konstruktion, zum Beispiel unter Verwendung einer Kugelumlaufspindel, realisiert werden.
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Als erstes Antriebsteil 24, zweites Antriebsteil 28 und drittes Antriebsteil 66 können verschiedene Mittel, wie etwa ein konventioneller elektrischer Drehmotor, verwendet werden, solange das Mittel die oben beschriebene Funktion erfüllt. Vorzugsweise werden jedoch als erstes, zweites und drittes Antriebsteil Servomotoren verwendet, da die Antriebsteile bei hohen Geschwindigkeiten und mit hoher Genauigkeit betrieben werden können.
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Eine von einem zweiten Antriebsteil 28 angetriebene Rolle von ersten Rollen 26 kann aus einem beliebigen Material hergestellt sein, solange die Rolle das Objekt 18 durch die Drehung der Rolle beim Berühren des Objekts dreht. Um jedoch eine Beschädigung des Objekts zu vermeiden, ist es vorzuziehen, dass das Material der Rolle Gummi, usw. mit einem gewissen Grad von Elastizität ist. Andererseits können die frei drehbare erste Rolle 26, zweite Rolle 42 und dritte Rolle 44 aus einem beliebigen Material hergestellt sein, solange sich die Rollen mit der Drehung des von den Rollen berührten Objekts 18 mitdrehen. Um jedoch eine Beschädigung des Objekts zu vermeiden, ist es ebenfalls vorzuziehen, dass das Material der Rollen Gummi usw. mit einem gewissen Grad von Elastizität ist.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zum Greifen und Befördern eines zylinderförmigen Objekts 18 mittels einer oben beschriebenen Roboterhand 10 anhand eines Ablaufschemas von 6 beschrieben. Zunächst wird der Roboter so bedient, dass die Roboterhand 10 sich dem zu greifenden zylinderförmigen Objekt 18 annähert (Schritt S1). Aufgrund dieser in 3a beispielhaft dargestellten Bedienung, werden die Finger 22 in den hohlen Abschnitt des Objekts 18 eingeführt und nahe des Innenumfangsabschnitts des Objekts 18 positioniert. Diesbezüglich ist es, wie in 5a oder 7a gezeigt, vorzuziehen, dass die Finger 22 nahe der Mitte der Handbasis 20 positioniert sind.
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Als nächstes werden, aufgrund der Bewegung des ersten sich linear bewegenden Mechanismus mittels des ersten Antriebsteils 24, wie in 3b gezeigt, eine Anzahl N von Fingern 22 radial nach außen bewegt, so dass eine Anzahl N von ersten Rollen 26 den Innenumfangsabschnitt des Objekts 18 berühren (Schritt S2). An diesem Punkt wird mittels eines Kraftsensors, usw. (nicht gezeigt) die Presskraft der ersten Rolle 26 gegen den Innenumfangsabschnitt des Objekts 18 erfasst und es wird beurteilt, ob die aus der Presskraft berechnete Greifkraft geeignet (oder innerhalb eines vorbestimmten Bereichs) ist oder nicht (Schritt S3). Wenn die Greifkraft geeignet ist, schreitet das Verfahren zum nächsten Schritt S4 fort. Anderenfalls wird die Kraft durch Bedienung des ersten Antriebsteils 24 korrigiert. Mit anderen Worten, im Schritt S3 wird das zylinderförmige Objekt 18 mittels einer Anzahl N von Fingern 22 per Kraftsteuerung anhand einer Rückmeldungserfassung der Greifkraft der Anzahl N von Fingern 22 in radialer Richtung des Objekts 18 gegriffen. Hierdurch ist eine Steuerung möglich, bei der das Objekt mit einem nötigen Minimum an Kraft gegriffen wird, wodurch die Belastung des ersten Antriebsteils 24 und/oder der ersten Rolle 26 reduziert und deren Lebensdauer verlängert werden kann.
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Im nächsten Schritt S4 berühren, durch Bewegen der oben genannten zweiten Rollen, zweite Rollen 42 und dritte Rollen 44 das Objekt 18, so dass gegenläufige Kräfte in axialer Richtung auf das Objekt 18 ausgeübt werden. Hierdurch wird die Bewegung des Objekts 18 in dessen axialer Richtung innerhalb der Roboterhand eingeschränkt. Wenn zum Beispiel das Objekt die in 4a gezeigte Form aufweist, werden die Finger 22 in dem Zustand bewegt, in dem die zweite Rolle 42 und dritte Rolle 44 um einen größeren Abstand als die axiale Länge des Objekts 18a voneinander entfernt sind (siehe 7c), und nachdem die erste Rolle 26 mit dem Innenumfangsabschnitt 48 des Objekts 18a in Berührung gelangt, wird dann die zweite Rolle 42 auf die dritte Rolle 44 zubewegt, um das Objekt 18a einzukeilen und festzuhalten. Andererseits werden, wenn das Objekt die in 4b gezeigte Form aufweist, die Finger 22 in dem Zustand bewegt, in dem die zweite Rolle 42 und die dritte Rolle 44 nahe beieinander liegen (siehe 7a und 7b) und nachdem die erste Rolle 26 mit dem Innenumfangsabschnitt 56 des Objekts 18b in Berührung gelangt, wird dann die zweite Rolle 42 von der dritten Rolle wegbewegt, um das Objekt 18b mittels in axialer Richtung von der Innenseite zur Außenseite des Objekts hin auf das Objekt ausgeübter Kraft festzuhalten.
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Als nächstes wird mittels eines Kraftsensors usw. (nicht gezeigt) die Presskraft der zweiten Rolle 42 und der dritten Rolle 44 gegen das Objekt 18 erfasst und es wird beurteilt, ob die aus der Presskraft errechnete Festhaltekraft geeignet (oder innerhalb eines vorbestimmten Bereichs) ist oder nicht (Schritt S5). Wenn die Festhaltekraft geeignet ist, schreitet das Verfahren zum nächsten Schritt S6 fort. Anderenfalls wird die Festhaltekraft durch Bedienung des dritten Antriebsteils 66 korrigiert. Mit anderen Worten, im Schritt S5 wird das zylinderförmige Objekt 18 mittels der zweiten Rolle 42 und der dritten Rolle 44 per Kraftsteuerung anhand einer Rückmeldungserfassung der mittels der zweiten und dritten Rolle in axialer Richtung des Objekts ausgeübten Festhaltekraft festgehalten. Hierdurch ist eine Steuerung möglich, bei der das Objekt mit einem nötigen Minimum an Kraft zurückgehalten wird, wodurch die Belastung der zweiten Rolle 42 und/oder dritten Rolle 44 reduziert und deren Lebensdauer verlängert werden kann.
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Im nächsten Schritt S6 wird der Roboter dahingehend bedient, das gegriffene Objekt 18 herauszunehmen. Wenn sich das Objekt zum Beispiel auf einer Palette usw. befindet, wird eine Bedienung zum Heben des gegriffenen Objekts über die Palette durchgeführt. Anderenfalls wird, wenn sich mehrere Objekte ungeordnet in einer Kiste befinden, eine Bedienung zum Anheben des gegriffenen Objekts über die Kiste durchgeführt.
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Im nächsten Schritt S7 wird das herausgenommene Objekt 18 zu einer vorbestimmten Zulieferposition befördert und, falls erforderlich, die erste Rolle 26 drehend angetrieben, um das gegriffene Objekt 18 relativ zur Handbasis 20 zu drehen (siehe 3c). Es ist diesbezüglich im Hinblick auf eine Taktzeit vorzuziehen, dass die Beförderung und die Drehung des Objekts gleichzeitig durchgeführt werden. Die Beförderung und die Drehung können jedoch nacheinander durchgeführt werden.
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Schließlich werden, nachdem das gegriffene Objekt 18 in die vorbestimmte Zulieferposition befördert ist, die Anzahl N von Fingern 22 mittels des ersten Antriebsteils 24 so bewegt, dass die ersten Rollen 26 vom Innenumfangsabschnitt des Objekts 18 separiert werden, womit die Zulieferung abgeschlossen ist (Schritt S8). Wenn mehrere Objekte zu handhaben sind, werden die Schritte S1 bis S8 wiederholt.
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8 ist eine perspektivische Ansicht einer Roboterhand 10' gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 9 ist eine perspektivische Ansicht der Roboterhand 10' schräg von unten gesehen. Die Roboterhand 10 der ersten Ausführungsform ist ausgestaltet, den Innenumfangsabschnitt des Objekts 18 zu greifen, wohingegen die Roboterhand 10' ausgestaltet ist, einen Außenumfangsabschnitt des Objekts zu greifen. Da die Roboterhand 10' bis auf obigen Punkt mit der Roboterhand 10 gleich sein kann, werden nur solche Komponenten der Roboterhand 10' erläutert, die sich von der Roboterhand 10 unterscheiden. Komponenten der Roboterhand 10' die den Komponenten der Roboterhand 10 entsprechen, sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen und eine ausführliche Erklärung derselben entfällt.
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Die Roboterhand 10' ist ausgestaltet, den Außenumfangsabschnitt des zylinderförmigen Objekts 18 zu greifen und das Objekt zu befördern (siehe 10a bis 10c). Im Einzelnen sind eine, jeweils an einer Anzahl N von Fingern 22 befestigte Anzahl N von ersten Rollen 26' ausgestaltet, den Außenumfangsabschnitt des Objekts 18, aufgrund der Bewegung der Finger 22 radial nach außen relativ zur Handbasis 20 mittels des ersten Antriebsteils 24, zu berühren. Somit berühren die Anzahl N von Fingern geeignet den Außenumfangsabschnitt des zylinderförmigen Objekts 18. Dadurch, dass zumindest eine erste Rolle 26' drehend angetrieben wird, während eine radial nach innen gerichtete Kraft auf das Objekt 18 ausgeübt wird, kann das Objekt relativ zur Handbasis 20 gedreht werden.
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Im Flussdiagramm der 6 berühren, wenn die Roboterhand 10' verwendet wird, eine Anzahl N von ersten Rollen 26' den Außenumfangsabschnitt des Objekts 18 im Schritt S2 und eine Anzahl N von Fingern 22 werden mittels des ersten Antriebsteils 24 bewegt, so dass die ersten Rollen 26' vom Außenumfangsabschnitt des Objekts 18 im Schritt S8 separiert werden. Die anderen Schritte können gleich sein wie bei der ersten Ausführungsform.
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4 zeigt ein Beispiel, in dem ein Objekt 18c von der oben beschriebenen Roboterhand 10' des Außenumfang-greifenden Typs gegriffen und befördert wird. In diesem Fall kann das Objekt 18c massiv sein, ohne einen hohlen Abschnitt aufzuweisen. Die ersten Rollen 26' werden radial nach innen bewegt, um einen Außenumfangsabschnitt (Oberfläche) 70 des Objekts 18c zu berühren und das Objekt 18c zu greifen. Die zweite Rolle 42 und die dritte Rolle 44 berühren jeweils axiale Enden 72 und 74 des Objekts 18c von der Außenseite des Objekts her, um die axiale Bewegung des Objekts 18c einzuschränken.
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Es werden hier neben den in 4a und 4c gezeigten axialen Enden 50, 52, 72 und 74 auch in 4b gezeigte Innenflächen 58 und 60 des Objekts, die allgemein zur Mittelachse senkrecht sind, als „axiale Enden” bezeichnet. Mit anderen Worten kann bei der vorliegenden Erfindung dadurch, dass die zweite und dritte Rolle mit den beiden axialen Enden des zylinderförmigen Objekts in Berührung stehen, die vorbestimmte Festhaltekraft zum Festhalten des Objekts in axialer Richtung erzeugt werden. „Zylinderförmiges Objekt” bedeutet hier einen Körper mit einem hohlen Abschnitt (oder einen röhrenförmigen Körper) wenn der Innenumfangsabschnitt desselben gegriffen wird, während der zylinderförmige Körper auch einen Körper, der keinen hohlen Abschnitt aufweist (bzw. einen massiven Körper), umfasst wenn der Außenumfangsabschnitt gegriffen wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, da das zylinderförmige Objekt von der am Finger der Hand angeordneten ersten Rolle gedreht wird, nicht erforderlich, die Roboterhand zu drehen, um das Objekt zu drehen. Deshalb wird das mit der Hand verbundene Kabel usw. nicht beeinträchtigt. Da die Hand das Objekt greifen und drehen kann, kann die Anzahl von Wiederholungen des Greifens des Objekts verringert werden, wodurch ein Taktzyklus des Roboterbetriebs reduziert werden kann. Ferner kann das zylinderförmige Objekt in jeder Lage des Roboters gedreht werden, wodurch die Bedienbarkeit des Roboters verbessert werden kann.
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Aufgrund der Konstruktion, bei der die Anzahl N von Fingern mittels eines ersten Antriebsteils gleichzeitig um die gleiche Entfernung bewegt werden, kann die Steuerung des Roboters vereinfacht werden, und die Roboterhand kann kostengünstig hergestellt werden. Außerdem können die Finger auf einfache Weise so bewegt werden, dass der umbeschriebene Kreis des durch die Finger gebildeten N-seitigen Polygons in einem konzentrischen Muster um die Mittelachse des Objekts angeordnet ist.
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Durch die Verwendung der zweiten und der dritten Rolle kann das zylindrische Objekt auf einfache Weise in dessen axialer Richtung festgehalten werden. Ferner können dadurch, dass die Anzahl N von sich linear bewegenden Teilen, an denen die zweiten Rollen befestigt sind, mit einer einzelnen Halterung verbunden sind, sämtliche zweiten Rollen mittels eines dritten Antriebsteils linear bewegt werden.
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Aufgrund der Rückmeldesteuerung der Greifkraft oder der Festhaltekraft können die Belastung des Antriebsteils und die Presskraft der Rolle reduziert werden, wodurch die Lebenszeit des Antriebsteils und/oder der Rolle verlängert werden kann.
