DE102015219063A1 - Gripping device for gripping objects - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Greifvorrichtung (1) zum Greifen von Gegenständen vorgeschlagen, die über einen Grundkörper (3) verfügt und mindestens eine an dem Grundkörper (3) zur Ausführung einer hin und her gehenden Arbeitsbewegung (46) gelagerte Greifeinheit (16) aufweist. Die Greifeinheit (16) verfügt über einen am Grundkörper schwenkbeweglich gelagerten Antriebs-Schwenkhebel (14), der eine Greifbacke (4) trägt. Die Greifvorrichtung (1) enthält außerdem eine elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung (21) mit mindestens einem dielektrischen Elastomeraktuator (23) zum Hervorrufen der Arbeitsbewegung (46) der Greifeinheit (16). Zu der Polymeraktuatoreinrichtung (21) gehört auch eine zu einer Abtriebsbewegung (28) antreibbare Kraftabgabestruktur (25), die mit dem Antriebs-Schwenkhebel (14) mittels einer Wälzelementanordnung (48) kraftübertragend gekoppelt ist. Die Wälzelementanordnung (48) kann sich bei der Abtriebsbewegung der Kraftübertragungsstruktur (25) an der Kraftabgabestruktur (25) und/oder an dem Antriebs-Schwenkhebel (14) abwälzen.It is proposed a gripping device (1) for gripping objects, which has a base body (3) and at least one on the base body (3) for performing a reciprocating working movement (46) mounted gripping unit (16). The gripping unit (16) has a drive pivoting lever (14) mounted pivotably on the base body and carrying a gripping jaw (4). The gripping device (1) also includes an electroactive polymer actuator means (21) having at least one dielectric elastomer actuator (23) for inducing the working movement (46) of the gripping unit (16). The polymer actuator device (21) also includes a power output structure (25) that can be driven to an output movement (28) and that is force-transmittingly coupled to the drive pivot lever (14) by means of a rolling element arrangement (48). The rolling element arrangement (48) can roll during the output movement of the power transmission structure (25) on the power output structure (25) and / or on the drive pivot lever (14).
Description
Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum Greifen von Gegenständen, mit einem Grundkörper, mit wenigstens einer unter Ausführung einer hin und her gehenden Arbeitsbewegung relativ zu dem Grundkörper beweglichen Greifeinheit, die einen bezüglich dem Grundkörper schwenkbeweglich gelagerten Antriebs-Schwenkhebel und eine an dem Antriebs-Schwenkhebel angeordnete Greifbacke aufweist, und mit einer Antriebseinrichtung, durch die der Antriebs-Schwenkhebel jeder beweglichen Greifeinheit zum Hervorrufen der Arbeitsbewegung dieser beweglichen Greifeinheit zu einer Schwenkbewegung antreibbar ist. The invention relates to a gripping device for gripping objects, comprising a base body, with at least one gripping unit movable relative to the base body performing a reciprocating working movement, which has a drive pivot lever mounted pivotably relative to the base body and one arranged on the drive pivot lever Clamping jaw, and with a drive means by which the drive pivot lever of each movable gripping unit for causing the working movement of said movable gripping unit is driven to pivotal movement.
Eine aus der
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Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und kompakt aufgebaute, energieeffizient betreibbare Greifvorrichtung zum Greifen von Gegenständen zu schaffen.The invention has for its object to provide a simple and compact design, energy-efficient operable gripping device for gripping objects.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung als eine zwischen den Grundkörper und den Antriebs-Schwenkhebel jeder beweglichen Greifeinheit eingeschaltete, mindestens einen dielektrischen Elastomeraktuator enthaltende elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung ausgebildet ist, die eine durch Betätigung des dielektrischen Elastomeraktuators zu einer hin und her gehenden Abtriebsbewegung antreibbare Kraftabgabestruktur aufweist, die mit dem Antriebs-Schwenkhebel mittels einer Wälzelementanordnung kraftübertragend gekoppelt ist, die sich bei der Abtriebsbewegung der Kraftabgabestruktur quer zur Richtung der Abtriebsbewegung an der Kraftabgabestruktur und/oder an dem Antriebs-Schwenkhebel abwälzt. To achieve this object is provided in connection with the features mentioned above, that the drive means is formed as a between the main body and the drive pivot lever of each movable gripping unit switched, at least one dielectric elastomer actuator containing electroactive Polymeraktuatoreinrichtung to a by actuation of the dielectric Elastomeraktuators to a reciprocating driven movement drivable Kraftabgabestruktur which is force-transmitting coupled to the drive pivot lever by means of a rolling element arrangement, which rolls during the output movement of the power output structure transversely to the direction of the output movement on the power output structure and / or on the drive pivot lever.
Die Realisierung der Antriebseinrichtung mittels einer elektroaktiven Polymeraktuatoreinrichtung erlaubt eine elektrische Betätigung der mindestens einen beweglichen Greifeinheit, die energetisch äußerst effizient ist, weil die angelegte Betätigungsspannung unmittelbar eine reversible Formänderung des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktuators zur Folge hat, aus der sich hohe Betätigungskräfte bezüglich der Kraftabgabestruktur ableiten lassen. Die hohe Energiedichte des mindestens einen Elastomeraktuators ermöglicht überdies eine Bereitstellung hoher Greifkräfte in Verbindung mit kompakten Abmessungen. Die Kraftübertragung zwischen der Kraftabgabestruktur und dem Antriebs-Schwenkhebel gestaltet sich aufgrund der zwischengeschalteten Wälzelementanordnung äußerst reibungsarm. Die elektrische Betriebsweise erlaubt bei Bedarf auch problemlos einen mobilen Einsatz der Greifvorrichtung. The realization of the drive device by means of an electroactive polymer actuator device allows an electrical actuation of the at least one movable gripping unit, which is energetically extremely efficient, because the applied actuating voltage directly results in a reversible change in shape of the at least one dielectric Elastomeraktuators from which derive high actuation forces with respect to the power output structure to let. The high energy density of the at least one Elastomeraktuators also allows provision of high gripping forces in conjunction with compact dimensions. The power transmission between the power output structure and the drive pivot lever is designed to be extremely low friction due to the interposed Wälzelementanordnung. The electrical mode of operation also allows, if necessary, a mobile use of the gripping device without any problems.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Der elektroaktiven Polymeraktuatoreinrichtung ist zweckmäßigerweise eine elektronische Ansteuereinrichtung zugeordnet, mit deren Hilfe jeder dielektrische Elastomeraktuator mit der gewünschten Betätigungsspannung beaufschlagbar ist. Vorzugsweise ermöglicht die Ansteuereinrichtung eine Beaufschlagung der elektroaktiven Polymeraktuatoreinrichtung mit einer variablen Betätigungsspannung, um einen variablen Hub der Kraftabgabestruktur und somit einen variablen Schwenkwinkel des damit kooperierenden Antriebs-Schwenkhebels nach Bedarf vorgeben zu können. Auch variable Betätigungskräfte und mithin variable Greifkräfte sind mittels einer variablen Betätigungsspannung einstellbar. The electroactive polymer actuator device is expediently assigned an electronic drive device with the aid of which each dielectric elastomer actuator can be acted upon by the desired actuation voltage. Preferably, the drive device allows the electroactive polymer actuator device to be subjected to a variable actuation voltage in order to be able to specify a variable lift of the power output structure and thus a variable tilt angle of the drive pivot lever cooperating therewith as required. Also variable actuation forces and consequently variable gripping forces are adjustable by means of a variable actuation voltage.
Zweckmäßigerweise ist ein Spannungswandler vorhanden, der in der Lage ist, basierend auf einer extern bereitgestellten Basisspannung die für den Betrieb der elektroaktiven Polymeraktuatoreinrichtung erforderliche höhere Betätigungsspannung zu generieren. Ein solcher Spannungswandler ist vorzugsweise unmittelbar an oder in dem Grundkörper angeordnet, was der Kompaktheit der Anordnung zugutekommt. Conveniently, there is a voltage converter capable of generating, based on an externally provided base voltage, the higher actuation voltage required for the operation of the electroactive polymer actuator device. Such a voltage converter is preferably arranged directly on or in the base body, which benefits the compactness of the arrangement.
Die elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung enthält mindestens einen dielektrischen Elastomeraktuator, wobei derzeit im Hinblick auf das Kosten-Nutzen-Verhältnis eine Ausstattung mit einem einzigen dielektrischen Elastomeraktuator bevorzugt wird. Enthält die Greifvorrichtung mehrere bewegliche Greifeinheiten, ist dieser einzige dielektrische Elastomeraktuator dafür vorgesehen, synchrone Arbeitsbewegungen sämtlicher beweglicher Greifeinheiten zu generieren. Es ist aber durchaus möglich, die elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung mit mehreren dielektrischen Elastomeraktuatoren auszustatten, um beispielsweise durch eine Parallelschaltung eine Kraftvergrößerung oder durch eine Hintereinanderschaltung eine Hubvergrößerung zu erzielen. Enthält die Greifvorrichtung mehrere bewegliche Greifeinheiten, kann auch jeder Greifeinheit individuell mindestens ein eigener dielektrischer Elastomeraktuator zugeordnet sein, was eine individuelle Betätigung der vorhandenen beweglichen Greifeinheiten gestattet. The electroactive polymer actuator device includes at least one dielectric elastomer actuator, with a single dielectric elastomer actuator currently preferred in terms of cost-benefit ratio. If the gripping device contains a plurality of movable gripping units, this single dielectric elastomer actuator is intended to generate synchronous working movements of all movable gripping units. However, it is quite possible to equip the electroactive polymer actuator device with a plurality of dielectric elastomer actuators in order, for example, to achieve an increase in force by means of a parallel connection or a stroke magnification by a series connection. If the gripping device contains a plurality of movable gripping units, each gripping unit can also be assigned at least one individual dielectric elastomer actuator individually, which allows individual actuation of the existing movable gripping units.
Der dielektrische Elastomeraktuator ist bevorzugt als Stapelaktuator ausgeführt, der eine Antriebsstruktur enthält, die über eine Mehrzahl von in Achsrichtung einer Längsachse aufeinander gestapelter Elastomermaterialschichten verfügt, die jeweils beidseits von einer Elektrodenschicht flankiert sind. An die Elektrodenschichten ist die Betätigungsspannung anlegbar, was zur Ausbildung elektrostatischer Felder zwischen den Elektrodenschichten führt, so dass selbige zueinander gezogen werden, wodurch die jeweils dazwischen liegende Elastomermaterialschicht komprimiert wird. Auf diese Weise zieht sich die elastische Antriebsstruktur in Achsrichtung ihrer Längsachse zusammen, wird also verkürzt. Durch nachfolgendes Entladen der Elektroden kann der Elastomeraktuator wieder in den unverkürzten Ausgangszustand zurückversetzt werden. Das abwechselnde Aktivieren und Deaktivieren führt aufgrund des damit verbundenen abwechselnden Verkürzens und wieder Verlängerns der Antriebsstruktur zu der angestrebten Abtriebsbewegung der Kraftabgabestruktur, die bei einem Stapelaktuator zweckmäßigerweise stirnseitig an der Antriebsstruktur angeordnet ist. Mit ihrem entgegengesetzten stirnseitigen Endabschnitt stützt sich die Antriebsstruktur am Grundkörper ab. The dielectric elastomer actuator is preferably designed as a stack actuator which contains a drive structure which has a plurality of elastomer material layers stacked on one another in the axial direction of a longitudinal axis, which are each flanked on both sides by an electrode layer. The actuation voltage can be applied to the electrode layers, which leads to the formation of electrostatic fields between the electrode layers, so that they are pulled toward one another, whereby the respective elastomeric material layer located therebetween is compressed. In this way, the elastic drive structure contracts in the axial direction of its longitudinal axis, so it is shortened. By subsequently discharging the electrodes, the elastomer actuator can be returned to the uncorrected initial state. The alternating activation and deactivation, due to the associated alternating shortening and renewal of the drive structure, leads to the desired output movement of the power output structure, which is expediently arranged on the front end of the drive structure in the case of a stacking actuator. With its opposite end-side end portion, the drive structure is supported on the base body.
Anstatt als Stapelaktuator könnte beispielsweise auch ein gerollter Aktuator mit spiralförmig aufgerollten Elastomermaterial- und Elektrodenstreifen zum Einsatz kommen. Auch eine Ausgestaltung als Membranaktuator ist möglich. For example, instead of a stacked actuator, a rolled actuator with spirally wound elastomeric material and electrode strips could also be used. An embodiment as diaphragm actuator is possible.
Die Kraftabgabestruktur ist bevorzugt plattenförmig ausgebildet und so ausgerichtet, dass ihre Plattenebene rechtwinkelig zur Richtung der Abtriebsbewegung verläuft, bei einem Stapelaktuator also rechtwinkelig zu dessen Längsachse. The power output structure is preferably plate-shaped and oriented so that its plate plane is perpendicular to the direction of the output movement, in a stacking actuator so perpendicular to its longitudinal axis.
Die zwischen die Polymeraktuatoreinrichtung und jede bewegliche Greifeinheit zwischengeschaltete Wälzelementanordnung kann jeweils nur ein einziges Wälzelement oder auch mehrere Wälzelemente haben. Eine Mehrzahl von Wälzelementen gestattet die Übertragung besonders hoher Kräfte bei gleichzeitig geringer struktureller Beanspruchung und dementsprechend geringem Verschleiß. Für die Wälzelemente empfiehlt sich wegen der großen Kontaktfläche ein rollenförmiger Aufbau, wenngleich prinzipiell auch andere Gestaltungen denkbar sind, beispielsweise kugelförmige Wälzelemente. Wenn die Kraftabgabestruktur die Abtriebsbewegung ausführt, wälzt sich das mindestens eine Wälzelement der zugeordneten Wälzelementanordnung je nach Ausgestaltung der Wälzelementanordnung entweder nur an der Kraftübertragungsstruktur oder nur am Antriebs-Schwenkhebel oder an beiden dieser Komponenten ab. The interposed between the Polymeraktuatoreinrichtung and each movable gripping unit Wälzelementanordnung may each have only a single rolling element or a plurality of rolling elements. A plurality of rolling elements allows the transmission of particularly high forces at the same time low structural stress and correspondingly low wear. For the rolling elements is recommended because of the large contact surface a roller-shaped structure, although in principle, other designs are conceivable, for example, spherical rolling elements. If the power output structure executes the output movement, depending on the configuration of the rolling element arrangement, the at least one rolling element of the associated rolling element arrangement rolls either only on the power transmission structure or only on the drive pivot lever or on both of these components.
Als besonders vorteilhaft wird eine Bauform angesehen, bei der das mindestens eine Wälzelement ortsfest am Antriebs-Schwenkhebel der beweglichen Greifeinheit angeordnet ist, so dass sie dessen Schwenkbewegung mitmacht, gleichzeitig aber auch bezüglich des Schwenkhebels frei drehbar ist. Bei der Abtriebsbewegung läuft das Wälzelement mithin quer zur Bewegungsrichtung der Abtriebsbewegung an der Kraftabgabestruktur ab und verursacht gleichzeitig aufgrund der damit verbundenen Kraftübertragung die Schwenkbewegung des zugeordneten Antriebs-Schwenkhebels. Particularly advantageous is a design considered in which the at least one rolling element is fixedly arranged on the drive pivot lever of the movable gripping unit, so that it mitmacht the pivoting movement, but at the same time is freely rotatable with respect to the pivot lever. During the output movement, the rolling element thus runs transversely to the direction of movement of the output movement on the power output structure and at the same time causes the pivoting movement of the associated drive pivot lever due to the associated power transmission.
Der Antriebs-Schwenkhebel ist zweckmäßigerweise bezüglich einer Schwenkachse verschwenkbar am Grundkörper gelagert. Durch die Wahl des Abstandes dieser Schwenkachse zu einerseits dem am Antriebs-Schwenkhebel angeordneten Wälzelement und andererseits zu der ebenfalls an dem Antriebs-Schwenkhebel angeordneten Greifbacke lässt sich nach Bedarf eine Kraftübersetzung realisieren. Beispielsweise ist dadurch eine Greifvorrichtung bereitstellbar, bei der die Kraftabgabestruktur mit einem Abtriebsbewegungshub von einem Millimeter betreibbar ist, aus dem eine Auslenkung der Greifbacke um ca. fünf Millimeter resultiert. Bei einer derzeit typischen Betätigungskraft eines dielektrischen Elastomeraktuators von etwa 5 Newton (N) kann man so am zu ergreifenden Objekt eine Greifkraft von ca. 1 Newton (N) erzielen. Dies ist für viele Anwendungen im Bereich des Kleinteilehandlings ausreichend. The drive pivot lever is expediently mounted pivotably with respect to a pivot axis on the base body. By choosing the distance of this pivot axis to on the one hand arranged on the drive pivot lever rolling element and on the other hand to the also arranged on the drive lever pivot jaw can be realized as needed, a power transmission. For example, this provides a gripping device in which the power output structure can be operated with a driven movement stroke of one millimeter, resulting in a deflection of the gripping jaw of approximately five millimeters. With a currently typical actuation force of a dielectric elastomer actuator of about 5 Newton (N), it is thus possible to achieve a gripping force of approximately 1 Newton (N) on the object to be gripped. This is sufficient for many applications in the field of small parts handling.
Die Greifvorrichtung kann durchaus mit nur einer einzigen beweglichen Greifeinheit ausgestattet sein. Der Greifbacke der beweglichen Greifeinheit liegt dann zweckmäßigerweise eine ortsfeste, bezüglich des Grundkörpers feststehende Greifbacke gegenüber. Je nach Bewegungsrichtung der bewegbaren Greifeinheit repräsentiert dabei die Arbeitsbewegung eine Schließbewegung im Sinne einer Annäherung an die feststehende Greifbacke oder eine Öffnungsbewegung im Sinne einer Entfernung von der feststehenden Greifbacke.The gripping device may well be equipped with only a single movable gripping unit. The gripping jaw of the movable gripping unit is then expediently opposite a stationary, with respect to the main body fixed gripping jaw. Depending on the direction of movement of the movable gripper unit represents the Working movement a closing movement in the sense of an approach to the fixed gripping jaw or an opening movement in the sense of a distance from the fixed gripping jaw.
Eine feststehende Greifbacke kann bezüglich des Grundkörpers in Richtung zur Greifbacke der beweglichen Greifeinheit und in der Gegenrichtung verstellbar sein und kann in unterschiedlichen aus dieser Verstellung resultierenden Betriebspositionen am Grundkörper fixierbar sein. Auf diese Weise lässt sich die Greifvorrichtung an unterschiedliche Abmessungen und/oder Positionen zu greifender Gegenstände sehr einfach anpassen. A fixed gripping jaw can be adjustable relative to the base body in the direction of the gripping jaw of the movable gripping unit and in the opposite direction and can be fixable on the main body in different operating positions resulting from this adjustment. In this way, the gripping device can be very easily adapted to different dimensions and / or positions to be gripped objects.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Greifvorrichtung mehrere bezüglich des Grundkörpers bewegliche Greifeinheiten aufweist. Auf diese Weise enthält die Greifvorrichtung mehrere bewegliche Greifbacken, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, um ein Greifobjekt zu ergreifen und bei Bedarf wieder loszulassen. Die Greifvorrichtung kann als sogenannter Innengreifer oder auch als Außengreifer realisiert sein. In allen Fällen ist der Abstand zwischen den Greifbacken mittels der elektroaktiven Polymeraktuatoreinrichtung veränderbar. It is considered to be particularly advantageous if the gripping device has a plurality of gripper units movable relative to the main body. In this way, the gripping device includes a plurality of movable gripping jaws which are movable towards and away from each other to grasp a gripping object and release it when needed. The gripping device can be realized as a so-called inner gripper or as an external gripper. In all cases, the distance between the gripping jaws by means of the electroactive Polymeraktuatoreinrichtung changeable.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die Greifvorrichtung genau zwei bewegliche Greifeinheiten mit sich in einer Arbeitsebene gegenüberliegenden beweglichen Greifbacken. Ohne weiteres ist es aber möglich, die Greifvorrichtung mit mehr als zwei beweglichen Greifeinheiten auszustatten, so dass sie beispielsweise über drei oder noch mehr bewegliche Greifbacken verfügt, die um einen Greifbereich herum verteilt angeordnet sind und deren Antriebs-Schwenkhebel in Schwenkebenen verschwenkbar sind, die in gleichmäßigen Winkelabständen um ein Zentrum herum angeordnet sind. In a preferred embodiment, the gripping device contains exactly two movable gripping units with movable gripping jaws located opposite one another in a working plane. However, it is readily possible to equip the gripping device with more than two movable gripping units, so that it has, for example, three or more movable gripping jaws, which are arranged distributed around a gripping area and whose drive pivot levers are pivotable in pivoting planes, which in uniform angular intervals are arranged around a center around.
Bevorzugt ist jede bewegliche Greifeinheit durch federnd wirkende Rückstellmittel unabhängig von der elektroaktiven Polymeraktuatoreinrichtung in einer Vorzugsrichtung vorgespannt. Diese Vorzugsrichtung ist insbesondere so gewählt, dass durch die federnd wirkenden Rückstellmittel der Antriebs-Schwenkhebel der zugeordneten beweglichen Greifeinheit der Kraftübertragungsstruktur unmittelbar nachgeführt wird, wenn der mindestens eine dielektrische Elastomeraktuator aktiviert wird. Preferably, each movable gripping unit is biased by resiliently acting return means independently of the electroactive polymer actuator in a preferred direction. This preferred direction is chosen in particular so that is directly tracked by the spring-acting return means of the drive pivot lever of the associated movable gripping unit of the power transmission structure when the at least one dielectric Elastomeraktuator is activated.
Bei den federnd wirkenden Rückstellmitteln handelt es sich vorzugsweise um mindestens eine mechanische Federeinrichtung. Zusätzlich oder alternativ ist auch eine abstoßend wirkende Permanentmagnetanordnung möglich. Durch die über eine Federwirkung verfügenden Rückstellmittel ist die bewegliche Greifeinheit zweckmäßigerweise in eine Offenstellung vorgespannt. Beim Schließen der Greifvorrichtung, das durch Deaktivieren der zuvor aktivierten Polymeraktuatoreinrichtung bewirkt wird, werden die Rückstellmittel gespannt. The resiliently acting return means are preferably at least one mechanical spring device. Additionally or alternatively, a repulsive permanent magnet arrangement is possible. By virtue of the restoring means having a spring action, the movable gripping unit is expediently pretensioned in an open position. Upon closure of the gripping device, which is effected by deactivating the previously activated polymer actuator device, the return means are tensioned.
Wie schon angedeutet, ist es vorteilhaft, wenn ein und dieselbe Kraftübertragungsstruktur unter Zwischenschaltung jeweils einer eigenen Wälzelementanordnung gleichzeitig mit den Antriebs-Schwenkarmen sämtlicher Greifeinheiten zusammenwirkt.As already indicated, it is advantageous if one and the same power transmission structure interacts with the interposition of a respective rolling element arrangement simultaneously with the drive pivot arms of all gripping units.
Die Greifvorrichtung kann beispielsweise nach Art eines sogenannten Winkelgreifers realisiert sein, bei dem die bewegliche Greifbacke bei der Arbeitsbewegung der Greifeinheit eine reine Schwenkbewegung ausführt. The gripping device can be realized, for example, in the manner of a so-called angular gripper, in which the movable gripping jaw carries out a pure pivoting movement during the working movement of the gripping unit.
Bei einem alternativen Aufbau der Greifvorrichtung ist das Greifkonzept mit dem eines sogenannten Parallelgreifers vergleichbar. Obwohl der Antriebs-Schwenkhebel eine Schwenkbewegung ausführt, behält die zugeordnete Greifbacke ihre räumliche Ausrichtung bei und führt eine einer Kurvenbahn folgende Translationsbewegung aus, bei der es sich um eine Parallelverlagerung handelt. Dies lässt sich sehr vorteilhaft mit Hilfe eines Gelenkparallelogrammsystems realisieren, das außer dem Antriebs-Schwenkhebel auch noch einen Koppel-Schwenkhebel aufweist, der wie der Antriebs-Schwenkhebel einerseits an der Greifbacke und andererseits am Grundkörper schwenkbar gelagert ist. In an alternative construction of the gripping device, the gripping concept is comparable to that of a so-called parallel gripper. Although the drive pivot lever performs a pivotal movement, the associated jaw maintains its spatial orientation and performs a following a curved path translational movement, which is a parallel displacement. This can be realized very advantageously with the aid of a Gelenkparallelogrammsystems, which also has a coupling pivot lever in addition to the drive pivot lever, which is like the drive pivot lever pivotally mounted on the one hand on the jaw and on the other hand.
Der Betrieb der Greifvorrichtung lässt sich optimal überwachen, wenn sie mit einer Diagnoseeinrichtung ausgestattet ist. Selbige ist bevorzugt in der Lage, die momentane Kapazität der elektroaktiven Polymeraktuatoreinrichtung bzw. jedes dielektrischen Elastomeraktuators zu erfassen. Auf der Grundlage der Messwerte kann mindestens ein Betriebszustand der Greifvorrichtung bestimmt werden, der zur Anzeige gebracht und/oder zur Veranlassung weiterer Betriebsabläufe herangezogen werden kann. Mit der Diagnoseeinrichtung lässt sich beispielsweise die im Betrieb auftretende Greifkraft ermitteln, die sich aus dem Zusammenhang der anliegenden Betätigungsspannung und der momentanen Kapazität des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktuators ableiten lässt. Man kann dadurch beispielsweise auch das Verlieren eines ergriffenen Greifobjekts detektieren, weil sich beim Verlust des Greifobjekts die bewegliche Greifeinheit bewegt und dadurch eine sich auf die Kapazität auswirkende Längenänderung des Elastomeraktuators auftritt. The operation of the gripping device can be monitored optimally if it is equipped with a diagnostic device. The same is preferably able to detect the instantaneous capacity of the electroactive polymer actuator device or each dielectric elastomer actuator. On the basis of the measured values, at least one operating state of the gripping device can be determined, which can be displayed and / or used to initiate further operating sequences. The diagnostic device can be used, for example, to determine the gripping force occurring during operation, which can be derived from the relationship between the applied actuating voltage and the instantaneous capacitance of the at least one dielectric elastomer actuator. For example, it is also possible to detect the loss of a gripped gripping object because, when the gripping object is lost, the movable gripping unit moves and, as a result, a change in length of the elastomer actuator affecting the capacity occurs.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this show:
Die in der Zeichnung in mehreren Ausführungsformen illustrierte Greifvorrichtung
Die Greifvorrichtung
Mindestens eine an dem Grundkörper
Die Greifvorrichtung
Beide illustrierten Ausführungsbeispiele von Greifvorrichtungen
Durch die gegenseitige Annäherung lässt sich die Greifvorrichtung
Der in der Schließstellung zwischen den beiden beweglichen Greifbacken
Um das Greifobjekt
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Greifvorrichtung
Die Greifvorrichtung
Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden die weiteren Aspekte der Erfindung anhand der mit zwei beweglichen Greifbacken
Jede bewegliche Greifbacke
Jede bewegliche Greifeinheit
Die bezüglich des Grundkörpers
Bevorzugt ist eine einzige gemeinsame erste Schwenklagereinrichtung
Bei dem Ausführungsbeispiel der
Bei dieser Ausführungsform ist die Greifbackenbewegung
Die Greifvorrichtung
Die Greifvorrichtung
Die zur Ausführung der Greifbackenbewegung
Bei allen Ausführungsbeispielen wird die Arbeitsbewegung
Die elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung
Der im Folgenden zur Vereinfachung auch nur noch als Elastomeraktuator bezeichnete dielektrische Elastomeraktuator
Die Kraftübertragungsstruktur
Bei der Kraftabgabestruktur
Die Kraftabgabestruktur
Die Abtriebsbewegung
Jede Wälzelementanordnung
Unabhängig von dem Elastomeraktuator
Exemplarisch ist das Wälzelement
Wenn sich die Kraftübertragungsstruktur
Bei den Ausführungsbeispielen sind die beiden Wälzelementanordnungen
Führt die Kraftübertragungsstruktur
In beiden Fällen rollen die Wälzelementanordnungen
Die Wälzelementanordnungen
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel liegt eine kinematische Umkehr vor. Hier sind die Wälzelementanordnungen
Bei einem ebenfalls nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wälzelementanordnungen
Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass eine sich aus den Greifeinheiten
Um die Abtriebsbewegung
Der als Stapelaktuator ausgeführte Elastomeraktuator
Das Anlegen der Betätigungsspannung hat zur Folge, dass die eine jeweilige Elastomermaterialschicht
Der Kontraktionsgrad des Elastomeraktuators
Die Ansteuereinrichtung
Der Spannungswandler
Die oben schon angesprochenen, federnd wirkenden Rückstellmittel
Bevorzugt ist die Greifvorrichtung
Um ein ergriffenes Greifobjekt
Die Greifeinheiten
Jeder Antriebs-Schwenkhebel
Vorzugsweise ist jeder Antriebs-Schwenkhebel
Zur Gewichtseinsparung kann der Antriebs-Schwenkhebel
Vorzugsweise ist die Greifvorrichtung mit einer elektronischen Diagnoseeinrichtung
Die Elastizität der Antriebsstruktur
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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