DE102015219063A1

DE102015219063A1 - Gripping device for gripping objects

Info

Publication number: DE102015219063A1
Application number: DE102015219063.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Pointner; Metin Giousouf
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-04-06

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 DE 197 34 580 A1 bekannte Greifvorrichtung dieser Art verfügt über einen Grundkörper und zwei bezüglich des Grundkörpers relativ zueinander verschwenkbare Greifeinheiten, wobei jede Greifeinheit einen am Grundkörper schwenkbar gelagerten Schwenkhebel und eine beabstandet zur Schwenkachse angeordnete Greifbacke enthält. Beide Greifeinheiten sind unter Ausführung einer Arbeitsbewegung verschwenkbar, um einen Gegenstand wahlweise zu ergreifen oder wieder freizugeben. Zum Hervorrufen der Arbeitsbewegung weist die Greifvorrichtung eine fluidbetätigte Antriebseinrichtung auf, die eine linear bewegliche Kolbenstange enthält, die mit den Schwenkhebeln der Greifeinheiten antriebsmäßig gekoppelt ist. One from the DE 197 34 580 A1 Known gripping device of this type has a base body and two with respect to the main body relative to each other pivotable gripping units, each gripping unit includes a pivotally mounted on the base pivot lever and a spaced arranged to the pivot axis jaw. Both gripping units are pivotable under execution of a working movement to seize or release an object selectively. To cause the working movement, the gripping device comprises a fluid-operated drive device which contains a linearly movable piston rod which is drivingly coupled to the pivoting levers of the gripping units.

Aus der DE 10 2007 016 436 A1 ist eine Greifvorrichtung bekannt, die über zwei bezüglich eines Grundkörpers relativ zueinander linear verschiebbare Greifbacken verfügt, die mittels einer einen Elektroantrieb enthaltenden Antriebseinrichtung betätigbar sind. From the DE 10 2007 016 436 A1 a gripping device is known which has two with respect to a base body relative to each other linearly displaceable gripping jaws, which are actuated by means of a drive device containing an electric drive.

Die DE 10 2014 002 739 B3 offenbart eine elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung, die einen dielektrischen Elastomeraktuator enthält, der als Stapelaktuator konzipiert ist und mehrere von Elektrodenschichten flankierte Elastomermaterialschichten aufweist. Durch abwechselndes Aktivieren und Deaktivieren des Elastomeraktuators kann eine stirnseitig angeordnete Kraftabgabestruktur zu einer hin und her gehenden Linearbewegung veranlasst werden. The DE 10 2014 002 739 B3 discloses an electroactive polymer actuator device including a dielectric elastomer actuator designed as a stack actuator and having a plurality of elastomeric material layers flanked by electrode layers. By alternately activating and deactivating the elastomer actuator, a force output structure arranged on the end side can be caused to reciprocate linear motion.

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:

1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung in einer schematischen Darstellung, wobei eine Schließstellung im ergriffenen Zustand eines gestrichelt angedeuteten Gegenstandes gezeigt ist, 1 a longitudinal section through a preferred first embodiment of gripping device according to the invention in a schematic representation, wherein a closed position is shown in the gripped state of an object indicated by dashed lines,

2 die Greifvorrichtung aus 1 in einer Zwischenstellung während eines Öffnungsvorganges, 2 the gripping device 1 in an intermediate position during an opening process,

3 die gleiche Greifvorrichtung in der maximalen Offenstellung, 3 the same gripping device in the maximum open position,

4 einen Längsschnitt der Greifvorrichtung im Bereich der in 1 angedeuteten Schnittebene IV-IV, 4 a longitudinal section of the gripping device in the region of 1 indicated section plane IV-IV,

5 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung in wiederum schematischer Darstellung, wobei eine Schließstellung im ergriffenen Zustand eines strichpunktiert angedeuteten Gegenstandes illustriert ist, und 5 a longitudinal section of another embodiment of the gripping device according to the invention in a turn schematic representation, wherein a closed position is illustrated in the gripped state of a dot-dash line indicated object, and

6 einen weiteren Längsschnitt der Greifvorrichtung aus 5 in ihrer maximalen Offenstellung. 6 another longitudinal section of the gripping device 5 in their maximum open position.

Die in der Zeichnung in mehreren Ausführungsformen illustrierte Greifvorrichtung 1 eignet sich zum lösbaren Greifen einzelner auch als Greifobjekte bezeichenbarer Gegenstände 2, wobei in 1 und 5 exemplarisch ein kugelförmiger Gegenstand 2 illustriert ist. Der ergriffene Gegenstand 2 kann je nach Anwendungsfall der Greifvorrichtung 1 einfach nur zeitweilig festgehalten werden, ohne seine Position zu verändern, oder er kann im ergriffenen Zustand durch entsprechendes Verlagern der Greifvorrichtung 1 umpositioniert werden, um an einem gewünschten Ablageort wieder losgelassen und abgelegt zu werden. The gripping device illustrated in the drawing in several embodiments 1 is suitable for releasably gripping individual objects that can also be labeled as gripping objects 2 , where in 1 and 5 exemplarily a spherical object 2 is illustrated. The gripped object 2 can depending on the application of the gripping device 1 simply be temporarily held without changing its position, or he can in the gripped state by appropriately moving the gripping device 1 repositioned to be released and stored at a desired location.

Die Greifvorrichtung 1 verfügt über einen Grundkörper 3 von an sich beliebiger Gestalt, wobei dieser Grundkörper 3 einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Der Grundkörper 3 kann beispielsweise rahmenförmig ausgebildet sein und/oder zumindest partiell ein Gehäuse bilden.The gripping device 1 has a basic body 3 of any shape, with this body 3 can be formed in one piece or multiple parts. The main body 3 For example, it may be frame-shaped and / or at least partially form a housing.

Mindestens eine an dem Grundkörper 3 ausgebildete Befestigungsschnittstelle 9, beispielsweise eine Befestigungsbohrung, erlaubt eine Fixierung des Grundkörpers 3 an einer Handhabungseinrichtung mit deren Hilfe die Greifvorrichtung 1 im Raum bewegbar ist. Bei der nicht abgebildeten Handhabungseinrichtung handelt es sich beispielsweise um einen Manipulator oder um einen Roboter. Mit Hilfe der Handhabungseinrichtung kann die Greifvorrichtung 1 bevorzugt mehrachsig bewegt werden.At least one on the body 3 trained mounting interface 9 , For example, a mounting hole, allows a fixation of the body 3 at a handling device with the help of the gripping device 1 in the room is movable. The handling device (not shown) is, for example, a manipulator or a robot. With the help of the handling device, the gripping device 1 preferably be moved multi-axially.

Die Greifvorrichtung 1 ist mit wenigstens zwei Greifbacken 4 ausgestattet, die mittels einer ebenfalls zu der Greifvorrichtung 1 gehörenden Antriebseinrichtung 7 relativ zueinander bewegbar sind, um einen Greifvorgang auszuführen.The gripping device 1 is with at least two gripping jaws 4 equipped by means of a likewise to the gripping device 1 belonging drive device 7 are movable relative to each other to perform a gripping operation.

Beide illustrierten Ausführungsbeispiele von Greifvorrichtungen 1 enthalten genau zwei Greifbacken 4, die sich in einer Arbeitsebene 12 gegenüberliegen. Exemplarisch handelt es sich bei beiden Greifbacken 4 um bewegliche Greifbacken 4, die jeweils bezüglich des Grundkörpers 3 eine durch einen Doppelpfeil angedeutete Greifbackenbewegung 11 ausführen können. Die Greifbacken 4 liegen sich in der Arbeitsebene 12 unter Begrenzung eines Greifzwischenraumes 13 gegenüber und können sich bei Ausführung der Greifbackenbewegung 11 synchron entweder aneinander annähern oder voneinander entfernen. Both illustrated embodiments of gripping devices 1 contain exactly two gripping jaws 4 that are in a working plane 12 are opposite. By way of example, these are both gripping jaws 4 around movable jaws 4 , each with respect to the main body 3 an indicated by a double arrow gripping jaw movement 11 can execute. The gripping jaws 4 lie in the work plane 12 under limitation of a gripping gap 13 opposite and can be in execution of the jaw movement 11 synchronously either approach each other or remove from each other.

Durch die gegenseitige Annäherung lässt sich die Greifvorrichtung 1 in eine aus 1 und 5 ersichtliche Schließstellung verbringen, in der ein in dem Greifzwischenraum 13 platziertes Greifobjekt 2 von den aneinander angenäherten Greifbacken 4 beaufschlagt und festgehalten wird. Alternativ dazu können die Greifbacken 4 in eine aus 3 und 6 ersichtliche, maximal voneinander entfernte Relativposition verbracht werden, bei der es sich um eine maximale Offenstellung handelt, die normalerweise eingestellt wird, bevor ein Greifobjekt 2 ergriffen wird oder um ein zuvor ergriffenes Greifobjekt 2 wieder loszulassen. Die 2 zeigt eine mögliche Zwischenstellung. By mutual approach, the gripping device can be 1 in one out 1 and 5 spend apparent closed position, in the one in the gripping gap 13 placed gripping object 2 from the approaching jaws 4 charged and held. Alternatively, the jaws 4 in one out 3 and 6 apparent maximum offset relative position, which is a maximum open position that is normally set before a gripping object 2 is grasped or a previously grasped grasping object 2 let go again. The 2 shows a possible intermediate position.

Der in der Schließstellung zwischen den beiden beweglichen Greifbacken 4 vorhandene Abstand hängt grundsätzlich von der Dicke des ergriffenen und zwischen den beiden Greifbacken 4 eingespannten Greifobjektes 2 ab.The in the closed position between the two movable gripping jaws 4 existing distance basically depends on the thickness of the gripped and between the two gripping jaws 4 clamped gripping object 2 from.

Um das Greifobjekt 2 sicher festhalten zu können, ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine und bevorzugt jede Greifbacke 4 an der der anderen Greifbacke 4 zugewandten Innenseite über eine Oberflächenprofilierung 22 verfügt, beispielsweise über eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten nutartigen Vertiefungen und rippenförmigen Erhebungen. To the gripping object 2 it is advantageous if at least one gripper jaw, and preferably each gripper jaw, is held securely 4 at the other jaw 4 facing inside via a surface profiling 22 has, for example, a plurality of juxtaposed groove-like depressions and rib-shaped elevations.

Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Greifvorrichtung 1 mit mindestens drei relativ zueinander beweglichen Greifbacken 4 ausgestattet. Die Ebenen, in denen die beweglichen Greifbacken 4 in diesem Fall bewegbar sind, sind dabei winkelig zueinander angeordnet. So können beispielsweise drei bewegliche Greifbacken 4 mit einer gleichmäßigen winkeligen Verteilung von jeweils 120° um ein Zentrum herum angeordnet sein.In an embodiment not shown, the gripping device 1 with at least three relatively movable gripping jaws 4 fitted. The levels in which the moving gripping jaws 4 are movable in this case, are arranged at an angle to each other. For example, three movable gripping jaws 4 be arranged with a uniform angular distribution of 120 ° around a center around.

Die Greifvorrichtung 1 lässt sich auch mit nur einer einzigen beweglichen Greifbacke 4 realisieren, der dann zweckmäßigerweise eine bezüglich des Greifkörpers 3 ortsfesten Greifbacke gegenüberliegt. Das Greifen und Lösen eines Greifobjektes 2 wird in diesem Fall durch die alleinige Greifbackenbewegung 11 der einzigen beweglichen Greifbacke 4 ausgeführt. The gripping device 1 can also be done with just a single movable jaw 4 realize, then expediently a respect to the gripping body 3 stationary gripping jaw opposite. Grasping and loosening a gripping object 2 is in this case by the sole gripping jaw movement 11 the only movable jaw 4 executed.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden die weiteren Aspekte der Erfindung anhand der mit zwei beweglichen Greifbacken 4 ausgestatteten Ausführungsbeispiele einer Greifvorrichtung 1 erläutert. Diese Erläuterungen gelten aber sinngemäß auch für die anderen vorgenannten Ausführungsformen.For reasons of clarity, the further aspects of the invention will be described with reference to FIGS 4 equipped embodiments of a gripping device 1 explained. However, these explanations apply mutatis mutandis to the other embodiments mentioned above.

Jede bewegliche Greifbacke 4 ist Bestandteil einer bezüglich des Grundkörpers 3 beweglichen Greifeinheit 16, so dass die Anzahl der Greifeinheiten 16 der Anzahl der beweglichen Greifbacken 4 entspricht. Dementsprechend sind die illustrierten Greifvorrichtungen 1 mit jeweils zwei beweglichen Greifeinheiten 16 ausgestattet. Each movable jaw 4 is part of one of the main body 3 movable gripping unit 16 , so the number of gripping units 16 the number of moving jaws 4 equivalent. Accordingly, the illustrated gripping devices are 1 each with two movable gripping units 16 fitted.

Jede bewegliche Greifeinheit 16 enthält einen die zugeordnete Greifbacke 4 tragenden Antriebs-Schwenkhebel 14. Dieser Antriebs-Schwenkhebel 14 ist an einer zur zugeordneten Greifbacke 4 beabstandeten Stelle an dem Grundkörper 3 diesbezüglich verschwenkbar gelagert. Die dadurch mögliche, hin und her gehende Schwenkbewegung 17 ist in der Zeichnung durch einen Doppelpfeil illustriert, wobei die Schwenkebene 18 mit der weiter oben angesprochenen Arbeitsebene 12 zusammenfällt. Each movable gripping unit 16 Contains an associated jaw 4 carrying drive pivot lever 14 , This drive swivel lever 14 is at one to the associated jaw 4 spaced location on the body 3 mounted pivotally in this regard. The thus possible, reciprocating pivoting movement 17 is illustrated in the drawing by a double arrow, the pivoting plane 18 with the above-mentioned working level 12 coincides.

Die bezüglich des Grundkörpers 3 vorhandene Schwenkbeweglichkeit wird bei jedem Antriebs-Schwenkhebel 14 durch eine erste Schwenklagereinrichtung 38 erzielt, durch die eine zu der Schwenkebene 18 rechtwinkelige erste Schwenkachse 38a definiert ist. Die erste Schwenklagereinrichtung 38 enthält beispielsweise einen Achsbolzen, der im Grundkörper 3 fixiert ist und der den Antriebs-Schwenkhebel 14 so durchsetzt, dass diesem der angestrebte Schwenkfreiheitsgrad verbleibt. The concerning the main body 3 existing pivoting mobility is at each drive pivot lever 14 by a first pivot bearing device 38 scored, through the one to the pivoting plane 18 right-angled first pivot axis 38a is defined. The first pivot bearing device 38 contains, for example, a pivot pin in the body 3 is fixed and the drive pivot lever 14 interspersed so that this remains the desired pivoting degree of freedom.

Bevorzugt ist eine einzige gemeinsame erste Schwenklagereinrichtung 38 für die Antriebs-Schwenkhebel 14 beider beweglicher Greifeinheiten 16 vorhanden. Dabei sind beispielsweise beide Antriebs-Schwenkhebel 14 gemeinsam auf ein und demselben Achsbolzen schwenkbar angeordnet. Die beiden Antriebs-Schwenkhebel 14 haben folglich auch eine gemeinsame erste Schwenkachse 38a. Preferred is a single common first pivot bearing device 38 for the drive pivot lever 14 both movable gripping units 16 available. In this case, for example, both drive pivot lever 14 pivoted together on one and the same axle. The two drive swivel levers 14 consequently have a common first pivot axis 38a ,

Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 ist die bewegliche Greifbacke 4 starr am zugeordneten Antriebs-Schwenkhebel 14 angeordnet. Sie kann beispielsweise lösbar und somit auswechselbar an dem Antriebs-Schwenkhebel 14 angebracht sein. Besonders vorteilhaft und kostengünstig ist das illustrierte Ausführungsbeispiel, bei dem die Greifbacke 4 jeweils einstückig mit dem zugeordneten Antriebs-Schwenkhebel 14 ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Greifbacke 4 an einem der ersten Schwenkachse 38a entgegengesetzten Endbereich des Antriebs-Schwenkhebels 14 angeordnet. In the embodiment of the 1 to 4 is the movable jaw 4 rigid on the associated drive pivot lever 14 arranged. It can, for example, detachable and thus replaceable on the drive pivot lever 14 to be appropriate. Particularly advantageous and cost is the illustrated embodiment, wherein the jaw 4 each in one piece with the associated drive pivot lever 14 is trained. Preferably, the gripping jaw 4 at one of the first pivot axis 38a opposite end portion of the drive pivot lever 14 arranged.

Bei dieser Ausführungsform ist die Greifbackenbewegung 11 eine reine Schwenkbewegung bezüglich der ersten Schwenkachse 38a. Die beiden Greifbacken 4 verändern also bei der Greifbackenbewegung 11 nicht nur ihren Abstand zueinander, sondern auch ihre gegenseitige winkelige Ausrichtung. In this embodiment, the jaw movement is 11 a pure pivoting movement with respect to the first pivot axis 38a , The two jaws 4 thus change in the gripping jaw movement 11 not only their distance from each other, but also their mutual angular orientation.

Die Greifvorrichtung 1 kann auch so konzipiert sein, dass die beweglichen Greifbacken 4 bei der Greifbackenbewegung 11 ihre räumliche Ausrichtung beibehalten, obwohl sie verschwenkt werden. Dies ist gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 mittels eines Gelenkparallelogrammsystems realisiert. Dabei ist jede Greifbacke 4 mit Abstand zu der ersten Schwenklagereinrichtung 38 über eine zweite Schwenklagereinrichtung 42 an dem Antriebs-Schwenkhebel 14 verschwenkbar gelagert, wobei eine dabei definierte zweite Schwenkachse 42a parallel zu der ersten Schwenkachse 38a verläuft. Außerdem enthält die bewegliche Greifeinheit 16 in diesem Fall zusätzlich zu dem Antriebs-Schwenkhebel 14 einen Koppel-Schwenkhebel 15, der über eine dritte Schwenklagereinrichtung 42 an dem Grundkörper 3 und über eine vierte Schwenklagereinrichtung 44 an der Greifbacke 4 schwenkbeweglich gelagert ist. Die dritte Schwenklagereinrichtung 43 definiert eine zu der ersten Schwenkachse 38a beabstandete und zugleich parallele dritte Schwenkachse 43a, während die vierte Schwenklagereinrichtung 44 eine zur zweiten Schwenkachse 42a beabstandete und parallele vierte Schwenkachse 44a definiert. Der Abstand zwischen der ersten und dritten Schwenkachse 38a, 43a entspricht dem Abstand zwischen der zweiten und vierten Schwenkachse 42a, 44a, während der Abstand zwischen der ersten Schwenkachse 48a und der zweiten Schwenkachse 42a dem Abstand zwischen der dritten Schwenkachse 43a und der vierten Schwenkachse 44a entspricht. Eine Schwenkbewegung 17 des Antriebs-Schwenkhebels 14 hat hier zur Folge, dass die zugeordnete Greifbacke 4 eine Greifbackenbewegung 11 ausführt, die sich aus einer Schwenkbewegung in der Schwenkebene 18 um die erste Schwenkachse 38a und einer hierzu überlagerten Translationsbewegung zusammensetzt. Das wesentliche Resultat dieser Kinematik besteht darin, dass sich die sich gegenüberliegenden Greifbacken 4 unter Beibehaltung ihrer parallelen Ausrichtung voneinander entfernen bzw. aneinander annähern, so dass die Funktionalität vergleichbar einem Parallelgreifer gegeben ist.The gripping device 1 can also be designed so that the moving gripping jaws 4 during the gripping jaw movement 11 maintain their spatial orientation, even though they are pivoted. This is according to the embodiment of 5 and 6 realized by means of a Gelenkparallelogrammsystems. There is every jaw 4 at a distance from the first pivot bearing device 38 via a second pivot bearing device 42 on the drive pivot lever 14 pivotally mounted, wherein a thereby defined second pivot axis 42a parallel to the first pivot axis 38a runs. In addition, the movable gripping unit contains 16 in this case in addition to the drive pivot lever 14 a coupling pivot lever 15 , which has a third pivot bearing device 42 on the body 3 and a fourth pivot bearing device 44 on the jaw 4 is mounted pivotably. The third pivot bearing device 43 defines one to the first pivot axis 38a spaced and at the same time parallel third pivot axis 43a while the fourth pivot bearing device 44 one to the second pivot axis 42a spaced and parallel fourth pivot axis 44a Are defined. The distance between the first and third pivot axis 38a . 43a corresponds to the distance between the second and fourth pivot axis 42a . 44a while the distance between the first pivot axis 48a and the second pivot axis 42a the distance between the third pivot axis 43a and the fourth pivot axis 44a equivalent. A pivoting movement 17 the drive swing lever 14 here has the consequence that the associated jaw 4 a jaw movement 11 performs, resulting from a pivoting movement in the pivot plane 18 around the first pivot axis 38a and a translational movement superimposed thereon. The essential result of this kinematics is that the opposing gripping jaws 4 while maintaining their parallel orientation of each other or approach each other, so that the functionality is comparable to a parallel gripper.

Die Greifvorrichtung 1 hat eine strichpunktiert angedeutete Hauptachse 45, die zweckmäßigerweise in der Arbeitsebene 12 verläuft. Die erste Schwenkachse 38a liegt zweckmäßigerweise auf dieser Hauptachse 45, die sie dabei rechtwinkelig kreuzt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 liegt bevorzugt auch die dem Koppel-Schwenkhebel 15 zugeordnete dritte Schwenkachse 43a auf dieser Hauptachse 45. In Verbindung damit sind die zweite Schwenkachse 42a und die vierte Schwenkachse 44a auf einer geraden Linie platziert, die zu der Hauptachse 45 parallel ist, wobei diese Parallelität unabhängig von der Arbeitsposition der zugeordneten Greifbacke 4 gegeben ist. The gripping device 1 has a dash-dotted main axis 45 which expediently are in the work plane 12 runs. The first pivot axis 38a is suitably on this major axis 45 which she crosses at right angles. In the embodiment of the 5 and 6 is preferably also the coupling pivot lever 15 associated third pivot axis 43a on this main axis 45 , In conjunction with this are the second pivot axis 42a and the fourth pivot axis 44a placed on a straight line leading to the main axis 45 is parallel, this parallelism independent of the working position of the associated jaw 4 given is.

Die zur Ausführung der Greifbackenbewegung 11 von der beweglichen Greifeinheit 16 insgesamt ausgeführte Bewegung, die in der Zeichnung durch jeweils einen Doppelpfeil angedeutet ist, sei als Arbeitsbewegung 46 bezeichnet. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 ist die Arbeitsbewegung 46 mit der Schwenkbewegung 17 des Antriebs-Schwenkhebels 14 identisch. Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 beinhaltet die Arbeitsbewegung 46 nicht nur die Schwenkbewegung 17 des Antriebs-Schwenkhebels 14 sondern auch die diesbezügliche, für die konstante winkelmäßige Ausrichtung der Greifbacke 4 verantwortliche Relativbewegung der zugeordneten Greifbacke 4. The execution of the jaw movement 11 from the movable gripping unit 16 Total executed movement, which is indicated in the drawing by a double arrow, was as a working movement 46 designated. In the embodiment of the 1 to 4 is the work movement 46 with the pivoting movement 17 the drive swing lever 14 identical. In the embodiment of the 5 and 6 includes the work movement 46 not just the pivoting movement 17 the drive swing lever 14 but also the related, for the constant angular orientation of the jaw 4 Responsible relative movement of the associated jaw 4 ,

Bei allen Ausführungsbeispielen wird die Arbeitsbewegung 46 durch antriebsmäßige Kopplung zwischen der Antriebseinrichtung 7 und dem Antriebs-Schwenkhebel 14 einer jeweiligen Greifeinheit 16 generiert. Dabei ist allen Ausführungsbeispielen gemeinsam, dass die Antriebseinrichtung 7 als eine elektrisch betätigbare, elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung 21 ausgebildet ist. Diese ist zwischen den Grundkörper und jeden Antriebs-Schwenkhebel 14 eingegliedert. In all embodiments, the working movement 46 by driving coupling between the drive means 7 and the drive pivot lever 14 a respective gripping unit 16 generated. It is common to all embodiments that the drive device 7 as an electrically actuatable electroactive polymer actuator device 21 is trained. This is between the main body and each drive pivot lever 14 incorporated.

Die elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung 21 enthält als Kernkomponente mindestens einen dielektrischen Elastomeraktuator 23. Bevorzugt ist die elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung 21 mit nur einem einzigen solchen dielektrischen Elastomeraktuator 23 ausgestattet, was auf beide Ausführungsbeispiele zutrifft. Der einzige dielektrische Elastomeraktuator 23 ist für die Erzeugung der Schwenkbewegung 17 beider Antriebs-Schwenkhebel 14 und mithin für die Erzeugung der Arbeitsbewegungen 46 beider beweglichen Greifeinheiten 16 zuständig und verantwortlich. The electroactive polymer actuator device 21 contains at least one dielectric elastomer actuator as the core component 23 , The electroactive polymer actuator device is preferred 21 with only a single such elastomeric elastomer actuator 23 equipped, which applies to both embodiments. The only dielectric elastomer actuator 23 is for the generation of the pivoting movement 17 both drive pivot lever 14 and therefore for the production of labor movements 46 both movable gripping units 16 responsible and responsible.

Der im Folgenden zur Vereinfachung auch nur noch als Elastomeraktuator bezeichnete dielektrische Elastomeraktuator 23 hat eine Längsachse 24 und ist bevorzugt so ausgerichtet, dass diese Längsachse 24 parallel zu der Hauptachse 45 verläuft und mit dieser insbesondere zusammenfällt. Der Elastomeraktuator 23 hat eine über gummielastische Eigenschaften verfügende polymere Antriebsstruktur 26, die axial zwischen einer ihrer vorderen Stirnseite vorgelagerten Kraftübertragungsstruktur 25 und einer ihrer rückwärtigen Stirnseite vorgelagerten Abstützstruktur 29 angeordnet ist. Die Abstützstruktur 29 ist zwar eine bezüglich des Grundkörpers 3 separate Komponente, ist aber gleichwohl an dem Grundkörper 3 sich daran abstützend fixiert. Es besteht alternativ die Möglichkeit, von einer gesonderten Abstützstruktur 29 abzusehen und unmittelbar einen Bestandteil des Grundkörpers 3 als Abstützstruktur 29 zu nutzen. The hereinafter for simplicity also referred to as Elastomeraktuator dielectric Elastomeraktuator 23 has a longitudinal axis 24 and is preferably oriented so that this longitudinal axis 24 parallel to the main axis 45 runs and coincides with this particular. The elastomer actuator 23 has a polymeric driving structure with rubber elastic properties 26 , the axially between one of its front end side upstream power transmission structure 25 and one of its rear end side upstream support structure 29 is arranged. The support structure 29 is a respect to the body 3 separate component, but is nevertheless on the body 3 fixed on it. Alternatively, there is the possibility of a separate support structure 29 to look for and immediately a part of the body 3 as a support structure 29 to use.

Die Kraftübertragungsstruktur 25 hat an der von der Antriebstruktur 26 axial abgewandten Seite eine Kraftabgabefläche 47. Selbige erstreckt sich bevorzugt in einer zu der Längsachse 24 rechtwinkeligen Ebene. The power transmission structure 25 has at the of the drive structure 26 axially facing away from a power delivery area 47 , The same preferably extends in a direction to the longitudinal axis 24 right-angled plane.

Bei der Kraftabgabestruktur 25 handelt es sich zweckmäßigerweise um einen starren, plattenförmigen Körper. Dieser ist zweckmäßigerweise fest mit der an ihn angrenzenden Antriebsstruktur 26 verbunden, beispielsweise durch eine Klebeverbindung. Ist die Kraftübertragungsstruktur 25 anderweitig stabilisiert, kann sie auch nur lose an der vorderen Stirnseite der Antriebsstruktur 26 anliegen. Die Plattenebene der bevorzugt plattenartigen Kraftübertragungsstruktur 25 erstreckt sich insbesondere rechtwinkelig zu der Längsachse 24.In the power delivery structure 25 it is expediently a rigid, plate-shaped body. This is expediently fixed to the adjoining drive structure 26 connected, for example by an adhesive bond. Is the power transmission structure 25 otherwise stabilized, it can only loose on the front face of the drive structure 26 issue. The plate plane of the preferred plate-like power transmission structure 25 extends in particular at right angles to the longitudinal axis 24 ,

Die Kraftabgabestruktur 25 ist durch entsprechende Betätigung des Elastomeraktuators 23 zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten, hin und her gehenden Abtriebsbewegung 28 antreibbar. Die Abtriebsbewegung 28 ist insbesondere eine Linearbewegung. The power delivery structure 25 is by appropriate actuation of the Elastomeraktuators 23 to an indicated by a double arrow, reciprocating output motion 28 drivable. The output movement 28 is in particular a linear movement.

Die Abtriebsbewegung 28 ist über eine zwischen die Kraftübertragungsstruktur 25 und einen jeweiligen Antriebs-Schwenkhebel 14 eingegliederte Wälzelementanordnung 48 auf den betreffenden Antriebs-Schwenkhebel 14 übertragbar, um die Schwenkbewegung 17 des Antriebs-Schwenkhebels 14 hervorzurufen. Jede Wälzelementanordnung 48 enthält mindestens ein Wälzelement 48a, das am zugeordneten Antriebs-Schwenkhebel 14 gemäß Doppelpfeil 52 drehbar, ansonsten aber ortsfest fixiert ist. Das Wälzelement 48a ist folglich in der Lage, die Schwenkbewegung 17 des betreffenden Antriebs-Schwenkhebels 14 mitzumachen. The output movement 28 is about one between the power transmission structure 25 and a respective drive pivot lever 14 integrated rolling element arrangement 48 on the relevant drive lever 14 transferable to the pivoting movement 17 the drive swing lever 14 cause. Each rolling element arrangement 48 contains at least one rolling element 48a , on the associated drive pivot lever 14 according to double arrow 52 rotatable, but otherwise fixed in place. The rolling element 48a is thus able to the pivoting movement 17 of the respective drive pivot lever 14 participate.

Jede Wälzelementanordnung 48, exemplarisch also jedes Wälzelement 48a, liegt ständig derart an der Kraftabgabefläche 47 der Kraftübertragungsstruktur 25 an, dass es sich daran abwälzen kann. Dieser Abwälzvorgang geht mit einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Querbewegung 53 des gesamten Wälzelementes 48a einher, die quer und insbesondere rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung der Abtriebsbewegung 28 orientiert ist, exemplarisch rechtwinkelig zu der Längsachse 24. Each rolling element arrangement 48 , so exemplarily each rolling element 48a , is constantly at the power delivery area 47 the power transmission structure 25 that it can pass it on. This rolling process goes with a direction indicated by a double arrow transverse movement 53 of the entire rolling element 48a along, across and in particular at right angles to the direction of movement of the driven movement 28 oriented, by way of example at right angles to the longitudinal axis 24 ,

Unabhängig von dem Elastomeraktuator 23 ausgebildete, federnd wirkende Rückstellmittel 27 der Greifvorrichtung 1 wirken bevorzugt ständig derart auf jede bewegliche Greifeinheit 16 ein, dass jedes Wälzelement 48a der ihr zugeordneten Wälzelementanordnung 48 an die Kraftabgabefläche 47 der Kraftübertragungsstruktur 25 angedrückt wird. Dies hat zur Folge, dass jede Wälzelementanordnung 48, einschließlich des zugeordneten Antriebs-Schwenkhebels 14, der Kraftübertragungs-Struktur 25 unter Beibehaltung des Kontakts nachgeführt wird, wenn selbige eine von der Wälzelementanordnung 48 weg gerichtete Bewegungsphase der Abtriebsbewegung 28 ausführt. Regardless of the elastomer actuator 23 trained, springy return means 27 the gripping device 1 preferably always act on each movable gripping unit 16 one that each rolling element 48a its associated rolling element arrangement 48 to the power delivery area 47 the power transmission structure 25 is pressed. This has the consequence that each rolling element arrangement 48 including the associated drive pivot lever 14 , the transmission structure 25 is maintained under maintenance of the contact, if selbige one of the rolling element assembly 48 away movement phase of the output movement 28 performs.

Exemplarisch ist das Wälzelement 48a rollenförmig ausgebildet und liegt mit seiner peripheren Mantelfläche 54 an der Kraftabgabefläche 47 an. Dabei ist es an dem betreffenden Antriebs-Schwenkhebel 14 um eine Drehachse 55 verdrehbar gelagert. Diese Drehachse 55 verläuft parallel zu der ersten Schwenkachse 38a. Exemplary is the rolling element 48a roller-shaped and lies with its peripheral surface 54 at the power delivery area 47 at. It is on the respective drive pivot lever 14 around a rotation axis 55 rotatably mounted. This rotation axis 55 runs parallel to the first pivot axis 38a ,

Wenn sich die Kraftübertragungsstruktur 25 bei ihrer Abtriebsbewegung 28 in Richtung der ihr vorgelagerten Wälzelementanordnungen 48 bewegt, drückt sie auf die an ihr anliegenden Wälzelementanordnungen 48, die ihrerseits auf den jeweils zugeordneten Antriebs-Schwenkhebel 14 einwirken. Dadurch wird eine Schwenkbewegung 17 des jeweils zugeordneten Antriebs-Schwenkhebels 14 hervorgerufen, weil die Wälzelementanordnung 48 mit Abstand zu der ersten Schwenkachse 38a angeordnet ist und dadurch ein Hebelarm generiert ist. When the power transmission structure 25 in their output movement 28 in the direction of her vorzagerten Wälzelementanordnungen 48 moves, it presses on the adjacent thereto rolling element arrangements 48 , in turn, on the respectively associated drive pivot lever 14 act. This will cause a pivoting movement 17 of the respective associated drive pivot lever 14 caused because the rolling element assembly 48 at a distance from the first pivot axis 38a is arranged and thereby a lever arm is generated.

Bei den Ausführungsbeispielen sind die beiden Wälzelementanordnungen 48 mit Abstand zu der Hauptachse 45 beidseits dieser Hauptachse 45 angeordnet. Eine in Richtung zu den Wälzelementanordnungen 48 orientierte Vorwärts-Bewegungsphase der Abtriebsbewegung 28 hat daher eine Schließbewegung der beiden Greifeinheiten 16 bzw. deren Greifbacken 4 zur Folge. Dabei ist durch die Antriebskraft die entgegengesetzt wirksame federnde Rückstellkraft der Rückstellmittel 27 zu überwinden. In the embodiments, the two Wälzelementanordnungen 48 with distance to the main axis 45 on both sides of this main axis 45 arranged. One towards the rolling element arrangements 48 oriented forward movement phase of the output movement 28 therefore has a closing movement of the two gripping units 16 or their gripping jaws 4 result. In this case, by the driving force, the oppositely effective resilient restoring force of the return means 27 to overcome.

Führt die Kraftübertragungsstruktur 25 durch entsprechende Betätigung des Elastomeraktuators 23 eine Rückwärts-Bewegungsphase der Abtriebsbewegung 28 aus, bei der sie sich von der ersten Schwenkachse 38a entfernt, werden die Wälzelementanordnungen 48 durch die Rückstellmittel 27 nachgeführt, so dass die Greifeinheiten 16 eine Öffnungsbewegung ausführen.Performs the power transmission structure 25 by appropriate actuation of the Elastomeraktuators 23 a reverse movement phase of the output movement 28 from where they are from the first pivot axis 38a removed, the Wälzelementanordnungen 48 through the return means 27 tracked so that the gripping units 16 to perform an opening movement.

In beiden Fällen rollen die Wälzelementanordnungen 48 an der Kraftabgabefläche 47 ab, so dass sie sich entweder – beim Schließen der Greifvorrichtung – voneinander entfernen oder aber – beim Öffnen der Greifvorrichtung – aneinander annähern. Die dabei stattfindenden Bewegungen der Wälzelementanordnungen 48 sind durch Doppelpfeile 53 illustriert. Durch das Abrollen wird die Reibung auf ein Minimum reduziert, so dass eine äußerst verlustarme Kraftübertragung zwischen dem Elastomeraktuator 23 und der Greifeinheit 16 gewährleistet ist. In both cases, the Wälzelementanordnungen roll 48 at the power delivery area 47 so that they either - when closing the gripping device - remove each other or - when opening the gripping device - approach each other. The thereby occurring movements of Wälzelementanordnungen 48 are by double arrows 53 illustrated. By rolling the friction is reduced to a minimum, so that a very low-loss power transmission between the Elastomeraktuator 23 and the gripping unit 16 is guaranteed.

Die Wälzelementanordnungen 48 der diversen Greifeinheiten 16 sind zweckmäßigerweise mit gleichem Abstand zu der ersten Schwenkachse 38a angeordnet. Dadurch findet bei der Abtriebsbewegung 28 eine gleichförmige Arbeitsbewegung 46 der Greifeinheiten 16 statt. The rolling element arrangements 48 the various gripping units 16 are expediently at the same distance from the first pivot axis 38a arranged. As a result, takes place during the driven movement 28 a uniform work movement 46 the gripping units 16 instead of.

Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel liegt eine kinematische Umkehr vor. Hier sind die Wälzelementanordnungen 48 drehbar und zugleich ortsfest an der Kraftübertragungsstruktur 25 angebracht und liegen in ein Abwälzen ermöglichender Weise an jeweils einem der Antriebs-Schwenkhebel 14 an. In one embodiment, not shown, there is a kinematic reversal. Here are the rolling element arrangements 48 rotatable and at the same time stationary on the power transmission structure 25 mounted and are in a rolling enabling manner to each one of the drive pivot lever 14 at.

Bei einem ebenfalls nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wälzelementanordnungen 48 so ausgeführt, dass sie jeweils sowohl an der Kraftübertragungsstruktur 25 als auch an einem der Antriebs-Schwenkhebel 14 abrollbar anliegen. Hier bietet es sich an, die Wälzelementanordnungen 48 in einer Käfigstruktur zu stabilisieren. In one embodiment, also not shown, the Wälzelementanordnungen 48 designed so that they are both on the power transmission structure 25 as well as on one of the drive pivot lever 14 rollable abutment. Here it makes sense, the Wälzelementanordnungen 48 to stabilize in a cage structure.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass eine sich aus den Greifeinheiten 16 zusammensetzende Greifstruktur 56 in Achsrichtung der Hauptachse 45 in Reihe zu der elektroaktiven Polymeraktuatoreinrichtung 21 angeordnet ist. Die Wälzelementanordnungen 48 sind bezogen auf die Achsrichtung der Hauptachse 45 zwischen der Polymeraktuatoreinrichtung 21 und der Greifstruktur 56 eingegliedert. All embodiments have in common that one of the gripping units 16 composed gripping structure 56 in the axial direction of the main axis 45 in series with the electroactive polymer actuator device 21 is arranged. The rolling element arrangements 48 are related to the axial direction of the main axis 45 between the polymer actuator device 21 and the gripping structure 56 incorporated.

Um die Abtriebsbewegung 28 mit verhältnismäßig großem Hub und auch mit verhältnismäßig großer Kraft ausführen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Elastomeraktuator 23 als ein Stapelaktuator ausgeführt ist, was auf beide Ausführungsbeispiele zutrifft.To the output movement 28 be able to perform with relatively large stroke and with relatively large force, it is advantageous if the Elastomeraktuator 23 is designed as a stack actuator, which applies to both embodiments.

Der als Stapelaktuator ausgeführte Elastomeraktuator 23 verfügt über eine Mehrzahl von Elastomermaterialschichten 32, die rechtwinkelig zu ihrer Schichtebene, in Achsrichtung der Längsachse 24 aufeinanderfolgend, aufeinandergeschichtet bzw. aufeinandergestapelt sind. Jede Elastomermaterialschicht 32 besteht aus einem Elastomermaterial, insbesondere aus einem Silikonmaterial. Zwischen benachbarten Elastomermaterialschichten 32 sowie an den axialen Außenseiten der beiden vorne und hinten angeordneten äußeren Elastomermaterialschichten 32, befindet sich jeweils eine elektrisch leitfähige, flexible Elektrodenschicht 33. Die Elektrodenschichten 33 liegen wechselweise auf gleichem Potential, was mittels zweier nicht weiter abgebildeter Verbindungsleiter realisiert ist, die sich bevorzugt außen in der Längsrichtung der Antriebsstruktur 26 erstrecken. Diese beiden Verbindungsleiter 34 sind an eine elektronische Ansteuereinrichtung 35 angeschlossen, die geeignet ist, um an die beiden Verbindungsleiter und mithin an die diversen Elektrodenschichten eine Betätigungsspannung anzulegen.The elastomeric actuator designed as a stacking actuator 23 has a plurality of elastomeric material layers 32 , which are perpendicular to their layer plane, in the axial direction of the longitudinal axis 24 successively, stacked or piled one on top of the other. Each elastomeric material layer 32 consists of an elastomeric material, in particular of a silicone material. Between adjacent elastomeric material layers 32 as well as on the axial outer sides of the two outer and outer elastomeric material layers arranged 32 , is in each case an electrically conductive, flexible electrode layer 33 , The electrode layers 33 lie alternately at the same potential, which is realized by means of two not further illustrated connecting conductor, which preferably outside in the longitudinal direction of the drive structure 26 extend. These two connection conductors 34 are to an electronic drive device 35 connected, which is adapted to apply an actuating voltage to the two connecting conductors and thus to the various electrode layers.

Das Anlegen der Betätigungsspannung hat zur Folge, dass die eine jeweilige Elastomermaterialschicht 32 flankierenden Elektrodenschichten 33 in einer Parallelschaltung bestromt werden, so dass eine Ladungszufluss stattfindet, der ein elektrostatisches Feld generiert, durch das die Elektrodenschichten 33 paarweise zueinander gezogen werden. Dies führt zu einer Komprimierung der Elastomermaterialschichten 32 in Verbindung mit einer Verringerung der Schichtdicke in der Achsrichtung der Längsachse 24 der Antriebsstruktur 26. Als Resultat verkürzt sich die Antriebsstruktur 26 insgesamt, so dass sich die Kraftübertragungsstruktur 25 an die Abstützstruktur 29 annähert und die oben schon angesprochene Rückwärtsbewegungsphase der Abtriebsbewegung 28 ausführt. The application of the actuating voltage has the consequence that the one respective elastomeric material layer 32 flanking electrode layers 33 be energized in a parallel circuit, so that a charge flow takes place, which generates an electrostatic field through which the electrode layers 33 be pulled in pairs to each other. This leads to a compression of the elastomeric material layers 32 in conjunction with a reduction of the layer thickness in the axial direction of the longitudinal axis 24 the drive structure 26 , As a result, the drive structure shortens 26 overall, so that the power transmission structure 25 to the support structure 29 approximates and the above-mentioned backward movement phase of the output movement 28 performs.

Der Kontraktionsgrad des Elastomeraktuators 23 und folglich der Hub der Kraftübertragungsstruktur 25 hängen von der Höhe der Betätigungsspannung ab. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Ansteuereinrichtung 35 einen derartigen Aufbau hat, dass sie eine variable Vorgabe der Betätigungsspannung ermöglicht. Dadurch können der Hub der Kraftübertragungsstruktur 25 und somit der Schwenkwinkel jedes mit der Kraftübertragungsstruktur 25 antriebsmäßig gekoppelten Antriebs-Schwenkhebels 14 variabel vorgegeben werden. The degree of contraction of the elastomer actuator 23 and consequently the stroke of the power transmission structure 25 depend on the height of the actuating voltage. In this context, it is advantageous if the drive device 35 has such a structure that it allows a variable specification of the operating voltage. This allows the stroke of the power transmission structure 25 and thus the swivel angle of each with the power transmission structure 25 drivingly coupled drive pivot lever 14 can be specified variably.

Die Ansteuereinrichtung 35 enthält zweckmäßigerweise eine Betätigungseinrichtung 36, die ausgebildet ist, um mit Hilfe von Steuerbefehlen und/oder manuell die Aktivierung und Deaktivierung der Polymeraktuatoreinrichtung 21 befehligen zu können. Bevorzugt enthält die Ansteuereinrichtung 35 außerdem einen Spannungswandler 37, der in der Lage ist, aus der am Einsatzort der Greifvorrichtung 1 üblicherweise zur Verfügung stehenden Basisspannung, in der Regel eine standardisierte Industriespannung, eine als Betätigungsspannung geeignete Hochspannung zu generieren. The drive device 35 conveniently contains an actuator 36 , which is designed to activate and deactivate the polymer actuator device by means of control commands and / or manually 21 to command. The drive device preferably contains 35 also a voltage converter 37 , which is capable of out of place at the gripping device 1 usually available base voltage, usually a standardized industrial voltage to generate a suitable as operating voltage high voltage.

Der Spannungswandler 37 ist zweckmäßigerweise in den Grundkörper 3 integriert. Auch die Betätigungseinrichtung 36 kann in den Grundkörper 3 integriert sein. The voltage converter 37 is suitably in the body 3 integrated. Also the actuator 36 can in the main body 3 be integrated.

Die oben schon angesprochenen, federnd wirkenden Rückstellmittel 27 sind beim Ausführungsbeispiel von einer mechanischen Federeinrichtung 27a gebildet, die entweder – so bei Ausführungsbeispiel – zwischen den beweglichen Greifeinheiten 16 wirksam ist oder die zwischen dem Grundkörper 3 und jeder beweglichen Greifeinheit 16 wirksam ist. Die Federeinrichtung 27a enthält beispielsweise eine gebogene Flachfeder oder eine Spiralfeder. Alternativ oder zusätzlich zu einer mechanischen Federeinrichtung 27a könnten auch federnd wirkende Rückstellmittel 27 eingesetzt sein, deren Funktion auf permanentmagnetischer Abstoßung basiert.The above-mentioned, springy resetting means 27 are in the embodiment of a mechanical spring device 27a formed, which either - so in the embodiment - between the movable gripping units 16 is effective or that between the main body 3 and any movable gripping unit 16 is effective. The spring device 27a contains, for example, a curved flat spring or a spiral spring. Alternatively or in addition to a mechanical spring device 27a could also spring-acting return means 27 be used, whose function is based on permanent magnetic repulsion.

Bevorzugt ist die Greifvorrichtung 1 so ausgebildet, dass die Greifstruktur 56 im deaktivierten Zustand der Polymeraktuatoreinrichtung 21 die Schließstellung einnimmt. Mangels elektrischer Aufladung der Elektrodenschichten 33 sind die Elastomermaterialschichten 32 in diesem Fall durch elektrostatische Kräfte nicht komprimiert, so dass die Antriebstruktur 26 die Tendenz hat, die unverformte Ausgangslänge einzunehmen. Die Greifvorrichtung 1 wird dabei so eingesetzt, dass die Antriebsstruktur 26 in der ein Greifobjekt 2 festhaltenden Schließstellung der Greifstruktur 56 noch nicht völlig entspannt ist, so dass eine Greifkraft erzeugt wird, die aus der elastischen Vorspannung der Antriebsstruktur 26 resultiert. The gripping device is preferred 1 designed so that the gripping structure 56 in the deactivated state of the Polymeraktuatoreinrichtung 21 the closed position occupies. Lack of electrical charging of the electrode layers 33 are the elastomeric material layers 32 in this case not compressed by electrostatic forces, so that the drive structure 26 the tendency is to take the undeformed initial length. The gripping device 1 is used so that the drive structure 26 in the a gripping object 2 firmly holding closed position of the gripping structure 56 not yet fully relaxed, so that a gripping force is generated, resulting from the elastic bias of the drive structure 26 results.

Um ein ergriffenes Greifobjekt 2 freizugeben, wird der Elastomeraktuator 23 aktiviert, so dass sich die Kraftübertragungsstruktur 25 im Sinne eines Entfernens von der Greifstruktur 56 bewegt. Dies hat zur Folge, dass die daran anliegenden Wälzelementanordnungen 48 durch die Rückstellmittel 27 nachgeführt werden und die Greifbacken 4 auseinandergespreizt werden. To a grasped griffin object 2 release is the elastomer actuator 23 activated, so that the power transmission structure 25 in the sense of removal from the gripping structure 56 emotional. This has the consequence that the adjoining Wälzelementanordnungen 48 through the return means 27 be tracked and the jaws 4 be spread apart.

Die Greifeinheiten 16 sind insbesondere so ausgelegt, dass die Greifbacke 4 jeweils mit größerem Abstand zu der ersten Schwenkachse 38a angeordnet ist als die mit dem gleichen Antriebs-Schwenkhebel 14 kooperierende Wälzelementanordnung 48.The gripping units 16 are especially designed so that the jaw 4 each with a greater distance to the first pivot axis 38a is arranged as the with the same drive pivot lever 14 cooperating rolling element arrangement 48 ,

Jeder Antriebs-Schwenkhebel 14 ist bevorzugt als ein einarmiger Schwenkhebel ausgebildet. An diesem einzigen Arm des Antriebs-Schwenkhebels 14 befindet sich sowohl die Greifbacke 4 als auch die Krafteinleitungsstelle für die Wälzelementanordnung 48, bei der es sich exemplarisch um denjenigen Bereich handelt, an dem das betreffende Wälzelement 48a an dem Antriebs-Schwenkhebel 14 drehbar gelagert ist. Each drive swivel lever 14 is preferably designed as a one-armed pivot lever. On this single arm of the drive swing lever 14 is located both the jaw 4 as well as the force introduction point for the rolling element arrangement 48 , which is exemplarily the area at which the rolling element concerned 48a on the drive pivot lever 14 is rotatably mounted.

Vorzugsweise ist jeder Antriebs-Schwenkhebel 14 L-förmig ausgebildet und hat zwei L-Schenkel, von denen der eine L-Schenkel an der ersten Schwenklagereinrichtung 38 gelagert ist und mit der Wälzelementanordnung 48 kooperiert, während der andere L-Schenkel die zugeordnete Greifbacke 4 trägt. Preferably, each drive pivot lever 14 L-shaped and has two L-legs, one of which is an L-leg on the first Pivot bearing device 38 is mounted and with the rolling element arrangement 48 cooperates, while the other L-leg the associated jaw 4 wearing.

Zur Gewichtseinsparung kann der Antriebs-Schwenkhebel 14 ein oder mehrfach durchbrochen sein, wie dies bei 57 exemplarisch anhand einer dort illustrierten Durchbrechung gezeigt ist. To save weight, the drive pivot lever 14 be broken one or more times, as with 57 is shown by way of example with reference to an opening illustrated there.

Vorzugsweise ist die Greifvorrichtung mit einer elektronischen Diagnoseeinrichtung 62 ausgestattet, die auf der Basis der momentanen Kapazität der elektroaktiven Polymeraktuatoreinrichtung 21 mindestens einen Betriebszustand der Greifvorrichtung bestimmen kann. Exemplarisch erlaubt die Diagnoseeinrichtung 62 eine Messung der sich im Betrieb verändernden Kapazität des Elastomeraktuators 23 und bestimmt auf dieser Grundlage, unter Berücksichtigung der momentan anliegenden Betätigungsspannung, die von der zugeordneten Greifbacke 4 auf das Greifobjekt 2 ausgeübte Greifkraft. Da die Kapazität der Antriebsstruktur 26 von dem zwischen den Elektrodenschichten 33 vorhandenen Abstand abhängt, kann über die Messung der Kapazität auch die momentane Position der Kraftübertragungsstruktur 25 ermittelt werden, was wiederum Rückschlüsse auf die aktuelle Betriebsstellung der Greifstruktur 56 ermöglicht. Preferably, the gripping device is provided with an electronic diagnostic device 62 based on the instantaneous capacity of the electroactive polymer actuator device 21 can determine at least one operating state of the gripping device. By way of example, the diagnostic device allows 62 a measurement of the operating capacity of the elastomer actuator 23 and determined on this basis, taking into account the currently applied operating voltage, of the associated jaw 4 on the gripping object 2 exerted gripping force. Because the capacity of the drive structure 26 from between the electrode layers 33 Depending on the available distance, the instantaneous position of the power transmission structure can also be measured by measuring the capacitance 25 be determined, which in turn draw conclusions about the current operating position of the gripping structure 56 allows.

Die Elastizität der Antriebsstruktur 26 des Elastomeraktuators 23 bietet auch noch den Vorteil, dass die Greifeinheiten 16 in ihrer Schwenkrichtung nachgiebig sind, so dass in Verbindung mit unvorhersehbaren Kollisionen Beschädigungen oder Verletzungen vorgebeugt werden kann. The elasticity of the drive structure 26 of the elastomer actuator 23 also offers the advantage that the gripping units 16 are compliant in their pivoting direction, so that in connection with unpredictable collisions damage or injury can be prevented.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19734580 A1 [0002]
DE 102007016436 A1 [0003]
DE 102014002739 B3 [0004]

Claims

Gripping device for gripping objects, having a base body ( 3 ), with at least one performing a reciprocating labor movement ( 46 ) relative to the body ( 3 ) movable gripping unit ( 16 ), one concerning the main body ( 3 ) pivotally mounted drive pivot lever ( 14 ) and one on the drive pivot lever ( 14 ) arranged gripping jaw ( 4 ), and with a drive device ( 7 ), by which the drive lever ( 14 ) of each movable gripping unit ( 16 ) for inducing the working movement ( 46 ) of this movable gripping unit ( 16 ) to a pivoting movement ( 17 ), characterized in that the drive device ( 7 ) as one between the main body ( 3 ) and the drive pivot lever ( 14 ) of each movable gripping unit ( 16 ), at least one dielectric elastomer actuator ( 23 ) electroactive polymer actuator device ( 21 formed by actuation of the dielectric Elastomeraktuators ( 23 ) to a reciprocating output movement ( 28 ) drivable power output structure ( 25 ), which with the drive pivot lever ( 14 ) by means of a rolling element arrangement ( 48 ) is coupled force-transmitting, which in the output movement ( 28 ) of the power delivery structure ( 25 ) transverse to the direction of the output movement ( 28 ) at the power delivery structure ( 25 ) and / or on the drive pivot lever ( 14 ) rolls.

Gripping device according to claim 1, characterized in that to each dielectric elastomer actuator ( 23 ) of the electroactive polymer actuator device ( 21 ) an electronic control device ( 35 ) of the gripping device ( 1 ) is connected, by a the output movement ( 28 ) of the power delivery structure ( 25 ) causing actuation voltage can be predetermined and expediently a voltage converter ( 37 ) is assigned, by means of which a higher actuation voltage can be generated from a base voltage which can be applied externally.

Gripping device according to claim 2, characterized in that the drive device ( 35 ) is designed for setting a variable actuating voltage, such that the stroke of the power transmission structure ( 25 ) and thus the pivot angle of the thus cooperating drive pivot lever ( 14 ) can be variably specified.

Gripping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the dielectric elastomer actuator ( 23 ) is designed as Stapelaktuator and a drive structure ( 26 ) containing a plurality of in the axial direction of a longitudinal axis ( 24 ) of the dielectric elastomer actuator ( 23 ) stacked elastomeric material layers ( 32 ), which in the axial direction of the longitudinal axis ( 24 ) each of two electrode layers ( 33 ) are flanked, to which for actuating the Elastomeraktuators ( 23 ) An actuating voltage can be applied.

Gripping device according to claim 4, characterized in that the power output structure ( 25 ) axially frontally on the drive structure ( 26 ) of the dielectric elastomer actuator ( 23 ) and expediently with the drive structure ( 26 ), for example by an adhesive connection.

Gripping device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the power output structure ( 25 ) is plate-shaped and oriented so that its plane perpendicular to the direction of the output movement ( 28 ) runs.

Gripping device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rolling element arrangement ( 48 ) at least one roller-shaped rolling element ( 48a ), which with its peripheral surface ( 54 ) on the power transmission structure ( 25 ) and / or on the drive pivot lever ( 14 ) can roll off.

Gripping device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rolling element arrangement ( 48 ) at least one rolling element ( 48a ), which on the power transmission structure ( 25 ) or on the drive pivot lever ( 14 ) is stationary and at the same time rotatably mounted and the rollable on the other of these two components ( 14 . 25 ) is present.

Gripping device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the rolling element arrangement ( 48 ) at least one rolling element ( 48a ), which on the drive pivot lever ( 14 ) is stationary and at the same time rotatably mounted and the rollable on the power transmission structure ( 25 ) is present.

Gripping device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the drive pivot lever ( 14 ) with respect to the main body ( 3 ) fixed pivot axis ( 38a ) is pivotally mounted and a rollable on the power transmission structure ( 25 ) adjacent rolling element ( 48a ) of the rolling element arrangement ( 48 ), which at a distance from the pivot axis ( 38 ) rotatably on the drive pivot lever ( 14 ) is stored.

Gripping device according to claim 10, characterized in that the gripping jaw ( 4 ) with a greater distance to the pivot axis ( 38a ) is arranged as the rolling element ( 48a ).

Gripping device according to one of claims 1 to 11, characterized in that it comprises several with respect to the main body ( 3 ) movable gripping units ( 16 ), so that several jaws ( 4 ) whose distance from one another by means of the electroactive polymer actuator device ( 21 ) is changeable, wherein the gripping device ( 1 ) expediently only two in a common working plane ( 26 ) movable gripping units ( 16 ) contains.

Gripping device according to one of claims 1 to 12, characterized in that each movable gripping unit ( 16 ) by the electroactive polymer actuator device ( 21 ) independent resilient return means ( 27 ) is constantly biased so that its drive lever ( 14 ) upon activation of the electroactive polymer actuator device ( 21 ) of the power transmission structure ( 25 ) is tracked immediately, wherein the movable gripping unit ( 16 ) by the return means ( 27 ) is suitably biased in an open position.

Gripping device according to one of claims 1 to 13, characterized in that one and the same power transmission structure with the interposition of a respective rolling element arrangement ( 48 ) simultaneously with the drive pivot arms ( 14 ) of all gripping units ( 16 ) cooperates.

Gripping device according to one of claims 1 to 14, characterized in that in at least one movable gripping unit ( 16 ) the jaw ( 4 ) rigidly on the associated drive pivot lever ( 14 ) and in particular integrally with this drive pivot lever ( 14 ), whereby during the working movement ( 46 ) of the gripping unit ( 16 ) performs a pure pivoting movement.

Gripping device according to one of claims 1 to 15, characterized in that at least one movable gripping unit ( 16 ) the jaw ( 4 ) pivotally mounted on the associated drive pivot lever ( 14 ) and additionally also pivotally mounted on a coupling pivoting lever ( 15 ), which in turn on the base body ( 3 ) is pivotally mounted, wherein by the pivot bearings ( 38a . 42a . 43a . 44a ) a Gelenkparallelogrammystem is defined, so that the gripping jaw ( 4 ) in the labor movement ( 46 ) of the gripping unit ( 16 ) while maintaining its spatial orientation performs a following a curved path translational movement.

Gripping device according to one of claims 1 to 16, characterized in that it comprises a detection of the instantaneous capacity of the electroactive polymer actuator device ( 21 ) enabling diagnostic device ( 62 ), by the at least one operating state of the gripping device ( 1 ), For example, the current gripping force can be determined.