DE102016125271A1 - Modulares Aktorsystem, Fluidaktor und Kupplungsvorrichtung für ein modulares Aktorsystem - Google Patents

Modulares Aktorsystem, Fluidaktor und Kupplungsvorrichtung für ein modulares Aktorsystem Download PDF

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Abstract

Um ein modulares Aktorsystem, insbesondere ein modulares Baukastensystem bereitzustellen, mit dem schnell und einfach komplexe Multi-Aktorsysteme beziehungsweise Aktorvorrichtungen und Multi-Aktorvorrichtungen aufgebaut werden können, die als Greifer, Handhabungsgeräte zur Fortbewegung oder für Anwendungen aus der Robotik eingesetzt werden können, wird ein modulares Aktorsystem (100) umfassend mindestens einen Fluidaktor (19) und mindestens eine Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) vorgeschlagen, wobei der mindestens eine Fluidaktor (19) und die mindestens eine Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) zu einer Aktorvorrichtung (10) verbindbar sind, wobei der mindestens eine Fluidaktor (19) ein Anschlusselement (26) umfasst, wobei die mindestens eine Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) ein Anschlusskomplement (96) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (26) und das Anschlusskomplement (96) eine systemeinheitliche mechanische und/oder fluidische Schnittstelle (27) definieren, so dass Aktorvorrichtungen (10) mit unterschiedlichen Geometrien ausbildbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares Aktorsystem umfassend mindestens einen Fluidaktor und mindestens eine Kupplungsvorrichtung, wobei der mindestens eine Fluidaktor und die mindestens eine Kupplungsvorrichtung zu einer Aktorvorrichtung verbindbar sind, wobei der mindestens eine Fluidaktor ein Anschlusselement umfasst, und wobei die mindestens eine Kupplungsvorrichtung ein Anschlusskomplement umfasst. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Fluidaktor, insbesondere für ein modulares Aktorsystem, und eine Kupplungsvorrichtung, insbesondere für ein modulares Aktorsystem.
  • Elastische Fluidaktoren bestehen aus weichen, dehnfähigen, elastomeren Materialien, wie zum Beispiel Silikon oder Gummi. Eine spezielle Formgebung des elastischen Wandungselementes beziehungsweise der elastischen Hülle ermöglicht eine gezielte Erzeugung von Kräften und Bewegungen durch Änderungen des Innendruckes. Fluidisch betriebene Aktoren sind Energiewandler, welche einen Fluiddruck, beispielsweise Pressluftdruck, Öldruck oder Wasserdruck, in mechanische Arbeit umsetzen. Fluidaktoren werden allgemein in der Technik sowohl für Schalt- und Regelaufgaben als auch für Antriebszwecke verwendet. Die am Häufigsten verwendeten Fluidaktoren sind hydraulische und pneumatische Zylinder, die feste Führungen besitzen.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2014 106 929 A1 ist ein Aktorelement mit einem zumindest bereichsweise elastisch ausgebildeten Grundkörper bekannt, welcher einen druckbeaufschlagbaren Innenraum aufweist und eine erste und eine zweite biegesteife Stützfläche, welche jeweils an dem Grundkörper angeordnet sind und mit einem elastisch ausgebildeten Führungsgelenk verbunden sind.
  • Aus der DE 10 2012 006 610 B3 ist eine modulare Antriebsvorrichtung mit einer Mehrzahl von fluidbetätigbaren Einzelantrieben des doppeltwirkenden Typs bekannt, wobei die Einzelantriebe fluidische Schnittstellen und mechanische Schnittstellen aufweisen, so dass die Einzelantriebe zur Bildung einer im Wesentlichen quaderförmigen, modularen Antriebsvorrichtung zusammensetzbar sind, wobei die Antriebsvorrichtung eine Hubbewegung in einer Hauptrichtung ausführen kann.
  • Aus der WO 2014/015146 A2 ist eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren für modulare, weiche Roboter bekannt, wobei die weichen Roboter aus einer Vielzahl von vorgeformten flexiblen Einheiten zusammengesetzt wird und wobei die Vielzahl der flexiblen Einheiten einen Fluidkanal ausbilden.
  • Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein modulares Aktorsystem, insbesondere ein modulares Baukastensystem bereitzustellen, mit dem schnell und einfach komplexe Multi-Aktorsysteme beziehungsweise Aktorvorrichtungen und Multi-Aktorvorrichtungen aufgebaut werden können, die als Greifer, Handhabungsgeräte, zur Fortbewegung oder für Anwendungen aus der Robotik eingesetzt werden können. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein modulares Aktorsystem bereitzustellen, welches einen einfachen und robusten Aufbau aufweist, verschleißarm ist und für einen Einsatz im Hygieneumfeld geeignet ist.
  • Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Fluidaktors und einer Kupplungsvorrichtung, insbesondere für den Einsatz in einem modularen Aktorsystem.
  • Zur Lösung der Erfindung wird ein modulares Aktorsystem umfassend mindestens einen Fluidaktor und mindestens eine Kupplungsvorrichtung vorgeschlagen, wobei der mindestens eine Fluidaktor und die mindestens eine Kupplungsvorrichtung zu einer Aktorvorrichtung verbindbar sind, wobei der mindestens eine Fluidaktor ein Anschlusselement umfasst, wobei die mindestens eine Kupplungsvorrichtung ein Anschlusskomplement umfasst, wobei das Anschlusselement und das Anschlusskomplement eine systemeinheitliche mechanische und/oder fluidische Schnittstelle definieren, so dass Aktorvorrichtungen mit unterschiedlichen Geometrien ausbildbar sind.
  • Aufgrund der Modularität des Aktorsystems ist es vorteilhafterweise möglich, verschiedene Fluidaktoren mittels Kupplungsvorrichtungen zum Aufbau unterschiedlicher Aktorvorrichtungen zu verbinden. Die mindestens eine Kupplungsvorrichtung dient dabei als Verbindungsteil zu dem mindestens einen Fluidaktor. Dies gestattet eine hohe Flexibilität bei der Ausgestaltung möglicher Aktorvorrichtungen. Vorteilhafterweise sind das Anschlusselement des mindestens einen Fluidaktors und das Anschlusskomplement der mindestens einen Kupplungsvorrichtung derart ausgebildet, dass diese eine systemeinheitliche mechanische und/oder fluidische Schnittstelle definieren, sodass Aktorvorrichtungen mit unterschiedlichen Geometrien ausbildbar sind. Mittels der systemeinheitlichen mechanischen und/oder fluidischen Schnittstelle können schnell und einfach komplexe Aktorvorichtungen, insbesondere Multi-Aktorsysteme, aufgebaut werden. Zudem wird ein sehr einfacher und robuster Aufbau derartiger Aktorvorrichtungen bevorteilt. Durch die systemeinheitliche Schnittstelle können ferner unterschiedlichste Fluidaktoren miteinander oder mit anderen Bauteilen, wie Maschinenteilen, verbunden werden, da lediglich sichergestellt werden muss, dass die entsprechenden Fluidaktoren ein Anschlusselement aufweisen, welches mit dem Anschlusskomplement der mindestens einen Kupplungsvorrichtung kombinierbar bzw. verbindbar ist.
  • Unter einer „Geometrie“ einer Aktorvorrichtung wird die räumliche Ausgestaltung und Anordnung des mindestens einen Fluidaktors beziehungsweise der mindestens einen Kupplungsvorrichtung des modularen Aktorsystems verstanden. Umfasst das modulare Aktorsysteme mehrere Fluidaktoren und/oder mehrere Kupplungsvorrichtungen, so können schnell und einfach verschiedenste Aktorvorrichtungen mit unterschiedlichen Geometrien aufgebaut werden. Zudem umfasst der Begriff einer „Geometrie“ einer Aktorvorrichtung auch die Freiheitsgrade, Bewegungs-, Betätigungs- und Aktuationsrichtungen der Aktorvorrichtung als ganzer sowie der einzelnen die Aktorvorrichtung aufbauenden Fluidaktoren.
  • Beispiele für Aktorvorrichtungen mit unterschiedlicher Geometrie sind Dreibackengreifer oder Zweibackengreifer. Unterschiedliche Geometrien lassen sich auch dadurch ausbilden, dass in einer Aktorvorrichtung der mindestens eine Fluidaktor durch einen anderen Fluidaktor des modularen Aktorsystems oder durch einen neuen Fluidaktor, welcher dem modularen Aktorsystem hinzugefügt werden kann, ersetzt wird, sodass sich die Aktorvorrichtung umfassend die mindestens eine Kupplungsvorrichtung und den ersten Fluidaktor von der Aktorvorrichtung umfassend die mindestens eine Kupplungsvorrichtung und den zweiten Fluidaktor unterscheidet.
  • Umfasst das modulare Aktorsysteme bevorzugt mehrere Fluidaktoren und/oder mehrere Kupplungsvorrichtungen, so können schnell und einfach verschiedenste Aktorvorrichtungen mit unterschiedlichen Geometrien aufgebaut werden.
  • Bevorzugt kann die Kupplungsvorrichtung das Anschlusskomplement umfassen und/oder die Kupplungsvorrichtung kann als Anschlusskomplement ausgebildet sein.
  • Vorteilhafterweise kann die durch das Anschlusselement und das Anschlusskomplement definierte systemeinheitliche Schnittstelle eine mechanische Schnittstelle und/oder eine fluidische Schnittstelle sein. Das Anschlusselement und das Anschlusskomplement sind bevorzugt derart ausgebildet, dass sie sowohl eine mechanische Verbindung zwischen den Fluidaktoren und der Kupplungsvorrichtung und/oder eine fluidische Verbindung zwischen den Fluidaktoren und der Kupplungsvorrichtung ermöglichen. Insbesondere durch Kombination von mechanischer und fluidischer Schnittstelle können einfache und robuste Multi-Aktorvorrichtungen aufgebaut werden.
  • Vorteilhaft an der Kombination von mechanischer und fluidischer systemeinheitlicher Schnittstelle ist zudem, dass eine derartige Schnittstelle verschleißarm ist, da keine gleitenden Dichtungen wie bei konventionellen Fluidaktoren verwendet werden müssen. Mit dem modularen Aktorsystem aufgebaute Aktorvorrichtungen eignen sich daher auch für den Einsatz im Hygieneumfeld, wie in der Lebensmittelverarbeitung, insbesondere da keine Schmierstoffe eingesetzt werden müssen.
  • Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Aktorsystem mindestens zwei, bevorzugt mehrere, Fluidaktoren und/oder mindestens zwei, bevorzugt mehrere Kupplungsvorrichtungen umfasst, wobei bevorzugt jeder Fluidaktor ein Anschlusselement umfasst, wobei weiter bevorzugt jede Kupplungsvorrichtung ein Anschlusskomplement umfasst, wobei besonders bevorzugt alle Anschlusselemente identisch sind und wobei alle Anschlusskomplemente identisch sind, derart dass die Anschlusselemente und die Anschlusskomplemente eine systemeinheitliche mechanische und/oder fluidische Schnittstelle definieren, so dass Aktorvorrichtungen mit unterschiedlichen Geometrien ausbildbar sind.
  • Sind mindestens zwei, bevorzugt mehrere Fluidaktoren und/oder mindestens zwei, bevorzugt mehrere Kupplungsvorrichtungen vorhanden, so lassen sich komplexere Aktorvorrichtungen mit unterschiedlichsten Geometrien ausbilden. Bevorzugt umfasst das modulare Aktorsystem dafür verschiedene Basisaktoren, die über deren jeweiliges Anschlusselement mit den Anschlusskomplementen der Kupplungsvorrichtungen verbunden werden können. Ein modulares Aktorsystem kann neben Basisaktoren auch aktive Greifelemente, passive Greifelemente, Greifer und Roboterbasiselemente umfassen. Zudem können ein Betriebsmedium, ein Fluidsystem und Ventile vorgesehen sein.
  • Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die systemeinheitliche mechanische und/oder fluidische Schnittstelle eine lösbare Verbindung, insbesondere ein Bajonettverschluss und/oder eine Schraubverbindung und/oder eine Pressverbindung und/oder ein Rastverschluss, ist.
  • Insbesondere können mit einer als Bajonettverschluss ausgebildeten mechanischen und/oder fluidischen Schnittstelle in einfacher und schneller Weise Multi-Aktorsysteme bzw. Aktorvorrichtungen aufgebaut werden. Eine als Bajonettverschluss ausgebildete Schnittstelle ist zudem mechanisch gut belastbar, kann drucksicher ausgebildet werden und benötigt keine gleitenden Dichtungen und keine Schmierstoffe. Sie eignet sich daher auch insbesondere für den Einsatz im Hygieneumfeld.
  • Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Kupplungsvorrichtung mehrere Anschlusskomplemente und/oder mindestens ein, bevorzugt mehrere, Anschlusselemente aufweist und/oder dass der mindestens eine Fluidaktor mehrere Anschlusselemente und/oder mindestens ein, bevorzugt mehrere, Anschlusskomplemente aufweist.
  • Weist ein Fluidaktor mehrere Anschlusselemente auf, so kann dieser mit mehreren Kupplungsvorrichtungen verbunden werden. Es lassen sich somit vorteilhafterweise mehrere Fluidaktoren in Reihe oder parallel schalten bzw. verbinden. Gegebenenfalls kann der mindestens eine Fluidaktor auch ein Anschlusskomplement aufweisen, sodass Fluidaktoren untereinander direkt, ohne Zwischenschalten einer Kupplungsvorrichtung, miteinander verbunden werden können. Analog ist es vorteilhaft, dass die mindestens eine Kupplungsvorrichtung mehrere Anschlusskomplemente aufweist. Somit lassen sich zwei, jeweils mit einem Anschlusselement ausgestattete Fluidaktoren mittels der Kupplungsvorrichtung verbinden. Auch kann eine Kupplungsvorrichtung, welche mehrere Anschlusskomplemente aufweist, als Basis für Greifersysteme dienen und durch die Ausrichtung und Anordnung der Anschlusskomplemente an der Kupplungsvorrichtung die Grundgeometrie der Aktorvorrichtung festlegen. Um eine noch größere Variabilität zu erzielen, können die Kupplungsvorrichtungen auch ein oder mehrere Anschlusselemente aufweisen.
  • Weiter vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Fluidaktor ein elastisches Wandungselement aufweist, wobei das Wandungselement einen mit einem Fluid befüllbaren und/oder mit Druck beaufschlagbaren Hohlraum, insbesondere eine Fluidkammer, aufweist, und dass bevorzugt das Anschlusselement eine mit dem Hohlraum strömungstechnisch verbundene Öffnung, insbesondere eine Fluidöffnung, aufweist.
  • Durch die Verwendung eines elastischen Wandungselementes wird ein weicher Aufbau der Aktoren erhalten, welcher einen sicheren Umgang mit Menschen ermöglicht, sodass insbesondere Anwendung im Servicebereich oder für kooperative Prozesse zwischen Mensch und Maschine geeignete Einsatzgebiete des modularen Aktorsystems sind. Durch eine spezielle Formgebung des elastischen Wandungselementes kann eine gezielte Erzeugung von Kräften und Bewegungen durch Änderung des Innendrucks erreicht werden. Hierfür ist ein mit einem Fluid befüllbarer und/oder mit einem Druck beaufschlagbarer Hohlraum, insbesondere eine Fluidkammer, vorgesehen. Der Hohlraum ist strömungstechnisch mit einer Öffnung, insbesondere einer Fluidöffnung verbunden, durch welche der Hohlraum mit einem Fluid befüllt werden kann beziehungsweise durch welche ein Fluid aus dem Hohlraum entfernt werden kann. Ist dabei in bevorzugter Weise die Öffnung in dem Anschlusselement angeordnet, so ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau der Fluidaktoren des modularen Aktorsystems, da neben dem Anschlusselement kein weiteres Element mit einer Öffnung vorgesehen sein muss. Insbesondere wird durch die Anordnung der Öffnung in dem Anschlusselement eine mechanische und fluidische Schnittstelle definiert, welche systemeinheitlich verwendet werden kann.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass dass je zwei Fluidaktoren miteinander mittels einer Kupplungsvorrichtung verbindbar sind, wobei das Anschlusselement eines ersten Fluidaktors und das Anschlusselement eines zweiten Fluidaktors mit je einem Anschlusskomplement der Kupplungsvorrichtung, insbesondere druckdicht, verbindbar sind, und wobei bevorzugt die Öffnungen, insbesondere die Fluidöffnungen, der Anschlusselemente des ersten Fluidaktors und des zweiten Fluidaktors strömungstechnisch miteinander verbindbar sind, so dass ein Fluid von dem Hohlraum des ersten Fluidaktors zu dem Hohlraum des zweiten Fluidaktors strömen kann.
  • Die Verbindungen des Anschlusselementes des ersten Fluidaktors und des Anschlusselementes des zweiten Fluidaktors mit je einem Anschlusskomplement der Kupplungsvorrichtung gestatten es, insbesondere in den Anschlusselementen angeordnete, Öffnungen gegenüber der Umgebung druckdicht abzuschließen. Bei der Herstellung der Verbindung und im verbundenen Zustand der beiden Fluidaktoren mit der Kupplungsvorrichtung werden die bevorzugt in den Anschlusselementen angeordneten Öffnungen strömungstechnisch miteinander verbunden, sodass ein Fluid von dem Hohlraum des ersten Fluidaktors zu dem Hohlraum des zweiten Fluidaktors strömen kann. Hierfür können die Kupplungsvorrichtungen und die Fluidaktoren beziehungsweise die Anschlusskomplemente und die Anschlusselemente so ausgebildet sein, dass sich die Anschlusselemente der Fluidaktoren bei der Herstellung der Verbindung berühren oder beinahe berühren. Gegebenenfalls kann ein, insbesondere zusätzliches, Dichtungselement, z.B. ein O-Ring, an oder in der Kupplungsvorrichtung vorgesehen sein, so dass dieses zwischen den beiden verbundenen Anschlusselementen angeordnet ist.
  • Durch die Anschlusselemente und die Anschlusskomplemente beziehungsweise die Kupplungsvorrichtungen kann ein offener oder ein geschlossener Fluidkreislauf bereitgestellt wird. In einem geschlossenen Fluidkreislauf kann mit Überdruck, Unterdruck oder Umgebungsdruck gearbeitet werden. Durch Erzeugung eines Überdruckes oder eines Unterdruckes können alle in dem Kreislauf befindlichen Fluidaktoren simultan angesteuert werden. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die Fluidaktoren einzeln angesteuert werden.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass der Fluidaktor und/oder das Anschlusselement und/oder die Kupplungsvorrichtung und/oder das Anschlusskomplement ein Ventil und/oder einen, insbesondere seitlichen, Fluidanschluss aufweisen.
  • Besonders vorteilhaft ist, wenn das Anschlusskomplement oder die Kupplungsvorrichtung ein Ventil aufweist. Insbesondere in einem Fluidkreislauf, in welchem die einzelnen Fluidaktoren in Reihe und/oder parallel geschaltet sind, können die einzelnen Fluidaktoren durch Verwendung von Ventilen in den Anschlusselementen und/oder in den Anschlusskomplementen und/oder in den Kupplungsvorrichtungen einzeln angesteuert werden, ohne dass weitere getrennte Fluidkreisläufe nötig sind. Sind beispielsweise zwei Fluidaktoren in Reihe geschaltet und befindet sich zwischen den Fluidaktoren in dem für die Verbindung verwendeten Anschlusselement, Anschlusskomplement oder der Kupplungsvorrichtung ein Ventil, so kann dieses geschlossen oder geöffnet werden. Dabei kann die Verbindung der Fluidaktoren und/oder die Geometrie der Aktorvorrichtung derart ausgebildet sein, dass im geschlossenen Zustand des Ventils nur der erste Fluidaktor durch Druckbeaufschlagung ansteuerbar ist, da die strömungstechnische Verbindung zwischen dem ersten Fluidaktor und dem zweiten Fluidaktor durch das Ventil unterbunden ist. Im geöffneten Zustand des Ventils können hingegen beide Fluidaktoren gleichzeitig angesteuert werden.
  • Bevorzugt kann das Anschlusselement und/oder die Kupplungsvorrichtung und/oder das Anschlusskomplement einen seitlichen Fluidanschluss aufweisen. Dabei kann weiter bevorzugt vorgesehen sein, dass im mittels einer Kupplungsvorrichtung verbundenen Zustand zweier Fluidaktoren die Hohlräume der beiden Fluidaktoren nicht strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Hierfür kann die Kupplungsvorrichtung eine oder beide der Öffnungen, insbesondere der Fluidöffnungen, druckdicht verschließen. Der Fluidanschluss der Kupplungsvorrichtung und/oder des Anschlusselementes und/oder des Anschlusskomplementes kann dann strömungstechnisch mit der Öffnung, insbesondere der Fluidöffnung, des Anschlusselementes eines oder beider Fluidaktoren in Verbindung gebracht werden. Da keine strömungstechnische Verbindung zwischen dem ersten Fluidaktor und dem zweiten Fluidaktor besteht, können die Fluidaktoren beziehungsweise der erste Fluidaktor und/oder der zweite Fluidaktor separat über den Fluidanschluss angesteuert werden.
  • Der Fluidanschluss kann dabei als seitliche Bohrung ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der seitliche Fluidanschluss in einer Querschnittsansicht der Kupplungsvorrichtung im Wesentlichen L-förmig ausgebildet sein.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kupplungsvorrichtung ein Verbindungsmittel aufweist, wobei das Verbindungsmittel mit einem Bauteil, insbesondere mit einem Maschinenteil, bevorzugt druckdicht, verbindbar ist, sodass der mindestens eine Fluidaktor mit dem Bauteil, insbesondere mit dem Maschinenteil, mittels der Kupplungsvorrichtung verbindbar ist.
  • Durch ein an der Kupplungsvorrichtung vorgesehenes Verbindungsmittel können die Fluidaktoren mit anderen Bauteilen wie Maschinenteilen verbunden werden. Besonders bevorzugt weist die Kupplungsvorrichtung ein Anschlusskomplement sowie ein Verbindungsmittel auf. Auf diese Weise kann ein Fluidaktor mit einem Bauteil bzw. Maschinenteil mittels der Kupplungsvorrichtung verbunden werden. Das Bauteil kann unter anderem als Kreisrohr, Rechteckrohr oder als spezielles Metallprofil ausgebildet sein.
  • Ein modulares Aktorsystem, welches mehrere Kupplungsvorrichtungen und/oder mehrere Fluidaktoren umfasst, kann verschieden ausgestaltete Kupplungsvorrichtungen und verschieden ausgestaltete Fluidaktoren aufweisen. Beispielsweise ist es möglich, dass das modulare Aktorsystem Kupplungsvorrichtungen umfasst, welche zwei Anschlusskomplemente aufweisen. Zudem kann gleichzeitig eine Kupplungsvorrichtung vorgesehen sein, welche auf einer Seite ein Anschlusskomplement und auf der anderen Seite ein Verbindungsmittel zur Anbindung an ein Bauteil umfasst.
  • Besonders bevorzugt kann das Verbindungsmittel als ein Bajonettverschluss und/oder als Schraubverbindung und/oder als Rastverschluss und/oder als Pressverbindung und/oder als Klemmverbindung und/oder als Klebeverbindung ausgebildet sein.
  • Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kupplungsvorrichtung als Basis für eine Aktorvorrichtung, insbesondere für eine Greifervorrichtung, ausgebildet ist, wobei die Basis mindestens ein, bevorzugt zwei, insbesondere bevorzugt drei, weiter bevorzugt mehrere, Anschlusskomplemente aufweist.
  • Eine als Basis, insbesondere als Greiferbasis, ausgebildete Kupplungsvorrichtung kann als Aufnahme für die Fluidaktoren, welche beispielsweise als aktive Greifelemente ausgebildet sind, dienen. Eine Basis kann mehrere Anschlusskomplemente, aber auch Anschlusselemente aufweisen.
  • Die Kupplungsvorrichtung kann zum Aufbau einer als Zweibackengreifer ausgebildeten Aktorvorrichtung in Form eines in einer Seitenansicht im Wesentlichen fünfeckigen Elements ausgebildet sein, wobei an zwei der rechtwinklig zu der fünfeckigen Seitenfläche anliegenden Flächen Anschlusskomplemente vorgesehen sind, sodass die Anschlusskomplemente zueinander in einem Winkel von beispielsweise 20° bis 120° stehen. Wird an diese beiden Anschlusskomplemente jeweils ein Fluidaktor angeschlossen, so stehen auch diese beide Fluidaktoren in einem Winkel zueinander und bilden zusammen mit der Basis die Grundform beziehungsweise die Geometrie eines Greifers aus. Bei Betrieb der Fluidaktoren können diese beispielsweise in Form eines Zangengriffes oder ähnlichem aufeinander zubewegt werden, sodass die Aktorvorrichtung bestehend aus Basis für einen Zweibackengreifer und aus zwei Greiferaktoren ein Zweibackengreifer ist.
  • Auch kann eine Kupplungsvorrichtung als Basis für einen Dreibackengreifer ausgebildet sein, wobei die Basis drei Anschlusskomplemente und/oder Anschlusselemente aufweist. Die Anschlusskomplemente befinden sich auf den Seiten einer grob tetraederförmig ausgebildeten Kupplungsvorrichtung, sodass die drei Anschlusskomplemente in einer Aufsicht auf die Kupplungsvorrichtung jeweils um einen Winkel von 120° zueinander versetzt sind, und zudem bezüglich ihrer Längsachsen zueinander geneigt sind. Bei einer tetraederförmigen Basis können die Spitzen des Tetraeders abgeschnitten sein, sodass ein „abgestumpfter“ Tetraeder vorliegt.
  • Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Kupplungsvorrichtung, insbesondere an einer Seitenfläche, mindestens ein Anbindungsmittel aufweist, so dass mehrere Kupplungsvorrichtung miteinander mittels der Anbindungsmittel, insbesondere zu einer Matrix, verbindbar sind.
  • Die Kupplungsvorrichtung kann bevorzugt als sechseckiges Element ausgebildet sein, wobei an den sechs Seitenflächen Anbindungsmittel angeordnet sind. An den zwei Stirnflächen der sechseckigen Kupplungsvorrichtung sind jeweils Anschlusskomplemente angeordnet. Aufgrund der sechseckigen Ausgestaltung lassen sich die Kupplungsvorrichtungen flächendeckend in Form einer Matrix zusammensetzen und insbesondere fest und lösbar miteinander durch die Anbindungsmittel verbinden. Hierdurch lassen sich sehr flexibel Handhabungselemente mit einer beliebigen Anzahl von Fluidaktoren in unterschiedlichsten Abmessungen zusammensetzen.
  • Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass ein Fluid verwendet wird, wobei das Fluid Wasser und/oder Luft und/oder Öl und/oder ein Smart-Fluid ist.
  • Unter einem Smart-Fluid wird eine Flüssigkeit oder ein Fluid verstanden, welches beispielsweise durch Elektrizität oder magnetische Kräfte beeinflussbar ist.
  • Bevorzugt kann ferner vorgesehen sein, dass mindestens eine Versorgungsleitung, insbesondere mindestens eine Überdruckleitung und/oder mindestens eine Unterdruckleitung, und/oder mindestens eine Steuerleitung, insbesondere zur Steuerung von Ventilen, vorgesehen ist.
  • Die einzelnen Fluidaktoren des modularen Aktorsystems können bevorzugt an ein externes Ventil angeschlossen sein. In diesem Fall kann eine aus dem modularen Aktorsystem aufgebaute Aktorvorrichtung über eine zentrale Ventilbank versorgt werden. Ferner ist es auch möglich, dass die Ventile direkt an den Fluidaktoren angebracht und/oder in den Fluidaktoren integriert sind. Diese sind dann jeweils an eine Über- und/oder eine Unterdruckleitung angeschlossen, sodass nicht jeder Fluidaktor mit einer eigenen Versorgungsleitung versorgt werden muss.
  • Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Fluidaktors, insbesondere für ein vorbeschriebenes modulares Aktorsystem, wobei der Fluidaktor mindestens ein Anschlusselement und ein elastisches Wandungselement aufweist, wobei das Wandungselement mindestens einen mit einem Fluid befüllbaren und/oder mit Druck beaufschlagbaren Hohlraum, insbesondere eine Fluidkammer, aufweist und/oder umschließt, wobei das Anschlusselement eine mit dem mindestens einen Hohlraum strömungstechnisch verbundene Öffnung, insbesondere eine Fluidöffnung, aufweist, wobei besonders bevorzugt das Anschlusselement zur Ausbildung einer Verbindung, insbesondere eines Bajonettverschlusses und/oder einer Schraubverbindung und/oder einer Pressverbindung und/oder eines Rastverschlusses und/oder einer Klemmverbindung und/oder einer Klebeverbindung, geeignet ist.
  • Vorteilhafterweise wird durch das elastische Wandungselement ein weicher Aufbau des Fluidaktors erzielt, wodurch ein sicherer Umgang mit dem Menschen ermöglicht wird und wodurch insbesondere Anwendungen im Servicebereich oder für kooperative Prozesse zwischen Mensch und Maschine denkbar sind. Das elastische Wandungselement beziehungsweise die elastische Hülle kann mittels des Anschlusselements insbesondere in Verbindung mit einer Kupplungsvorrichtung mit weiteren Fluidaktoren oder mit Bauteilen verbunden werden.
  • Der elastische Fluidaktor eignet sich für den Einsatz im Hygieneumfeld wie in der Lebensmittelverarbeitung, da keine Schmierstoffe eingesetzt werden müssen. Der Fluidaktor besteht bevorzugt aus einem weichen, dehnfähigen elastomeren Material wie zum Beispiel Silikon oder Gummi. Eine spezielle Formgebung des elastischen Wandungselementes ermöglicht eine gezielte Erzeugung von Kräften und Bewegungen durch Änderungen des Innendrucks im Hohlraum. Durch unterschiedliche Gestaltung des elastischen Wandungselements lassen sich rotatorische oder translatorische Bewegungen erzeugen. Das Wandungselement kann lokal unterschiedliche Wandstärken aufweisen. Zudem können auch Versteifungen aus festeren Materialien oder eingelegten Fasern in dem elastischen Wandungselement die Ausdehnung und Bewegung des Fluidaktors in bestimmte Richtung blockieren.
  • Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Anschlusselement, formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem elastischen Wandungselement verbunden ist, wobei bevorzugt das Anschlusselement einen zumindest teilweise im Inneren des Wandungselements angeordnetes Anschlussinnenelement und ein Klemmelement, insbesondere einen Klemmring, aufweist, wobei das Wandungselement mit dem Klemmelement an dem Anschlussinnenelement festgeklemmt ist.
  • Das elastische Wandungselement verfügt vorteilhafterweise über einen standardisierten Anschlussbereich oder Klemmbereich, an dem das Anschlusselement befestigt werden kann. Der Anschlussbereich bzw. Der Klemmbereich muss dafür die Aufgaben der Fixierung und der Abdichtung erfüllen. Bevorzugt können eine Dichtlippe und/oder ein Anschlussbereich und/oder ein Klemmbereich vorgesehen sein. Das Anschlusselement ist bevorzugt mehrteilig aufgebaut und besteht insbesondere aus festen Materialien wie zum Beispiel Polycarbonat, AcrylnitrilButadien-Styrol (ABS) oder Aluminium. Bevorzugt umfasst das Anschlusselement ein Anschlussinnenelement, welches zumindest teilweise im Inneren, insbesondere im Hohlraum und/oder in einem den Hohlraum begrenzenden Durchlass des elastischen Wandungselements angeordnet ist. Weiter bevorzugt umfasst das Anschlussinnenelement eine insbesondere einseitige Erhöhung in Form eines Kragens, eines Rings oder eines Flansches, die formschlüssig verhindert, dass sich das elastische Wandungselement unter Druck von dem Anschlusselement löst. In dem dem elastischen Wandungselement abgewandten Bereich des Anschlussinnenelementes kann eine Nut angeordnet sein, in die bevorzugt eine Dichtlippe des elastischen Wandungselementes aufgenommen wird. Zudem kann im Anschlussinnenelement eine Bohrung angeordnet sein, mit der ein Fluid in den Hohlraum beziehungsweise die Fluidkammer des Fluidaktors ein- und ausgeleitet wird. Der bevorzugt vorgesehene Klemmring drückt das elastische Material des elastischen Wandungselementes auf das Anschlussinnenelement. Hierdurch wird das elastische Wandungselement mit dem Klemmelement an dem Anschlussinnenelement festgeklemmt.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass das Anschlusselement eine Anschlusshülse aufweist, wobei bevorzugt die Anschlusshülse fest mit dem Anschlussinnenelement verbunden ist, wobei weiter bevorzugt das Klemmelement in der Anschlusshülse angeordnet ist.
  • Bevorzugt ist die Anschlusshülse mit dem Anschlussinnenelement fest verbunden. Dies kann sowohl lösbar durch eine Schraub- oder Klemmverbindung oder auch nicht lösbar durch eine Klebe- oder Ultraschallschweißverbindung bewirkt sein. Die Anschlusshülse nimmt vorteilhafterweise auch den Klemmring durch Presssitz, Klemmsitz, Verklebung oder Verschweißung auf.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass das Anschlusselement einen Anschlusseinsatz aufweist, wobei der Anschlusseinsatz in einer Einsatzaufnahme der Anschlusshülse angeordnet ist, wobei bevorzugt die Öffnung, insbesondere die Fluidöffnung, in dem Anschlusseinsatz angeordnet ist, und wobei besonders bevorzugt die Öffnung, insbesondere die Fluidöffnung, ein Innengewinde aufweist.
  • Der Anschlusseinsatz kann in die Anschlusshülse eingesteckt oder eingeschraubt werden. Die Öffnung in dem Anschlusseinsatz ist zweckmäßigerweise strömungstechnisch mit den Bohrungen im Anschlussinnenelement wirkverbunden, sodass durch die Öffnung im Anschlusseinsatz ein Fluid über die Bohrung im Anschlussinnenelement in den Hohlraum beziehungsweise die Fluidkammer des Fluidaktors eingeleitet werden beziehungsweise aus diesem entfernt werden kann. Ferner bevorzugt kann die Öffnung im Anschlusseinsatz ein Innengewinde aufweisen, um übliche Adapter zu befestigen. Die Verbindung der Anschlusshülse mit dem Anschlusseinsatz kann lösbar als Schraub-, Steck-, Klemm- oder Pressverbindung sowie nicht lösbar als Schweiß- oder Klebverbindung ausgeführt sein.
  • Weiter bevorzugt weist die Anschlusshülse Mittel zur Herstellung eines Bajonettverschlusses auf. Demzufolge ist das Anschlusselement umfassend Anschlusshülse zur Ausbildung eines Bajonettverschlusses ausgebildet. Darüber hinaus kann die Anschlusshülse auch ein Gewinde, und/oder Mittel zur Herstellung einer Pressverbindung und/oder eines Rastverschlusses umfassen.
  • Das Anschlussinnenelement ist zumindest teilweise in dem Hohlraum oder in einem Durchlass des Hohlraums des elastischen Wandungselementes angeordnet, so dass das elastische Wandungselement die Erhöhung beziehungsweise den Flansch des Anschlussinnenelements übergreift. Dabei kann eine Dichtlippe des elastischen Wandungselementes die einseitige Erhöhung übergreifend in eine hinter der Erhöhung angeordnete Nut einfassen und mittels eines Klemmringes in der Nut festgeklemmt werden. Auf der dem elastischen Wandungselement des Fluidaktors abgewandten Seite des Anschlussinnenelementes ist die Anschlusshülse aufgesetzt, sodass diese sowohl zumindest teilweise das Anschlussinnenelement, die Dichtlippe des elastischen Wandungselements und die Nut des Anschlussinnenelementes umschließt oder aufnimmt.
  • Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Fluidaktor ein Translationsaktor, und/oder ein Biegeaktor, bevorzugt mit einer innenliegenden Drehachse und/oder einer außenliegenden Drehachse, und/oder ein Zangengreifaktor, und/oder ein Zylindergreifaktor und/oder ein Torsionsaktor ist.
  • Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass das elastische Wandungselement mindestens ein Dehnungstal aufweist, und/oder dass das elastische Wandungselement mindestens ein elastisches Gelenk aufweist, und/oder dass das elastische Wandungselement mindestens ein Versteifungselement, insbesondere eine, bevorzugt in den Hohlraum hineinragende, Versteifungsrippe und/oder Fasern und/oder ein Textilgewebe, wobei die Fasern und/oder das Textilgewebe bevorzugt in dem elastischen Wandungselement angeordnet sind, aufweist.
  • Das elastische Wandungselement umfasst bevorzugt Dehnbereiche und/oder verstärkte und/oder versteifte Bereiche und/oder einen Anschluss- und Klemmbereich sowie gegebenenfalls ein elastisches Gelenk.
  • Der Fluidaktor kann rotationssymmetrisch ausgeführt sein. Ein als Dehnungstal ausgebildeter Dehnbereich kann sich bei steigendem Innendruck nach außen wölben. Unter Vakuum wird das elastische Wandungselement im Bereich des Dehnungstals nach Innen gewölbt. Das Versteifungselement kann als Versteifungsrippe ausgebildet sein und verhindert die Dehnung einer Fluidaktorfläche, insbesondere einer Unterseite des Fluidaktors. Zur Versteifung der Fluidaktorfläche können auch zugfeste Fasern in das elastische Wandungselement eingearbeitet sein. Insbesondere die Dehnung des elastischen Gelenkes und des Fluidaktors in Längsrichtung kann durch Fasern reduziert werden, ohne die Biegefähigkeit zu reduzieren. Das bevorzugt vorgesehene elastische Gelenk kann durch eine lokal reduzierte Wandstärke des elastischen Wandungselementes bereitgestellt werden.
  • Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das elastische Wandungselement und/oder das elastische Gelenk aus zwei, bevorzugt mehreren, Lagen aus einem elastischen Material besteht, wobei bevorzugt ein Fluid in einen Zwischenraum zwischen den Lagen einleitbar ist, wobei der Zwischenraum mit Druck und/oder mit einem Vakuum beaufschlagbar ist, so dass die Elastizität des elastischen Wandungselements und/oder der elastischen Gelenke veränderbar ist.
  • Zwischen den elastischen Lagen ist ein Zwischenraum angeordnet, welcher mit einem Fluid, vorzugsweise Luft, gefüllt werden kann. Wird der Zwischenraum drucklos gelassen, ist das elastische Wandungselement sehr biegeweich. Wird in den Zwischenräumen das Fluid abgesaugt und ein Vakuum erzeugt, so berühren sich die einzelnen Lagen und üben Anpresskräfte aufeinander aus. Diese führen dazu, dass auch Scherkräfte zwischen den einzelnen Lagen übertragen werden können. Die Hülle wird somit biegesteif. Damit kann durch eine gezielte Veränderung der Elastizität einzelner Gelenke die Bewegung von Aktorvorrichtungen reguliert werden, die nur über eine gemeinsame Druckkammer verfügen, beziehungsweise Aktorvorrichtungen, bei denen die Hohlräume der Fluidaktoren ohne Steuermittel wie Ventile strömungstechnisch verbunden sind, und bei denen daher alle verbunden Fluidaktoren bei Druckbeaufschlagung nur simultan angesteuert werden können.
  • Der vorbeschriebene Fluidaktor ist mit jedem vorbeschriebenen modularen Aktorsystem kombinierbar.
  • Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer Kupplungsvorrichtung, insbesondere für ein modulares Aktorsystem, wobei die Kupplungsvorrichtung ein, bevorzugt zwei, weiter bevorzugt mehrere, Anschlusskomplemente aufweist, wobei das mindestens eine Anschlusskomplement zur Ausbildung einer Verbindung, insbesondere eines Bajonettverschlusses und/oder einer Schraubverbindung und/oder einer Pressverbindung und/oder eines Rastverschlusses, geeignet ist.
  • Durch die Bereitstellung eines oder mehrerer Anschlusskomplemente kann eine systemeinheitliche mechanische und/oder fluidische Schnittstelle für ein modulares Aktorsystem bereitgestellt werden.
  • Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Kupplungsvorrichtung einen, insbesondere seitlich angeordneten, Fluidanschluss aufweist.
  • Besonders bevorzugt ist die Kupplungsvorrichtung im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, wobei sich die Anschlusskomplemente insbesondere endseitig oder stirnseitig an der zylindrischen Kupplungsvorrichtung befinden. Die zylindrisch ausgebildete Kupplungsvorrichtung weist eine zylindrische Außenwand auf, in welcher sich eine Bohrung eines seitlichen Fluidanschlusses befinden kann.
  • Die zylindrische Kupplungsvorrichtung kann in Richtung deren Längsachse im Innenraum durchgehend offen ausgebildet sein, sodass die Kupplungsvorrichtung im Wesentlichen nur aus der zylindrischen Außenwand besteht, wobei lediglich endseitig Mittel zur Ausbildung des Anschlusskomplementes wie beispielsweise Zapfen oder Gewinde oder ähnliches vorgesehen sind. Darüber hinaus kann die Kupplungsvorrichtung jedoch auch eine in etwa mittig in axialer Richtung angeordnete Trennwand aufweisen, sodass strömungstechnisch die erste offene Seite der zylindrischen Kupplungsvorrichtung von der zweiten offenen Seite der zylindrischen Kupplungsvorrichtung getrennt ist. In der in etwa mittig angeordneten Trennwand kann eine von außen durch die Außenwand der Kupplungsvorrichtung gesetzte Bohrung verlaufen und mit einer entlang der Längsachse des Zylinders sich nur zu einer Stirnseite der Kupplungsvorrichtung in Richtung eines der Anschlusskomplemente öffnenden weiteren Bohrung verbunden sein.
  • Ferner kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Kupplungsvorrichtung ein Verbindungsmittel aufweist, wobei die Kupplungsvorrichtung über das Verbindungsmittel mit einem Bauteil, insbesondere einem Maschinenteil, verbindbar ist.
  • Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kupplungsvorrichtung ein Ventil aufweist.
  • Bevorzugt kann die Kupplungsvorrichtung als Basis für eine Aktorvorrichtung ausgebildet sein, insbesondere für eine Greifervorrichtung, wobei die Basis mindestens ein, bevorzugt zwei, insbesondere bevorzugt drei, weiter bevorzugt mehrere, Anschlusskomplemente aufweist.
  • Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Kupplungsvorrichtung, insbesondere an einer Seitenfläche, mindestens ein Anbindungsmittel aufweist, so dass mehrere Kupplungsvorrichtung miteinander mittels der Anbindungsmittel, insbesondere zu einer Matrix, verbindbar sind, wobei die Kupplungsvorrichtung bevorzugt n-eckig ausgebildet ist, wobei insbesondere n=6 ist.
  • Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass das Anschlusskomplement und/oder das Anschlusselement drehbar ausgebildet ist.
  • Die vorbeschriebene Kupplungsvorrichtung ist mit jedem vorbeschriebenen modularen Aktorsystem und jedem vorbeschriebenen Fluidaktor kombinierbar.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine Aktorvorrichtung in Form eines Zweibackengreifers,
    • 2a eine perspektivische Ansicht eines Translationsaktors,
    • 2b eine Querschnittsansicht eines Translationsaktors,
    • 3a eine perspektivische Ansicht eines Biegeaktors,
    • 3b eine Querschnittsansicht eines Biegeaktors,
    • 4a eine perspektivische Ansicht eines zweiten Biegeaktors,
    • 4b eine Querschnittsansicht eines zweiten Biegeaktors,
    • 3a eine perspektivische Ansicht eines Biegeaktors,
    • 3b eine Querschnittsansicht eines Biegeaktors,
    • 5a eine perspektivische Ansicht eines Biegeaktors mit außenliegender Drehachse,
    • 5b eine Querschnittsansicht eines Biegeaktors mit außenliegender Drehachse,
    • 6 eine Biegefingerspitze,
    • 7 einen Umfassungsfinger,
    • 8 eine Biegefingerspitze mit Greiferlappen,
    • 9 einen Aufsicht auf einen ersten Torsionsaktor,
    • 10a einen Aufsicht auf einen zweiten Torsionsaktor,
    • 10b einen Aufsicht auf einen dritten Torsionsaktor,
    • 11a einen Aufsicht auf einen vierten Torsionsaktor,
    • 11b einen Aufsicht auf einen fünften Torsionsaktor,
    • 12a eine Seitenansicht eines sechsten Torsionsaktors,
    • 12b eine perspektivische Ansicht eines sechsten Torsionsaktors,
    • 13 eine Querschnittsansicht eines anthropomorphen Fingers,
    • 14 ein elastisches Wandungselement,
    • 15 einen Zweiseitenbiegeaktor,
    • 16 einen Zangengreifer,
    • 17 einen Zylindergreifer,
    • 18a eine perspektivische Ansicht eines Biegeaktors mit Anschlusselement,
    • 18b eine Querschnittsansicht eines Biegeaktors mit Anschlusselement,
    • 19 eine Explosionsdarstellung eines Anschlusselements,
    • 20a eine Kupplungsvorrichtung,
    • 20b eine Kupplungsvorrichtung mit seitlichem Fluidanschluss,
    • 21 eine Aktorvorrichtung mit zwei Kupplungsvorrichtungen,
    • 22 eine Kupplungsvorrichtung mit Verbindungsmitteln zum Anschluss eines Bauteils,
    • 23 eine Basis für einen Zweibackengreifer,
    • 24 eine Basis für einen Dreibackengreifer,
    • 25 eine Matrix aus verbundenen Kupplungsvorrichtungen,
    • 26a einen ersten Dreifingergreifer,
    • 26b einen zweiten Dreifingergreifer, und
    • 27 eine Querschnittsansicht eines Biegevakuumgreifers.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine aus einem modularen Aktorsystem 100 aufgebaute Aktorvorrichtung 10 in Form eines Winkelgreifers 11 oder Zweibackengreifers 12.
  • Die Aktorvorrichtung 10 weist drei Kupplungsvorrichtungen 13, 14, 15 auf. Eine erste Kupplungsvorrichtung 13 ist als Basis 16 für den Zweibackengreifer 12 ausgebildet. Die zweite und die dritte Kupplungsvorrichtungen 14, 15 verbinden jeweils einen als Biegeaktor 18 ausgebildeten Fluidaktor 19 mit einem als Biegefingerspitze 20 ausgebildeten Fluidaktor 19.
  • An der Basis 16 befindet sich ein Fluidstutzen 21, über welchen ein Fluid in die Aktorvorrichtung 10 eingeleitet werden kann. Das Fluid wird über die Basis 16 in die Biegeaktoren 18 eingeleitet. Die Biegeaktoren 18 sind strömungstechnisch über die zweite und dritte Kupplungsvorrichtung 14, 15 mit der jeweiligen Biegefingerspitze 20 verbunden, sodass das in den Fluidstutzen 21 eingeführte Fluid und/oder das über Schläuche, die durch den Fluidstutzen 21 geführt sind, eingeleitete Fluid durch die Biegeaktoren 18 in die Biegefingerspitzen 20 geleitet wird. Durch die Druckänderung innerhalb der Biegeaktoren 18 und der Biegefingerspitzen 20 wird eine Biegebewegung dieser Fluidaktoren 19 eingeleitet, sodass der Zweibackengreifer 12 zum Greifen von Gegenständen verwendet werden kann.
  • 2a und 2b zeigen einen Translationsaktor 22. Ein Translationsaktor 22 führt bei Druckbeaufschlagung eine einachsige Dehnungsbewegung durch. Hierfür ist er rotationssymmetrisch aufgebaut und verfügt über ein oder mehrere Dehnungstäler 23, die sich bei steigendem Innendruck nach außen wölben. Unter Vakuum verkürzt sich der Translationsaktor 22. Endseitig ist an den Translationsaktor 22 je eine Dichtlippe 24 als Teil eines Anschlussbereichs oder Klemmbereiches 25 angeordnet. Über die Dichtlippe 24 und den Klemmbereich 25 kann ein Anschlusselement 26 ( 18a und 18b) angesetzt werden, sodass der Translationsaktor 22 in einem modularen Aktorsystem 100 über eine systemeinheitliche, mechanische und/oder fluidische Schnittstelle 27 mit anderen Fluidaktoren 19 beziehungsweise Kupplungsvorrichtungen 13, 14, 15, verbunden werden kann.
  • In den 3a und 3b ist ein Biegeaktor 18 mit einer innenliegenden Drehachse 28 gezeigt. Der Biegeaktor 18 führt unter Druckbeaufschlagung eine Biegebewegung um die Drehachse 28 durch. Hierfür verfügt er über ein oder mehrere Dehnungstäler 23, die sich bei zunehmendem Innendruck nach außen wölben. Die Unterseite 29 des Biegeaktors 18 verfügt über ein elastisches Gelenk 30, das durch eine lokal reduzierte Wandstärke eines elastischen Wandungselementes 31 gebildet wird. Dadurch biegt sich der Biegeaktor 18 vorwiegend um die durch die reduzierte Wandstärke definierte Drehachse 28. Versteifungselemente 32, welche als Versteifungsrippen 33 ausgebildet sind, verhindern die Dehnung der Unterseite 29 des Biegeaktors 18. Die Versteifungsrippen 33 sind in einen Hohlraum 34 beziehungsweise in eine Fluidkammer 35 des Biegeaktors 18 ragend ausgebildet. Dieser Aufbau ermöglicht im Gegensatz zu bekannten elastischen Biegeaktoren 18 die Bewegung um eine im Inneren des elastischen Wandungselementes 31 oder dicht am Biegeaktor 18 befindlichen Drehachse 28. Zur Versteifung der Unterseite 29 des Biegeaktors 18 kann lokal auch festes Material, Fasern oder Textilgewebe eingearbeitet sein. Insbesondere die Dehnung des elastischen Gelenks 30 und des Biegeaktors 18 in Längsrichtung kann durch Fasern reduziert werden, ohne die Biegefähigkeit zu reduzieren. Auch der Biegeaktor 18 weist einen Anschlussbereich bzw. Klemmbereich 25 mit einer Dichtlippe 24 auf.
  • In den 4a, 4b ist ein Biegeaktor 18 mit drei Dehnungstälern 23 dargestellt, welcher darüber hinaus jedoch identisch zu dem Biegeaktor 18 aus 2a, 2b ausgebildet ist.
  • Die 5a und 5b zeigen einen weiteren Biegeaktor 18 mit außenliegender Drehachse 28. Dieser Biegeaktor 18 verfügt über mehrere elastische Gelenke 30 an der Unterseite 29. Durch die gemeinsame Biegewirkung oder Biegebewegung der elastischen Gelenke 30 liegt die Drehachse 28 außerhalb des elastischen Wandungselements 31. Der Biegeaktor 18 mit außenliegender Drehachse 28 weist mehrere Dehnungstäler 23 auf. Auch eine zusätzliche Versteifung durch Fasern in Längsrichtung an der Unterseite 29 des Biegeaktors 18 kann vorgesehen sein. Hierdurch wird die Längung des Biegeaktors 18 reduziert und die Biegung erhöht.
  • Ein aktives Greifelement 36 ist in der 6 dargestellt. Der Fluidaktor 19 der 6 ist eine Biegefingerspitze 20 mit einem ähnlichen Aufbau wie der Biegeaktor 18 der 5a und 5b mit außenliegender Drehachse 28. Die Biegefingerspitze 20 hat jedoch nur einen Fluid- und Befestigungsanschluss beziehungsweise nur einen Klemmbereich 25. An der Unterseite 29 verfügt die Biegefingerspitze 20 über mehrere elastische Gelenke 30 und Versteifungsrippen 33, welche in einen Hohlraum 34 der Biegefingerspitze 20 hereinragen. Zusätzlich können an der Unterseite 29 Greifrippen 37 angeordnet sein. Diese unterstützen das formschlüssige Greifen und versteifen zusätzlich die Unterseite 29 des elastischen Wandungselements 31. Die Oberseite wird durch mehrere Dehnungstäler 23 gebildet. Die Fingerhöhe kann zur Spitze 38 der Biegefingerspitze 20 hin verjüngt sein, um das Hineingreifen in kleine Spalte zu ermöglichen. Aktive Greifelemente 36 dienen zur Handhabung von Objekten. Sie werden wie die Biegeaktoren 18 durch eine Druckänderung in dem Hohlraum 34 beziehungsweise in der Fluidkammer 35 bewegt und haben ebenfalls einen Klemmbereich 25 zur Anbindung eines systemeinheitlichen Anschlusselementes 26 (18a, 18b).
  • In der 7 ist ein Umfassungsfinger 39 dargestellt, welcher ähnlich aufgebaut ist wie die Biegefingerspitze 20 aus 6. Der Umfassungsfinger 39 kann jedoch über eine höhere Anzahl von Dehnungstälern 23 verfügen. Dadurch kann ein zylindrisches Objekt umgriffen werden.
  • Unter einem passiven Greifelement 40 wird ein Zusatzelement verstanden, welches auf einem aktiven Greifelement 36, Fluidaktoren 19 oder Kupplungsvorrichtungen 13, 14, 15 befestigt werden kann. Sie verfügen über keinen eigenen Antrieb und dienen der besseren Handhabung von bestimmten Produkten. In der 8 ist ein Greiferlappen 41 dargestellt, der formschlüssig an der Spitze 38 mit der Biegefingerspitze 20 aus der 6 verbunden ist. Dies erleichtert das Greifen von kleineren Objekten oder Blättern. Der Greiferlappen 41 kann aus elastischen oder festeren Materialien, vergleichbar mit Fingernägeln, bestehen.
  • Die 9 zeigt eine erste Ausgestaltung eines Torsionsaktors 42. Der dargestellte Torsionsaktor 42 ist ein Umfangsrotationsaktor 43. Torsionsaktoren 42 führen bei Druckänderungen eine rotatorische Bewegung aus. Als Antrieb können Biegeaktoren 18 oder Linear- bzw. Translationsaktoren 22 eingesetzt werden. Diese sind zwischen zwei festen Platten 44, 45 so zu montieren, dass bei Druckbeaufschlagung der Translationsaktoren sich diese relativ zueinander verdrehen können. Die Platten 44, 45 sind konzentrisch zueinander über eine gemeinsame Achse 46 drehbar befestigt. Abgesehen von dem Rotationsfreiheitsgrad sind alle anderen Freiheitsgrade zwischen den Platten 44, 45 durch eine geeignete Lagerung gesperrt. Die Führung der beiden Platten 44, 45 kann mit einem torsionsweichen geschlitzten Rohr erfolgen. Zur Anbindung der Translationsaktoren 22 sind Hebelarme 47, 48 mit den Platten 44, 45 verbunden.
  • Eine weitere Ausführungsform eines Torsionsaktors 42 ist in der 10a gezeigt. Zwei Hebel 49, 50 sind jeweils mittig über einen Achse 46 in etwa X-förmig gegeneinander drehbar verbunden. Zwischen den Hebeln 49, 50 sind als Biegeaktoren 18 oder Translationsaktoren 22 ausgebildete Fluidaktoren 19 angeordnet, welche bei Druckbeaufschlagung oder Vakuumerzeugung die Hebel 49, 50 gegeneinander um die Achse 46 verdrehen.
  • Eine weitere Ausführungsform eines Torsionsaktors 42 zur Erzeugung eines Moments um die Längsachse des Torsionsaktors 42 ist in der 10b gezeigt. Hierbei sind kreuzförmige Drehelemente 51, 52 über eine gemeinsame Achse 46 zueinander drehbar verbunden. Jeweils zwischen einem Bein 53 des ersten kreuzförmigen Drehelementes 51 und einem Bein 54 des zweiten kreuzförmigen Drehelementes 52 ist ein Fluidaktor 19, beispielsweise ein Dehnungsaktor 55 angeordnet. Durch Druckbeaufschlagung können die kreuzförmigen Drehelemente 51, 52 um die gemeinsame Achse 46 gegeneinander verdreht werden.
  • Die 11a und 11b zeigen einen Radialrotationsaktor 56. Zwei Platten 44, 45 sind über eine gemeinsame Achse 46 miteinander drehbar verbunden. An der ersten Platte 44 ist außenseitig ein Biegeaktor 18 angeordnet, welcher mit seinem der Platte 44 abgewandtem Ende 57 an der zweiten Platte 45 befestigt ist. Durch Druckbeaufschlagung wird eine Rotationsbewegung des Biegeaktors 18 erzeugt, die die beiden unabhängig voneinander drehbaren Schreiben 44 und 45 gegeneinander verdreht. In der Ausführungsvariante der 11b ist ein doppelseitig wirkender Biegeaktor 58 vorgesehen.
  • Die 12a und 12b zeigen eine Seitenansicht oder eine perspektivische Ansicht eines Axialrotationsaktors 59, welche einen oder mehrere Linear- oder Translationsaktoren 22 umfasst. Der Translationsaktor 22 ist parallel zur Achse 46 des Axialrotationsaktors 59 angeordnet und endseitig mit je einer Platte 44, 45 verbunden. Der Translationsaktor 22 erzeugt primär eine Axialkraft beziehungsweise eine axiale Bewegung, die mit Hilfe einer Kinematik bzw. eines Getriebes 60 in eine Drehbewegung transformiert wird. Als Getriebe 60 eignet sich insbesondere eine gelenkige Gestängeführung 61, wobei die einzelnen Stangen 62 der Gestängeführung 61 randseitig an den Platten 44 und 45 befestigt sind.
  • Ein weiterer Fluidaktor 19 in Form eines anthropomorphen Fingers 63 ist in 13 gezeigt. Der in seiner Bewegungscharakteristik dem menschlichen Finger nachgebildete anthropomorphe Finger 63 verfügt über zwei elastische Gelenke 30 als Drehachsen 28 sowie Dehnungstäler 23 auf der gegenüberliegenden Seite. Bei Druckerhöhung biegen sich die Glieder des anthropomorphen Fingers 63 um die Drehachsen 28. Die Bewegung ist damit ähnlich den ersten beiden Gliedern der menschlichen Hand, die auch nur gemeinsam um ihre beiden Gelenke bewegt werden können. Wird der anthropomorphe Finger 63 mit einem weiteren separat angesteuerten Biegeaktor 18 verbunden, lässt sich ein kompletter menschlicher Finger nachbilden.
  • 14 zeigt eine Ausgestaltung des elastischen Wandungselements 31 für einen Fluidaktor 19. Das elastische Wandungselement 31 umfasst mehrere, beispielsweise drei, elastische Lagen 64, wobei zwischen den elastischen Lagen 64 jeweils ein Zwischenraum 65 angeordnet ist. In die Zwischenräume 65 kann ein Fluid, vorzugsweise Luft, gefüllt werden. Werden die Zwischenräume 65 drucklos gelassen, ist das elastische Wandungselement 31 sehr biegeweich. Wird in den Zwischenräumen 65 das Fluid abgesaugt und ein Vakuum erzeugt, so berühren sich die einzelnen elastischen Lagen 64 und üben Anpresskräfte aufeinander aus. Diese führen dazu, dass auch Scherkräfte zwischen den einzelnen elastischen Lagen 64 übertragen werden können. Das elastische Wandungselement 31 wird somit biegehart. Damit kann durch eine gezielte Veränderung der Elastizität einzelner elastischer Gelenke 30 die Bewegung von Aktorvorrichtungen 100 reguliert werden, bei denen die Hohlräume 34 der Fluidaktoren 19 ohne Steuermittel wie Ventile strömungstechnisch verbunden sind, und bei denen daher alle verbunden Fluidaktoren 19 bei Druckbeaufschlagung nur simultan angesteuert werden können.
  • 15 zeigt einen Zweiseitenbiegeaktor 66 welcher aus zwei getrennten und zueinander symmetrischen Hohlräumen 34 beziehungsweise Fluidkammern 35 besteht, die jeweils über ein Dehnungstal 23 verfügen. Beide Hohlräume 34 werden separat mit einem Fluid, insbesondere Druckluft, angesteuert. Die beiden Hohlräume 34 sind durch eine elastische, biegeweiche Membran 67 getrennt. Je nach Ansteuerung kann somit eine Bewegung in die eine oder in die andere Richtung generiert werden. Die Bewegung kann zudem durch Nutzung eines Vakuums in den Hohlräumen 34 unterstützt werden. Ein nicht dargestellter Dreiseitenbiegeaktor ist analog aufgebaut. Er verfügt jedoch über drei Hohlräume mit einem Querschnittswinkel von 120°. Durch gezielte Ansteuerung der einzelnen Hohlräume 34 beziehungsweise Fluidkammern 35 kann eine Bewegung in beliebiger Richtung generiert werden.
  • Ein weiteres aktives Greifelement 36 ist in 16 gezeigt. Das aktive Greifelement 36 ist ein sogenannter Zangengreifer 68 und besteht aus zwei Biegefingerspitzen 20, die miteinander am den Spitzen 38 gegenüberliegenden Ende am Anschlussbereich bzw. Klemmbereich 25 miteinander verbunden sind und einen gemeinsamen Hohlraum 34 haben. Damit lassen sich insbesondere kleine Objekte einfach greifen.
  • 17 zeigt einen Zylindergreifer 69 umfassend eine zylindrischen Hülle 70, deren Elastizität in Richtung der Spitze 38 abnimmt, und einen Hohlraum 34 beziehungsweise eine Fluidkammer 35. Wird der Hohlraum 34 mit Druck beaufschlagt, dehnt sich die Spitze 38 zunehmend aus und das Dehnungstal 23, welches in der Spitze 38 angeordnet ist, bewegt sich nach außen. Dieses kann nun an ein Objekt herangeführt werden. Wird der Druck wieder reduziert umschließen die zylindrische Hülle 70 und das Dehnungstal 23 das Objekt, sodass es gegriffen werden kann.
  • Die 18a und 18b zeigen einen Fluidaktor 19, welcher als Biegeaktor 18 ausgebildet ist, in einer perspektivischen Ansicht und in einem perspektivischen Querschnitt. Der dargestellte Fluidaktor 19 ist mit einem Anschlusselement 26 versehen. Das Anschlusselement 26 ist in der 19 in einer Explosionszeichnung dargestellt.
  • Das Anschlusselement 26 weist ein Anschlussinnenelement 71, einen Klemmring 72, eine Anschlusshülse 73 und einen Anschlusseinsatz 74 auf. Das Anschlussinnenelement 71 hat endseitig eine umlaufende Erhöhung 75 beziehungsweise einen Flansch 76 oder einen Ring. An den Flansch 76 schließt sich eine Nut 77 an. Wie in 18b dargestellt befindet sich das Anschlussinnenelement 71 im Hohlraum 34 beziehungsweise in einer Öffnung des Hohlraums 34 des Biegeaktors 18 und wird von dem Klemmbereich 25 des elastischen Wandungselementes 31 umgriffen. Eine Dichtlippe 24 des elastischen Wandungselements 31 im Klemmbereich 25 greift über die Erhöhung 75 beziehungsweise über den Flansch 76 in die Nut 77 ein. Der Klemmring 72 drückt das elastische Material des elastischen Wandungselements 31 an das Anschlussinnenelement 71. Mittels der Anschlusshülse 73 wird der Klemmring 72 weiter fixiert. Die einseitige Erhöhung 75 des Anschlussinnenelementes 71 verhindert formschlüssig, dass das elastische Wandungselement 31 unter Druck aus dem Anschlusselement 26 gezogen wird. Zudem wird durch die Dichtlippe 24 und durch den Klemmring 72 sichergestellt, dass der Fluidaktor 19 ausreichend abgedichtet wird. Das Anschlussinnenelement 71 weist eine Bohrung 78 auf, durch die Fluid ein- und ausgeleitet werden kann. Die Anschlusshülse 73 weist Mittel 79 für einen Bajonettverschluss auf, über die der Fluidaktor 19 mit einem Anschlusskomplement 96 (20a, 20b) einer Kupplungsvorrichtung 13, 14, 15 verbunden werden kann. Zudem weist die Anschlusshülse 73 eine Anschlusseinsatzaufnahme 80 auf, in die der Anschlusseinsatz 74 eingesetzt ist. Der Anschlusseinsatz 74 verfügt über eine Öffnung 81, insbesondere eine Fluidöffnung, die strömungstechnisch in zusammengebautem Zustand mit der Bohrung 78 in dem Anschlussinnenelement 71 verbunden ist, sodass ein Hohlraum 34 des Fluidaktors 19, insbesondere des Biegeaktors 18, mit einem Fluid gefüllt werden kann beziehungsweise mit Druck beaufschlagt werden kann. Zudem weist die Öffnung 81 des Anschlusseinsatzes 74 ein Innengewinde 103 auf, über den üblichen Adapter befestigt werden können.
  • Ferner kann der Anschlusseinsatz 74 und/oder die Anschlusshülse 73 und/oder das Anschlussinnenelement 71 ein Ventil zur Regelung des Fluidaktorinnendruckes aufweisen.
  • Die 20a und 20b zeigen zwei Kupplungsvorrichtungen 14, welche als Aktor-Aktor-Kupplung 82 ausgebildet sind. Die in der 20a gezeigte Kupplungsvorrichtung 14 besteht im Wesentlichen aus einer zylindrischen Außenwand 83 besteht. In Richtung der Längsachse 84 des Zylinders ist die Kupplungsvorrichtung 14 durchgängig oder offen ausgebildet. Endseitig an den Stirnflächen 85 des Zylinders ist ein Anschlusskomplement 96 in Form von Mitteln 79 für einen Bajonettverschluss angeordnet. Die Aktor-Aktor-Kupplung 82 verfügt beidseitig über Anschlusskomplemente 96 mit Mitteln 79 für Bajonettverschlüsse, welche das Gegenstück zu den Mitteln 79 der Anschlusshülse 73 des Anschlusselements 26 der 19 bilden. Die Kupplungsvorrichtung 14 der 20a wird beispielsweise verwendet, wenn die angeschlossenen Fluidaktoren 19 gleichzeitig angesteuert werden sollen. Hierzu ist die Länge 86 der Aktor-Aktor-Kupplung 82 genau so bemessen, dass die jeweiligen Anschlusselemente 26, insbesondere die Anschlusseinsätze 74, der beiden Fluidaktoren 19 sich berühren und die beiden Fluidkammern 35 miteinander verbunden werden. Eine Verbindung zwischen zwei Fluidaktoren 19 mit der Kupplungsvorrichtung 14 der 20a ist in der 21 in der rechten Bildhälfte dargestellt. Wie zudem in 21 gezeigt kann ein O-Ring 87 zwischen den beiden Anschlusseinsätzen 74 für eine nötige Abdichtung sorgen. Eine weitere Aktor-Aktor-Kupplung 82 ist in 20b gezeigt. Diese weist einen seitlichen Fluidanschluss 88 auf und wird verwendet, wenn die miteinander verbundenen Fluidaktoren 19 einzeln angesteuert werden sollen. Auch die in 20b dargestellte Kupplungsvorrichtung 14 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, weist jedoch im Unterschied zu der in 20a dargestellten Kupplungsvorrichtung 14 eine etwa mittig angeordnete Trennwand 89 auf. In der Trennwand 89 befindet sich eine Bohrung 90 des seitlichen Fluidanschlusses 88, über welche über ein L-förmiges Knie 91 ein Fluid in ein an der entsprechenden Seite angeordneten Fluidaktor 19 eingeleitet werden kann. Eine Verbindung mit der Kupplungsvorrichtung 14 der 20b ist in der 21 im linken Bildbereich gezeigt, wobei an die Kupplungsvorrichtung 14 der 20b eine Biegefingerspitze 20 angeschlossen ist. Auch in dieser Verbindung kann ein O-Ring 87 zwischen den Anschlusseinsätzen 74 und der Kupplungsvorrichtung 14 zur besseren Abdichtung verwendet werden.
  • Eine Kupplungsvorrichtung 14 zur Verbindung von einem Fluidaktor 19 mit einem Maschinenteil ist in der 22 gezeigt. Diese Kupplungsvorrichtung 14 besitzt auf einer Seite ein Anschlusskomplement 96 in Form von Mitteln 79 für einen Bajonettverschluss zur Befestigung eines Anschlusselements 26 eines Fluidaktors 19. Auf der gegenüberliegenden Seite 92 ist die Kupplungsvorrichtung 14 so gestaltet, dass eine Verbindung mit einem Maschinenteil einfach und sicher hergestellt werden kann. Typische Maschinenteile, mit denen die Fluidaktoren 19 verbunden werden, sind Kreisrohre, Rechteckrohr oder spezielle Metallprofile.
  • Weitere Kupplungsvorrichtungen 13, welche als Basis 16 ausgebildet sind, sind in den 23 und 24 gezeigt. Die Kupplungsvorrichtung 13 der 24 ist als Greiferbasis oder Basis 16 für einen Dreibackengreifer ausgebildet und weist im Wesentlichen eine tetraedische Form auf, wobei die Spitzen 93 des Tetraeders 94 abgerundet sind. Auf drei der Seitenflächen 95 sind Anschlusskomplemente 96 ausgebildet, welche in etwa um 120° zueinander versetzt sind. Durch die Neigung der Seitenflächen 95 des Tetraeders 94 weisen auch die Längsachsen 84 der Anschlusskomplemente 96 Neigungen zueinander auf. Durch Anschluss von Fluidaktoren 19 an die drei Anschlusskomplemente 96 der Basis 16 kann ein Dreifingerbackengreifer ausgebildet werden.
  • Die Kupplungsvorrichtung der 23 ist als Basis 16 für einen Zweibackengreifer 12 (1) ausgebildet und weist im Wesentlichen eine fünfeckige Seitenfläche 95 auf, wobei eine Spitze 93 des Fünfecks abgestumpft ist. Auf zwei Seitenflächen 95 der Kupplungsvorrichtung 13 sind Anschlusskomplemente 96 angeordnet, mit welchen durch Anschluss von Fluidaktoren 19 ein Zweibackengreifer 12 aufgebaut werden kann.
  • Eine weitere Ausbildung der Kupplungsvorrichtung 14 für das modulare Aktorsystem 100 ist in der 25 gezeigt. Die dort dargestellten Kupplungsvorrichtungen 14 sind im Wesentlichen sechseckig ausgebildete Elemente, welche an ihren Seitenflächen 95 Anbindungsmittel 97 aufweisen. Mittels dieser Anbindungsmittel 97 können mehrere Kupplungsvorrichtungen 14 zu einer Greifermatrix 98 zusammengesetzt werden. An den Stirnflächen 85 verfügen die Kupplungsvorrichtungen 14 über Anschlusskomplemente 96 mit Mitteln 79 zur Herstellung eines Bajonettverschlusses, um Fluidaktoren aufzunehmen. Somit lassen sich sehr flexibel Handhabungselemente mit einer beliebigen Anzahl von Aktoren und unterschiedlichsten Abmessungen zusammensetzen. Zudem kann der Verschluss, insbesondere das Anschlusskomplement 96 der Kupplungsvorrichtung 14 und/oder das Anschlusselement 26 des Fluidaktors 19 drehbar gestaltet sein, um die Bewegungsrichtung der Fluidaktoren 19 zu regulieren. Die Verdrehung kann manuell oder durch einen aktiven Mechanismus erfolgen. Dadurch können beispielsweise mit einem Dreifingergreifer 99 (26a und 26b) die drei wesentlichen Greifarten, zentrischer Griff, zylindrischer Griff und Zangengriff realisiert werden. In den 26a und 26b sind zwei verschiedene Ausgestaltungen eines Dreifingergreifers 99 unter Verwendung der sechseckigen Kupplungsvorrichtungen 14 dargestellt. Durch Verdrehung des Anschlusskomplementes 96 und/oder des Anschlusselementes 26 können die Biegeaktoren 18 oder Biegefingerspitzen 20 gegeneinander zwischen den Stellungen in den 26a und 26b verdreht werden.
  • Die Fluidaktoren 19 des modularen Aktorsystems 100 können jeweils einzeln gesteuert oder geregelt oder bewegt werden. Ferner ist es möglich, mehrere Fluidaktoren 19 gleichzeitig über eine Versorgungsleitung mit Druck oder Vakuum zu beaufschlagen. Dadurch wird der Steuerungsaufwand reduziert. Man erhält somit ein unteraktuiertes System.
  • Ein weiteres aktives Greifelement 36 wird mit dem Biegevakuumgreifer 101 der 27 gezeigt. Dieser Biegevakuumgreifer 101 wird auf ein vorzugsweise glattes Objekt aufgesetzt und mit einem Vakuum angesteuert. Die elastische Dichtfläche 102 an der Spitze 38 des Biegevakuumgreifers 101 führt zu einer luftdichten Verbindung mit dem Objekt, wodurch dieses angezogen wird. Zusätzlich wird der Greifprozess durch ein Biegen des Biegevakuumgreifer 101 in Richtung des Objektes unterstützt, die durch Dehnungstäler 23 auf der Innenseite oder auf der Unterseite 29 des Biegevakuumgreifer 101 hervorgerufen wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Modulares Aktorsystem
    10
    Aktorvorrichtung
    11
    Winkelgreifer
    12
    Zweibackengreifer
    13
    Kupplungsvorrichtung
    14
    Kupplungsvorrichtung
    15
    Kupplungsvorrichtung
    16
    Basis
    17
    Fluid-Aktor-Kupplung
    18
    Biegeaktor
    19
    Fluidaktor
    20
    Biegefingerspitze
    21
    Fluidstutzen
    22
    Translationsaktor
    23
    Dehnungstal
    24
    Dichtlippe
    25
    Klemmbereich
    26
    Anschlusselement
    27
    Schnittstelle
    28
    Drehachse
    29
    Unterseite
    30
    Elastisches Gelenk
    31
    Elastisches Wandungselement
    32
    Versteifungselement
    33
    Versteifungsrippe
    34
    Hohlraum
    35
    Fluidkammer
    36
    Aktives Greifelement
    37
    Greifrippen
    38
    Spitze
    39
    Umfassungsfinger
    40
    Passives Greifelement
    41
    Greiferlappen
    42
    Torsionsaktor
    43
    Umfangsrotationsaktor
    44
    Platte
    45
    Platte
    46
    Achse
    47
    Hebelarm
    48
    Hebelarm
    49
    Hebel
    50
    Hebel
    51
    Kreuzförmiges Drehelement
    52
    Kreuzförmiges Drehelement
    53
    Bein
    54
    Bein
    55
    Dehnungsaktor
    56
    Radialrotationsaktor
    57
    Ende
    58
    Biegeaktor
    59
    Axialrotationsaktor
    60
    Getriebe
    61
    Gestängeführung
    62
    Stange
    63
    Antropromorpher Finger
    64
    Elastische Lage
    65
    Zwischenraum
    66
    Zweiseitenbiegeaktor
    67
    Membran
    68
    Zangengreifer
    69
    Zylindergreifer
    70
    Zylindrische Hülle
    71
    Anschlussinnenelement
    72
    Klemmring
    73
    Anschlusshülse
    74
    Anschlusseinsatz
    75
    Erhöhung
    76
    Flansch
    77
    Nut
    78
    Bohrung
    79
    Mittel
    80
    Anschlusseinsatzaufnahme
    81
    Öffnung
    82
    Aktor-Aktor-Kupplung
    83
    Zylindrische Außenwand
    84
    Längsachse
    85
    Stirnfläche
    86
    Länge
    87
    O-Ring
    88
    Fluidanschluss
    89
    Trennwand
    90
    Bohrung
    91
    Knie
    92
    Seite
    93
    Spitze
    94
    Tetraeder
    95
    Seitenfläche
    96
    Anschlusskomplement
    97
    Anbindungsmittel
    98
    Greifermatrix
    99
    Dreifingergreifer
    101
    Biegevakuumgreifer
    102
    Dichtfläche
    103
    Innengewinde
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014106929 A1 [0003]
    • DE 102012006610 B3 [0004]
    • WO 2014/015146 A2 [0005]

Claims (10)

  1. Modulares Aktorsystem (100) umfassend mindestens einen Fluidaktor (19) und mindestens eine Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15), wobei der mindestens eine Fluidaktor (19) und die mindestens eine Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) zu einer Aktorvorrichtung (10) verbindbar sind, wobei der mindestens eine Fluidaktor (19) ein Anschlusselement (26) umfasst, wobei die mindestens eine Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) ein Anschlusskomplement (96) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (26) und das Anschlusskomplement (96) eine systemeinheitliche mechanische und/oder fluidische Schnittstelle (27) definieren, so dass Aktorvorrichtungen (10) mit unterschiedlichen Geometrien ausbildbar sind.
  2. Modulares Aktorsystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorsystem (100) mindestens zwei, bevorzugt mehrere, Fluidaktoren (19) und/oder mindestens zwei, bevorzugt mehrere Kupplungsvorrichtungen (13, 14, 15) umfasst, wobei bevorzugt jeder Fluidaktor (19) ein Anschlusselement (26) umfasst, wobei weiter bevorzugt jede Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) ein Anschlusskomplement (96) umfasst, wobei besonders bevorzugt alle Anschlusselemente (26) identisch sind und wobei alle Anschlusskomplemente (96) identisch sind, derart dass die Anschlusselemente (26) und die Anschlusskomplemente (96) eine systemeinheitliche mechanische und/oder fluidische Schnittstelle (27) definieren, so dass Aktorvorrichtungen (10) mit unterschiedlichen Geometrien ausbildbar sind.
  3. Modulares Aktorsystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die systemeinheitliche mechanische und/oder fluidische Schnittstelle (27) eine lösbare Verbindung, insbesondere ein Bajonettverschluss und/oder eine Schraubverbindung und/oder eine Pressverbindung und/oder ein Rastverschluss, ist, und/oder dass die mindestens eine Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) mehrere Anschlusskomplemente (96) und/oder mindestens ein, bevorzugt mehrere, Anschlusselemente (26) aufweist und/oder dass der mindestens eine Fluidaktor (19) mehrere Anschlusselemente (26) und/oder mindestens ein, bevorzugt mehrere, Anschlusskomplemente (96) aufweist, und/oder dass der mindestens eine Fluidaktor (19) ein elastisches Wandungselement (31) aufweist, wobei das Wandungselement (31) einen mit einem Fluid befüllbaren und/oder mit Druck beaufschlagbaren Hohlraum (34), insbesondere eine Fluidkammer (35), aufweist, und dass bevorzugt das Anschlusselement (26) eine mit dem Hohlraum (34) strömungstechnisch verbundene Öffnung (81), insbesondere eine Fluidöffnung, aufweist.
  4. Modulares Aktorsystem (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Fluidaktoren (19) miteinander mittels einer Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) verbindbar sind, wobei das Anschlusselement (26) eines ersten Fluidaktors (19) und das Anschlusselement (26) eines zweiten Fluidaktors (19) mit je einem Anschlusskomplement (96) der Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15), insbesondere druckdicht, verbindbar sind, und wobei bevorzugt die Öffnungen (81), insbesondere die Fluidöffnungen, der Anschlusselemente (26) des ersten Fluidaktors (19) und des zweiten Fluidaktors (19) strömungstechnisch miteinander verbindbar sind, so dass ein Fluid von dem Hohlraum (34) des ersten Fluidaktors (19) zu dem Hohlraum (34) des zweiten Fluidaktors (19) strömen kann.
  5. Fluidaktor (19), insbesondere für ein modulares Aktorsystem (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Fluidaktor (19) mindestens ein Anschlusselement (26) und ein elastisches Wandungselement (31) aufweist, wobei das Wandungselement (31) mindestens einen mit einem Fluid befüllbaren und/oder mit Druck beaufschlagbaren Hohlraum (34), insbesondere eine Fluidkammer (35), aufweist und/oder umschließt, wobei das Anschlusselement (26) eine mit dem mindestens einen Hohlraum (34) strömungstechnisch verbundene Öffnung (81), insbesondere eine Fluidöffnung (81), aufweist, wobei besonders bevorzugt das Anschlusselement (26) zur Ausbildung einer Verbindung, insbesondere eines Bajonettverschlusses und/oder einer Schraubverbindung und/oder einer Pressverbindung und/oder eines Rastverschlusses und/oder einer Klemmverbindung und/oder einer Klebeverbindung, geeignet ist.
  6. Fluidaktor (19), nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (26) formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem elastischen Wandungselement (31) verbunden ist, wobei bevorzugt das Anschlusselement (26) einen zumindest teilweise im Inneren des Wandungselements (31) angeordnetes Anschlussinnenelement (71) und ein Klemmelement, insbesondere einen Klemmring (72), aufweist, wobei das Wandungselement (31) mit dem Klemmelement an dem Anschlussinnenelement (71) festgeklemmt ist, und/oder dass das Anschlusselement (26) eine Anschlusshülse (73) aufweist, wobei bevorzugt die Anschlusshülse (73) fest mit dem Anschlussinnenelement (71) verbunden ist, wobei weiter bevorzugt das Klemmelement in der Anschlusshülse (73) angeordnet ist, und/oder dass das Anschlusselement (26) einen Anschlusseinsatz (74) aufweist, wobei der Anschlusseinsatz (74) in einer Einsatzaufnahme (80) der Anschlusshülse (73) angeordnet ist, wobei bevorzugt die Öffnung (81), insbesondere die Fluidöffnung, in dem Anschlusseinsatz (74) angeordnet ist, und wobei besonders bevorzugt die Öffnung (81), insbesondere die Fluidöffnung, ein Innengewinde (103) aufweist.
  7. Fluidaktor (19), nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Wandungselement (31) mindestens ein Dehnungstal (23) aufweist, und/oder dass das elastische Wandungselement (31) mindestens ein elastisches Gelenk (30) aufweist, und/oder dass das elastische Wandungselement (31) mindestens ein Versteifungselement (32), insbesondere eine, bevorzugt in den Hohlraum (34) hineinragende, Versteifungsrippe (33) und/oder Fasern und/oder Textilgewebe, wobei die Fasern und/oder das Textilgewebe bevorzugt in dem elastischen Wandungselement (31) angeordnet sind, aufweist, und/oder dass das elastische Wandungselement (31) und/oder das elastische Gelenk (30) aus zwei, bevorzugt mehreren, Lagen (64) aus einem elastischen Material besteht, wobei bevorzugt ein Fluid in einen Zwischenraum (65) zwischen den Lagen (64) einleitbar ist, wobei der Zwischenraum (65) mit Druck und/oder mit einem Vakuum beaufschlagbar ist, so dass die Elastizität des elastischen Wandungselements (31) und/oder der elastischen Gelenke (30) veränderbar ist.
  8. Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15), insbesondere für ein modulares Aktorsystem (100) nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) ein, bevorzugt zwei, weiter bevorzugt mehrere, Anschlusskomplemente (96) aufweist, wobei das mindestens eine Anschlusskomplement (96) zur Ausbildung einer Verbindung, insbesondere eines Bajonettverschlusses und/oder einer Schraubverbindung und/oder einer Pressverbindung und/oder eines Rastverschlusses, geeignet ist.
  9. Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) einen, insbesondere seitlich angeordneten, Fluidanschluss (88) aufweist, und/oder dass die Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) ein Ventil aufweist.
  10. Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15), insbesondere an einer Seitenfläche (95), mindestens ein Anbindungsmittel (97) aufweist, so dass mehrere Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) miteinander mittels der Anbindungsmittel (97), insbesondere zu einer Matrix, verbindbar sind, wobei die Kupplungsvorrichtung (13, 14, 15) bevorzugt n-eckig ausgebildet ist, wobei insbesondere n=6 ist, und/oder dass das Anschlusskomplement (96) drehbar ausgebildet ist.
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