DE102017218620B4 - Gripper fingers with a force measuring device and gripper - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Greiferfinger (16.1, 16.2) aufweisend einen Fingergrundkörper (18), eine bezüglich des Fingergrundkörpers (18) fest angeordnete Abstützung (30), ein Greifglied (22) mit einem ersten Schenkel (22.1) und einem zweiten Schenkel (22.2), der in einem festen Winkel zum ersten Schenkel (22.1) ausgerichtet angeordnet und der mit dem ersten Schenkel (22.1) starr verbunden ist, eine zwischen dem zweiten Schenkel (22.2) des Greifglieds (22) und der Abstützung (30) angeordnete Kraftmessvorrichtung (24), die ausgebildet ist, eine auf den ersten Schenkel (22.1) des Greifglieds (22) einwirkende Kraft in einer Kraftmessrichtung der Kraftmessvorrichtung (24) zu messen, wenigstens eine Gelenksanordnung (23a), die ausgebildet ist, den zweiten Schenkel (22.2) des Greifglieds (22) bezüglich des Fingergrundkörpers (18) in Kraftmessrichtung verstellbar zu lagern, derart, dass die an dem ersten Schenkel (22.1) des Greifglieds (22) angreifenden Kräfte zumindest weitgehend oder vollständig in Form von Scherkräften und/oder Zug-/Druckkräften über die Gelenksanordnung (23) hinweg an die Kraftmessvorrichtung (24) weitergeleitet werden. Die Erfindung betrifft außerdem einen zugehörigen Greifer (1).The invention relates to a gripper finger (16.1, 16.2) comprising a finger base body (18), a support (30) fixedly arranged relative to the finger base body (18), a gripping member (22) having a first leg (22.1) and a second leg (22.2). which is arranged at a fixed angle to the first leg (22.1) and which is rigidly connected to the first leg (22.1), a force measuring device (24) arranged between the second leg (22.2) of the gripping member (22) and the support (30) ) configured to measure a force acting on the first leg (22.1) of the gripping member (22) in a force measuring direction of the force measuring device (24), at least one hinge assembly (23a) adapted to form the second leg (22.2) of FIG Gripping member (22) relative to the finger base body (18) to be stored adjustable in the direction of force measurement, such that on the first leg (22.1) of the gripping member (22) acting forces at least substantially o which are completely forwarded in the form of shear forces and / or tensile / compressive forces over the joint assembly (23) to the force measuring device (24). The invention also relates to an associated gripper (1).
Description
Die Erfindung betrifft einen Greiferfinger, insbesondere eines Greifers, vorzugsweise eines Roboterarms, aufweisend einen Fingergrundkörper, eine bezüglich des Fingergrundkörpers fest angeordnete Abstützung, ein Greifglied mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel, der in einem festen Winkel zum ersten Schenkel ausgerichtet angeordnet und der mit dem ersten Schenkel starr verbunden ist, und eine zwischen dem zweiten Schenkel des Greifglieds und der Abstützung angeordnete Kraftmessvorrichtung, die ausgebildet ist, eine auf den ersten Schenkel des Greifglieds einwirkende Kraft in einer Kraftmessrichtung der Kraftmessvorrichtung zu messen. Die Erfindung betrifft außerdem einen zugehörigen Greifer.The invention relates to a gripper finger, in particular a gripper, preferably a robot arm, comprising a finger body, a fixed relative to the finger body support, a gripping member with a first leg and a second leg, which is aligned at a fixed angle to the first leg and with rigidly connected to the first leg, and a force measuring device disposed between the second leg of the gripping member and the support and arranged to measure a force acting on the first leg of the gripping member in a force measuring direction of the force measuring device. The invention also relates to an associated gripper.
Aus der
Die
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Greifer mit einer integrierten Kraftmessvorrichtung zu schaffen, welche Kraftmessvorrichtung Greifkräfte an zwei gegenüberliegenden Greifflächen eines Greiferfingers besonders genau messen kann.The object of the invention is to provide a gripper with an integrated force measuring device, which force measuring device can measure gripping forces on two opposite gripping surfaces of a gripper finger with particular accuracy.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Greiferfinger aufweisend:
- - einen Fingergrundkörper,
- - eine bezüglich des Fingergrundkörpers fest angeordnete Abstützung,
- - ein Greifglied mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel, der in einem festen Winkel zum ersten Schenkel ausgerichtet angeordnet und der mit dem ersten Schenkel starr verbunden ist,
- - eine zwischen dem zweiten Schenkel des Greifglieds und der Abstützung angeordnete Kraftmessvorrichtung, die ausgebildet ist, eine auf den ersten Schenkel des Greifglieds einwirkende Kraft in einer Kraftmessrichtung der Kraftmessvorrichtung zu messen,
- - wenigstens eine Gelenksanordnung, die ausgebildet ist, den zweiten Schenkel des Greifglieds bezüglich des Fingergrundkörpers in Kraftmessrichtung verstellbar zu lagern, derart, dass die an dem ersten Schenkel des Greifglieds angreifenden Kräfte zumindest weitgehend oder vollständig in Form von Scherkräften und/oder Zug-/Druckkräften über die Gelenksanordnung hinweg an die Kraftmessvorrichtung weitergeleitet werden, wobei der Fingergrundkörper einen Hohlraum mit einer Hohlrauminnenwand aufweist, der zweite Schenkel des Greifglieds in diesem Hohlraum angeordnet ist und die Außenwände des zweiten Schenkels des Greifglieds mit der Hohlrauminnenwand des Hohlraums des Fingergrundkörpers einen um den zweiten Schenkel des Greifglieds umlaufenden Spalt bildet, der zur Bildung der Gelenksanordnung mit elastischem Material ausgefüllt ist, um den zweiten Schenkel des Greifglieds mit dem Fingergrundkörper schubbeweglich zu verbinden.
- a finger body,
- a support fixedly arranged with respect to the main body of the finger,
- a gripping member having a first leg and a second leg, which is arranged aligned at a fixed angle to the first leg and which is rigidly connected to the first leg,
- a force measuring device arranged between the second leg of the gripping member and the support, which is designed to measure a force acting on the first leg of the gripping member in a force measuring direction of the force measuring device,
- - At least one joint arrangement, which is adapted to adjustably support the second leg of the gripping member with respect to the finger body in Kraftmessrichtung, such that the forces acting on the first leg of the gripping member forces at least substantially or completely in the form of shear forces and / or tensile / compressive forces be forwarded across the joint assembly to the force measuring device, wherein the finger body has a cavity with a cavity inner wall, the second leg of the gripping member is disposed in this cavity and the outer walls of the second leg of the gripping member with the cavity inner wall of the cavity of the finger base around the second leg of the gripping member encircling gap, which is filled to form the hinge assembly with elastic material to connect the second leg of the gripping member to the finger body thrust.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch einen Greifer, aufweisend einen Greifergrundkörper, wenigstens einen ersten Greiferfinger und wenigstens einen zweiten Greiferfinger, sowie ein Getriebe, das ausgebildet ist, den wenigstens einen ersten Greiferfinger und den wenigstens einen zweiten Greiferfinger relativ zueinander verstellbar am Greifergrundkörper zu lagern, wobei mindestens einer von erstem und zweitem Greiferfinger, wie erfindungsgemäß beschrieben ausgebildet ist. Der Greifer ist vorzugsweise als ein Greifer eines Roboterarms ausgebildet.The object is also achieved by a gripper, comprising a gripper base body, at least one first gripper finger and at least one second gripper finger, and a transmission which is designed to store the at least one first gripper finger and the at least one second gripper finger adjustable relative to one another on the gripper base body, wherein at least one of the first and second gripper fingers, as described according to the invention is formed. The gripper is preferably designed as a gripper of a robot arm.
Gemäß dem Stand der Technik kann die Gelenksanordnung als eine Festkörpergelenksanordnung ausgebildet sein, die einteilig mit dem zweiten Schenkel des Greifglieds und dem Fingergrundkörper ausgebildet ist, indem der zweite Schenkel des Greifglieds mit dem Fingergrundkörper unter Bildung wenigstens eines Spaltes über wenigstens zwei voneinander beabstandete Stegabschnitte, einteilig verbunden ist, der zweite Schenkel des Greifglieds einen sich in Kraftmessrichtung zwischen jeweils zwei Stegabschnitten, längserstreckenden ersten Balkenabschnitt aufweist und der Fingergrundkörper einen sich in Kraftmessrichtung zwischen jeweils zwei Stegabschnitten, längserstreckenden zweiten Balkenabschnitt aufweist, wobei die Stegabschnitte, in einem jeweiligen mittleren Abstand von dem ersten Balkenabschnitt und dem zweiten Balkenabschnitt jeweils ihre kleinsten Querschnitte aufweisen und eine gegenüber den Längen der sich längserstreckenden Balkenabschnitte um ein mehrfaches geringere Querlänge aufweisen, als die sich längserstreckenden Balkenabschnitte. According to the prior art, the hinge assembly may be formed as a solid state joint assembly formed integrally with the second leg of the gripping member and the finger body by integrally forming the second leg of the gripping member with the finger body to form at least one gap over at least two spaced apart web portions is connected, the second leg of the gripping member has a force measuring direction between two web sections, longitudinally extending first beam portion and the finger base body has a force measuring direction between two web portions, longitudinally extending second beam portion, wherein the web portions, at a respective average distance from the first Beam section and the second beam section each have their smallest cross-sections and a relation to the lengths of the longitudinally extending beam sections by a multiple smaller cross Have length, as the longitudinally extending beam sections.
Die Stegabschnitte und/oder der zweite Schenkel des Greifglieds und/oder der Fingergrundkörper können ausgebildet sein, die an dem ersten Schenkel des Greifglieds angreifenden Kräfte zumindest weitgehend oder vollständig in Form von Scherkräften und/oder Zug-/Druckkräften über die Stegabschnitte hinweg an die Kraftmessvorrichtung weiterzuleiten. The web portions and / or the second leg of the gripping member and / or the finger body may be formed, the forces acting on the first leg of the gripping member at least substantially or completely in the form of shear forces and / or tensile / compressive forces on the web portions away on the force measuring device forward.
Die Übergangsbereiche der Stegabschnitte zu dem zweiten Schenkel des Greifglieds und dem Fingergrundkörper können jeweils abgerundet sein, insbesondere kreisbogenförmig von jeweils einer ersten Mantelwand des Stegabschnitts zu einer rechtwinkelig zur ersten Mantelwand des Stegabschnitts verlaufenden zweiten Mantelwand des zweiten Schenkel des Greifglieds und dritten Mantelwand des Fingergrundkörpers verlaufen.The transition regions of the web portions to the second leg of the gripping member and the finger base body may each be rounded, in particular arcuately extending from a respective first shell wall of the web portion to a second outer wall of the second leg of the gripping member and third shell wall of the finger body extending at right angles to the first shell wall of the web portion.
Der wenigstens eine sich längserstreckende erste Balkenabschnitt des zweiten Schenkels des Greifglieds und der wenigstens eine sich längserstreckende zweite Balkenabschnitt des Fingergrundkörpers können jeweils eine quaderförmige Grundgestalt aufweisen, mit zwei gegenüberliegenden sich in Längserstreckung des jeweiligen Balkens erstreckenden breiten Seitenwänden und mit zwei gegenüberliegenden sich in Längserstreckung des jeweiligen Balkens erstreckenden schmalen Seitenwänden, wobei die Stegabschnitte mit den breiten Seitenwänden verbunden sind.The at least one longitudinally extending first beam portion of the second leg of the gripping member and the at least one longitudinally extending second beam portion of the finger body may each have a cuboidal basic shape, with two opposite in the longitudinal extent of the respective beam extending wide side walls and two opposite each other in the longitudinal extent of the respective Balkens extending narrow side walls, wherein the web portions are connected to the wide side walls.
Der wenigstens eine sich längserstreckende erste Balkenabschnitt des zweiten Schenkels des Greifglieds und der wenigstens eine sich längserstreckende zweite Balkenabschnitt des Fingergrundkörpers können jeweils eine quaderförmige Grundgestalt aufweisen, mit zwei gegenüberliegenden sich in Längserstreckung des jeweiligen Balkens erstreckenden breiten Seitenwänden und mit zwei gegenüberliegenden sich in Längserstreckung des jeweiligen Balkens erstreckenden schmalen Seitenwänden, wobei die Stegabschnitte mit den schmalen Seitenwänden verbunden sind.The at least one longitudinally extending first beam portion of the second leg of the gripping member and the at least one longitudinally extending second beam portion of the finger body may each have a cuboidal basic shape, with two opposite in the longitudinal extent of the respective beam extending wide side walls and two opposite each other in the longitudinal extent of the respective Balkens extending narrow side walls, wherein the web portions are connected to the narrow side walls.
Der Fingergrundkörper kann eine Nut aufweisen, die von zwei gegenüberliegenden Nutwänden des Fingergrundkörpers begrenzt wird und der zweite Schenkel des Greifglieds einerseits über wenigstens zwei Stegabschnitte mit seiner schmalen Seitenwand mit der einen Nutwand des Fingergrundkörpers einteilig verbunden ist und andererseits über wenigstens zwei weitere Stegabschnitte mit seiner zweiten schmalen Seitenwand mit der anderen Nutwand des Fingergrundkörpers einteilig verbunden ist.The finger base body may have a groove which is delimited by two opposite groove walls of the finger base body and the second leg of the gripping member is integrally connected via at least two web portions with its narrow side wall with one groove wall of the finger body and on the other hand at least two further web portions with its second narrow side wall is integrally connected to the other groove wall of the finger body.
Der zweite Schenkel des Greifglieds kann mit dem Fingergrundkörper über genau zwei parallel zueinander ausgerichtete, voneinander beabstandete Stegabschnitte einteilig verbunden sein.The second leg of the gripping member may be integrally connected to the finger body via exactly two parallel aligned, spaced-apart web portions.
Der zweite Schenkel des Greifglieds kann mit dem Fingergrundkörper über drei oder mehr parallel zueinander ausgerichtete, voneinander beabstandete Stegabschnitte einteilig verbunden sein.The second leg of the gripping member may be integrally connected to the finger base body via three or more mutually parallel, spaced-apart web portions.
Der Fingergrundkörper weist erfindungsgemäß einen Hohlraum mit einer Hohlrauminnenwand auf, wobei der zweite Schenkel des Greifglieds in diesem Hohlraum angeordnet ist und die Außenwände des zweiten Schenkels des Greifglieds mit der Hohlrauminnenwand des Hohlraums des Fingergrundkörpers einen um den zweiten Schenkel des Greifglieds umlaufenden Spalt bilden, der zur Bildung der Gelenksanordnung mit elastischem Material ausgefüllt ist, um den zweiten Schenkel des Greifglieds mit dem Fingergrundkörper schubbeweglich zu verbinden.The finger body according to the invention has a cavity with a cavity inner wall, wherein the second leg of the gripping member is arranged in this cavity and the outer walls of the second leg of the gripping member with the cavity inner wall of the cavity of the finger body form a circumferential around the second leg of the gripping member gap, the Forming the joint assembly is filled with elastic material to connect the second leg of the gripping member to the finger body thrust.
Das Greifglied kann erfindungsgemäß mittels einer Schwinge gelenkig bezüglich des Fingergrundkörpers gelagert sein, derart, dass der zweite Schenkel des Greifglieds in Richtung seiner Längserstreckung relativ zum Hohlraum des Fingergrundkörpers beweglich ist.The gripping member according to the invention can be articulated relative to the finger base body by means of a rocker, such that the second leg of the gripping member is movable in the direction of its longitudinal extent relative to the cavity of the finger body.
Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.Concrete embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying figures. Concrete features of these exemplary embodiments, regardless of the specific context in which they are mentioned, if appropriate also individually or in further combinations, represent general features of the invention.
Es zeigen:
-
1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Greiferfingers mit zwei Schub- und Zug/Druck-Stegabschnitten gemäß dem Stand der Technik; -
2 eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform des Greiferfingers gemäß1 ; -
3 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Greiferfingers mit drei Schub- und Zug/Druck-Stegabschnitten; -
4 eine perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform des Greiferfingers gemäß3 ; -
5 in einer Seitenansicht am Beispiel der ersten Ausführungsform des Greiferfingers gemäß1 und2 die freigeschnittenen Kräfte im Bereich der Schub- und Zug/Druck-Stegabschnitte; -
6 eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform eines Greiferfinger mit vier Schub- und Zug/Druck-Stegabschnitten und einer Nut; -
7 eine perspektivische Ansicht der dritten Ausführungsform des Greiferfingers gemäß6 ; -
8 in einer perspektivischen Ansicht am Beispiel der dritten Ausführungsform des Greiferfingers gemäß6 und7 die freigeschnittenen Kräfte im Bereich der Schub- und Zug/Druck-Stegabschnitte; -
9 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Greiferfingers mit elastischem Material in einer ersten Greiferfingerstellung; -
10 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Greiferfingers mit elastischem Material in einer zweiten Greiferfingerstellung; -
11 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Greiferfingers mit elastischem Material; und -
12 eine schematische Darstellung eines Greifers mit zwei Greiferfingern nach dem Stand der Technik.
-
1 a side view of a first embodiment of a gripper finger with two push and pull / push-land sections according to the prior art; -
2 a perspective view of the first embodiment of the gripper finger according to1 ; -
3 a side view of a second embodiment of a gripper finger with three push and pull / push-land sections; -
4 a perspective view of the second embodiment of the gripper finger according to3 ; -
5 in a side view of the example of the first embodiment of the gripper finger according to1 and2 the cut forces in the area of the push and pull / pressure bar sections; -
6 a plan view of a third embodiment of a gripper fingers with four push and pull / push-land sections and a groove; -
7 a perspective view of the third embodiment of the gripper finger according to6 ; -
8th in a perspective view of the example of the third embodiment of the gripper finger according to6 and7 the cut forces in the area of the push and pull / pressure bar sections; -
9 a side view of a gripper finger according to the invention with elastic material in a first gripper finger position; -
10 a side view of the gripper finger according to the invention with elastic material in a second gripper finger position; -
11 a perspective view of the gripper finger according to the invention with elastic material; and -
12 a schematic representation of a gripper with two gripper fingers of the prior art.
Im Falle der Ausführungsbeispiele der
Gemäß diesen Ausführungsbeispielen ist die Kraftmessvorrichtung
Der zweite Schenkel
Generell weist der Greiferfinger
Ein solcher Greiferfinger
Der Greifer kann, wie in
Die Gelenksanordnung
Die Stegabschnitte
Die Übergangsbereiche U der Stegabschnitte
In den Ausführungsformen der
In den Ausführungsformen der
In den Ausführungsformen der
In der Ausführungsform gemäß
In der Ausführungsform gemäß
In der Ausführungsform gemäß
In der Ausführungsform gemäß
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