DE102017219757A1

DE102017219757A1 - Greifeinrichtung und Roboterarm mit einer solchen Greifeinrichtung

Info

Publication number: DE102017219757A1
Application number: DE102017219757.9A
Authority: DE
Inventors: Sven Brudniok; Martin Riedel
Original assignee: KUKA Deutschland GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-05-09
Also published as: WO2019091803A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Greifeinrichtung (1), bei der ein erster Positionierarm (13.1), ein zweiter Positionierarm (13.2) und ein dritter Positionierarm (13.3) mechanisch derart konfiguriert sind, dass wenigstens ein Drehgelenk (15.2) des ersten Positionierarms (13.1), wenigstens zwei Drehgelenke (25.2, 25.3) des zweiten Positionierarms (13.2) und wenigstens ein Drehgelenk (35.2) des dritten Positionierarms (13.3) in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke (15), der zweiten Armgelenke (25) und der dritten Armgelenke (35) stets parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind. Die Erfindung betrifft außerdem einen zugehörigen Roboterarm (11) mit einer solchen Greifeinrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifeinrichtung, aufweisend ein Grundglied, einen am Grundglied gelagerten ersten Positionierarm, einen am Grundglied gelagerten zweiten Positionierarm und einen am Grundglied gelagerten dritten Positionierarm. Die Erfindung betrifft außerdem einen zugehörigen Roboterarm mit einer solchen Greifeinrichtung.
Die CN 206123626 U beschreibt einen fahrbaren mehrachsigen Kranausleger, an dessen freiem Ende eine Greifeinrichtung gelagert ist. Die Greifeinrichtung umfasst vier Greifanordnungen, die jeweils eine Haltegabel und einen Saugnapf aufweisen. Jede Greifanordnung ist mittels jeweils einer Kinematikstruktur relativ zu einer Grundplatte verstellbar. Jede Kinematikstruktur umfasst einen Spindeltrieb zum Verstellen der Greifanordnungen relativ zur Grundplatte und relativ zueinander.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine flexible Greifeinrichtung zu schaffen, die eine Vielfalt an verschieden gestalteten Objekten unterschiedlich greifen kann, aber dennoch eine möglichst geringe Anzahl an Gelenken aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Roboterarm zu schaffen, der mit einer solchen Greifeinrichtung ausgestattet ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Greifeinrichtung, aufweisend:

- ein Grundglied,
- einen am Grundglied gelagerten ersten Positionierarm, der mehrere erste Armglieder aufweist, die durch erste Armgelenke gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk als ein Drehgelenk ausgebildet ist,

- einen am Grundglied gelagerten zweiten Positionierarm, der mehrere zweite Armglieder aufweist, die durch zweite Armgelenke gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens drei Gelenke umfassen, von denen wenigstens zwei Gelenke als Drehgelenke ausgebildet sind, und
- einen am Grundglied gelagerten dritten Positionierarm, der mehrere dritte Armglieder aufweist, die durch dritte Armgelenke gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk als Drehgelenke ausgebildet ist, wobei
- der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm und der dritte Positionierarm mechanisch derart konfiguriert sind, dass das wenigstens eine Drehgelenk des ersten Positionierarms, die wenigstens zwei Drehgelenke des zweiten Positionierarms und das wenigstens eine Drehgelenk des dritten Positionierarms in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke, der zweiten Armgelenke und der dritten Armgelenke mit ihren Drehachsen stets in Winkeln von weniger als 25 Grad von einer gegenseitigen parallelen Ausrichtung abweichend, zueinander ausgerichtet angeordnet sind.

In bevorzugten Ausführungen sind das wenigstens eine Drehgelenk des ersten Positionierarms, die wenigstens zwei Drehgelenke des zweiten Positionierarms und das wenigstens eine Drehgelenk des dritten Positionierarms in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke, der zweiten Armgelenke und der dritten Armgelenke mit ihren Drehachsen erfindungsgemäß stets in Winkeln von weniger als 10 Grad von einer gegenseitigen parallele Ausrichtung abweichend, insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel oder genau parallel zueinander ausgerichtet angeordnet.
Das Grundglied bildet einen Träger, an dem sowohl der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm als auch der dritte Positionierarm angebracht sind. Mittels des Grundgliedes sind demgemäß die Stellen, an denen die drei Positionierarme mit ihren proximalen Basisenden angebracht sind, festgelegt. Das Grundglied kann von einer starren Platte gebildet werden, die insbesondere eine zumindest weitegehend gleichbleibende Plattendicke aufweist und die sich zumindest weitgehend in einer Hauptebene flächenmäßig erstreckt (Haupterstreckungsebene) .
Der erste Positionierarm weist mindestens zwei bewegliche Armglieder auf, wobei jeweils zwei in einer kinematischen Kette des ersten Positionierarms benachbarte Armglieder mittels jeweils eines Armgelenks des ersten Positionierarms gegeneinander verstellbar verbunden sind. Jedes dieser Armgelenke kann einen Motor, insbesondere elektrischen Motor, ein Getriebe und/oder einen Antrieb, insbesondere elektrischen Antrieb aufweisen, der automatisch angesteuert das jeweils zugeordnete Armgelenk bewegen d.h. verstellen kann, um die relative Position und/oder Lage seiner benachbarten Armglieder bewegen d.h. verstellen zu können. Ein automatisches Ansteuern des Motors oder des Antriebs kann mittels einer Steuervorrichtung, insbesondere einer elektrischen Steuervorrichtung, wie beispielsweise einer Robotersteuerung erfolgen. Der erste Positionierarm kann beispielsweise genau zwei bewegliche Armglieder und genau zwei Armgelenke aufweisen. Alternativ kann der erste Positionierarm beispielsweise genau drei bewegliche Armglieder und genau drei Armgelenke aufweisen.
Der zweite Positionierarm weist mindestens drei bewegliche Armglieder auf, wobei jeweils zwei in einer kinematischen Kette des zweiten Positionierarms benachbarte Armglieder mittels jeweils eines Armgelenks des zweiten Positionierarms gegeneinander verstellbar verbunden sind. Jedes dieser Armgelenke kann einen Motor, insbesondere elektrischen Motor, ein Getriebe und/oder einen Antrieb, insbesondere elektrischen Antrieb aufweisen, der automatisch angesteuert das jeweils zugeordnete Armgelenk bewegen d.h. verstellen kann, um die relative Position und/oder Lage seiner benachbarten Armglieder bewegen d.h. verstellen zu können. Ein automatisches Ansteuern des Motors oder des Antriebs kann mittels einer Steuervorrichtung, insbesondere einer elektrischen Steuervorrichtung, wie beispielsweise einer Robotersteuerung erfolgen. Der zweite Positionierarm kann beispielsweise genau drei bewegliche Armglieder und genau drei Armgelenke aufweisen. Alternativ kann der zweite Positionierarm beispielsweise genau vier bewegliche Armglieder und genau vier Armgelenke aufweisen.
Der dritte Positionierarm weist mindestens zwei bewegliche Armglieder auf, wobei jeweils zwei in einer kinematischen Kette des ersten Positionierarms benachbarte Armglieder mittels jeweils eines Armgelenks des dritten Positionierarms gegeneinander verstellbar verbunden sind. Jedes dieser Armgelenke kann einen Motor, insbesondere elektrischen Motor, ein Getriebe und/oder einen Antrieb, insbesondere elektrischen Antrieb aufweisen, der automatisch angesteuert das jeweils zugeordnete Armgelenk bewegen d.h. verstellen kann, um die relative Position und/oder Lage seiner benachbarten Armglieder bewegen d.h. verstellen zu können. Ein automatisches Ansteuern des Motors oder des Antriebs kann mittels einer Steuervorrichtung, insbesondere einer elektrischen Steuervorrichtung, wie beispielsweise einer Robotersteuerung erfolgen. Der dritte Positionierarm kann beispielsweise genau zwei bewegliche Armglieder und genau zwei Armgelenke aufweisen, von denen entweder nur eines als ein Drehgelenk und das andere als ein Schubgelenk ausgebildet ist oder beide Armgelenke als jeweils ein Drehgelenk ausgebildet sind. Alternativ kann der dritte Positionierarm beispielsweise genau drei bewegliche Armglieder und genau drei Armgelenke aufweisen. Von den drei Armgelenken können beispielsweise ein oder zwei Armgelenke als jeweils ein Drehgelenk und das dritte Armgelenk als ein Schubgelenk ausgebildet sein, oder es können alle drei Armgelenke als jeweils ein Drehgelenk ausgebildet sein. Es können am dritten Positionierarm aber auch nur ein Drehgelenk und dann jedoch zwei Schubgelenke ausgebildet sein.
Somit können Drehgelenke und Schubgelenke je nach mechanischer Konfiguration des ersten Positionierarms, des zweiten Positionierarms und des dritten Positionierarms in verschiedenen Variationen vorhanden sein, solange jedoch die wenigstens zwei Drehgelenke des ersten Positionierarms, die wenigstens zwei Drehgelenke des zweiten Positionierarms und das wenigstens eine Drehgelenke des dritten Positionierarms in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke, der zweiten Armgelenke und der dritten Armgelenke stets parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind.
Die parallele Ausrichtung der genannten Drehgelenke bezieht sich auf deren Drehachsen. Dabei ist die mechanische Konfiguration so gewählt dass keine der insgesamt fünf Drehachsen der fünf Drehgelenke genau aufeinander fallen und somit ein Fluchten der Drehachsen nicht stattfindet.
Die Armglieder sowohl des ersten Positionierarms, des zweiten Positionierarms als auch des dritten Positionierarms sind jeweils ausgebildet eine Halte- und Positionierstruktur zu bilden, um die jeweiligen distalen Endglieder relativ zum Grundglied der Greifeinrichtung d.h. im Raum zu positionieren. Die Armglieder dienen insbesondere nicht als eigentliche Klemmbacken zwischen denen die Greifobjekte gegriffen und gehalten werden. Zum Halten und Greifen von Greifobjekten dienen vielmehr von den Armgliedern sowohl des ersten Positionierarms, des zweiten Positionierarms als auch des dritten Positionierarms separate Fixierelemente, die jeweils an den Armendgliedern d.h. an den jeweiligen distalen Endgliedern der Positionierarme angebracht sind. Durch Verstellen der Armgelenke und damit der Armglieder werden demgemäß die separaten Fixierelemente im Raum lediglich positioniert, ohne dass die Armgelenke und die Armglieder selbst in Kontakt zum Greifobjekt kommen bzw. ohne dass die Armglieder und/oder die Armgelenke selbst das Greifobjekt greifen, d.h. klemmend greifen.
Der erste Positionierarm kann mehrere erste Armglieder aufweisen, die durch erste Armgelenke gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke umfassen, von denen wenigstens zwei Gelenke als Drehgelenke ausgebildet sind.
Von den ersten Armgliedern des ersten Positionierarms können zwei Stück jeweils einen Schwenkhebel bilden, und diese zwei Schwenkhebel mechanisch derart konfiguriert sein, dass die beiden Schwenkhebel sich stets in einer zur Haupterstreckungsebene des Grundglieds parallel verlaufenden Schwenkebene bewegen.
Generell wird unter einer mechanischen Konfiguration der konkrete konstruktive Aufbau der kinematischen Struktur, d.h. des jeweiligen Positionierarms verstanden und zwar insbesondere die konstruktive Gestalt der Armglieder und die Art, der konstruktive Aufbau und die Anordnung der Armgelenke bezüglich den Armgliedern. Es wird unter der mechanischen Konfiguration insbesondere nicht lediglich die momentanen d.h. veränderlichen Gelenkwinkelstellungen der Armgelenke des jeweiligen Positionierarms verstanden.
Der erste Positionierarm kann mehrere erste Armglieder aufweisen, die durch erste Armgelenke gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk als ein Drehgelenk und wenigstens ein Gelenk als ein Schubgelenk ausgebildet sind.
In einer ersten Variante des ersten Positionierarms kann das eine Drehgelenk in der kinematischen Kette des ersten Positionierarms dem einen Schubgelenk nachgelagert sein. In einer zweiten Variante des ersten Positionierarms kann das eine Drehgelenk in der kinematischen Kette des ersten Positionierarms dem einen Schubgelenk vorgelagert sein. Die kinematische Kette wird dabei von allen Armgelenken des ersten Positionierarms gebildet und zwar vorzugsweise betrachtet ausgehend von einem proximalen Ende des ersten Positionierarms, das an dem Grundglied der Greifeinrichtung festgelegt ist hin zu einem distalen Ende des ersten Positionierarms, welches das Armendglied aufweist.
Von den zweiten Armgliedern des zweiten Positionierarms können zwei Stück jeweils einen Schwenkhebel bilden, und diese zwei Schwenkhebel mechanisch derart konfiguriert sein, dass die beiden Schwenkhebel sich stets in einer zur Haupterstreckungsebene des Grundglieds parallel verlaufenden Schwenkebene bewegen.
Von den wenigstens zwei Gelenken des dritten Positionierarms, bei denen das eine Gelenk als Drehgelenke ausgebildet ist, kann das andere Gelenk als ein Drehgelenk oder ein Schubgelenk ausgebildet sein.
In einer ersten Variante des dritten Positionierarms kann das eine Drehgelenk in der kinematischen Kette des dritten Positionierarms dem einen Schubgelenk nachgelagert sein. In einer zweiten Variante des dritten Positionierarms kann das eine Drehgelenk in der kinematischen Kette des dritten Positionierarms dem einen Schubgelenk vorgelagert sein. Die kinematische Kette wird dabei von allen Armgelenken des dritten Positionierarms gebildet und zwar vorzugsweise betrachtet ausgehend von einem proximalen Ende des dritten Positionierarms, das an dem Grundglied der Greifeinrichtung festgelegt ist hin zu einem distalen Ende des dritten Positionierarms, welches das Armendglied aufweist.
Der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm und/oder der dritte Positionierarm können ein sich in allen Gelenkstellungen zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Grundglieds längserstreckendes Armendglied aufweisen.
Der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm und/oder der dritte Positionierarm können mittels eines zusätzlichen Grundschubgelenks an dem Grundglied linear verstellbar in der Haupterstreckungsebene des Grundglieds oder zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Grundglieds gelagert sein.
Generell kann jegliches Schubgelenk eine sogenannte Linearachse des jeweiligen Positionierarms bilden. Jedes Schubgelenk oder jede Linearachse kann motorisch angetrieben sein.
Der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm und/oder der dritte Positionierarm können, insbesondere an dem freien Ende seines Armendglieds, wenigstens ein Fixierelement aufweisen, das ausgebildet ist, wahlweise einen von mindestens zwei möglichen Greiferzuständen aufzuweisen. Jedes Fixierelement kann insbesondere auch mehrteilig und/oder mehrgliedrig bzw. mehrgelenkig ausgebildet sein.
Die wenigstens zwei Greiferzustände sind dabei einerseits eine Lösestellung oder Offenstellung des Fixierelements, in der ein Greifobjekt von dem Fixierelement sich löst oder gelöst werden kann und andererseits eine Fixierstellung oder Schließstellung des Fixierelements, in der ein Greifobjekt von dem Fixierelement erfasst bzw. festgehalten, insbesondere festgeklemmt wird, so dass es von dem Fixierelement festgehalten wird.
Das wenigstens eine Fixierelement kann mittels eines passiv beweglichen Schwenkgelenks mit dem erste Positionierarm, dem zweiten Positionierarm und/oder dem dritten Positionierarm, insbesondere mit dem freien Ende seines Armendglieds verbunden sein.
Das passiv bewegliche Schwenkgelenk ist insoweit antriebslos ausgebildet, d.h. das passiv bewegliche Schwenkgelenk ist nicht mittels eines Motors angetrieben verstellbar. Vielmehr wird das passiv bewegliche Schwenkgelenk nur dann verstellt, wenn eine externe Kraft auf ein mit dem passiv beweglichen Schwenkgelenk verbundenes Glied einwirkt, wodurch das Glied durch die Kraft weggedrückt oder weggezogen wird und sich das Schwenkgelenk in seiner Winkelstellung verstellt. Das jeweilige passiv bewegliche Schwenkgelenk kann sich selbst mittenzentrierend ausgebildet sein. Beispielsweise kann das jeweilige passiv bewegliche Schwenkgelenk dazu gegenüberliegende, d.h. antagonistisch vorgespannte Federpaare aufweisen, welche das Schwenkgelenk in einer mittleren Stellung halten, wenn keine äußeren Kräfte auf das Schwenkgelenk einwirken. Die Federn können beispielsweise mechanisch wirkende Federn, wie Blattfedern, Spiralfedern oder Federwendel sein. Alternativ können die Federn magnetisch wirkende Federn sein, wie beispielsweise Permanentmagnetpaare, bei denen gleichartige Pole aufeinander zu gerichtet sind. Statt Permanentmagnetpaare können auch Elektromagnete zur Anwendung kommen.
Das wenigstens eine Fixierelement kann mittels eines aktiv beweglich ansteuerbaren Drehgelenks mit dem ersten Positionierarm, dem zweiten Positionierarm und/oder dem dritten Positionierarm, insbesondere mit dem freien Ende seines Armendglieds verbunden sein.
Das aktiv beweglich ansteuerbare Drehgelenk ist insoweit mit einem Motor, einem Getriebe und/oder einem Antrieb verbunden, derart, dass eine Drehung des Motors d.h. einer Drehung der Motorwelle eine entsprechend gekoppelte Drehbewegung des aktiv beweglich ansteuerbaren Drehgelenks bewirkt. Somit kann das Drehgelenk durch den Motor oder den Antrieb zwangsverstellt werden. Der Motor oder der Antrieb kann insbesondere automatisch angesteuert sein, insbesondere durch eine Robotersteuerung.
Das wenigstens eine Fixierelement kann mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken aufweisen, die in einem ersten Greiferzustand, in dem die Klemmbacken auseinandergefahren sind, zum Loslassen eines Klemmobjekts positionierbar sind und die in einem zweiten Greiferzustand, in dem die Klemmbacken aufeinander zugefahren sind, zum Festklemmen eines Klemmobjekts positionierbar sind.
Die mindestens zwei Klemmbacken können mittels eines in Öffnungsrichtung der Klemmbacken selbsthemmenden Getriebes gegeneinander verstellbar an dem wenigstens einen Fixierelement gelagert sein.
Der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm und/oder der dritte Positionierarm können, insbesondere an dem freien Ende seines Armendglieds wenigstens ein erstes Fixierelement aufweisen, das mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken aufweist, die ausgebildet und angeordnet sind eine Klemmebene aufzuspannen, die in allen Gelenkstellungen der Greifeinrichtung zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Grundglieds verläuft und wenigstens ein zweites Fixierelement aufweisen, das mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken aufweist, die ausgebildet und angeordnet sind eine Klemmebene aufzuspannen, die in allen Gelenkstellungen der Greifeinrichtung zumindest im Wesentlichen parallel oder genau parallel zur Haupterstreckungsebene des Grundglieds verläuft.
Jedes Fixierelement kann in Ergänzung zu Klemmbacken oder alternativ zu Klemmbacken auch andere Arten von Greifmechanismen aufweisen. So kann jedes Fixierelement in Ergänzung zu Klemmbacken oder alternativ zu Klemmbacken beispielsweise Saugeinrichtungen aufweisen, die ausgebildet sind ein Greifobjekt mittels Unterdruck anzusaugen um es zu halten, und/oder beispielsweise Magnethalter aufweisen, die ausgebildet sind ein Greifobjekt mittels Magnetkraft bzw. magnetischer Wirkung zu halten.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird außerdem gelöst durch einen Roboterarm, aufweisend mehrere Roboterglieder, die durch ansteuerbare Robotergelenke des Roboterarms gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei eines der Roboterglieder ein Flanschglied bildet, an dem eine Greifeinrichtung, wie erfindungsgemäß beschrieben, gelagert ist, indem die Greifeinrichtung mit ihrem Grundglied an dem Flanschglied des Roboterarms befestigt ist.
Der Roboterarm kann insbesondere verwendet werden, um im Rahmen einer Automobilproduktion im Bereich der Karosseriefertigung und/oder Karosseriemontage, wie dem Karosserieschweißen eingesetzt zu werden. Beispielsweise kann der Roboterarm, der eine Greifeinrichtung, wie erfindungsgemäß beschrieben aufweist, beispielsweise als ein Pressenverketter eingesetzt werden oder als flexible Aufspannvorrichtung für Karosserieteile beim Karosserieschweißen dienen. Die Greifeinrichtung ist dabei insbesondere ausgebildet, Karosserieteile zu ergreifen und festzuhalten.
Der Roboterarm kann Teil eines Roboters sein, der neben dem Roboterarm eine zum Steuern einer Bewegung des Roboterarms vorgesehene, insbesondere elektronische Steuervorrichtung umfasst. Der Roboterarm kann Motoren, insbesondere elektrische Motoren, umfassen, die zumindest indirekt angesteuert durch die elektronische Steuervorrichtung ein automatisches Bewegen des Roboterarms, insbesondere gemäß eines Roboterprogramms, ermöglichen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Roboterarm nicht automatisch, sondern manuell bewegbar ist. Dazu kann z.B. ein mit der elektronischen Steuervorrichtung verbundene Roboter-Bedienhandgerät, das insoweit eine manuelle Eingabevorrichtung bildet, vorgesehen sein, mit der eine Person Eingaben zu tätigen vermag, aufgrund derer die elektronische Steuervorrichtung den Roboterarm den manuellen Eingaben entsprechend bewegt. Dadurch werden die Position und Orientierung der Greifeinrichtung entsprechend ausgerichtet.
Das Flanschglied des Roboterarms wird im Allgemeinen von dem distalen Endglied der kinematischen Kette des Roboterarms gebildet. Dabei kann eine Kopplungsvorrichtung insbesondere starr mit dem Befestigungsflansch verbunden sein. So kann die Kopplungsvorrichtung beispielsweise einerseits an dem Befestigungsflansch festgeschraubt sein und andererseits die Greifeinrichtung tragen.
Im Folgenden wird die Erfindung, mitunter anders ausgedrückt, nochmals in anderer Weise erläutert.
Mittels der Greifeinrichtung, welche die drei Positionierarme aufweist, können die Fixierelemente, die insoweit Fixierungsmechanismen bilden, weitgehend frei in deren Arbeitsraum bewegt werden. Dies ermöglicht es die drei Greifstellen so zur Grundplatte d.h. dem Grundglied zu positionieren, dass sich daraus ein Greifer mit drei Greifpunkten, für ein spezifisches, größeres Bauteil ergibt. Ziel ist es hierbei einen flexiblen Greifer aufzubauen, der auf sehr unterschiedliche Greifobjekte angepasst werden kann.
Die zu greifenden Bauteile können über eine in erster Linie flächige Bauform verfügen. Die drei Positionierarme können auf der Grundplatte montiert, sich der Kontur der Greifobjekte durch eine Verschiebung auf derselben Ebene, d.h. der Roboterverstellebene oder der Haupterstreckungsebene des Grundglieds, anpassen.
Der Versatz zwischen der Ebene des Greifobjekts und der Roboterverstellebene wird durch Glieder der einzelnen Positionierarme überbrückt.
Am unteren Ende jedes Positionierarms, die den Abstand des Grundglieds zum Greifobjekt überbrücken, befindet sich eine Greiferkinematik d.h. ein Fixierelement, das sich vorzugsweise mit passiven Gelenken an dem Greifobjekt fixiert.
Es kann demgemäß eine Anpassung der Greifpunkte an die Größe des aufzunehmenden Greifobjektes erfolgen.
Die drei Greifpunkte am Greifobjekt spannen zusammen eine Ebene auf. Eine ebene Anpassung der Greifeinrichtung an die Größe des Greifobjektes wird dadurch ermöglicht, dass die Positionierarme mit einer Kinematik ähnlich eines Scara-Roboters geführt werden. Über die Größe der Grundplatte kann eingestellt werden, welche Mindes- und welche Maximalabmessungen das Greifobjekt im Verhältnis zu den Segmentlängen d.h. Gliedlängen der Positionierarme aufweisen kann. Die Grundplatte kann für längliche Greifobjekte geformt sein, wie sie im Rohbau bei der Automobilfertigung häufig vorkommen. Zwei Positionierarme sind mit geringerem Abstand zueinander angebracht, wodurch sich die Arbeitsräume beider Positionierarme überschneiden können. Der dritte Positionierarm ist zu den anderen beiden Positionierarmen deutlich versetzt angebracht und kann so beispielsweise einen etwas herauskragenden Greifpunkt anfahren.
Für die Ausrichtung der Greifpunkt müssen keine drei Positionierarme genutzt werden, die jeweils über zwei Freiheitsgrade in ihrer Grundstruktur verfügen, da eine rotatorische Ausrichtung der Grundplatte auch von der letzten Achse des Roboterarms, der die Greifeinrichtung trägt, erfolgen kann, und der die Grundplatte hält. Daher ist es ausreichen einen der drei Positionierarme darauf zu beschränken, dass er seinen Greifpunkt linear verstellen kann.
Die drei Greifpunkte der drei Positionierarme am Greifobjekt bilden zusammen eine Ebene. Somit ist es möglich am Ende der drei Positionierarme und auch am Ende des Roboterarms mit einer Linearführung ein starres Segment oder Glied anzubringen, dass den Abstand zum Greifobjekt überbrückt. Der Roboterarm, der die Grundplatte d.h. das Grundglied der Greifeinrichtung bewegt, kann diese parallel zu der Ebene ausrichten, die zwischen den Greifpunkten des zu greifenden Bauteils verläuft.
Wenn die drei Greifpunkte am Greifobjekt ungünstig zur Aufnahme- und/oder der Ablageposition liegen, kann dies dazu führen, dass das Grundglied der Greifeinrichtung in einer sehr schrägen Ausrichtung angebracht werden muss, was die Störkonturen des Greifers vergrößert. Dies kann dadurch gelöst werden, dass sich in einem oder in zwei der starren Segmenten oder Gliedern der Positionierarme eine Linearverstellung befindet. In jeder der Positionierarme kann sich eine Linearführung befinden. Vorzugsweise ist nur eine Linearführung, oder es sind lediglich zwei Linearführungen vorhanden.
Am Flansch des Roboterarms, der das Grundglied der Greifeinrichtung trägt, auf der die Positionierarme befestigt sind, wird dadurch ein Greifmechanismus gebildet, mit dem das zu greifende Objekt in seinen drei Greifpunkten fixiert wird. Die Kanten des zu greifenden Bauteils können zu der Grundplatte d.h. dem Grundglied variabel ausgerichtet sein. Um eine Anpassung der Greifer zu ermöglich, kann sich das starre Segment oder Glied in den drei Positionierarmen um eine zu den Drehachsen parallele Achse drehen.
Die Reihenfolge, in der die Linearachsen d.h. Schubachsen und die Drehachsen am Ende der drei Positionierarme angebracht sind, kann für eine bessere Ausnutzung der Bauräume geändert werden, ohne dass sich am Bewegungsraum etwas ändert.
Das letzte Segment oder Glied muss nicht in paralleler Richtung zu dem Drehgelenk ausgerichtet sein, dass sich darüber befindet, sondern kann in beliebige Richtung ausgerichtet sein.
Das Greifobjekt kann aus einem, oder mehreren in Form gebogenen Blechen bestehen. Die Ausrichtung des Blechsegmente, die als Greifpunkte zu nutzen sind, kann sehr unterschiedlich sein.
Die Fixierelemente können eine Kinematik aufweisen und so an den Positionierarmen angebunden sein, dass sich die Greifflächen der Fixierelemente an die Ausrichtung der Greifpunkte des Greifobjekts anpassen. Dies kann passiv oder aktiv erfolgen. Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die Fixierelemente können z.B. so aufgebaut sein, dass sie eine Anpassung um einen kleinen Winkel passiv durchführen können und eine Anpassung um einen größeren Winkelbereich aktiv durchführen können.
Die Fixierelemente können z.B. so aufgebaut sein, dass sich am Umfang des Armendgliedes des jeweiligen Positionierarms mehrere in unterschiedliche Richtungen ausgerichtete Fixierelemente befinden, die eine Anpassung an das Greifobjekt in einem kleinen Winkelbereich passiv ermöglichen. Mit Hilfe des darüber befindlichen Drehgelenkes kann das zum Greifobjekt passende Fixierelement in die richtige Position gedreht werden.
Die drei Positionierarme, die sich auf der Grundplatte befinden, können beispielsweise ohne Traglast in die gewünschte Greifposition verfahren und dann arretiert werden. Im arretierten Zustand müssen die Roboter hohe Traglasten aufnehmen. Daher benötigen die Positionierarme in ihren Gelenken nur ein geringes Antriebsmoment und können so fixiert werden, dass sie ohne Beschädigung das statische Moment aufnehmen können.
Um dies zu ermöglichen kann sich als letztes Segment im Antriebsstrang ein Systemelement befinden, das nicht rücktreibbar ist und dadurch die großen Haltemomente nicht an den Teil das Antriebsstrang weitergibt, der sich davor, in Richtung des Motors, befindet. Dazu kann beispielsweise ein Schneckengetriebe vorgesehen sein, das über die geforderten Eigenschaften verfügt. Aufgrund der geringen Steigung der Schneckenwelle ist diese nicht rücktreibbar. Nachdem das Schneckengetriebe mit einem Antriebsmoment in Position gebracht wurde, wird dieses Moment auf Null gesetzt. Über das im flexiblen Griff mittels des Roboterarms bewegte Bauteil wird das Moment an das Schneckengetriebe weitergegeben. Da dieses Schneckengetriebe nicht rücktreibbar ist, wird das Abtriebsmoment als Haltekraft in das Robotergehäuse weitergegeben.
Verschiedene konkrete, jedoch nicht abschließend aufgezählte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können demgemäß unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang oder Kombination sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in anderen als den dargestellten Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen:

1-3 schematische Darstellungen einer beispielhaften ersten Gruppe von mechanischen Konfigurationen der Positionierarme einer Greifeinrichtung,
4-6 schematische Darstellungen einer beispielhaften zweiten Gruppe von mechanischen Konfigurationen der Positionierarme einer Greifeinrichtung,
7-9 schematische Darstellungen einer beispielhaften dritten Gruppe von mechanischen Konfigurationen der Positionierarme einer Greifeinrichtung,
10 eine perspektivische Darstellung einer konkreten Ausführungsform einer Greifeinrichtung,
11 und 12 jeweils eine Draufsicht auf eine Greifeinrichtung mit einem zusätzlichen Drehgelenk bzw. einem zusätzlichen Schubgelenk,
13 eine perspektivische Darstellung eines Roboterarms, der eine erfindungsgemäße Greifeinrichtung trägt,
14 die Greifeinrichtung gemäß 13 mit den jeweiligen Gelenken, deren rotatorischen und translatorischen Freiheitsgrade mittels Pfeile angedeutet sind,
15 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Fixierelements mit zwei Klemmbacken, und
16 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Kombination eines ersten Fixierelements mit einem zweiten Fixierelement.

Die 1 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Greifeinrichtung 1, aufweisend ein Grundglied 2, einen am Grundglied 2 gelagerten ersten Positionierarm 13.1, der mehrere erste Armglieder 14 aufweist, die durch erste Armgelenke 15 gegeneinander verstellbar verbunden sind, die zwei Gelenke 15.1, 15.2 umfassen, von denen das eine Gelenk 15.2 als ein Drehgelenk ausgebildet ist und das andere Gelenk 15.1 als ein Schubgelenk ausgebildet ist. Ein am Grundglied 2 gelagerter zweiter Positionierarm 13.2 weist mehrere zweite Armglieder 24 auf, die durch zweite Armgelenke 25 gegeneinander verstellbar verbunden sind, die drei Gelenke 25.1, 25.2, 25.3 umfassen, von denen wenigstens zwei Gelenke 25.1, 25.2 als Drehgelenke ausgebildet sind. Ein am Grundglied 2 gelagerter dritter Positionierarm 13.3 weist mehrere dritte Armglieder 34 auf, die durch dritte Armgelenke 35 gegeneinander verstellbar verbunden sind, die zwei Gelenke 35.1, 35.2 umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk als Drehgelenk (35.1, 35.2) ausgebildet ist, wobei der erste Positionierarm 13.1, der zweite Positionierarm 13.2 und der dritte Positionierarm 13.3 mechanisch derart konfiguriert sind, dass das eine Drehgelenk (15.2) des ersten Positionierarms 13.1, die wenigstens zwei Drehgelenke (25.1, 25.2) des zweiten Positionierarms 13.2 und das wenigstens eine Drehgelenke (35.1) des dritten Positionierarms 13.3 in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke 15, der zweiten Armgelenke 25 und der dritten Armgelenke 35 im Falle dieses Ausführungsbeispiels stets parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind. Im Falle der Ausführungsform gemäß 1 ist das dritte Gelenk 25.3 des zweiten Positionierarms 13.2 auch als ein Drehgelenk ausgebildet. Außerdem ist sowohl das erste Gelenk 35.1 als auch das zweite Gelenk 35.2 des dritten Positionierarms 13.3 jeweils als ein Drehgelenk ausgebildet.
Die 2 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer Greifeinrichtung 1, aufweisend ein Grundglied 2, einen am Grundglied 2 gelagerten ersten Positionierarm 13.1, der mehrere erste Armglieder 14 aufweist, die durch erste Armgelenke 15 gegeneinander verstellbar verbunden sind, die zwei Gelenke 15.1, 15.2 umfassen, von denen das eine Gelenk 15.2 als ein Drehgelenk ausgebildet ist und das andere Gelenk 15.1 als ein Schubgelenk ausgebildet ist. Ein am Grundglied 2 gelagerter zweiter Positionierarm 13.2 weist mehrere zweite Armglieder 24 auf, die durch zweite Armgelenke 25 gegeneinander verstellbar verbunden sind, die vier Gelenke 25.1, 25.2, 25.3, 25.4 umfassen, von denen zwei Gelenke 25.1, 25.2 als Drehgelenke ausgebildet sind, das dritte Gelenk 25.3 als ein Schubgelenk ausgebildet ist und das vierte Gelenk 25.4 als ein Drehgelenk ausgebildet ist. Ein am Grundglied 2 gelagerter dritter Positionierarm 13.3 weist mehrere dritte Armglieder 34 auf, die durch dritte Armgelenke 35 gegeneinander verstellbar verbunden sind, die zwei Gelenke 35.1, 35.2 umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk als Drehgelenke (35.1, 35.2) ausgebildet ist, wobei der erste Positionierarm 13.1, der zweite Positionierarm 13.2 und der dritte Positionierarm 13.3 mechanisch derart konfiguriert sind, dass das wenigstens eine Drehgelenk (15.2) des ersten Positionierarms 13.1, die drei Drehgelenke (25.1, 25.2, 25.4) des zweiten Positionierarms 13.2 und die beiden Drehgelenke (35.1, 35.2) des dritten Positionierarms 13.3 in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke 15, der zweiten Armgelenke 25 und der dritten Armgelenke 35 im Falle dieses Ausführungsbeispiels stets parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind. Im Falle der Ausführungsform gemäß 2 ist das dritte Gelenk 25.3 des zweiten Positionierarms 13.2 als ein Schubgelenk ausgebildet. Außerdem ist sowohl das erste Gelenk 35.1 als auch das zweite Gelenk 35.2 des dritten Positionierarms 13.3 jeweils als ein Drehgelenk ausgebildet.
Die 3 zeigt eine dritte beispielhafte Ausführungsform einer Greifeinrichtung 1, aufweisend ein Grundglied 2, einen am Grundglied 2 gelagerten ersten Positionierarm 13.1, der mehrere erste Armglieder 14 aufweist, die durch erste Armgelenke 15 gegeneinander verstellbar verbunden sind, die zwei Gelenke 15.1, 15.2 umfassen, von denen das eine Gelenk 15.2 als ein Drehgelenk ausgebildet ist und das andere Gelenk 15.1 als ein Schubgelenk ausgebildet ist. Ein am Grundglied 2 gelagerter zweiter Positionierarm 13.2 weist mehrere zweite Armglieder 24 auf, die durch zweite Armgelenke 25 gegeneinander verstellbar verbunden sind, die vier Gelenke 25.1, 25.2, 25.3, 25.4 umfassen, von denen drei Gelenke 25.1, 25.2, 25.3 als Drehgelenke ausgebildet sind und das vierte Gelenk als ein Schubgelenk ausgebildet ist. Ein am Grundglied 2 gelagerter dritter Positionierarm 13.3 weist mehrere dritte Armglieder 34 auf, die durch dritte Armgelenke 35 gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke 35.1, 35.2 umfassen, von denen zwei Gelenke als Drehgelenke (35.1, 35.2) ausgebildet sind und das dritte Gelenk 35.3 als ein Schubgelenk (35.3) ausgebildet ist, wobei der erste Positionierarm 13.1, der zweite Positionierarm 13.2 und der dritte Positionierarm 13.3 mechanisch derart konfiguriert sind, dass das wenigstens eine Drehgelenk (15.2) des ersten Positionierarms 13.1, die drei Drehgelenke (25.1, 25.2, 25.3) des zweiten Positionierarms 13.2 und die zwei Drehgelenke (35.1, 35.2) des dritten Positionierarms 13.3 in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke 15, der zweiten Armgelenke 25 und der dritten Armgelenke 35 im Falle dieses Ausführungsbeispiels stets parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind. Im Falle der Ausführungsform gemäß 3 ist das dritte Gelenk 25.3 des dritten Positionierarms 13.3 als ein Schubgelenk ausgebildet. Außerdem ist sowohl das erste Gelenk 35.1 als auch das zweite Gelenk 35.2 des dritten Positionierarms 13.3 jeweils als ein Drehgelenk ausgebildet.
Die 4 zeigt eine vierte beispielhafte Ausführungsform, bei der sowohl der zweite Positionierarm 13.2 als auch der dritte Positionierarm 13.3 analog der ersten Ausführungsform gemäß 1 ausgebildet ist. Allerdings unterscheidet sich der erste Positionierarm 13.1 gemäß 4 von dem ersten Positionierarm 13.1 gemäß 1 dadurch, dass einerseits das erste Schubgelenk (15.1) durch ein Drehgelenk (15.1) ersetzt ist und andererseits der erste Positionierarm 13.1 um ein drittes Gelenk 15.3 am distalen Ende ergänzt ist, das als Schubgelenk ausgebildet ist.
Die 5 zeigt eine fünfte beispielhafte Ausführungsform, bei der sowohl der zweite Positionierarm 13.2 als auch der dritte Positionierarm 13.3 analog der zweiten Ausführungsform gemäß 2 ausgebildet ist. Allerdings unterscheidet sich der erste Positionierarm 13.1 gemäß 5 von dem ersten Positionierarm 13.1 gemäß 2 dadurch, dass einerseits das erste Schubgelenk (15.1) durch ein Drehgelenk (15.1) ersetzt ist und andererseits der erste Positionierarm 13.1 um ein drittes Gelenk 15.3 am distalen Ende ergänzt ist, das als Schubgelenk ausgebildet ist.
Die 6 zeigt eine sechste beispielhafte Ausführungsform, bei der sowohl der zweite Positionierarm 13.2 als auch der dritte Positionierarm 13.3 analog der dritten Ausführungsform gemäß 3 ausgebildet ist. Allerdings unterscheidet sich der erste Positionierarm 13.1 gemäß 6 von dem ersten Positionierarm 13.1 gemäß 3 dadurch, dass einerseits das erste Schubgelenk (15.1) durch ein Drehgelenk (15.1) ersetzt ist und andererseits der erste Positionierarm 13.1 um ein drittes Gelenk 15.3 am distalen Ende ergänzt ist, das als Schubgelenk ausgebildet ist.
Die 7 zeigt eine siebte beispielhafte Ausführungsform, bei der sowohl der zweite Positionierarm 13.2 als auch der dritte Positionierarm 13.3 analog der ersten Ausführungsform gemäß 1 ausgebildet ist. Allerdings unterscheidet sich der erste Positionierarm 13.1 gemäß 7 von dem ersten Positionierarm 13.1 gemäß 1 dadurch, dass der erste Positionierarm 13.1 um ein drittes Gelenk 15.3 am distalen Ende ergänzt ist, das als Schubgelenk ausgebildet ist.
Die 8 zeigt eine achte beispielhafte Ausführungsform, bei der sowohl der zweite Positionierarm 13.2 als auch der dritte Positionierarm 13.3 analog der zweiten Ausführungsform gemäß 2 ausgebildet ist. Allerdings unterscheidet sich der erste Positionierarm 13.1 gemäß 8 von dem ersten Positionierarm 13.1 gemäß 2 dadurch, dass der erste Positionierarm 13.1 um ein drittes Gelenk 15.3 am distalen Ende ergänzt ist, das als Schubgelenk ausgebildet ist.
Die 9 zeigt eine neunte beispielhafte Ausführungsform, bei der sowohl der zweite Positionierarm 13.2 als auch der dritte Positionierarm 13.3 analog der dritten Ausführungsform gemäß 3 ausgebildet ist. Allerdings unterscheidet sich der erste Positionierarm 13.1 gemäß 9 von dem ersten Positionierarm 13.1 gemäß 3 dadurch, dass der erste Positionierarm 13.1 um ein drittes Gelenk 15.3 am distalen Ende ergänzt ist, das als Schubgelenk ausgebildet ist.
Wie insbesondere in 10 dargestellt ist, bilden von den ersten Armgliedern 14 des ersten Positionierarms 13.1, des zwei Stück jeweils einen Schwenkhebel, wobei diese zwei Schwenkhebel mechanisch derart konfiguriert sind, dass die beiden Schwenkhebel sich stets in einer zur Haupterstreckungsebene HE des Grundglieds 2 parallel verlaufenden Schwenkebene SE bewegen.
Außerdem bilden von den zweiten Armgliedern 24 des zweiten Positionierarms 13.2 zwei Stück jeweils einen Schwenkhebel, wobei diese zwei Schwenkhebel mechanisch derart konfiguriert sind, dass die beiden Schwenkhebel sich stets in einer zur Haupterstreckungsebene HE des Grundglieds 2 parallel verlaufenden Schwenkebene SE bewegen.
Wie außerdem in 10 ersichtlich ist, weisen der erste Positionierarm 13.1, der zweite Positionierarm 13.2 und der dritte Positionierarm 13.3 jeweils ein sich in allen Gelenkstellungen zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstreckungsebene HE des Grundglieds 2 längserstreckendes Armendglied 6.1, 6.2, 6.3 auf.
Gegenüber der Ausführungsform gemäß 11 mit einem Drehgelenk 7.1 unterscheidet sich die Ausführungsform gemäß 12 dadurch, dass der zweite Positionierarm 13.2 mittels eines zusätzlichen Grundschubgelenks 7.2 an dem Grundglied 2 linear verstellbar in der Haupterstreckungsebene HE des Grundglieds 2 beweglich gelagert ist.
Die 15 zeigt insbesondere auch in Verbindung mit der 13 und 14 beispielhaft wie der erste Positionierarm 13.1, der zweite Positionierarm 13.2 und der dritte Positionierarm 13.3, insbesondere an dem freien Ende seines jeweiligen Armendglieds 6.1, 6.2, 6.3 wenigstens ein Fixierelement 8 aufweist, das ausgebildet ist, wahlweise einen von mindestens zwei möglichen Greiferzuständen aufzuweisen.
Das Fixierelement 8 kann mittels eines passiv beweglichen Schwenkgelenks 8a mit dem erste Positionierarm 13.1, dem zweiten Positionierarm 13.2 oder dem dritten Positionierarm 13.3, insbesondere mit dem freien Ende seines Armendglieds 6.1, 6.2, 6.3 verbunden sein.
Das Fixierelement 8 kann alternativ mittels eines aktiv beweglich ansteuerbaren Drehgelenks 8b mit dem erste Positionierarm 13.1, dem zweite Positionierarm 13.2 und/oder dem dritten Positionierarm 13.3, insbesondere mit dem freien Ende seines Armendglieds 6.1, 6.2, 6.3 verbunden sein.
Das Fixierelement 8 kann, wie in 15 dargestellt, mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken 9.1, 9.2 aufweisen, die in einem ersten Greiferzustand, in dem die Klemmbacken 9.1, 9.2 auseinandergefahren sind, zum Loslassen eines Klemmobjekts 10 (13) positionierbar sind und die in einem zweiten Greiferzustand, in dem die Klemmbacken 9.1, 9.2 aufeinander zugefahren sind, zum Festklemmen eines Klemmobjekts 10 (13) positionierbar sind.
Wie in 16 schematisch gezeigt ist, kann der erste Positionierarm 13.1, der zweite Positionierarm 13.2 und/oder der dritte Positionierarm 13.3, insbesondere an dem freien Ende seines Armendglieds 6.1, 6.2, 6.3 wenigstens ein erstes Fixierelement aufweisen 8.1, das mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken 9.1, 9.2 aufweist, die ausgebildet und angeordnet sind eine Klemmebene KE1 aufzuspannen, die in allen Gelenkstellungen der Greifeinrichtung 1 zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstreckungsebene HE (10) des Grundglieds 2 verläuft und kann wenigstens ein zweites Fixierelement 8.2 aufweisen, das mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken 9.1, 9.2 aufweist, die ausgebildet und angeordnet sind eine Klemmebene KE2 aufzuspannen, die in allen Gelenkstellungen der Greifeinrichtung 1 zumindest im Wesentlichen parallel oder genau parallel zur Haupterstreckungsebene HE (10) des Grundglieds 2 verläuft.
Die 13 zeigt beispielhaft einen Roboterarm 11, aufweisend mehrere Roboterglieder, die durch ansteuerbare Robotergelenke des Roboterarms 11 gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei eines der Roboterglieder ein Flanschglied 12 bildet, an dem eine Greifeinrichtung 1, wie erfindungsgemäß beschrieben, gelagert ist, indem die Greifeinrichtung 1 mit ihrem Grundglied 2 an dem Flanschglied 12 des Roboterarms 11 befestigt ist. Der erste Positionierarm 13.1, der zweite Positionierarm 13.2 und der dritte Positionierarm 13.3 sind dabei ausgebildet und eingerichtet, das Klemmobjekt 10 zu ergreifen.
In der speziellen Ausführungsform gemäß 14 weist der erste Positionierarm 13.1 ein an dem Grundglied 2 anschließendes erstes Armgelenk 15.1 in Form eines Schubgelenks und ein zweites Armgelenk 15.2 in Form eines Drehgelenks auf. In dieser Ausführungsform weist der erste Positionierarm 13.1 als solches keine weiteren Gelenke auf. Es ist lediglich ein passives oder aktives Schwenkgelenk 8a, 8b vorgesehen, das jedoch dem Fixierelement 8 zugeordnet ist. Der zweite Positionierarm 13.2 weist ein an dem Grundglied 2 anschließendes erstes Armgelenk 25.1 in Form eines Drehgelenks, ein unmittelbar folgendes zweites Armgelenk 25.2 in Form eines Schubgelenks und ein in der kinematischen Kette dann folgendes drittes Armgelenk 25.3 in Form eines Drehgelenks auf. In dieser Ausführungsform weist auch der zweite Positionierarm 13.2 als solches keine weiteren Gelenke auf. Es ist lediglich auch ein passives oder aktives Schwenkgelenk 8a, 8b vorgesehen, das jedoch dem Fixierelement 8 zugeordnet ist. Der dritte Positionierarm 13.3 weist ein an dem Grundglied 2 anschließendes erstes Armgelenk 35.1 in Form eines Drehgelenks, ein unmittelbar folgendes zweites Armgelenk 35.2 in Form eines Drehgelenks, ein in der kinematischen Kette dann folgendes drittes Armgelenk 35.3 in Form eines Schubgelenks und ein in der kinematischen Kette außerdem folgendes viertes Armgelenk 35.4 in Form eines weiteren Drehgelenks auf. In dieser Ausführungsform weist auch der dritte Positionierarm 13.3 als solches keine weiteren Gelenke auf. Es ist lediglich auch ein passives oder aktives Schwenkgelenk 8a, 8b vorgesehen, das jedoch dem Fixierelement 8 zugeordnet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 206123626 U [0002]

Claims

Greifeinrichtung, aufweisend: - ein Grundglied (2), - einen am Grundglied (2) gelagerten ersten Positionierarm (13.1), der mehrere erste Armglieder (14) aufweist, die durch erste Armgelenke (15) gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke (15.1, 15.2) umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk (15.2) als ein Drehgelenk ausgebildet ist, - einen am Grundglied (2) gelagerten zweiten Positionierarm (13.2), der mehrere zweite Armglieder (24) aufweist, die durch zweite Armgelenke (25) gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens drei Gelenke (25.1, 25.2, 25.3) umfassen, von denen wenigstens zwei Gelenke (25.2, 25.3) als Drehgelenke ausgebildet sind, und - einen am Grundglied (2) gelagerten dritten Positionierarm (13.3), der mehrere dritte Armglieder (34) aufweist, die durch dritte Armgelenke (35) gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke (35.1, 35.2) umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk (35.2) als Drehgelenke ausgebildet ist, wobei - der erste Positionierarm (13.1), der zweite Positionierarm (13.2) und der dritte Positionierarm (13.3) mechanisch derart konfiguriert sind, dass das wenigstens eine Drehgelenk (15.2) des ersten Positionierarms (13.1), die wenigstens zwei Drehgelenke (25.2, 25.3) des zweiten Positionierarms (13.2) und das wenigstens eine Drehgelenk (35.2) des dritten Positionierarms (13.3) in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke (15), der zweiten Armgelenke (25) und der dritten Armgelenke (35) mit ihren Drehachsen stets in Winkeln von weniger als 25 Grad von einer gegenseitigen parallelen Ausrichtung abweichend, zueinander ausgerichtet angeordnet sind.
Greifeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Drehgelenk (15.2) des ersten Positionierarms (13.1), die wenigstens zwei Drehgelenke (25.2, 25.3) des zweiten Positionierarms (13.2) und das wenigstens eine Drehgelenk (35.2) des dritten Positionierarms (13.3) in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke (15), der zweiten Armgelenke (25) und der dritten Armgelenke (35) mit ihren Drehachsen stets in Winkeln von weniger als 10 Grad von einer gegenseitigen parallele Ausrichtung abweichend, insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel oder genau parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind.
Greifeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierarm (13.1) mehrere erste Armglieder (14) aufweist, die durch erste Armgelenke (15) gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk (15.2) als ein Drehgelenk und wenigstens ein Gelenk (15.1, 15.3) als ein Schubgelenk ausgebildet sind.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierarm (13.1) mehrere erste Armglieder (14) aufweist, die durch erste Armgelenke (15) gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke (15.1, 15.2) umfassen, von denen wenigstens zwei Gelenke (15.1, 15.2) als Drehgelenke ausgebildet sind.
Greifeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass von den ersten Armgliedern (14) des ersten Positionierarms (13.1) zwei Stück jeweils einen Schwenkhebel bilden, und diese zwei Schwenkhebel mechanisch derart konfiguriert sind, dass die beiden Schwenkhebel sich stets in einer zur Haupterstreckungsebene (HE) des Grundglieds (2) parallel verlaufenden Schwenkebene (SE) bewegen.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von den zweiten Armgliedern (24) des zweiten Positionierarms (13.2) zwei Stück jeweils einen Schwenkhebel bilden, und diese zwei Schwenkhebel mechanisch derart konfiguriert sind, dass die beiden Schwenkhebel sich stets in einer zur Haupterstreckungsebene (HE) des Grundglieds (2) parallel verlaufenden Schwenkebene (SE) bewegen.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass von den wenigstens zwei Gelenken (35.1, 35.2, 35.3) des dritten Positionierarms (13.3), bei denen das eine Gelenk (35.1) als Drehgelenke ausgebildet ist, das andere Gelenk als ein Drehgelenk (35.2) oder ein Schubgelenk (35.3) ausgebildet ist.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierarm (13.1), der zweite Positionierarm (13.2) und/oder der dritte Positionierarm (13.3) ein sich in allen Gelenkstellungen zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstreckungsebene (HE) des Grundglieds (2) längserstreckendes Armendglied (6.1, 6.2, 6.3) aufweist.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierarm (13.1), der zweite Positionierarm (13.2) und/oder der dritte Positionierarm (13.3) mittels eines zusätzlichen Grundschubgelenks (15.1) an dem Grundglied (2) linear verstellbar in der Haupterstreckungsebene (HE) des Grundglieds (2) oder zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstreckungsebene (HE) des Grundglieds (2) gelagert ist.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierarm (13.1), der zweite Positionierarm (13.2) und/oder der dritte Positionierarm(13.3), insbesondere an dem freien Ende seines Armendglieds (6.1, 6.2, 6.3) wenigstens ein Fixierelement (8) aufweist, das ausgebildet ist, wahlweise einen von mindestens zwei möglichen Greiferzuständen aufzuweisen.
Greifeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fixierelement (8) mittels eines passiv beweglichen Schwenkgelenks (8a) mit dem ersten Positionierarm (13.1), dem zweiten Positionierarm (13.2) und/oder dem dritten Positionierarm (13.3), insbesondere mit dem freien Ende seines Armendglieds (6.1, 6.2, 6.3) verbunden ist.
Greifeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fixierelement (8) mittels eines aktiv beweglich ansteuerbaren Drehgelenks (8b) mit dem ersten Positionierarm (13.1), dem zweiten Positionierarm (13.2) und/oder dem dritten Positionierarm (13.3), insbesondere mit dem freien Ende seines Armendglieds (6.1, 6.2, 6.3) verbunden ist.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fixierelement (8) mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken (9.1, 9.2) aufweist, die in einem ersten Greiferzustand, in dem die Klemmbacken (9.1, 9.2) auseinandergefahren sind, zum Loslassen eines Klemmobjekts (10) positionierbar sind und die in einem zweiten Greiferzustand, in dem die Klemmbacken (9.1, 9.2) aufeinander zugefahren sind, zum Festklemmen eines Klemmobjekts (10) positionierbar sind.
Greifeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Klemmbacken (9.1, 9.2) mittels eines in Öffnungsrichtung der Klemmbacken (9.1, 9.2) selbsthemmenden Getriebes gegeneinander verstellbar an dem wenigstens einen Fixierelement (8) gelagert sind.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierarm (13.1), der zweite Positionierarm (13.2) und/oder der dritte Positionierarm (13.3), insbesondere an dem freien Ende seines Armendglieds (6.1, 6.2, 6.3) wenigstens ein erstes Fixierelement (8.1) aufweist, das mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken (9.1, 9.2) aufweist, die ausgebildet und angeordnet sind eine Klemmebene (KE1) aufzuspannen, die in allen Gelenkstellungen der Greifeinrichtung (1) zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstreckungsebene (HE) des Grundglieds (2) verläuft und wenigstens ein zweites Fixierelement (8.2) aufweist, das mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken (9.1, 9.2) aufweist, die ausgebildet und angeordnet sind eine Klemmebene (KE2) aufzuspannen, die in allen Gelenkstellungen der Greifeinrichtung (1) zumindest im Wesentlichen parallel oder genau parallel zur Haupterstreckungsebene (HE) des Grundglieds (2) verläuft.
Roboterarm, aufweisend mehrere Roboterglieder, die durch ansteuerbare Robotergelenke des Roboterarms (11) gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei eines der Roboterglieder ein Flanschglied (12) bildet, an dem eine Greifeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 gelagert ist, indem die Greifeinrichtung (1) mit ihrem Grundglied (2) an dem Flanschglied (12) des Roboterarms (11) befestigt ist.